JP2012215810A - 電子写真現像用トナー、画像形成方法およびプロセスカートリッジ - Google Patents

電子写真現像用トナー、画像形成方法およびプロセスカートリッジ Download PDF

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Abstract

【課題】非常に優れた低温定着性と、高い耐ホットオフセット特性、良好な保管安定性を両立し、且つ、低付着量でも着色力、隠蔽力が高く、高光沢な画像を形成することのできる電子写真現像用トナー、並びに、該電子写真現像用トナーを用いた電子写真画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供すること。
【解決手段】結着樹脂と、蛍光着色剤と、離型剤と、を含有し、当該電子写真現像用トナーの粘弾性は、損失弾性率(G”)/貯蔵弾性率(G’)=正接損失(tanδ)で表される正接損失が80〜160[℃]にピークを有し、且つ、正接損失のピーク値が3以上であることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる電子写真現像用トナー、並びに、該電子写真現像用トナーを用いた電子写真画像形成方法およびプロセスカートリッジに関する。
フルカラー電子写真法によるカラー画像形成は一般に3原色であるイエロー、マゼンタ、シアン、及びそれに黒色を加えた4色を用いて全ての色の再現を行なうものである。
その一般的な方法は、まず原稿からの光をトナーの色と補色の関係にある色分解光透過フィルターを通して像担持体に照射し、像担持体の光導電層上に静電潜像を形成する。
次いで現像、転写工程を経てトナーは支持体(記録媒体)に保持される。
次いで前述の工程を各色順次複数回行ない、レジストレーションを合わせつつ、同一支持体上にそれぞれの色のトナーは重ね合わせられ、ただ1回のみの定着によって最終のフルカラー画像が得られる。
このような、複数回の現像を行ない、定着工程として同一支持体上に色の異なる数種のトナー像の重ね合わせを必要とするカラー電子写真法では、カラートナーが持つべき定着特性は極めて重要な要素である。
すなわち、定着したカラートナーは、トナー粒子による乱反射をできる限り抑え、適度な光沢性や、つやを有することが必要である。また、トナー層の下層にある異なる色調のトナー層を妨げない透明性を有し、色再現性の広いカラートナーでなければならない。
そのため、一般にカラートナーは白黒プリント用の黒トナーに対して、定着加熱時に、より熱溶融性を増し、低粘度化して、光沢や透明性を得る必要がある。
さらに、近年の電子写真方式の画像形成装置では、トナー定着時の省エネルギー化の要求や高速で処理できる画像形成装置の要求が高まっており、トナー自体に低温で溶融する特性が求められている。しかし、単にトナーの融点を下げて低温定着を可能にした場合、トナーの保存安定性や、二成分現像装置内でキャリアと攪拌された際のキャリア表面に対する付着(以後、”スペント”とも表記する)によるキャリアの帯電付与能力の劣化が懸念される。
また蛍光トナーにおいては、蛍光色トナーに使用するバインダー樹脂の延展性が充分高くないと、トナー層の最表面が滑らかでないため、トナー層の最表面で光が乱反射し、顔料まで透過する光の量が低下し、輝度や反射率が低くなり、蛍光色の再現性が不充分となる。また下地の影響で、蛍光トナーの隠蔽率が低いと色がくすむことが問題となってきた。(特許文献1及び特許文献2参照。)
本発明は、上記従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、即ち、非常に優れた低温定着性と、高い耐ホットオフセット特性、良好な保管安定性を両立し、且つ、低付着量でも着色力、隠蔽力が高く、高光沢な画像を形成することのできる電子写真現像用トナー、並びに、該電子写真現像用トナーを用いた電子写真画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供することを目的としている。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。
その結果、電子写真現像に用いられる電子写真現像用トナーにおいて、結着樹脂と、蛍光着色剤と、離型剤と、を含有し、当該電子写真現像用トナーの粘弾性は、損失弾性率(G”)/貯蔵弾性率(G’)=正接損失(tanδ)で表される正接損失が80〜160[℃]にピークを有し、且つ、正接損失のピーク値が3以上であることによって、非常に優れた低温定着性と、高い耐ホットオフセット特性、良好な保管安定性を両立し、且つ、低付着量でも着色力、隠蔽性が高く、高光沢な画像を形成することのできるという新たな知見を見出した。
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであって、上記課題は下記の本発明の(1)〜(7)によって解決される。
(1):結着樹脂と、蛍光着色剤と、離型剤と、を含有し、当該電子写真現像用トナーの粘弾性は、損失弾性率(G”)/貯蔵弾性率(G’)=正接損失(tanδ)で表される正接損失が80〜160[℃]にピークを有し、且つ、正接損失のピーク値が3以上であることを特徴とする電子写真現像用トナーである。
(2):前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする上記(1)に記載の電子写真現像用トナーである。
(3):前記離型剤は、脂肪酸アマイドを含み、当該電子写真現像用トナー内部に前記脂肪酸アマイドを含有することを特徴とする上記(1)または(2)に記載の電子写真現像用トナーである。
(4):前記脂肪酸アマイドは、N,N’−エチレン−ビスステアリン酸アマイドであることを特徴とする上記(3)に記載の電子写真現像用トナーである。
(5):前記蛍光着色剤は、平均粒子径が2μm以下であることを特徴とする上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の電子写真現像用トナー。
(6):上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の電子写真現像用トナーを用いることを特徴とする電子写真画像形成方法である。
(7):像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像をトナー及びキャリアを含む二成分現像剤により可視像とする現像装置と、を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能に備えられるプロセスカートリッジであって、前記トナーは、上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の電子写真現像用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジである。
本発明によれば、非常に優れた低温定着性と、高い耐ホットオフセット特性、良好な保管安定性を両立し、且つ、低付着量でも着色力、隠蔽力が高く、高光沢な画像を形成することのできる電子写真現像用トナー、並びに、該電子写真現像用トナーを用いた電子写真画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供することができる。
80〜160℃に損失正接の最大ピークがあるトナーの粘弾性の例を示す図である。 紙の上に直にトナーを定着させた様子を示した模式図である。 カラートナー層の上に蛍光トナーを定着させたが、表面が滑らかにならず、高光沢が得られていない様子を示した模式図である。 カラートナー層の上に正接損失(tanδ)のピークが3以上の蛍光トナーを定着させ、表面が平滑になるために高光沢が得られている様子を示した模式図である。 本発明で用いられる電子写真現像装置の一例を示す図である。 本発明で用いられる電子写真現像装置の一例を示す図である。 本発明で用いられる画像形成装置の一例を示す図である。 本発明で用いられる画像形成装置の他の例を示す図である。 本発明で用いられるプロセスカートリッジの一例を示す図である。
本発明に係る電子写真現像用トナーは、結着樹脂と、蛍光着色剤と、離型剤と、を含有し、当該電子写真現像用トナーの粘弾性は、損失弾性率(G”)/貯蔵弾性率(G’)=正接損失(tanδ)で表される正接損失が80〜160[℃]にピークを有し、且つ、正接損失のピーク値が3以上であることを特徴とする。
次に、本発明に係る電子写真現像用トナー(以下、単に蛍光トナーとも称することがある。)、並びに、該電子写真現像用トナーを用いた電子写真画像形成方法及びプロセスカートリッジについて図面を参照しながらさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
<粘弾性について>
低温で定着し、かつ、高い光沢性を確保するためには、比較的低い温度から急激に貯蔵弾性が低くなる特性を蛍光トナーに持たせる必要がある。定着時の蛍光トナーの貯蔵弾性率(G’)を低くすることができれば、表面平滑度の低い記録紙や下地となるトナー(非蛍光トナー)の微小凹凸に溶融した蛍光トナーが入り込みやすく、また、粘弾性の中で相対的に可塑成分が高くなり、加圧定着後に蛍光トナー粒の形状が復元し難くなる。そのため、延展性に優れ、蛍光トナー層表面の平滑度が高くなり、高い光沢度を得ることが可能となる。
その一方で、耐ホットオフセットの観点から貯蔵弾性率(G’)はある粘度になってからは低下の傾きは緩やかになりその粘度を維持することが重要であり、さらに損失弾性率(G”)は貯蔵弾性率(G’)のような急激な低下を起こさない必要がある。
このように貯蔵弾性率(G’)がある温度から急激に低下しつつ、ある温度域で低下の傾きは緩やかにならないと、図1に示すような、正接損失のピークは発現しない。
このような特性を持つ蛍光トナーのみが正接損失のピークを持つが、その最大ピークの温度は80〜160℃に発現することが好ましい。
正接損失の最大ピーク温度が80℃未満であると保管環境で貯蔵弾性率(G’)が低下しトナーとしての保存性が悪くなってしまい、保管環境でトナーが凝集してしまう。さらに高温での粘弾性が低くなりすぎ、耐ホットオフセット性が損なわれてしまう。正接損失の最大ピーク温度が160℃を超えると低温で定着する目的が損なわれてしまう。
また、正接損失の最大値が小さいと、損失弾性率(G”)と比較して貯蔵弾性率(G’)が低下せず、好ましい低温定着性と耐ホットオフセット性、高光沢を同時に達成させることができなくなる。高光沢を付与する場合には、以下の理由により、正接損失が3以上であることが重要となる。
蛍光トナー層表面の光沢性を高めるためには、蛍光トナー層の最表面をできるだけ滑らかにする必要がある。そのためには、前述のように、貯蔵弾性率(G’)を低下させ、最表面を形成する蛍光トナー層の延展性を高めることが重要であるが、加えて、最表面を形成する蛍光トナー層と、その蛍光トナー層を保持する面との相性も重要な要素となる。
トナー層3を紙1の上に形成する場合、トナーの貯蔵弾性率(G’)の割合が比較的高くても、(トナー定着に一般的に用いられている)加圧定着の際に、紙の可塑性がクッションとなってトナーの弾性を吸収したり、平滑面を形成する上で余剰分となった溶融トナーが紙を構成しているセルロースの繊維2中に染み入ったりするので、最表面を滑らかな状態にすることができる(図2参照)。
しかし、例えばカラー(Y,M,C,K)トナー層上に蛍光トナーを重ねて印字する場合、蛍光トナー層5はカラートナーによって形成された樹脂面上に形成することになる。そうすると、紙上に直に画像を形成した場合と異なり、カラートナー層4が紙1との間の壁となり、蛍光トナーの弾性が吸収されにくくなったり、平滑面を形成する上で余分となった溶融トナーがセルロースの繊維2中へ逃げにくくなくなったりする(図3参照)。
つまり、蛍光トナーのみを用いた画像形成よりも、光沢に対してよりシビアな条件下で用いられる場合がある。この場合、貯蔵弾性率(G’)の割合が高いと、加圧定着を行なっても、蛍光トナー自身の弾性による“戻り”のためにトナー層最表面に微小な凹凸やうねりが発生し、滑らかさが損なわれ、高光沢が得られにくくなる。
この現象に対し、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、カラートナー層4上に、さらに蛍光トナー層5を形成した場合でも、定着温度範囲においてトナーの損失弾性率(G”)と貯蔵弾性率(G’)の比(G”/G’)である正接損失(tanδ)のピークが3以上であれば、耐ホットオフセット性を維持しつつ、弾性よりも延展性が勝るため蛍光トナー層5の最表面を滑らかにすることが可能となり、透過性が高く、高光沢を付与できるということを見出した(図4参照)。つまりトナー層が2層になる場合、また平滑でトナーが染み込みにくい紙面の場合にも透過性が高く、高光沢を付与できるということを見出した。
また本発明の電子写真現像用トナーは延展性に優れているため、定着時に記録紙を覆う面積が広くなり、低付着量でも高い画像濃度を得ることができ、下地の影響で色特性が変化して欲しくない蛍光トナーにおいて優れた隠蔽特性として発揮される。
正接損失(tanδ)の最大ピーク温度や最大ピーク値は樹脂の粘弾性によって決まってくるが、トナー製造工程中の樹脂への負荷、例えば溶融混練条件などによりピーク温度や最大ピーク値を変更することが可能である。
また結晶性のポリエステルなどを併用する場合は、併用する物質の軟化点、電子写真現像用トナーへの配合量により電子写真現像用トナーの粘弾性が変化するため、正接損失(tanδ)のピーク温度や最大ピーク値を変更することが可能となる。
電子写真現像用トナーの正接損失(tanδ)は粘弾性測定によって測定される。本発明においては、トナーを0.8g、φ20mmのダイスを用いて30MPaの圧力で成型し、TA社製ADVANCED RHEOMETRIC EXPANSION SYSTEMでφ20mmのパラレルコーンを使用して周波数1.0Hz、昇温速度2.0℃/分、歪み0.1%(自動歪み制御:許容最小応力1.0g/cm、許容最大応力500g/cm、最大付加歪み200%、歪み調整200%)、GAPはサンプルセット後FORCEが0〜100gmになる範囲で、損失弾性率(G”)、貯蔵弾性率(G’)、正接損失(tanδ)の測定を行い、正接損失ピーク温度(℃)及び正接損失値を求めた。このとき貯蔵弾性率(G’)が10以下になった場合の正接損失(tanδ)の値は除外した。
<トナー材料>
本発明に係る電子写真現像用トナーは、結着樹脂と、離型剤と、蛍光着色剤と、を含有し、さらに、前記結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂を含むことが好ましく、その他、他の結着樹脂、帯電制御剤等の周知慣用の材料を含有することができ、さらにこれらからなるトナー母体の表面に外部添加剤を付着させても良い。
<結着樹脂>
本発明において、トナー材料として用いられる結着樹脂(定着用樹脂)は、従来公知の樹脂を使用することができる。例えば、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などが挙げられる。また、これら樹脂の製造方法も特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合いずれも使用できる。
本発明においては結着樹脂(定着用樹脂)としてポリエステル樹脂を含有することが好ましく、特にポリエステル樹脂を主成分とすることが好ましい。ポリエステル樹脂は一般的に他の樹脂に比べ、耐熱保存性を維持したまま低温定着が可能であるため本発明には適した結着樹脂である。
本発明で用いられるポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られる。使用されるアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、1、4−ビス(ヒドロキシメタ)シクロヘキサン、およびビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノール類、その他二価のアルコール単量体、三価以上の多価アルコール単量体を挙げることができる。
また、カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、マロン酸等の二価の有機酸単量体、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸等の三価以上の多価カルボン酸単量体を挙げることができる。ここで、ポリエステル樹脂のTgは50〜75℃が好ましい。
<離型剤>
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
トナー層上にさらに画像を作成する等の画像を重ねて作成する場合は、最表面に存在するトナー層(蛍光トナー層)には、特に高い耐ホットオフセット性が求められるが、トナー中に離型剤を含有することで定着部材との離型性を大きくすることが出来る。使用できる離型剤としては流動パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、天然パラフィン、合成パラフィン、ポリオレフィンワックス、及びこれらの部分酸化物、あるいはフッ化物、塩化物などの脂肪族炭化水素、牛脂、魚油などの動物油、やし油、大豆油、菜種油、米ぬかワックス、カルナウバワックスなどの植物油、モンタンワックスなど高級脂肪族アルコール・高級脂肪酸、脂肪酸アマイド、脂肪酸ビスアマイド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、オレイン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸マグネシウム、ミリスチン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ベヘニン酸亜鉛などの金属石鹸、脂肪酸エステル、ポリフッ化ビニリデンなどが使用できるがこれらに限定されるものではない。
離型剤は単独或いは複数組合せて用いることができるが、蛍光トナー内部に含有する場合は結着樹脂(定着用樹脂)100質量部に対して0.1〜15質量部、好ましくは1〜7質量部の範囲で含有する。蛍光トナー内部に離型剤を含有することにより定着時の耐ホットオフセット性能と定着強度を得ることができ、高い擦り試験強度を得る事ができる。これにより高速の画像形成装置で用いた場合、低温定着性が確保することができる。添加量が0.1質量部よりも少ないとオフセットが発生し易くなり、15質量部よりも多くなるとキャリアスペントが発生しやすくなり、さらに画質が劣化し易くなる。蛍光トナー表面層に離型剤を含有する場合は、定着用樹脂100質量部に対して0.001〜1質量部、好ましくは0.01〜0.3質量部の範囲で含有する事が好ましい。
ここで、蛍光トナー(粒子)内部に含有するとは、トナー母体中に含まれるものであり外添されている状態を除くことを意味する。即ち、離型剤がトナー母体中に含まれていれば良く、例えば、離型剤がトナー母体表面に全く露出していないカプセル状に内包されている形態であっても良く、離型剤がトナー母体中において均一あるいは適度に分散され一部が当該トナー母体表面に露出している形態であっても良い。
また、蛍光トナー表面層に離型剤を含有するとは、トナー母体の表面に離型剤が付着された形態を意味する。
蛍光トナー内部に脂肪酸アマイドを含有すると、離型剤としての効果に加え、結晶性ポリエステルの結晶化が促進され、保管安定性を改良することができるため好ましい。脂肪酸アマイドは単独で用いてもよいが、離型性の機能と結晶性ポリエステルの結晶化促進の機能を分離してコントロールするために、脂肪酸アマイド系以外の離型剤と併用してもよい。例えば、離型性に対して効果的であるカルナバワックスやパラフィン系ワックスと脂肪酸アマイド系ワックスを併用して用いてもよい。脂肪酸アマイド系ワックスの例としては、ステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、エチレン−ビスステアリン酸アマイド等が挙げられ、特に効果的で好ましい例としてN,N’−エチレン−ビスステアリン酸アマイドが挙げられる。
<蛍光着色剤>
本発明で用いることのできる蛍光色素としては、例えば、ソルベントイエロー44、ソルベントオレンジ5、55、ソルベントレッド49、149、150、ソルベントブルー5、ソルベントグリーン7、アシッドイエロー3、7、アシッドレッド52、77、87、92、アシッドブルー9、ベイシックイエロー1、40、ベイシックレッド1、13、ベイシックバイオレット7、10、110、ベイシックオレンジ14、22、ベイシックブルー7、ベイシックグリーン1、バットレッド41、ディスパースイエロー82、121、124、184:1、186、199、216、ディスパースオレンジ11、ディスパースレッド58、239、240、345、362、364、ディスパースブルー7、56、183、155、354、365、ディスパースバイオレット26、27、28、35、38、46、48、57、63、77、97、ダイレクトイエロー85、ダイレクトオレンジ8、9、ダイレクトブルー22、ダイレクトグレーン6、フルオレッセントブライトニングエージェント54、フルオレッセントブライトニングエージェント135、フルオレッセントブライトニングエージェント162、フルオレッセントブライトニングエージェント260などが挙げられる。
本発明で用いることのできる蛍光着色剤としては、例えばジアミノスチルベン、フルオレセイン、チオフラビン、エオシン、ローダミンB、クマリン誘導体、イミダゾール誘導体等の染料、顔料タイプが使用できる。
また蛍光染料は、安定性の観点からメラミン樹脂等とブレンドし顔料化して使用されるが、ホルムアルデヒドの発生が懸念されるため、特にアクリル樹脂やオレフィン系樹脂とブレンドすることがより好ましい。
このような蛍光顔料としては、シンロイヒ社製のSX−100シリーズとSX−1000シリーズがあげられ、SX−100シリーズとしては、SX−101 Red Orange、SX−103 Red、SX−104 Orange、SX−105 Lemon Yellow、SX−106 Orange Yellow、SX−117 Pink、SX−127 Rose、SX−137 Rubine、SX−147 Violet、SX−157 Blue Violetがあり、SX−1000シリーズとしては、SX−1004 Orange、SX−1005 Lemon Yellow、SX−1007 Pink、SX−1037 Magentaがあげられる。
また蛍光顔料では通常の昼光蛍光顔料の他に無機蛍光顔料も使用できる。無機蛍光顔料は夜光塗料にみられるような蓄光性がある。
前記蛍光着色剤の平均粒子径は、2μm以下が好ましく1μm以下がより好ましい。前記平均粒子径が、2μmより大きくなると、着色度の低下が見られる。
ここで、蛍光着色剤の粒径は、「LA−950」(堀場製作所社製社製)を用いて測定を行った。LA−950の測定は、具体的には分散液を分散している溶媒(イオン交換水)で光軸調整した後、バックグラウンドを測定する。その後、測定試料の分散液を滴下し、透過率の値が80〜90%の範囲となる条件で粒子径を測定した。本測定装置は粒子径の測定再現性の点からLA−950の透過率の値が80〜90%の範囲となる条件で測定することが重要であり、前記透過率の値を得るために前記分散液の滴下量を調節する必要がある。また分散液は、ガラス製100mlビーカーに10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)を0.5ml、試料を0.05g添加し、ミクロスパーテルでかき混ぜた。次いで、イオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II、本多電子株式会社製)で10分間分散処理した。
前記蛍光着色剤の前記トナーにおける含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3質量%〜50質量%が好ましく、5質量%〜20質量%がより好ましい。前記含有量が、3質量%未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、50質量%を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、トナーの電気特性の低下を招くことがある。
<着色剤(その他の着色剤、非蛍光着色剤)>
非蛍光のその他の着色剤の色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒色用のもの、カラー用(マゼンタ、シアン、イエロー等)のものが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記黒色用のものとしては、例えばファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料、などが挙げられる。
マゼンタ用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、48:1、49、50、51、52、53、53:1、54、55、57、57:1、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、177、179、202、206、207、209、211;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35などが挙げられる。
シアン用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、60;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45又フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料、グリーン7、グリーン36などが挙げられる。
イエロー用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントイエロー0−16、1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、55、65、73、74、83、97、110、151、154、180;C.I.バットイエロー1、3、20、オレンジ36などが挙げられる。
前記黒色用、カラー用着色剤の前記トナーにおける含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。前記含有量が、1質量%未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、15質量%を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
<結晶性ポリエステル(結晶性のポリエステル)>
また本発明の電子写真現像用トナーは、結着樹脂(熱可塑性樹脂)として結晶性のポリエステル樹脂を含有することが好ましい。結晶性のポリエステル樹脂を併用すると低温での定着が可能になると共に、低温でも画像の光沢性を上げることが可能になる。結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、好ましくは結晶性ポリエステル樹脂以外の結着樹脂100質量部に対して1〜25質量部、より好ましくは1〜15質量部である。結晶性ポリエステル樹脂の比率を高くしすぎると、感光体等像担持体表面にフィルミングを起こしやすくなると共に、保管安定性を悪化させてしまう懸念がある。さらに結晶性ポリエステル樹脂の比率が高すぎると樹脂の透明性が損なわれ、カラートナーとして要求される透明性を確保できなくなってしまう。
本発明で用いられる結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、(1)直鎖状不飽和脂肪族二価カルボン酸またはその反応性誘導体(酸無水物、炭素数1〜4の低級アルキルエステル酸ハライド等)からなる多価カルボン酸単位と、(2)直鎖状脂肪族ジオールからなる多価アルコール単位とを、常法により重縮合反応させることによって製造することができる。この場合、多価カルボン酸単位には、必要に応じ、少量の他の多価カルボン酸単位が含有されていてもよい。なお、結晶性ポリエステル樹脂は、カルボン酸単位として直鎖状不飽和脂肪族ジカルボン酸単位を用いることにより、芳香族ジカルボン酸単位を用いた場合に比べて結晶構造を形成し易いという作用効果を示す。
前記多価カルボン酸単位には、(a)分岐鎖を有する不飽和脂肪族二価カルボン酸単位、(b)飽和脂肪族二価カルボン酸や、飽和脂肪族三価カルボン酸等の飽和脂肪族多価カルボン酸単位の他、(c)芳香族二価カルボン酸や芳香族三価カルボン酸等の芳香族多価カルボン酸単位等が包含される。これらの多価カルボン酸単位の含有量は、全カルボン酸に対して、通常、30モル%以下、好ましくは10モル%以下であり、得られるポリエステルが結晶性を有する範囲内で適宜添加される。
必要に応じて添加することができる多価カルボン酸単位の具体例としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、シトラコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の二価カルボン酸単位;無水トリメット酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸等の三価以上の多価カルボン酸単位等を挙げることができる。
前記多価アルコール単位には、必要に応じ、少量の脂肪族系の分岐鎖二価アルコール単位や環状二価アルコール単位の他、三価以上の多価アルコール単位が、得られるポリエステルが結晶性を有する範囲内で適宜添加されてもよい。必要に応じて添加される多価アルコール単位を例示すると、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン単位、ポリエチレングリコール単位、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物単位、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物単位、グリセリン単位等が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂において、その分子量分布は、低温定着性の点から、シャープであることが好ましく、また、その分子量は、比較的低分子量であるのが好ましい。ここで、結晶性ポリエステル樹脂の軟化温度(高架式フローテスターCFT-100D型(島津製作所製)により測定)は、限定されるものではないが、60〜120℃程度が好ましい。
<帯電制御剤>
本発明の電子写真現像用トナーは帯電制御剤を含有することができる。
帯電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、ホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料、高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレート類、有機金属錯体、キレート化合物、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸系の金属錯体、第四級アンモニウム塩がある。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。これらの単独或いは2種類以上を組み合せて用いることができる。
これらの帯電制御剤を電子写真現像用トナーに内部添加する場合、定着用樹脂に対して0.1〜10質量部添加することが好ましい。また、帯電制御剤により着色される場合もあるため、ブラックトナーを除いて、できるだけ透明色のものを選定する。
<外部添加剤>
さらには本発明の電子写真現像用トナーには外部添加剤を含有する事ができる。外部添加剤には例えば、シリカ、テフロン(登録商標)樹脂粉末、ポリ沸化ビニリデン粉末、酸化セリウム粉末、炭化ケイ素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤、或いは例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤、凝集防止剤、樹脂粉末、或いは例えば、酸化亜鉛粉末、酸化アンチモン粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤、また、逆極性の白色微粒子及び黒色微粒子を現像性向上剤として用いることもできる。これらは単独或いは複数組合せて使用することができ、空転等の現像ストレスに対して耐性を持たせるように選択される。
<二成分現像剤>
本発明に係る電子写真現像用トナーは、キャリアと混合して二成分現像剤とし、二成分現像方式の電子写真画像形成方法に用いることができる。
二成分現像剤方式を用いる場合、磁性キャリアに用いる磁性体微粒子としてはマグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属(Mn、Ni、Zn、Mg、Cu等)を一種又は二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を使用できる。その形状は粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合は鉄等の強磁性微粒子を用いる事が好ましい。また、化学的な安定性を考慮するとマグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトを用いる事が好ましい。
具体的には、MFL−35S、MFL−35HS(パウダーテック社製)、DFC−400M、DFC−410M、SM−350NV(同和鉄粉工業社製)等が好適な例として挙げられる。
強磁性微粒子の種類及び含有量を選択する事により所望の磁化を有する樹脂キャリアを使用する事もできる。この時のキャリアの磁気特性は1,000エルステッドにおける磁化の強さが30〜150emu/gであることが好ましい。このような樹脂キャリアは磁性体微粒子と絶縁性バインダー樹脂との溶融混練物をスプレードライヤーで噴霧して製造したり、磁性体微粒子の存在下に水性媒体中でモノマーないしプレポリマーを反応、硬化させ縮合型バインダー中に磁性体微粒子が分散された樹脂キャリアを製造できる。
磁性キャリアの表面には正または負帯電性の微粒子または導電性微粒子を固着させたり、樹脂をコーティングしたりして帯電性を制御できる。
表面のコート材(樹脂)としてはシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられ、さらに正または負帯電性の微粒子または導電性微粒子を含んでコーティングする事ができるが、シリコーン樹脂及びアクリル樹脂が好ましい。
本発明において、現像装置内に収容される現像剤中のキャリアの重量比率は、85wt%以上98wt%未満であることが好ましい。85wt%未満であると現像装置からのトナーの飛散が発生しやすくなり、不良画像の原因となる。現像剤中のキャリアの重量比率が98wt%以上であると、電子写真現像用トナーの帯電量が過度に上昇したり、電子写真現像用トナーの供給量が不足したりするため、画像濃度が低下し、不良画像の原因となる。
<蛍光トナーの製造方法>
本発明における電子写真現像用トナーを作製するには、例えば、定着用樹脂、離型剤、蛍光着色剤、さらに必要に応じて帯電制御剤、添加剤を均一に分散した定着用樹脂を組み合わせてヘンシェルミキサー、スーパーミキサーの如き混合機により十分混合してから加熱ロール、ニーダ、エクストルーダーの如き熱溶融混練機を用いて溶融混練して素材類を十分に混合せしめた後、冷却固化後微粉砕及び分級を行って電子写真現像用トナーを得る。この時の粉砕方法としては高速気流中にトナーを包含させ、衝突板にトナーを衝突させそのエネルギーで粉砕するジェットミル方式やトナー粒子同士を気流中で衝突させる粒子間衝突方式、更には高速に回転したローターと狭いギャップ間にトナーを供給し粉砕する機械式粉砕法等が使用できる。
また、トナー材料を有機溶媒相に溶解または分散させた油相を、水系媒体相中に分散させ、樹脂の反応を行った後、脱溶剤し、濾過と洗浄、乾燥することにより、トナーの母体粒子を製造する溶解懸濁法でも可能である。また、ポリエステル伸長法によってトナーの母体を製造してもよい。
<電子写真画像形成方法、プロセスカートリッジ>
本発明に係る電子写真画像形成方法は、上述の電子写真現像用トナーを用いることを特徴とする。
本発明に係る電子写真画像形成方法についてより詳しくは、像担持体を一様に帯電させる帯電工程と、当該一様に帯電した像担持体上に光を照射して像様の静電潜像を形成する静電潜像形成工程(露光工程)と、前記静電潜像を、上述の電子写真現像用トナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体上に転写する転写工程と、当該記録媒体上の可視像を定着する定着工程と、を備え、必要に応じて、転写工程後の像担持体上をクリーニングするクリーニング工程、転写工程後の像担持体上を除電する除電工程等を備える。
次いで、本発明に係る電子写真画像形成方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明における電子写真現像装置の一例を図5に示す。
図5の符号101Aは駆動ローラ、101Bは従動ローラ、102は感光体ベルト、103は帯電器、104はレーザ書き込み系ユニット、105A〜105Dはそれぞれイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの各色のトナーを収容する現像ユニット、105Eは蛍光のトナーを収容する現像ユニット、106は給紙カセット、107は中間転写ベルト、107Aは中間転写ベルト駆動用の駆動軸ローラ、107Bは中間転写ベルトを支持する従動軸ローラ、108はクリーニング装置、109は定着ローラ、109Aは加圧ローラ、110は排紙トレイ、113は紙転写ローラを示している。
図5に示すカラー画像形成装置では、前記転写ドラムに対して可撓性の中間転写ベルト107が使用されている。この中間転写体たる中間転写ベルト107は駆動軸ローラ107Aと一対の従動軸ローラ107Bに張架されて時計回り方向に循環搬送されていて、一対の従動軸ローラ107B間のベルト面を駆動ローラ101Aの外周の感光体ベルト102に対して水平方向から当接させた状態としている。
通常のカラー画像出力時は、感光体ベルト102上に形成される各色のトナー像は、形成の都度前記中間転写ベルト107に転写されて、カラーのトナー像を合成し、これを給紙カセット106から搬送される転写紙に対し紙転写ローラ113によって一括転写する。次いで、転写後の転写紙は定着装置の定着ローラ109と加圧ローラ109Aの間へと搬送され、定着ローラ109と加圧ローラ109Aによる定着後、排紙トレイ110に排紙される。
105A〜105Eの現像ユニットがトナーを現像すると、現像ユニットに収容されている現像剤のトナー濃度が低下する。現像剤のトナー濃度の低下はトナー濃度センサ(図示せず)により検知される。トナー濃度の低下が検知されると、各現像ユニットにそれぞれ接続されているトナー補給装置(図示せず)が稼動し、トナーを補給してトナー濃度を上昇させる。このとき、補給されるトナーは、現像ユニットに現像剤排出機構が備わっていれば、キャリアとトナーが混合されている所謂トリクル現像方式用現像剤であってもよい。
図5では中間転写ベルト上にトナー像を重ねて画像を形成しているが、中間転写ベルトを用いることなく転写ドラムから直接に記録媒体へ転写を行なうシステムにおいても、同様に本発明の電子写真画像形成方法を適用することができる。
図6は、本発明で用いられる現像装置の一例を示す図であり、後述するような変形例も本発明の範疇に属するものである。
図6において、潜像担持体である感光体ドラム(20)に対向して配設された現像装置(40)は、現像剤担持体としての現像スリーブ(41)、現像剤収容部材(42)、規制部材としてのドクターブレード(43)、支持ケース(44)等から主に構成されている。なお、以下において感光体ドラム(20)は単に感光体(20)とも称することもある。
感光体(20)側に開口を有する支持ケース(44)には、内部にトナー(21)を収容するトナー収容部としてのトナーホッパー(45)が接合されている。トナーホッパー(45)に隣接した、トナー(21)と、キャリア(23)からなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部(46)には、トナー(21)とキャリア(23)を撹拌し、トナー(21)に摩擦/剥離電荷を付与するための、現像剤撹拌機構(47)が設けられている。
トナーホッパー(45)の内部には、図示しない駆動手段によって回動されるトナー供給手段としてのトナーアジテータ(48)及びトナー補給機構(49)が配設されている。トナーアジテータ(48)及びトナー補給機構(49)は、トナーホッパー(45)内のトナー(21)を現像剤収容部(46)に向けて撹拌しながら送り出す。
感光体(20)とトナーホッパー(45)との間の空間には、現像スリーブ(41)が配設されている。図示しない駆動手段で図の矢印方向(反時計回り方向)に回転駆動される現像スリーブ(41)は、キャリア(23)による磁気ブラシを形成するために、その内部に現像装置(40)に対して相対位置不変に配設された、磁界発生手段としての磁石を有する。
現像剤収容部材(42)の、支持ケース(44)に取り付けられた側と対向する側には、ドクターブレード(43)が一体的に取り付けられている。ドクターブレード(43)は、この例では、その先端と現像スリーブ(41)の外周面との間に一定の隙間を保った状態で配設されている。
このような装置を非限定的に用い、本発明の電子写真画像形成方法は、次のように遂行される。即ち、上記構成により、トナーホッパー(45)の内部からトナーアジテータ(48)、トナー補給機構(49)によって送り出されたトナー(21)は、現像剤収容部(46)へ運ばれ、現像剤撹拌機構(47)で撹拌されることによって、所望の摩擦/剥離電荷が付与される。次いで、トナー(21)はキャリア(23)と共に現像剤として、現像スリーブ(41)に担持されて感光体(20)の外周面と対向する位置まで搬送され、トナー(21)のみが感光体(20)上に形成された静電潜像と静電的に結合することにより、感光体(20)上にトナー像が形成される。
図7は、図6の現像装置を有する画像形成装置の一例を示す図である。ドラム状の感光体[像担持体](20)の周囲に、帯電部材[帯電手段](32)、像露光系[露光手段](33)、現像装置[現像手段](40)、転写装置[転写手段](50)、クリーニング装置[クリーニング手段](60)、除電ランプ[除電手段](70)が配置されている。この例の場合、帯電部材(32)の表面は、感光体(20)の表面とは約0.2mmの間隙を置いて非接触状態にあり、帯電部材(32)により感光体(20)に帯電を施す際、帯電部材(32)に図示してない電圧印加手段によって直流成分に交流成分を重畳した電界により、感光体(20)を帯電させることにより、帯電ムラを低減することが可能であり、効果的である。現像方法を含む画像形成方法は、以下の動作で行われる。
画像形成の一連のプロセスは、ネガ−ポジプロセスで説明を行うことができる。有機光導電層を有する感光体(OPC)に代表される感光体(20)は、除電ランプ(70)で除電され[除電工程]、帯電チャージャ、帯電ローラ等の帯電部材(32)で均一にマイナスに帯電され[帯電工程]、レーザー光学系等の像露光系(33)から照射されるレーザー光で潜像形成(この例では、露光部電位の絶対値は、非露光部電位の絶対値より低電位となる)が行われる[静電潜像形成工程(露光工程)]。
レーザー光は、半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡(ポリゴン)等により、感光体(20)の表面を、感光体(20)の回転軸方向に走査する。このようにして形成された潜像が、現像装置(40)にある現像剤担持体である現像スリーブ(41)上に供給されたトナー及びキャリアの混合物からなる現像剤により現像され、トナー像が形成される[現像工程]。潜像の現像時には、電圧印加機構(図示せず)から現像スリーブ(41)に、感光体(20)の露光部と非露光部の間に、ある適当な大きさの直流電圧又はこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
一方、転写媒体(記録媒体、例えば紙)(80)が、給紙機構(図示せず)から給送され、上下一対のレジストローラ(図示せず)で画像先端と同期をとって、感光体(20)と転写装置(50)との間に給送され、トナー像が転写される[転写工程]。このとき、転写装置(50)には、転写バイアスとして、トナー帯電の極性と逆極性の電位が印加されることが好ましい。その後、転写媒体(80)は、感光体(20)より分離され、転写像が得られる。
また、感光体(20)上に残存するトナーは、クリーニング部材としてのクリーニングブレード(61)により、クリーニング装置(60)内のトナー回収室(62)に回収される[クリーニング工程]。
回収されたトナーは、トナーリサイクル手段(図示せず)により現像剤収容部(46)及び/又はトナーホッパー(45)に搬送され、再使用されてもよい。符号47は現像剤撹拌機構を示す。
画像形成装置は、上述の現像装置を複数配置し、転写媒体上へトナー像を順次転写した後、定着機構へ送り、熱等によってトナーを定着する装置であってもよく[定着工程]、一端中間転写媒体上へ複数のトナー像を転写し、これを一括して転写媒体に転写後同様の定着を行う装置であってもよい[定着工程]。
図8には、本発明の電子写真画像形成方法で用いられる画像形成装置の他の例を示す。図8において、感光体(20)は、導電性支持体上に少なくとも感光層が設けられている。感光体(20)は、駆動ローラ(24a)、(24b)により駆動され、帯電部材(32)による帯電、像露光系(33)による像露光、現像装置(40)による現像、を有する転写装置(50)を用いる転写、クリーニング前露光光源(26)によるクリーニング前露光、ブラシ状クリーニング手段(64)及びクリーニングブレード(61)によるクリーニング、除電ランプ(70)による除電が繰り返し行われる。図8においては、感光体(20)(勿論この場合は支持体が透光性である)に支持体側よりクリーニング前露光が行われる。
図9には、本発明のプロセスカートリッジの一例が示される。このプロセスカートリッジは、上述の現像剤を使用し、感光体(20)と、近接型のブラシ状接触帯電手段(32)、上述の現像剤を収納する現像手段(40)、クリーニング手段としてのクリーニングブレード(61)を少なくとも有するクリーニング手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジである。本発明においては、上述の電子写真画像形成装置の各構成要素をプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成することができる。
即ち、本発明に係るプロセスカートリッジは、図9に示す形態に限られるものではなく、像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を上述の電子写真現像用トナー及びキャリアを含む二成分現像剤により可視像とする現像装置と、を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能に備えられるものであればよく、必要に応じてさらに上述の電子写真画像形成装置の各構成要素(帯電手段、クリーニング手段等)を備える。
以下、本発明の実施例について説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。なお、本発明では実施例において結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いているが、他の樹脂でも使用可能である。
(結着樹脂製造例:ポリエステル系樹脂)
芳香族ジオール成分及びエチレングリコール、グリセリン、アジピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、イタコン酸より選ばれた単量体を表1の組成に従って、蒸留塔を有する5リットルのオートクレーブに全量が4000gとなるように仕込み、常圧下、170〜260℃、無触媒の条件でエステル化反応せしめた後、反応系に全カルボン酸成分に対し400ppmの3酸化アンチモンを加え3Torrの真空下でグリコールを系外へ除去しながら250℃で重縮合を行い樹脂(A1)〜(A6)を得た。尚、架橋反応は撹拌トルクが10kg・cm(100ppm)となるまで実施し、反応は反応系の減圧状態を解除して停止させた。
Figure 2012215810
[ポリエステル樹脂(A1)〜(A6)の物性評価]
また、得られたポリエステル樹脂(A1)〜(A6)について、軟化点、ガラス転移温度(ガラス転移点)、正接損失ピーク温度、正接損失ピーク値、酸価、分子量(数平均分子量Mn、重量平均分子量Mw)を、以下の測定方法に従い測定した。
<ポリエステル樹脂の軟化点の測定>
フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出し、温度に対するフローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
<ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)の測定>
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社製、DSC210)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミニウムパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した試料を昇温速度10℃/分で昇温し、吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
<ポリエステル樹脂の酸価の測定>
JIS K0070の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
<ポリエステル樹脂の正接損失ピーク温度(℃)及び正接損失値の測定>
試料0.8g、φ20mmのダイスを用い30MPaの圧力で成型し、TA社製ADVANCED RHEOMETRIC EXPANSION SYSTEMでφ20mmのパラレルコーンを使用して周波数1.0Hz、昇温速度2.0℃/分、歪み0.1%(自動歪み制御:許容最小応力1.0g/cm、許容最大応力500g/cm、最大付加歪み200%、歪み調整200%)、GAPはサンプルセット後FORCEが0〜100gmになる範囲で、損失弾性率(G”)、貯蔵弾性率(G’)、正接損失(tanδ)を測定し、正接損失ピーク温度(℃)及び正接損失値を求めた。なお、このとき貯蔵弾性率(G’)が10以下になった場合の正接損失(tanδ)の値は除外した。
<ポリエステル樹脂の分子量の測定>
ポリエステル樹脂の数平均分子量、重量平均分子量は、THF溶解分の分子量分布をGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定装置GPC−150C(ウォーターズ社製)によって測定した。
測定は、カラム(KF801〜807:ショウデックス社製)を使用し、以下の方法で行う。40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流した。試料0.05gをTHF5gに十分に溶かした後、前処理用フィルター(例えば、孔径0.45μm クロマトディスク(クラボウ製))で濾過し、最終的に試料濃度として0.05〜0.6質量%に調製した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。試料のTHF溶解分の重量平均分子量Mw、個数平均分子量Mnの測定にあたっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えばPressureChemical Co.、あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×10、2.1×10、4×10、1.75×10、5.1×10、1.1×10、3.9×10、8.6×10、2×10、4.48×10のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
(結晶性ポリエステル樹脂B1、B2の製造例)
表2に示した組成物4000gとハイドロキノン4gを、温度計、攪拌器、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた容量5リットルの4つ口丸底フラスコ内に入れ、このフラスコをマントルヒーターにセットし、窒素ガス導入管より窒素ガスを導入してフラスコ内を不活性雰囲気下に保った状態で昇温し、160℃に保って5時間、続いて200℃で1時間反応させたのち、8.3kPaにて1時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂B1、B2を得た。
Figure 2012215810
[結晶性ポリエステル樹脂B1,B2の物性評価]
また、得られた結晶性ポリエステル樹脂B1,B2について、融点、分子量(数平均分子量Mn、重量平均分子量Mw)を、以下の測定方法に従い測定した。
<結晶性ポリエステル樹脂の融点の測定>
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社製、DSC210)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミニウムパンに計量し、昇温速度10℃/分で、150℃まで昇温し、吸熱の最高ピークの温度を融点とした。
<結晶性ポリエステル樹脂の分子量の測定>
結晶性ポリエステルの分子量の測定は、ポリエステル樹脂の分子量の測定と同様に、GPC(gel permeation chromatography)によって測定した。
(トナー製造例)
−トナーの製造例1−
表3に示す結着樹脂100質量部、カルナウバワックス(セラリカNODA製 カルナウバワックスNo.1)5質量部、蛍光顔料(シンロイヒ社製、SX−1004 平均粒子径1.0μm)20質量部をヘンシェルミキサー「MF20C/I型」(三井三池加工機株式会社製)に仕込み、十分攪拌混合した後、2軸押出機(東芝機械株式会社製)にて混練し、スチールベルト上で冷却後、ハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕した。次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて、重量平均粒径が5.2±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS−I)で、重量平均粒径が6.0±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100質量部に対し、添加剤(HDK−2000、クラリアント株式会社製)1.0質量部及び(H05TD、クラリアント株式会社製)1.0質量部をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、蛍光色トナー1〜3、13〜15を製造した。
−トナーの製造例2−
表3に示す結着樹脂および結晶性ポリエステル100質量部、カルナウバワックス(セラリカNODA製 カルナウバワックスNo.1)5質量部、蛍光顔料(シンロイヒ社製、SX−1004 平均粒子径1.0μm)20質量部をヘンシェルミキサー「MF20C/I型」(三井三池加工機株式会社製)に仕込み、十分攪拌混合した後、2軸押出機(東芝機械株式会社製)にて混練し、スチールベルト上で冷却後、ハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕した。次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて、重量平均粒径が5.2±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS−I)で、重量平均粒径が6.0±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100質量部に対し、添加剤(HDK−2000、クラリアント株式会社製)1.0質量部及び(H05TD、クラリアント株式会社製)1.0質量部をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、蛍光トナー4を製造した。
−トナーの製造例3−
表3に示す結着樹脂および結晶性ポリエステル100質量部、カルナウバワックス(セラリカNODA製 カルナウバワックスNo.1)5質量部、蛍光顔料(シンロイヒ社製、SX−1004、平均粒子径1.5μm)20質量部、N,N’−エチレン−ビスステアリン酸アマイド3質量部、をヘンシェルミキサー「MF20C/I型」(三井三池加工機株式会社製)に仕込み、十分攪拌混合した後、2軸押出機(東芝機械株式会社製)にて混練し、スチールベルト上で冷却後、ハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕した。次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて、重量平均粒径が5.2±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS−I)で、重量平均粒径が6.0±0.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径の比が1.20以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100質量部に対し、添加剤(HDK−2000、クラリアント株式会社製)1.0質量部及び(H05TD、クラリアント株式会社製)1.0質量部をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、蛍光トナー5〜11、16〜18を製造した。
−トナーの製造例4−
蛍光顔料(シンロイヒ社製、SX−1004、平均粒子径1.8μm)20質量部を、蛍光顔料(シンロイヒ社製、SX−104、平均粒子径3μm)20質量部に変更した以外はトナー製造例3と同様に、蛍光トナー12を製造した。
<蛍光顔料の平均粒子径>
蛍光顔料0.1質量部、水100質量部、水と同体積の1mmのジルコニアビーズをシェイカー用いて10分間攪拌し分散液を作成した。分散液からビーズを取り除いた後、LA−950(HORIBA社製)により平均粒子径を測定した。
Figure 2012215810
<トナーの正接損失ピーク温度(℃)及び正接損失値の測定>
トナーの正接損失ピーク温度(℃)及び正接損失値の測定は、ポリエステル樹脂の正接損失ピーク温度(℃)及び正接損失値の測定と同様に測定し、表4に示した。
Figure 2012215810
(二成分現像剤の製造例)
<キャリアの作製>
シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコ−ン) 100質量部
トルエン 100質量部
γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン 5質量部
カーボンブラック 10質量部
上記混合物をホモミキサーで20分間分散し、コート層形成液を調製した。このコート層形成液を、芯材として重量平均粒径が35μmのMnフェライト粒子を用いて、芯材表面において平均膜厚が0.20μmになるように、流動床型コーティング装置を使用して、流動槽内の温度を各70℃に制御して塗布・乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて、180℃/2時間焼成し、キャリアAを得た。
[実施例1〜12]
作製した蛍光トナー1〜12を用いた二成分現像剤を用いて下記の評価を実施した。
<二成分現像剤の作製>
作製した蛍光トナーと、キャリアA、ターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて48rpmで5分間均一混合し帯電させ、それぞれ二成分現像剤を作製した。なお、トナーとキャリアの混合比率は、評価機の初期現像剤のトナー濃度に合わせて混合した。
<光沢度>
各現像剤をリコー製デジタルフルカラー複合機Imagio Neo C600改造機(線速が320mm/sec)を用いて、付着量0.4mg/cmとなるように4cm角ベタ画像を形成し、定着温度200℃、NIP幅15mmで定着した後、画像の光沢度1を測定した。このとき評価に用いた用紙は王子製紙製PODグロスコート紙128g/mを使用した。光沢は日本電色工業株式会社製グロスメーターVGS−1Dを用い60度光沢で10箇所の画像を評価した。
〔評価基準〕
◎:85以上
○:80以上85未満
△:50以上80未満
×:50未満
<着色力>
各現像剤をリコー製デジタルフルカラー複合機Imagio Neo C600改造機(線速が320mm/sec)を用いて、付着量0.3mg/cmとなるように4cm角ベタ画像を形成し、定着温度200℃、NIP幅15mmで定着した後、X−RITEを用いて画像濃度を3点測定し平均値を用いた。このとき評価に用いた用紙は王子製紙製PODグロスコート紙128g/mを使用した。
〔評価基準〕
◎:1.40以上
○:1.35以上1.40未満
△:1.20以上1.35未満
×:1.20未満
<隠蔽特性>
リコー製デジタルフルカラー複合機Imagio Neo C600改造機(線速が160mm/sec)を用いて、付着量1.0mg/cmとなるように4cm角ベタ画像を形成し、定着温度200℃、NIP幅15mmで定着した後、黒板をバックにしX−RITEを用いて画像濃度を3点測定しブラック濃度の平均値を用いた。このとき評価にはOHP用紙を使用した。
(蛍光トナーの隠蔽力が上がるほど、下地のブラック濃度が低くなる。)
〔評価基準〕
◎:0.12未満
○:0.12以上0.14未満
△:0.14以上0.16未満
×:0.16以上
<蛍光特性>
各現像剤をリコー製デジタルフルカラー複合機Imagio Neo C600改造機(線速が320mm/sec)を用いて、付着量0.4mg/cmとなるように4cm角ベタ画像を形成し、定着温度200℃、NIP幅15mmで定着した後、画像のメタリック感を目視で評価した。
このとき評価に用いた用紙は王子製紙製PODグロスコート紙128g/mを使用した。
〔評価基準〕
○:良い
×:悪い
<耐コールドオフセット性>
各現像剤を超高速デジタルレーザープリンターIPSiO SP9500Pro(株式会社リコー製)に装填し、厚紙の転写紙(株式会社NBSリコー製、複写印刷用紙<135>)に、トナー付着量0.20±0.1mg/cmの1cm角ベタ画像を作成し、スコッチ メンディングテープ810(幅24mm、3M社製)をベタ画像上に添付し、テープ上から重さ1kgの金属ローラ(直径50mm、SUS製)を10mm/sの速度で転がしながら10往復させた。テープを10mm/sの速度で一定方向に剥がし、テープ剥離前後での画像濃度から下記数式(1)を用いて画像残像率を求め、下記の評価基準により耐コールドオフセット性を評価した。
画像残存率(%)=(剥離後の画像濃度/剥離前の画像濃度)×100 ・・(1)
〔評価基準〕
◎:画像残存率が97%以上
○:画像残存率が92%以上97%未満
△:画像残存率が80%以上92%未満(従来のトナー並)
×:画像残存率が80%未満
<耐ホットオフセット性>
各現像剤を超高速デジタルレーザープリンターIPSiO SP9500Pro(株式会社リコー製)に装填し、薄紙の転写紙(株式会社NBSリコー製、複写印刷用紙<55>)に、トナー付着量0.40±0.1mg/cmの1cm角ベタ画像を作成し、定着ローラ温度を変化させて定着を行い、ホットオフセットの有無を目視評価し、ホットオフセットが発生しない上限温度を定着上限温度とし、下記基準で耐ホットオフセット性を評価した。
〔評価基準〕
◎:定着上限温度が240℃以上
○:定着上限温度が220℃以上240℃未満
△:定着上限温度が180℃以上220℃未満(従来のトナー並)
×:定着上限温度が180℃未満
<耐熱保存性>
耐熱保存性は、針入度試験器(日科エンジニアリング株式会社製)を用いて測定した。具体的には、各トナーを10g計量し、温度20℃〜25℃、40〜60%RHの環境下で30mlのガラス容器(スクリューバイアル)に入れ、蓋を閉めた。トナーを入れたガラス容器を200回タッピングした後、温度を50℃にセットした恒温槽に48時間放置した後、針入度試験器で針入度を測定し、下記の評価基準により耐熱保存性を評価した。針入度の値が大きいほど、耐熱保存性に優れる。
〔評価基準〕
◎:針入度が30mm以上
○:針入度が20mm〜29mm
△:針入度が15mm〜19mm(従来のトナー並)
×:針入度が14mm以下
<比較例1〜6>
実施例と同様に蛍光トナー12〜17を用いた二成分現像剤を用いて評価を行い。比較例1〜6とした。
上記実施例1〜12、比較例1〜6の組み合わせ及び評価結果を表5に示す。
Figure 2012215810
以上より、実施例1〜12においてはいずれも、非常に優れた低温定着性と、高い耐ホットオフセット特性、良好な保管安定性を両立し、且つ、低付着量でも着色力、隠蔽力が高く、高光沢な画像を形成することができることがわかった。
すなわち、本発明により、非常に優れた低温定着性と、高い耐ホットオフセット特性、良好な保管安定性を両立し、且つ、低付着量でも着色力、隠蔽力が高く、高光沢な画像を形成することのできる電子写真現像用トナー、並びに、該電子写真現像用トナーを用いた電子写真画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供することが可能となることがわかった。
(図2、図3、図4の符号)
1 紙
2 セルロースの繊維
3 トナー層
4 カラートナー層
5 蛍光トナー層
(図5の符号)
101A 駆動ローラ
101B 従動ローラ
102 感光体ベルト
103 帯電器
104 レーザー書き込み系ユニット
105A〜105D それぞれイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの各色のトナーを収容する現像ユニット
105E 蛍光のトナーを収容する現像ユニット
106 給紙カセット
107 中間転写ベルト
107A 中間転写ベルト駆動用の駆動軸ローラ
107B 中間転写ベルトを支持する従動軸ローラ
108 クリーニング装置
109 定着ローラ
109A 加圧ローラ
110 排紙トレイ
113 紙転写ローラ
(図6の符号)
20 感光体ドラム
21 トナー
23 キャリア
40 現像装置
41 現像スリーブ
42 現像剤収容部材
43 ドクターブレード(現像剤供給規制部材)
44 支持ケース
45 トナーホッパー
46 現像剤収容部
47 現像剤撹拌機構
48 トナーアジテータ
49 トナー補給機構
(図7の符号)
20 感光体ドラム
32 像担持体帯電部材[帯電部材]
33 像露光系
40 現像装置
41 現像スリーブ
45 トナーホッパー
47 現像剤撹拌機構
50 転写機構[転写装置]
60 クリーニング機構[クリーニング装置]
61 クリーニングブレード
62 トナー回収室
70 除電ランプ
80 転写媒体
(図8の符号)
20 感光体
24a 駆動ローラ
24b 駆動ローラ
26 クリーニング前露光光源
32 帯電部材
33 像露光系
40 現像装置
50 転写装置[転写機構]
61 クリーニングブレード
64 ブラシ状クリーニング手段
70 除電ランプ
(図9の符号)
20 感光体
32 ブラシ状接触帯電手段[帯電手段]
40 現像手段[現像装置]
61 クリーニングブレード[クリーニングブレード手段]
特開平08−248757号公報 特許第4601037号公報

Claims (7)

  1. 結着樹脂と、蛍光着色剤と、離型剤と、を含有し、
    当該電子写真現像用トナーの粘弾性は、損失弾性率(G”)/貯蔵弾性率(G’)=正接損失(tanδ)で表される正接損失が80〜160[℃]にピークを有し、
    且つ、正接損失のピーク値が3以上であることを特徴とする電子写真現像用トナー。
  2. 前記結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする請求項1に記載の電子写真現像用トナー。
  3. 前記離型剤は、脂肪酸アマイドを含み、
    当該電子写真現像用トナー内部に前記脂肪酸アマイドを含有することを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真現像用トナー。
  4. 前記脂肪酸アマイドは、N,N’−エチレン−ビスステアリン酸アマイドであることを特徴とする請求項3に記載の電子写真現像用トナー。
  5. 前記蛍光着色剤は、平均粒子径が2μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子写真現像用トナー。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載の電子写真現像用トナーを用いることを特徴とする電子写真画像形成方法。
  7. 像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像をトナー及びキャリアを含む二成分現像剤により可視像とする現像装置と、を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能に備えられるプロセスカートリッジであって、
    前記トナーは、請求項1乃至5のいずれかに記載の電子写真現像用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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