JP2012220569A - 静電荷像現像用トナー及びその製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、並びに、画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー及びその製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、並びに、画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】低温定着性を実現する静電荷像現像用トナーを提供すること。
【解決手段】結晶性ポリエステル樹脂と不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂とを含み、表層部が前記不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との架橋物を含んで構成され、且つ前記架橋物由来のテトラヒドロフラン(THF)不溶分が、2.0質量%を越え15.0質量%以下であるトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーである。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー及びその製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、並びに、画像形成方法に関する。
近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及しており、画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体(像保持体)を帯電装置を用いて帯電させ、帯電した感光体上に周囲の電位とは電位が異なる静電潜像を形成することによって印刷したいパターンの形成が行われることが多く、このようにして形成された静電潜像は、トナーで現像された後、最終的に記録用紙などの記録媒体上に転写される。
例えば、特許文献1には、「湿式法により樹脂微粒子を形成する工程、少なくとも該樹脂微粒子と着色剤微粒子とを水系媒体中で凝集させながらまたは凝集させたのち、加熱によって固定化させ、コア粒子を形成する工程およびコア粒子表面にシェル層を界面重合によって形成する工程を含む方法によって製造されることを特徴とする静電潜像現像用トナー」が提案されている。
また、特許文献2には、「着色剤分散液とラテックス溶液とを混合し、凝集させ、トナー粒子のコアを形成する段階と、前記コアに重合開始剤を添加したのちにモノマーを添加し、前記コアの表面で前記モノマーを重合させ、前記コアにシェルを形成させる段階と、を含むことを特徴とするトナー組成物の製造方法」が提案されている。
また、特許文献3には、「少なくとも1つの不飽和ポリエステル樹脂を、カルボン酸、カルボン酸無水物、スチレン、αメチルスチレン、アクリル酸のアルキルエステル、メタクリル酸のアルキルエステル、及びそれらの組合せから成る群から選択される少なくとも1つのグラフト・モノマーと接触させ、前記グラフト・モノマーと前記不飽和ポリエステル樹脂を重合させて、樹脂1グラムあたり水酸化カリウム約10ミリグラム当量乃至約1000ミリグラム当量の酸価を有するグラフト共重合体を形成し、前記グラフト共重合体を、随意の着色料、少なくとも1つの界面活性剤、及び随意のワックスと接触させて分散液中に小粒子を形成し、前記小粒子を凝集させ、前記凝集した小粒子を融合させてトナー粒子を形成し、前記トナー粒子を回収する、ステップを含むことを特徴とするプロセス。」が提案されている。
また、特許文献4には、「樹脂と着色剤を含む微粒子を水中に懸濁させ、これを芯粒子とし、これにビニル樹脂単量体を吸着させて生長せしめる工程を有するトナーの製造方法において、前記ビニル樹脂単量体が芯粒子に含まれる樹脂と同等及び/または同等以上の親水性を有し、かつ該ビニル樹脂単量体が重合した時のTgが芯粒子中の樹脂のTgより高いことを特徴とするトナーの製造方法」が提案されている。
また、特許文献5には、「結着樹脂と着色剤とを含有してなるトナー組成物において、該結着樹脂が、常温でのデュロメーターD硬さが20以上、融点が40〜120℃、かつ溶融粘度が102〜106Pa・sの範囲にゴム状領域を有してなる結晶性樹脂を主成分としてなり、トナー粒子が表面層を有することを特徴とするトナー組成物」、「表面層が、乳化グラフト重合により形成されるトナー組成物」、「表面層が、化学的に変性されてなるトナー組成物。表面層が、化学的に変性され、極性基が導入されてなるトナー」が提案されている。
また、特許文献6には、請求項1に「少なくとも不飽和二重結合を有する結着樹脂と、反応性モノマーと、ラジカル重合触媒とを含有することを特徴とする電子写真用トナー」、請求項5に「少なくとも不飽和二重結合を有する結着樹脂と、反応性モノマーと、ラジカル重合触媒とを含有するトナー用粒子を加熱処理または機械的衝撃力を与えることによりトナー粒子の表面に向かって段階的に架橋密度を上昇するよう硬化させることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法」、請求項6に「少なくとも不飽和二重結合を有する結着樹脂を含有するトナー粒子の表面に反応性モノマーと、ラジカル重合触媒とを付着させた後、加熱処理または機械的衝撃力を与えてトナー粒子の表面に向かって段階的に架橋密度を上昇するよう硬化させることを特徴とする請求項5記載の電子写真用トナーの製造方法。」が提案されている。
また、特許文献7には、「結着樹脂を含有する母体粒子の存在下で重合性単量体を重合させて、該母体粒子を肥大化及び/又は表面改質する工程を有するトナーの製造方法において、上記重合の際に、一分子内に親水性部位、疎水性部位、及びこれらの間に反応性部位を有する重合開始剤を用いることを特徴とするトナーの製造方法」が提案されている。
特開2004−294839号公報 特開2006−119652号公報 特開2010−26515号公報 特開昭61−118758号公報 特開平9−218535号公報 特開平8−30026号公報 特開2003−43747号公報
本発明の課題は、低温定着性を実現する静電荷像現像用トナーを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
結晶性ポリエステル樹脂と不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂とを含み、表層部が前記不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との架橋物を含んで構成され、且つ前記架橋物由来のテトラヒドロフラン(THF)不溶分が、2.0質量%を越え15.0質量%以下であるトナー粒子を有する静電荷像現像用トナー。
請求項2に係る発明は、
前記不飽和ポリエステル成分が、フマル酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物から選択される少なくとも1種の多価カルボン酸に由来する成分である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項3に係る発明は、
前記ビニル系単量体が、スチレン系単量体、アクリル酸エステル類、及びメタクリル酸エステル類から選択される少なくとも1種である請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項4に係る発明は、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
請求項5に係る発明は、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
請求項6に係る発明は、
請求項1に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
請求項7に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項4に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体上に形成されたトナー画像を被転写体上に転写する転写手段と、
前記被転写体上に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置
請求項8に係る発明は、
像保持体を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項4に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体上に形成されたトナー画像を被転写体上に転写する転写工程と、
前記被転写体上に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
請求項9に係る発明は、
結晶性ポリエステル樹脂の粒子と不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂の粒子とが分散されたポリエステル樹脂粒子分散液を少なくとも準備し、少なくとも当該結晶性ポリエステル樹脂の粒子及び当該非晶性ポリエステル樹脂の粒子を凝集して、第1凝集粒子を形成する工程と、
前記第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂の粒子が分散されたポリエステル樹脂粒子分散液と、を混合し、前記第1凝集粒子の表面に当該非晶性ポリエステル樹脂の粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、
前記第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、前記第2凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程と、
前記トナー粒子が分散されたトナー粒子分散液に対してビニル系単量体及び重合開始剤を添加し、前記トナー粒子の表層部に存在する前記非晶性ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分と前記ビニル系単量体とを架橋させ、前記トナー粒子の表層部に前記架橋による架橋物を形成する工程と、
を有する静電荷像現像用トナーの製造方法。
請求項1に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂と不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂とを含んで構成されたトナー粒子の表層部に、不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との架橋物を含まなく、且つTHF不溶分が上記範囲外である場合に比べ、低温定着性を実現する静電荷像現像用トナーを提供できる。
請求項2に係る発明によれば、非晶性ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分が、フマル酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物から選択される以外のジカルボン酸に由来する成分である場合に比べ低温定着性を実現する静電荷像現像用トナーを提供できる。
請求項3に係る発明によれば、ビニル系単量体が、スチレン系単量体、アクリル酸エステル類、及びメタクリル酸エステル類から選択される以外のビニル系単量体である場合に比べ、低温定着性を実現する静電荷像現像用トナーを提供できる。
請求項4、5、6、7、8に係る発明によれば、トナー粒子の表層部に、非晶性ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との架橋物を含まない静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、低温定着性を実現する静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、画像形成方法を提供できる。
請求項9に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂と不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂とを含んで構成されたトナー粒子の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体とを架橋させ、トナー粒子の表層部に架橋による架橋物を形成する工程を有さない場合に比べ、低温定着性を実現する静電荷像現像用トナーを得る静電荷像現像用トナーの製造方法を提供できる。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
(静電荷像現像用トナー)
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」と称することがある)は、結晶性ポリエステル樹脂と不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂(以下、「非晶性不飽和ポリエステル樹脂」と称することがある)とを含んで構成されている。
また、トナー粒子の表層部は、非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との架橋物を含んで構成されている。
そして、トナー粒子の架橋物に由来するテトラヒドロフラン(THF)不溶分は、2.0質量%を超え、15.0質量%以下である。
ここで、従来、トナーの低温定着性を実現するために、結着樹脂として、非晶性不飽和ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用することが知られている。
しかしながら、トナー(トナー粒子)の表面に、溶解温度が低い結晶性ポリエステル樹脂が露出し、耐熱性(耐熱ブロッキング性:トナー粒子同士が溶着する現象)や、流動性が低下してまったり、ホットオフセット(定着温度が高すぎた場合に定着部材に付着する現象)が発生してしまうことが多くなる。
一方で、トナー粒子の表面に、重合性単量体のラジカル重合や、グラフト重合、シード重合により被覆層を形成することが知られている(例えば、上記特許文献参照)。
このトナー粒子の表面に被覆層を形成すると、熱保管性や流動性の低下、ホットオフセットの発生が抑制されるものの、低温定着性が阻害され易くなる。これは、溶融開始温度が上昇することにより被転写体(例えば用紙)への染み込み性が低下するのと同時に、トナー間の接着性が低下するためと考えられるためである。
そこで、本実施形態に係るトナーでは、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性不飽和ポリエステル樹脂とを含んで構成されたトナー粒子の表層部に、非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との架橋物を含んで構成させると共に、トナー粒子のTHF不溶分を上記範囲とする。
これにより、本実施形態に係るトナーは、低温定着性(例えば135℃以上145℃以下での定着(最低定着温度))が実現される。
この理由は、定かではないが、以下に示す理由によるものと推測される。
まず、トナー粒子の表層部を構成する架橋物は、非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との反応物であり、トナー粒子のテトラヒドロフラン(THF)不溶分に相当する。
そして、トナー粒子の表層部を構成する架橋物の量、つまり、トナー粒子のTHF不溶分が上記範囲となっていることは、トナー粒子が表層部として架橋物の皮膜で全部覆われた構造になっている状態であると考えられる。
一方、トナー粒子の表層部を構成する架橋物の皮膜は、ビニル系単量体同士で重合した重合物ではなく、トナー粒子の表面に露出した非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分と、ビニル系単量体と、の架橋物であることから、従来の重合性単量体のラジカル重合や、グラフト重合、シード重合による被覆層に比べ、薄く形成されているものと考えられる。
このため、当該トナー粒子の表層部は、内部よりも硬い構造となっているものの、定着時の圧力により、破壊され易く、内部に含まれる結着樹脂(特に結晶性ポリエステル樹脂)の染み出しが実現されると考えられる。
したがって、本実施形態に係るトナーは、低温定着性が実現されると考えられる。
そして、本実施形態に係るトナーは、トナー粒子の表層部(架橋物)により、トナー粒子表面への結晶性ポリエステル樹脂の露出が抑えられることから、これに起因する、熱保管性や流動性の低下も抑制されると共に、帯電性の低下も抑制されると考えられる。
その結果、特に、熱保管後においても、低温定着性を実現すると共に、画像欠陥(例えば画像濃度低下や画像カブリ発生)が抑制された画像が得られる。
加えて、トナー粒子の表層部(架橋物)により、外添剤の埋まり込みも抑制されることから、当該埋まり込みに起因する耐熱ブロッキング性や流動性の悪化も抑制されると考えられる。
また、本実施形態に係るトナーは、トナー粒子に離型剤を含ませた場合にも、トナー粒子の表層部が定着時の圧力により、破壊され易く、内部に含まれる離型剤の染み出しが実現され、定着部材に対する離型性も確保される。
そして、トナー粒子の表層部(架橋物)により、トナー粒子表面への離型剤の露出が抑えられることから、これに起因する、熱保管性(耐熱ブロッキング性:トナー粒子同士が溶着する現象)や流動性の低下も抑制されると共に、帯電性の低下も抑制されると考えられる。
以下、本実施形態に係るトナーの構成について詳細に説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、必要に応じて、外添剤と、を有する。
まず、トナー粒子について説明する。
トナー粒子は、結着樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性不飽和ポリエステル樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
また、トナー粒子は、その表層部が、非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分と、ビニル系単量体と、の架橋物を含んで構成されている。
そして、トナーの架橋物由来のTHF不溶分は、例えば、2.0質量%を越え15.0質量%以下(望ましくは3.0質量以上10.0質量%以下、より望ましくは、4.0質量%以上7.0質量%以下)している。
トナー粒子の表層部を構成する架橋物は、非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との反応物であり、トナー粒子のテトラヒドロフラン(THF)不溶分となる。つまり、THF不溶分は、架橋物の量に相当する。
このTHF不溶分が少なすぎると、結晶性ポリエステル樹脂の露出が発生し、これに起因する、熱保管性(耐熱ブロッキング性:トナー粒子同士が溶着する現象)や流動性、帯電性の低下が生じ易くなる。
一方、このTHF不溶分が多すぎると、トナー粒子の表層部(架橋物)が定着時の圧力により破壊され難くなり、結着樹脂(特に結晶性ポリエステル樹脂)の染み出しが生じず、低温定着性が実現され難くなる。
ここで、非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分と、ビニル系単量体と、の架橋物に由来するTHF不溶分は、以下のようにして測定する。
(1)トナー粒子0.5gから1.0gを100mlの三角フラスコに直接秤量し、50mlのTHFを入れて密閉し、超音波分散する。
(2)メンブレンフィルター(メッシュサイズ0.20μm)を秤量する。
(3)メンブレンフィルターを吸引ビンに取り付け、(1)の溶液をろ過する。
(4)残渣が残るメンブレンフィルターを80℃の減圧乾燥機に入れ30分放置し乾燥させた後、デシケータ内で放冷乾燥しフィルターを精秤する。
(5) 下記計算式で求めた数値をトナー中のTHF不溶解分とする。
・式:トナー中のTHF不溶解分=(B−A)÷S
A:ろ過前のメンブレンフィルターの重量
B:ろ過後のメンブレンフィルターの重量
S:試料採集量
また、結晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分と、ビニル系単量体と、の架橋物由来のTHF不溶分量は、メンブレンフィルター上の残渣を、例えば、熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析計(熱分解GC/MS)によって分析し、質量分析計で検出されたピーク面積から算出し測定することもできる。
ビニル系単量体について説明する。
ビニル系単量体としては、スチレン系単量体、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、ビニルトルエン、ビニルカルバゾール、塩化ビニル、酢酸ビニル等が挙げられる。
これらの中でも、非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分との反応性の高さから、チレン系単量体、アクリル酸エステル類、及びメタクリル酸エステル類から選択される少なくとも1種であることがよい。
なお、非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分との反応性が低すぎると、当該不飽和ポリエステル成分と架橋反応せずに、ビニル系単量体同士で重合反応が生じ、トナー粒子の表面にビニル系重合体の層が形成してしまう傾向となる。
ここで、スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、アルキル置換スチレン(例えば、α−メチルスチレン、ビニルナフタレンや、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等)、ハロゲン置換スチレン(例えば2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等)、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
これらの中も、スチレンがよい。
アクリル酸エステル類としては、例えば、アクリル酸アルキルエステル(例えば、アクリル酸n−メチル、アクリル酸n−エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸n−ヘプチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸n−デシル、アクリル酸n−ドデシル、アクリル酸n−ラウリル、アクリル酸n−テトラデシル、アクリル酸n−ヘキサデシル、アクリル酸n−オクタデシル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソペンチル、アクリル酸アミル、アクリル酸ネオペンチル、アクリル酸イソヘキシル、アクリル酸イソヘプチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、アルキル酸アリールエステル(例えばアクリル酸フェニル、アクリル酸ビフェニル、アクリル酸ジフェニルエチル、アクリル酸t−ブチルフェニル、アクリル酸ターフェニル等)、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−カルボキシエチル、アクリロニトリル、アクリルアミド等が挙げられる。
これらの中も、アクリル酸メチル、又はアクリル酸シクロヘキシルがよい。
メタクリル酸エステル系単量体としては、例えばメタクリル酸アルキルエステル(例えば、メタクリル酸n−メチル、メタクリル酸n−エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸n−ヘプチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−デシル、メタクリル酸n−ドデシル、メタクリル酸n−ラウリル、メタクリル酸n−テトラデシル、メタクリル酸n−ヘキサデシル、メタクリル酸n−オクタデシル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸イソペンチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸ネオペンチル、メタクリル酸イソヘキシル、メタクリル酸イソヘプチル、メタクリル酸イソオクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、メタクリル酸アリールエステル(例えばメタクリル酸フェニル、メタクリル酸ビフェニル、メタクリル酸ジフェニルエチル、メタクリル酸t−ブチルフェニル、メタクリル酸ターフェニル等)、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−カルボキシエチル、アクリロニトリル、メタクリルアミド等が挙げられる。
これらの中も、メタクリル酸メチル、又はメタクリル酸シクロヘキシルがよい。
結着樹脂について説明する。
結着樹脂としては、少なくとも、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性不飽和ポリエステル樹脂とが適用される。
なお、結着樹脂は、その他の結着樹脂を併用してもよい。
ここで、非晶性樹脂(非晶性不飽和ポリエステル樹脂)とは、示差走査熱量測定(DSC)を用いた熱分析測定において、明確な吸熱ピークではなく、階段状の吸熱変化のみを有するものであり、常温固体で、ガラス転移温度以上の温度において熱可塑化するものを指す。 一方、結晶性樹脂(結晶性ポリエステル樹脂)とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものをいう。
具体的には、例えば。結晶性樹脂(結晶性ポリエステル樹脂)とは、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを意味し、非晶性樹脂(非晶性ポリエステル樹脂)とは、半値幅が10℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂を意味する。
非晶性不飽和ポリエステル樹脂について説明する。
非晶性不飽和ポリエステル樹脂は、例えば、不飽和ポリエステル成分として不飽和基(例えばビニル基)を持つ非晶性のポリエステル樹脂である。
具体的には、例えば、非晶性不飽和ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体であって、多価カルボン酸及び多価アルコールの少なくとも一方として、不飽和ポリエステル成分となる不飽和基(例えばビニル基)を持つ単量体を用いたものがよい。
特に、望ましくは、ビニル系単量体と架橋構造を形成する観点から非晶性不飽和ポリエステル樹脂としては、不飽和基(例えばビニル基)を持つ多価カルボン酸と、望ましくは、多価アルコールと、の縮重合体であることがよく、非晶性不飽和ポリエステル樹脂としては、不飽和基(例えばビニル基)を持つ2価のカルボン酸と、2価のアルコールと、の縮重合体(つまり、直鎖状ポリエステル樹脂)であることがよい。
不飽和基(例えばビニル基)を持つ2価のカルボン酸としては、例えば、フマル酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、シトラコン酸、メサコン酸、2−ペンテン二酸、メチレンコハク酸、これらの低級(炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
これら多価カルボン酸は、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。
2価のアルコールとしては、例えば、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキシド及び/またはプロピレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。
3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
なお、多価アルコールと共に、必要に応じて、酸価や水酸基価の調整等の目的で、酢酸、安息香酸等の1価の酸や、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等の1価のアルコールも併用してもよい。
これら多価アルコールは、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。
これらの多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体である非晶性不飽和ポリエステル樹脂のうち、特に、フマル酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物から選択される少なくとも1種の2価のカルボン酸と、2価のアルコールと、の縮重合体であることがよい。
つまり、非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分は、フマル酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物から選択される少なくとも1種の2価のカルボン酸に由来する成分であることがよい。
フマル酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物から選択される少なくとも1種の2価のカルボン酸に由来する成分は、ビニル系単量体との反応性が高く、当該ビニル系単量体と架橋反応し、トナー粒子の表層部に架橋物を形成し易くなる。このため、定着画像の光沢性が向上し易くなる。
なお、不飽和ポリエステル成分がビニル系単量体との反応性が低い場合、トナー粒子の表層部で不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体と架橋物が形成され難くなり、トナー粒子表面でビニル系単量体単独の重合体の層(ビニル重合体層)が形成され易くなる。
非晶性不飽和ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、多価カルボン酸と多価アルコールとを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造され、例えば、直接重縮合、エステル交換法等が挙げられ、モノマーの種類によって使い分けて製造する。
非晶性不飽和ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、例えば、30,000以上300,000以下であることがよく、望ましく30,000以上200,000以下、より望ましくは35,000以上150,000以下である。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行った。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出したものである。以下、同様である。
非晶性不飽和ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、例えば、50℃以上80℃以下がよく、より望ましくは50℃以上65℃以下である。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた値である。以下、同様である。
非晶性不飽和ポリエステル樹脂の含有量は、例えば、40質量%以上95質量%以下であることがよく、望ましく50質量%以上90質量%以下であり、より望ましくは60質量%以上85質量%以下である。
結晶性ポリエステル樹脂について説明する。
結晶性ポリエステル樹脂としては、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。
ここで、下記例示する多価カルボン酸と多価アルコールでの縮重合体の中でも、低温定着性を実現する観点から、結晶性ポリエステル樹脂は、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとの縮重合体であることがよい。
ジカルボン酸(2価のカルボン酸)としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸;などが挙げられ、さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられるが、この限りではない。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等の特定の芳香族カルボン酸、及びこれらの無水物やこれらの低級(炭素数1以上3以下)アルキルエステルなどが挙げられる。
また、多価カルボン酸としては、上記脂肪族カルボン酸及び芳香族カルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸を併用してもよい。
さらに、多価カルボン酸としては、上記脂肪族カルボン酸及び芳香族カルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
これら多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、脂肪族ジオールが望ましく、主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオールがより望ましい。脂肪族ジオールが分岐型では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下してしまう場合がある。また、主鎖部分の炭素数が7未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合、融解温度が高くなり、低温定着が困難となることがある。一方、主鎖部分の炭素数が20を超えると実用上の材料の入手が困難となり易い。主鎖部分の炭素数としては14以下であることがより望ましい。
脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが望ましい。
3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。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。
多価アルコールのうち、脂肪族ジオールの使用量は80モル%以上であることが望ましく、より望ましくは90モル%以上である。
脂肪族ジオールの使用量が低すぎると、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下することがある。
結晶性ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造され、例えば、直接重縮合、エステル交換法等が挙げられ、モノマーの種類によって使い分けて製造する。
なお、必要に応じて酸価や水酸基価の調製等の目的で、多価カルボン酸や多価アルコールを合成の最終段階でさらに添加してもよい。
本多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類;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−ナフタレントリカルボン酸等の一分子中に少なくとも3つのカルボキシル基を有する芳香族カルボン酸等が挙げられる。
本多価アルコールの例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリンなどの脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類等が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、例えば、6,000以上35,000以下であることがよい。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度としては、例えば、50℃以上100℃以下がよく、望ましくは、60℃以上80℃以下である。
なお、融解温度は、前記の示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた値である。また、結晶性ポリエステル樹脂は、複数の融解ピークを示す場合があるが、本実施形態においては、最大のピークをもって融解温度とみなす。
結晶性ポリエステル樹脂の含有量としては、例えば、3質量%以上20質量%以下の範囲がよく、望ましくは5質量%以上18質量%以下であり、より望ましくは7質量%以上16質量%以下である。
その他の結着樹脂について説明する。
その他の結着樹脂としては、他の結晶性樹脂(結晶系ビニル系樹脂)、他の非晶性樹脂(例えば、スチレン/アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂等の公知の非晶性樹脂)が挙げられる。
なお、これら、その他の結着樹脂は、トナー特性に影響しない範囲で配合される。
着色剤について説明する。
着色剤としては、公知の着色剤であれば特に限定されないが、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、ベンガラ、紺青、酸化チタン等の無機顔料、ファストイエロー、ジスアゾイエロー、ピラゾロンレッド、キレートレッド、ブリリアントカーミン、パラブラウン等のアゾ顔料、銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン顔料、フラバントロンイエロー、ジブロモアントロンオレンジ、ペリレンレッド、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット等の縮合多環系顔料が挙げられる。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下の範囲が望ましい。
離型剤について説明する。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成或いは鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
離型剤の融点は、保存性の観点から、50℃以上であることが望ましく、60℃以上であることがより望ましい。また、耐オフセット性の観点から、110℃以下であることが望ましく、100℃以下であることがより望ましい。
離型剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、例えば。2質量部以上30質量部以下の範囲が望ましい・
その他の添加剤について説明する。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等が挙げられる。
トナー粒子の特性について説明する。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯体(コア粒子)と芯体を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
コア・シェル構造のトナー粒子の場合、被覆層(シェル層)は、非晶性不飽和ポリエステル樹脂を含んで構成させ、一方、芯体(コア粒子)は、結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性不飽和ポリエステル樹脂と共に、必要に応じてと、着色剤と、離型剤と、その他の添加剤と、を含んで構成させることがよい。
なお、芯体(コア粒子)を構成する結着樹脂は、非晶性不飽和ポリエステル樹脂を必ずしも適用する必要はなく、これに代えて、他の非晶性樹脂を適用してもよい。
トナー粒子は、その表層部(非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との架橋物を含んで構成された部分)のガラス転移温度が、内部(当該表層部以外の部分)のガラス転移温度よりも高いことがよい。
これにより、定着画像の光沢性の向上(つまり、トナー画像におけるトナー粒子の凝集抑制)と共に、低温定着性も実現される。
トナー粒子は、示差走査熱量計(DSC)により測定されるDSC曲線において、60度以上90℃以下に吸熱ピークを2つ以上有することがよい。
つまり、トナー粒子は、結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性不飽和ポリエステル樹脂と共に、離型剤を含んで構成されることがよく、上記2つ以上の吸熱ピークは結晶性樹脂及び離型剤に由来する吸熱ピークに相当する。
これにより、トナーの低温定着性と、トナーの離型性と、の双方が実現される。
トナー粒子は、温度50℃で48時間、加熱保管後における、トナー粒子の表面の結晶性樹脂(結晶性ポリエステル)及び離型剤(含む場合)の存在比率が、合計で20%以下(望ましくは10%以下、より望ましくは5%以下)であることがよい。
これにより、熱保管性や流動性の低下も抑制されると共に、帯電性の低下も抑制され易くなる。
ここで、本存在比率の測定は、次のようにして測定された値である。
加熱保管処理したトナーをルテニウムで染色を実施し、FE―SEM(走査型電子顕微鏡)にて染色したトナー表面観察を実施し、トナー表面のコントラストと形状から結晶性樹脂(結晶性ポリエステル)及び離型剤を判断、画像解析によりトナー表面の存在比率を算出した。染色には四酸化ルテニウム0.5%水溶液を用いており、判別方法としては、離型剤及び結晶性樹脂はルテニウムで染色されるため、結晶性樹脂及び離形剤の判別が可能となる。
トナー粒子の体積平均粒径は、例えば2.0μm以上10μm以下であり、望ましくは4.0μm以上8.0μm以下である。
なお、トナー粒子の体積平均粒径の測定法としては、分散剤として界面活性剤、望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを前記電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000とする。
得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
外添剤について説明する。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられ、該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤の表面は、予め疎水化処理をしてもよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。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。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部程度である。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子100質量部に対して0.5質量部以上2.5質量部以下がよい。
本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
まず、トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁造粒法、溶解懸濁法、溶解乳化凝集合一法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
そして、得られたトナー粒子の表層部に存在する非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体とを架橋させ、トナー粒子の表層部に架橋による架橋物を形成する
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結晶性ポリエステル樹脂粒子と不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂粒子とが分散されたポリエステル樹脂粒子分散液を少なくとも準備し、少なくとも当該結晶性ポリエステル樹脂粒子及び当該非晶性ポリエステル樹脂粒子を凝集して、第1凝集粒子を形成する工程(第1凝集工程)と、
第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂粒子が分散されたポリエステル樹脂粒子分散液と、を混合し、第1凝集粒子の表面に当該非晶性ポリエステル樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程(第2凝集工程)と、
第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、
トナー粒子が分散されたトナー粒子分散液に対してビニル系単量体及び重合開始剤を添加し、トナー粒子の表層部に存在する非晶性ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体とを架橋させ、トナー粒子の表層部に架橋による架橋物を形成する工程(架橋物形成工程)と、
を有する静電荷像現像用トナーの製造方法。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−第1凝集粒子形成工程−
まず、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する。
樹脂粒子分散液に分散される樹脂粒子は、結晶性ポリエステル樹脂の粒子と非晶性不飽和ポリエステル樹脂の粒子とである。
なお、樹脂粒子分散液は、2種以上の樹脂粒子を適用する場合、それぞれの樹脂粒子分散液を準備し、混合して一つの樹脂粒子分散液として準備してもよいし、それぞれの樹脂粒子分散泳を着色剤粒子分散液及び離型剤粒子分散液と混合する際に混合してもよい。
樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられる。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。
界面活性剤としては、特に限定されるものでは無いが、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤などが挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用されてもよい。
界面活性剤は、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。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的な分散方法が挙げられる。また、用いる樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下の範囲が挙げられ、0.08μm以上0.8μm以下であってもよく、0.1μm以上0.6μmであってもよい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−920)で測定される。以下、他に断りがないかぎり、粒子の体積平均粒径は同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が挙げられ、10質量%以上40質量%以下であってもよい。
なお、樹脂粒子分散と同様にして、例えば、着色剤分散液、離型剤分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ所望のトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む第1凝集粒子(コア凝集粒子)を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加してた後、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ビカット軟化温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、第1凝集粒子を形成する。
第1凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、例えば無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体などが挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)などが挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下の範囲内が挙げられ、0.1質量部以上3.0質量部未満であってもよい。
−第2凝集粒子形成工程−
次に、得られた第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子が分散された非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液と、を混合する。
そして、この混合分散液中で、第1凝集粒子の表面に非晶性不飽和ポリエステル樹脂の粒子を付着するように凝集して、第1凝集粒子の表面に非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子が付着した第2凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、第1凝集粒子形成工程において、第1凝集粒子が目的とする粒径(例えば体積平均粒径が1.5μm以上、望ましくは2.5μm以上6.5μm以下)に達したときに、第1凝集粒子分散液に、非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液を混合し、この混合分散液に対して、第1凝集粒子及び非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子のガラス転移温度のうち低い方のガラス転移温度以下で加熱を行う。
そして、混合分散液のpHを、例えば6.5以上8.5以下程度の範囲にすることにより、凝集の進行を停止させる。
ここで、非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液において、分散する非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下の範囲が挙げられ、0.05μm以上0.8μm以下であってもよく、0.1μm以上0.6μmであってもよいが、特に、0.3μm(300nm)未満であることがよい。
これにより、第1凝集粒子の表面に非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子が付着するようにして凝集した第2凝集粒子が得られる。
−融合・合一工程−
次に、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して、例えば、非晶性不飽和ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上(例えば非晶性不飽和ポリエステル樹脂のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、第2凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
−架橋物形成工程−
トナー粒子が分散されたトナー粒子分散液に対してビニル系単量体及び重合開始剤を添加し、トナー粒子の表層部に存在した非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体とを架橋させ、トナー粒子の表層部に架橋による架橋物を形成する。つまり、トナー粒子に対して、ビニル系単量体によりシード重合を行ことで、トナー粒子の表層部に存在する非晶性不飽和ポリエステル樹脂(その不飽和ポリエステル成分)とビニル系単量体との架橋物を形成する。
この架橋物の形成は、例えば、反応温度が50℃以上100℃以下(望ましくは60℃以上 90℃以下)、反応時間1時間以上7時間以下(望ましくは2時間以上5時間以下)の条件で行うことがよい。
重合開始剤としては、トナー粒子分散液の溶媒(本溶媒としては水が好適である)に溶解するものがよく、代表的なものとして水溶性重合開始剤が挙げられるが、溶媒種に応じて選択する。
水溶性重合開始剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化tert−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピル、テトラリンヒドロペルオキシド、1−フェニル−2−メチルプロピル−1−ヒドロペルオキシド、過トリフェニル酢酸tert−ブチルヒドロペルオキシド、過蟻酸tert−ブチル、過酢酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチル、過フェニル酢酸tert−ブチル、過メトキシ酢酸tert−ブチル、過N−(3−トルイル)カルバミン酸tert−ブチル、重硫酸アンモニウム、重硫酸ナトリウム、等の過酸化物類;等が挙げられるが、これらに限るものではない。
これらの中で、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等の、過硫酸開始剤が望ましい。これらの遊離基開始剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
ここで、トナー粒子分散液(その固形分)に対する、ビニル系単量体の添加量は例えば2.0質量%以上15.0質量%以下(望ましくは4.0質量%以上7.0質量%以下)で、重合開始剤の添加量は例えば0.3質量%以上10.0質量%以下(望ましくは0.5質量%以上7.0質量%以下)であることがよい。
以上の工程を経て、結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子からなる混合樹脂(樹脂粒子が融合・合一した混合樹脂)を含む芯材と芯材を被覆する非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子からなる非晶性不飽和ポリエステル樹脂(非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子が融合・合一した非晶性不飽和ポリエステル樹脂)を含む被覆層とで構成されるトナー粒子(コア/シェル構造トナー粒子)が得られる。
そして、トナー粒子の表層部は、非晶性不飽和ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との架橋物が形成される。
なお、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことが好ましい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が好ましく用いられる。更に乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が好ましく用いられる。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダーやヘンシェルミキサー、レディーゲミキサーなどによっておこなうことがよい。更に、必要に応じて、振動師分機、風力師分機などを使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
(静電荷像現像剤)
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア、樹脂分散型キャリア等が挙げられる。
二成分現像剤における、本実施形態に係るトナーと上記キャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100程度の範囲が望ましく、3:100乃至20:100程度の範囲がより望ましい。
(画像形成装置/画像形成方法)
次に、本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体上に形成されたトナー画像を被転写体上に転写する転写手段と、被転写体上に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を有する。そして、静電荷像現像剤として、上記本実施形態に係る静電荷像現像剤を適用する。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよく、該プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
本実施形態に係る画像形成方法は、像保持体を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体上に形成されたトナー画像を被転写体上に転写する転写工程と、被転写体上に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する。そして、そして、静電荷像現像剤として、上記本実施形態に係る静電荷像現像剤を適用する。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、4連タンデム方式のカラー画像形成装置を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置本体に対して脱着可能なプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ローラ22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。尚、支持ローラ24は、図示しないバネ等により駆動ローラ22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ローラ22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーが供給可能である。
上述した第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。尚、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ローラ2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yよって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する1次転写ローラ5Y(1次転写手段)、及び1次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段)6Yが順に配置されている。
尚、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。まず、動作に先立って、帯電ローラ2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800V程度の電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
このようにして感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む本実施形態に係る静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた1次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が1次転写へ搬送されると、1次転写ローラ5Yに1次転写バイアスが印加され、感光体1Yから1次転写ローラ5Yに向う静電気力がトナー画像に作用され、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μA程度に制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の1次転写ローラ5M、5C、5Kに印加される1次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ローラ24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された2次転写ローラ(2次転写手段)26とから構成された2次転写部へと至る。一方、記録紙(被転写体)Pが供給機構を介して2次転写ローラ26と中間転写ベルト20とが圧接されている隙間に予め定められたタイミングで給紙され、2次転写バイアスが支持ローラ24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。尚、この際の2次転写バイアスは2次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(ロール状定着手段)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する被転写体としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙、OHPシート等が挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、被転写体の表面も可能な限り平滑であることが望ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー画像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー画像が記録紙に転写される構造であってもよい。
<プロセスカートリッジ、トナーカートリッジ>
図2は、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジの好適な一例の実施形態を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、感光体107とともに、帯電ローラ108、現像装置111、感光体クリーニング装置113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。なお、図2において符号300は被転写体を示す。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置に対して着脱自在としたものである。
図2で示すプロセスカートリッジ200では、帯電装置108、現像装置111、クリーニング装置113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせることが可能である。本実施形態のプロセスカートリッジでは、感光体107のほかには、帯電装置108、現像装置111、クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117から構成される群から選択される少なくとも1種を備える。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。本実施形態に係るトナーカートリッジは、画像形成装置に脱着され、少なくとも、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用の静電荷像現像用トナーを収容するトナーカートリッジである。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱が可能な構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下、実施例により本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
[樹脂粒子分散液の作製]
(非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aの作製)
加熱乾燥した二口フラスコに、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン10モル部、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン90モル部、テレフタル酸10モル部、フマル酸65モル部、n−ドデセニルコハク酸3モル部、酸成分(テレフタル酸、フマル酸、n−ドデセニルコハク酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチルスズオキサイドを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で12時間乃至20時間共縮重合反応させ、その後210℃乃至250℃で除々に減圧して非晶性不飽和ポリエステル樹脂Aを合成した。
得られた非晶性不飽和ポリエステル樹脂A3000質量部、イオン交換水10000質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム90質量部を、高温、高圧乳化装置(キャビトロンCD1010)の乳化タンクに投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/m、10000rpmで30分間分散させ、冷却タンクを通過させて固形分30%、体積平均粒径D50vが115nmの非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aを作製した。
(非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Bの作製)
フマル酸65モル部をマレイン酸65モル部に変更する以外は,非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aの作製と同様にして、非晶性不飽和ポリエステル樹脂Bを合成し、固形分30%、体積平均粒径D50vが140nmの非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Bを得た。
(非晶性飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Cの作製)
フマル酸65モル部をn−ドデセニルコハク酸65モル部に変更する以外は,非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aの作製と同様にして、非晶性不飽和ポリエステル樹脂Cを合成し、固形分30%、体積平均粒径D50vが119nmの非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Cを得た。
(非晶性飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Dの作製)
フマル酸65モル部、及びn−ドデセニルコハク酸3モル部をテレフタル酸68モル部に変更する以外は、非晶性飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aの作製と同様にして、非晶性飽和ポリエステル樹脂Dを合成し、固形分30%、体積平均粒径D50vが140nmの非晶性飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Dを得た。
(非晶性飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Eの作製)
フマル酸65モル部を無水マレイン酸65モル部に変更する以外は,非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aの作製と同様にして、非晶性不飽和ポリエステル樹脂Bを合成し、固形分30%、体積平均粒径D50vが140nmの非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Eを得た。
(非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Fの作製)
フマル酸65モル部をメチレンコハク酸65モル部に変更する以外は,非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aの作製と同様にして、非晶性不飽和ポリエステル樹脂Fを合成し、固形分30%、体積平均粒径D50vが147nmの非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Fを得た。
(結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の作製)
加熱乾燥した三口フラスコに、1、9−ノナンジオール45モル部、ドデカンジカルボン酸55モル部、ジブチルスズオキサイド0.05モル部を入れた後、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で2時間共縮重合反応させ、その後230℃まで除々に昇温を行い10時間攪拌し、粘稠な状態になったところで空冷し、反応を停止させて結晶性ポリエステル樹脂を合成した。得られた結晶性ポリエステル樹脂3000質量部、イオン交換水10000質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム90質量部を、高温、高圧乳化装置(キャビトロンCD1010)の乳化タンクに投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/m、10000rpmで30分間分散させ、冷却タンクを通過させて固形分30%、体積平均粒径D50vが125nmの結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を作製した。
[着色剤分散液の作製]
カーボンブラック(Regal330キャボット社製)45質量部、イオン性界面活性剤ネオゲンR(第一工業製薬)5質量部、イオン交換水200質量部を混合溶解し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分間分散し、次いでアルティマイザーを用いて分散処理して固形分20%、中心粒径245nmの着色剤分散液を得た。
[離型剤分散液の作製]
パラフィンワックス(日本精鑞社製、HNP0190)45質量部イオン性界面活性剤ネオゲンR(第一工業製薬)5質量部、イオン交換水200質量部を120℃に加熱し、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理して、固形分20%、中心粒径219nmの離型剤分散液を得た。
[スチレン含有樹脂粒子分散液の作製]
スチレン70質量部、メタクリル酸メチル30質量部と、非イオン性界面活性剤(三洋化成製、ノニボール400)2質量部、およびアニオン性界面活性剤(第一工業製薬製、ネオゲンR)3質量部をイオン交換水510質量部に溶解した反応釜中で乳化重合し、20分間撹拌混合しながら過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。その後、反応釜内を窒素置換した後、釜内を70℃まで加熱して5時間乳化重合を継続した。その結果、固形分20%、体積平均粒径D50が220nmのスチレン含有樹脂粒子分散液(St含有樹脂粒子分散液)が得られた。
[スチレン含有樹脂粒子の作製]
スチレン含有樹脂粒子分散液を遠心分離機により14000rpmで4時間かけて分離することで、樹脂粒子の沈殿物と上澄み液とに分けた。この沈殿物にイオン交換水を加えて攪拌混合した後、再度遠心分離機により14000rpmで4時間かけて沈殿物と上澄み液に分けた。この操作を5回繰り返した後、得られた沈殿物を真空乾燥機により乾燥してスチレン含有樹脂粒子(St含有樹脂粒子)を得た。
[トナー粒子の作製]
(トナー粒子A1の作製)
非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液A500質量部、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液47質量部、顔料分散液85質量部、離型剤分散液94質量部、硫酸アルミニウム(和光純薬社製)5質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム10質量部、0.3M硝酸水溶液50質量部、イオン交換水500質量部を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT−50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で50℃まで攪拌しながら加熱した。50℃で保持し、体積平均粒径が5.5μm程度の凝集粒子が形成されていることを確認した後、追加の非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液A233質量部を添加後、さらに30分保持した。
続いて、1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.0に到達するまで緩やかに添加した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、3時間保持した。得られた分散液中に過硫酸アンモニウム(APS)1.0質量部をイオン交換水10質量部に溶解させた溶液を添加し、温度8℃でスチレン(St)5.5質量部をイオン交換水50質量部に混合し、さらにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3質量部を混合した混合液を30分かけて滴下し、80℃で2時間重合した。反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー粒子A1を得た。
(トナー粒子A2の作製)
添加するビニル系単量体をスチレン(St)5.5質量部から、スチレン(St)4.95質量部とアクリル酸ブチル(BA)0.55質量部に変更する以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A2を得た。
(トナー粒子A3の作製)
非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aを分散液Bに変更する以外は、トナー粒子A2の作製と同様にしてトナー粒子A3を得た。
(トナー粒子A4の作製)
添加するビニル系単量体をスチレン(St)4.95質量部とアクリル酸ブチル0.55質量部から、メタクリル酸メチル(MMA)5.5質量部に変更する以外は、トナー粒子A3の作製と同様にしてトナー粒子A4を得た。
(トナー粒子A5の作製)
添加するビニル系単量体をスチレン(St)5.5質量部から、スチレン(St)4.125質量部に変更する以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A5を得た。
(トナー粒子A6の作製)
添加するビニル系単量体をスチレン(St)5.5質量部から、スチレン(St)1.375質量部に変更する以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A6を得た。
(トナー粒子A7の作製)
非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aを分散液Eに変更する以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A7を得た。
(トナー粒子A8の作製)
非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aを分散液Fに変更する以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A8を得た。
(トナー粒子A9の作製)
添加するビニル系単量体をスチレン(St)5.5質量部から、ジビニルベンゼン5.5質量部に変更する以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A9を得た。
(トナー粒子A10の作製)
添加するビニル系単量体をスチレン(St)5.5質量部から、アクリル酸シクロヘキシル5.5質量部に変更する以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A10を得た。
(トナー粒子A11の作製)
得られた分散液にビニル系単量体を添加する工程を実施しない以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A11を得た。
(トナー粒子A12の作製)
非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aを分散液Dに変更する以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A12を得た。
(トナー粒子A13の作製)
非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液Aを分散液Cに変更する以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A13を得た。
(トナー粒子A14の作製)
添加するビニル系単量体をスチレン(St)5.5質量部から、スチレン(St)13.75質量部に変更する以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A14を得た。
(トナー粒子A15の作製)
追加の非晶性不飽和ポリエステル樹脂粒子分散液とともに、スチレン含有樹脂微粒子分散液(St含有樹脂粒子)5.5質量部を添加し、得られた分散液にビニル系単量体、過硫酸アンモニウム、イオン交換水を添加する工程を実施しない以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A15を得た。
(トナー粒子A16の作製)
トナー表面に対して未処理のトナー粒子A11を100質量部に対し、スチレン含有樹脂微粒子(St含有樹脂粒子)5.5質量部添加し、ハイブリダイザーにより700rpmで12分間ブレンドすることでトナー粒子A16を得た。
(トナー粒子A17の作製)
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を使用しない以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A17を得た。
(トナー粒子A18の作製)
過硫酸アンモニウム(APS)を疎水性重合開始剤(化合物名:アゾビスイソブチロニトリル(AIBN))1.0質量部に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A18を得た。
[トナーの作製]
(トナーA1〜A18の作製)
各トナー粒子A(A1〜A18)を各50質量部に対し、疎水性シリカ(キャボット社製、TS720)を1.5質量部添加し、サンプルミルでブレンドしてトナーA1〜A18を得た。
[現像剤の作製]
フェライト粒子(パウダーテック社製、平均粒径50μm)100部とメチルメタクリレート樹脂(三菱レイヨン社製、分子量95000、10000以下の成分比率は5%)1.5部を、トルエン500部と共に加圧式ニーダーに入れ、常温で15分間攪拌混合した後、減圧混合しながら70℃まで昇温してトルエンを留去し、その後冷却し、105μmの篩を用いて分級して樹脂被覆フェライトキャリアを得た。
この樹脂被覆フェライトキャリアと、上述の外添トナーA1〜A13とをそれぞれ混合し、トナー濃度が7重量%の二成分系静電荷像現像剤A1〜A13を作製した。
[実施例1〜10、比較例1〜8]
得られた各トナー及び各現像剤を、実施例1〜10、比較例1〜8のトナー及び現像剤とし、以下の評価を行った。結果を表1〜表3に示す。
(評価)
−トナーのTHF不溶分−
トナーのTHF不溶分(架橋物)は、測定器として、Themo Fisher社製イオントラップ型GC−MS( POLARIS Q)のMS部および直接試料導入法を利用して、上述のようにして求めた。
−熱保管後のトナー粒子表面の結晶性樹脂及び離型剤の存在比率−
熱保管後のトナー粒子表面の結晶性樹脂及び離型剤の存在比率は、上述のようにして求めた。
−DSC曲線の吸熱ピーク数−
示差走査熱量計(DSC)[装置名:マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001、条件:0℃から150℃まで10℃/minで昇温し、150℃で5分間ホールドし、150℃から0℃まで液体窒素を用いて−10/分で降温し、0℃で5分間ホールドし、再度0℃から150℃まで10℃/分で昇温して得られたDSC曲線において、DSC曲線において、60度以上90℃以下における吸熱ピーク数を調べた。
−トナーの耐熱ブロッキング性−
各トナー10gをプロピレン性カップの上に秤量し、50℃、50%RHの環境に17時間放置し、ブロッキング(凝集)状態を、以下の基準で評価した。
◎:カップを傾けるとトナーがさらさら流れる
○:カップを動かしているとトナーが徐々に崩れ、流れ出す
△:ブロック体が発生しており、先の尖ったもので突付くと崩れる
×:ブロック体が発生しており、先の尖ったもので突付いても崩れにくい。
−画像濃度−
画像濃度は、次のようにして評価した。X―rite404濃度測定器により測定した。画像濃度は、1.40以上あれば実使用上問題は無い。
−画像カブリ−
室温32℃、湿度75%の環境室にて、得られた現像剤を富士ゼロックス(株)社製Docucolor500改造機の現像機にセットし、連続5000枚のプリントアウトを行い、得られた画像の濃度、背景部のカブリ及び文字画評価した。カブリの評価は、非画像部を目視観察を行い、G1(カブリ無し)からG5(カブリ有り 画像カブリは、次の様にして評価した。)までのグレード付けを行った。通常G2以下であれば画質上の問題は無いと判断できる。
−低温定着性(最低定着温度)−
低温定着性(最低定着温度)は、次のようにして評価した。
各現像剤は、富士ゼロックス社製DocuCentreColor500改造機(定着温度が可変な外部定着機で定着を行うように改造したもの)を用いて、富士ゼロックス社製カラーペーパー(J紙)に、トナー載り量13.5g/mに調整して、ベタのトナー画像の形成を行った。トナー画像出しした後、外部定着機を用い、Nip6.5mm下、定着速度150mm/secにて定着した。
定着温度を130℃から5℃ずつ温度を上げてトナー画像を定着し、用紙の定着画像のソリッド部のほぼ中央に、内側に折り目を入れ、定着画像が破壊された部分をティッシュペーパーで拭い取り、白抜けした線幅を測定し、以下の評価基準で評価した。
そして○となる定着温度を最低定着温度とし、最低定着温度は、150℃未満が好ましい。
◎:白抜けした線幅が0.2mm未満のもの
○:白抜けした線幅が0.2mm以上0.4mm未満のもの
△:白抜けした線幅が0.4mm以上0.8mm以下のもの
×:白抜けした線幅が0.8mmを超えるもの
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、画像強度(低温定着性)につき良好な結果が得られたことがわかる。
また、本実施例では、比較例に比べ、画像強度(低温定着性)と共に、耐熱ブロッキング性、画像濃度、画像カブリの評価につき、良好な結果が得られたことがわかる。
1Y、1M、1C、1K、107 感光体(像保持体)
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3、110 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y、8M、8C、8K 現像剤カートリッジ
10Y、10M、10C、10K ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28、115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ、
P、300 記録紙(被転写体)

Claims (9)

  1. 結晶性ポリエステル樹脂と不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂とを含み、表層部が前記不飽和ポリエステル成分とビニル系単量体との架橋物を含んで構成され、且つ前記架橋物由来のテトラヒドロフラン(THF)不溶分が、2.0質量%を越え15.0質量%以下であるトナー粒子を有する静電荷像現像用トナー。
  2. 前記不飽和ポリエステル成分が、フマル酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物から選択される少なくとも1種の多価カルボン酸に由来する成分である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記ビニル系単量体が、スチレン系単量体、アクリル酸エステル類、及びメタクリル酸エステル類から選択される少なくとも1種である請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  5. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  6. 請求項1に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
  7. 像保持体と、
    前記像保持体を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    請求項4に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
    前記像保持体上に形成されたトナー画像を被転写体上に転写する転写手段と、
    前記被転写体上に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
    を備える画像形成装置
  8. 像保持体を帯電する帯電工程と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
    請求項4に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
    前記像保持体上に形成されたトナー画像を被転写体上に転写する転写工程と、
    前記被転写体上に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。
  9. 結晶性ポリエステル樹脂の粒子と不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂の粒子とが分散されたポリエステル樹脂粒子分散液を少なくとも準備し、少なくとも当該結晶性ポリエステル樹脂の粒子及び当該非晶性ポリエステル樹脂の粒子を凝集して、第1凝集粒子を形成する工程と、
    前記第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、不飽和ポリエステル成分を持つ非晶性ポリエステル樹脂の粒子が分散されたポリエステル樹脂粒子分散液と、を混合し、前記第1凝集粒子の表面に当該非晶性ポリエステル樹脂の粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、
    前記第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、前記第2凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程と、
    前記トナー粒子が分散されたトナー粒子分散液に対してビニル系単量体及び重合開始剤を添加し、前記トナー粒子の表層部に存在する前記非晶性ポリエステル樹脂の不飽和ポリエステル成分と前記ビニル系単量体とを架橋させ、前記トナー粒子の表層部に前記架橋による架橋物を形成する工程と、
    を有する静電荷像現像用トナーの製造方法。
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