JP2013024920A - 静電荷像現像用トナー、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、及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、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、及び画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】強度、及び帯電安定性が共に優れた静電荷像現像用トナーを提供すること。
【解決手段】主鎖となるポリエステル骨格と、スチレン系重合ブロック及び結晶性アクリレート系重合ブロックのブロック共重合体であって、前記スチレン系重合ブロックが前記ポリエステル骨格にグラフト結合したブロック共重合体と、のグラフト共重合体で構成されたポリエステル樹脂を含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、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、及び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、「低分子量ワックス組成物をグラフトされた又はスチレン・メタクリレート共重合体と、スチレン・アクリレート・アクリロニトリルターポリマーと、を含むトナー組成物」が提案されている。
特許文献2には、「結着樹脂、酸化亜鉛および増感色素を含有する感光性トナーであって、該結着樹脂が、ポリエステルでグラフト化されたスチレン−アクリル樹脂を主成分とする感光性トナー」が提案されている。
特許文献3には、「(a)スチレン系単量体を50重量%以上含有するようにスチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステルとを共重合してなる共重合体90〜99.9重量%と、(b)ケン化度が10〜30であり、軟化点が70〜200℃であるエチレン−酢酸ビニル共重合体0.1〜10重量%とからなるグラフト重合体を主成分として含有する、トナー用樹脂組成物」が提案されている。
特許文献4には、「(1);軟化点135〜160℃のポリプロピレン系樹脂と、(2);(1)にスチレン系ポリマー鎖またはスチレン(メタ)アクリル系ポリマー鎖がグラフトした構造を有するグラフト重合体と、(3);スチレン(メタ)アクリル系樹脂と、を含む電子写真トナー用樹脂組成物」が提案されている。
特許文献5には、「アミノ基またはその塩形成基を持つ単量体単位を有する重合物(A)と、スチレン系ポリマー、ポリオレフィン、ポリエステル、エポキシ樹脂およびポリウレタンからなる群から選ばれる重合物(B)と、がブロック状および/またはグラフ状に結合した重合体からなる帯電制御剤」が提案されている。
特許文献6には、「ポリオレフィン重合体をスチレン又はその誘導体とアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル又はその誘導体でグラフト変性された変性ポリオレフィンからなる離型剤」が提案されている。
特許文献7には、「スチレンアクリルポリマーとポリエステルと反応性グラフトポリマーとを配合したトナー」が提案されている。
特許文献8には、「結晶性ポリエステルとスチレン−ブタジエン共重合体とのブロック共重合体又はグラフト共重合体をバインダー樹脂として含有するトナー」が提案されている。
特許文献9には、「アニオン性極性基、側鎖に炭素数12以上のアルキル基を有する成分、およびグラフト化ワックス成分をそれぞれ独立してまたは組み合わせて有するスチレン−アクリル系重合体を含む二成分系現像剤用トナー」が提案されている。
特許文献10には、「(A)共役ジエン単位を50重量%以上含むゴム状重合体1〜30重量部の存在下で、不飽和ニトリルを含む単量体混合物100重量部をグラフト共重合して得られるニトリル系樹脂で、該ニトリル系樹脂のマトリックス成分が、不飽和ニトリル単位45〜80重量%、及び、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単位とこれらと共重合可能な他の単量体単位との合計20〜55重量%を含み、且つ、マトリックス成分の重量平均分子量が30,000〜200,000であるニトリル系樹脂60〜99重量%、及び、(B)アルキレン単位65〜99モル%、(メタ)アクリルアミド及び/又は(メタ)アクリル酸エステル単位1〜35モル%、(メタ)アクリル酸単位と(メタ)アクリル酸アルキルエステル単位との合計15モル%以下を含み、重量平均分子量が1,000〜50,000であるカチオン性共重合体1〜40重量%を含むキャリア用ニトリル系樹脂組成物」が提案されている。
特開昭61−91668号公報 特開平5−6028号公報 特開平6−202375号公報 特開平6−258868号公報 特開平3−15079号公報 特開平3−200157号公報 特開平4−100056号公報 特開平4−250462号公報 特開平8−76413号公報 特開2000−14783号公報
本発明の課題は、強度、及び帯電安定性が共に優れた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、
主鎖となるポリエステル骨格と、スチレン系重合ブロック及び結晶性アクリレート系重合ブロックのブロック共重合体であって、前記スチレン系重合ブロック側が前記ポリエステル骨格にグラフト結合したブロック共重合体と、のグラフト共重合体で構成されたポリエステル樹脂を含有する静電荷像現像用トナー。
請求項2に係る発明は、
前記結晶性アクリレート系重合ブロックが、ステアリルアクリレート、及びベヘニルアクリレートから選択される少なくとも1種の単量体の重合ブロックである請求項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、
前記ポリエステル骨格が、不飽和ポリエステル成分を持ち、
前記ブロック共重合体のスチレン系重合ブロック側が、前記ポリエステル骨格の不飽和ポリエステル成分にグラフト結合している請求項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、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1、3に係る発明によれば、上記グラフト共重合体で構成されたポリエステル樹脂を含まない場合に比べ、強度、及び帯電安定性が共に優れた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、結晶性アクリレート系重合ブロックが、ステアリルアクリレート、及びベヘニルアクリレートから選択される少なくとも1種の単量体の重合ブロック以外である場合に比べ、強度、及び帯電安定性が共に優れた静電荷像現像用トナーを提供できる。
請求項4に係る発明によれば、上記グラフト共重合体で構成されたポリエステル樹脂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、強度、及び帯電安定性が共に優れた静電荷像現像剤を提供できる。
請求項5、6、7、8に係る発明によれば、上記グラフト共重合体で構成されたポリエステル樹脂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、画像強度に優れると共に、帯電安定性の悪化に起因する画像欠陥が抑制された画像が得られる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。
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、ポリエステル樹脂を含んで構成されている。
ポリエステル樹脂は、主鎖となるポリエステル骨格と、側鎖としてポリエステル骨格にグラフト結合されたブロック共重合体と、のグラフト共重合体で構成されている。
そして、ブロック共重合体は、スチレン系重合ブロックと、結晶性アクリレート系重合ブロックと、ブロック共重合体である。
但し、ブロック共重合体は、スチレン系共重合ブロック側がポリエステル骨格にグラフト結合している。
本実施形態に係るトナーでは、上記構成とすることにより、強度、及び帯電安定性が共に優れたものとなる。
この理由は、定かではないか、抵抗値の高い結晶性アクリレートを樹脂強度に優れたポリエステル主鎖にグラフトし、かつこのグラフト鎖が主鎖ポリエステルにスチレンブロックを介してこの結晶性アクリレートブロックを導入したスチレンブロックー結晶性アクリレートブロック共重合体とすることで結晶性構造のより微分散化が達成されることによる効果であると推察される。
上記理由から、本実施形態に係るトナーでは、より低い低温での定着性、及び熱保管性と、強度及び帯電安定性と、が共に優れたものとなると考えられる。
つまり、本実施形態に係るトナーでは、強度、帯電安定性、及び熱保管性が共に優れた状態で、低温定着性(例えば100℃以上120℃以下での定着(最低定着温度))も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を画像形成装置・方法その他(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)に適用することで、画像強度、画像保存性に優れると共に、帯電安定性の悪化に起因する画像欠陥が抑制された画像が得られる。
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、例えば、結着樹脂として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。
ポリエステル樹脂について説明する。
ポリエステル樹脂は、主鎖となるポリエステル骨格と、側鎖としてポリエステル骨格にグラフト結合されたブロック共重合体と、のグラフト共重合体で構成されている。
具体的には、ポリエステル樹脂は、例えば、不飽和ポリエステル成分を持つポリエステル骨格を主鎖とし、この不飽和ポリエステル成分にブロック共重合体がグラフト結合したグラフト重合体であることがよい。
ポリエステル骨格は、例えば、不飽和ポリエステル成分を持つポリエステル骨格であるが、具体的には、例えば、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、ポリエステル骨格は、不飽和基(例えばビニル基)を持つ多価カルボン酸と、多価アルコールと、の縮重合体であることがよく、より望ましくは、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骨格)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。
一方、ブロック共重合体は、スチレン系重合ブロックと、結晶性アクリレート系重合ブロックと、ブロック共重合体である。但し、ブロック共重合体は、スチレン系共重合ブロック側がポリエステル骨格にグラフト結合する。
スチレン系重合ブロックは、例えば、スチレン系単量体の重合体で構成される。
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。
スチレン系重合ブロックは、例えば、スチレン系単量体と他の単量体との共重合体で構成されていてもよい。
他の単量体としては、アクリル酸(AA)、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。
これら他の単量体は、質量比率(他の単量体/スチレン系ブロック全体)が0.1%以上3%以下の範囲とすることがよい。
結晶性アクリレート系重合ブロックは、例えば、アクリレート系単量体の重合体で構成される。
ここで、結晶性アクリレート系重合ブロックは、低温定着性の観点から、結晶性を示し、且つ、トナー強度や熱保管性の観点から、溶融温度が37℃以上(望ましくは45℃以上80℃以下)の特性を持つことよい。
この結晶性アクリレート系重合ブロックが結晶性を有することの確認は、例えば、示差走査熱量測定器(DSC)による溶融温度確認、X線回折による結晶散乱ピークの確認などが挙げられる。
一方、結晶性アクリレート系重合ブロックの溶融温度は、例えば、ASTM D3418−82に規定された方法(DSC法)で測定する。
具体的には、DSCによる溶融温度は、自動接線処理システムを備えた(株)島津製作所製の示差走査熱量計(DSC−50)等により、ASTM D3418に準拠して測定する。測定条件を以下に示す。
・試料:3乃至15mg、望ましくは5乃至10mg
・測定法:試料をアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用いる。
・温度曲線:昇温I(20℃乃至180℃、昇温速度10℃/min)
上記温度曲線において昇温時に測定される吸熱曲線のピーク温度を測定することで溶融温度を求める。
上記特性を満たす結晶性アクリレート系重合ブロックとしては、炭素数が19以上25以下(望ましくは21以上25以下、のアルキル基を持つアルキルアクリレートの重合体であることがよい。
このアルキルアクリレートとしては、例えば、ヘキサデシルアクリレート、ヘプタデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、ノナデシルアクリレート、エイコシルアクリレート、ヘンエイコシルアクリレート、ドコシルアクリレート、トリコシルアクリレート、テトラコシルアクリレート、ペンタコシルアクリレート等が挙げられる。
これらの中でも、特に、アルキルアクリレートは、ステアリルアクリレート、ベヘニルアクリレートがよい。
つまり、結晶性アクリレート系重合ブロックは、ステアリルアクリレート、及びベヘニルアクリレートから選択される少なくとも1種の単量体の重合ブロック(特に望ましくはステアリルアクリレートとベヘニルアクリレートとの共重合体で構成された重合ブロック)であることがよい。本結晶性アクリレート系重合ブロックを適用すると、トナーの強度、帯電安定性、及び熱保管性が共に向上し易くなる。
結晶性アクリレート系重合ブロックは、例えば、アクリレート系単量体と他の単量体との共重合体で構成されていてもよい。
他の単量体としては、他の単量体としては、アクリル酸(AA)、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。
これら他の単量体は、質量比率(他の単量体/スチレン系ブロック全体)が 0.1%以上3%以下の範囲とすることがよい。
ここで、ブロック共重合体は、スチレン系重合ブロックをA、結晶性アクリレート系重合ブロックをBとしたとき、例えば、AB型のブロック共重合体であってもよいし、ABA型のブロック共重合体であってもよい。
ポリエステル樹脂のその他事項について説明する。
ポリエステル樹脂において、ブロック共重合体の質量比率(ブロック共重合体(スチレン系重合ブロック+結晶性アクリレート系重合ブロック)/(ブロック共重合体+主鎖ポリエステル骨格)×100は、例えば、10以上60以下であることがよく、望ましくは20以上50以下、より望ましくは30以上50以下である。
また、ブロック共重合体(スチレン系重合ブロック+結晶性アクリレート系重合ブロック)において、スチレン系共重合ブロックの質量比率(スチレン系重合ブロック/ブロック共重合体全体)は、例えば、2以上30以下であることがよく、望ましくは5以上25以下、より望ましくは10以上20以下である。
これら質量比率を上記範囲とすると、トナーの強度、帯電安定性、及び熱保管性が共に向上し易くなる。
ポリエステル樹脂のうち、ポリエステル骨格の重量平均分子量(Mw)は、例えば、10000以上30000以下であることがよく、望ましく15000以上25000以下、より望ましくは20000以上25000以下である。
ブロック共重合体におけるスチレン系重合ブロックの数平均分子量(Mn)は、例えば、1000以上20000以下であることがよく、望ましく3000以上15000以下、より望ましくは5000以上13000以下である。
ブロック共重合体におけるアクリレート系重合ブロックの数平均分子量(Mn)は、例えば、1000以上40000以下であることがよく、望ましく15000以上30000以下、より望ましくは20000以上25000以下である。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、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。
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。
ポリエステル樹脂の合成方法について説明する。
まず、例えば、スチレン系単量体を重合させ、スチレン系重合ブロック(スチレン系単量体の重合体)を得る。
次に、別途、結晶性アクリレート系単量体を重合させ、結晶性アクリレート重合ブロック(結晶性アクリレート系単量体の重合体)を得る。
そして、得られたスチレン系重合ブロックと結晶性アクリレート重合ブロックとをブロック重合させ、ブロック共重合体を得る。
一方、別途、例えば、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(例えば、直接重縮合、エステル交換法等)により、ポリエステル骨格となる重縮合体を得る。
次に、得られた、ポリエステル骨格となる重縮合体に対して、ブロック共重合体をグラフト重合させ、グラフト重合体を得る。
このグラフト重合は、例えば、スチレンドーマントを有するリビングラジカル重合法を利用することにより行う。
本リビングラジカル重合法を利用することにより、ブロック共重合体のスチレン系重合ブロック側が、ポリエステル骨格にグラフト結合したグラフト重合体で構成されるポリエステル樹脂が得られる。
ここで、結着樹脂としては、上記ポリエステル樹脂以外の樹脂(他の結着樹脂)を機能を損ねない範囲で、トナー粒子に含ませてもよい。
他の結着樹脂としては、例えば、他のポリエステル樹脂、ビニル系樹脂、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樹脂が挙げられる。
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、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、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。
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、本実施形態に係るトナーは、例えば、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行うことがよい。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]
(ポリエステル樹脂粒子分散液Aの作製)
まず、以下のようにして、スチレン系重合ブロックと結晶性アクリレート系重合ブロックからなるブロック共重合体を合成した。
<2−メチル−2−[N−(tert−ブチル)−N−(1−ジエトキシホスホリル−2,2−ジメチルプロピル)−アミノキシ]−プロピオン酸(MBPAP)の合成>
窒素パージした還流冷却管付ガラス容器に500部の脱ガスしたトルエンと35.9部のCuBrと、15.9部の銅粉末、86.7部のN,N,N’,N’,N”−ペンタメチルジエチレントリアミンとを導入し、撹拌しながら580部の脱ガスしたトルエンと42.1部の2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸と78.9部のN−tert−ブチル−N−(1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピル)ニトロキシドを導入し90分間室温にて撹拌した。その後、反応媒体をろ過し、さらにトルエンろ過物をNHCl飽和水溶液で2回洗浄した。得られた固体をペンタンで洗浄し、真空乾燥を行い2−メチル−2−[N−(tert−ブチル)−N−(1−ジエトキシホスホリル−2,2−ジメチルプロピル)−アミノキシ]−プロピオン酸(MBPAP)を得た。
調製したMBPAPの質量分析法で求めたモル質量は381.44g/mol(C1736NOP)であり、目的物であることを確認した。
<ブロック共重合体1の重合>
還流冷却管、窒素導入管、撹拌機を取り付けたガラス容器にステアリルアクリレートモノマー83.1部と上記MBPAPを1.27部を溶解したトルエン溶液を100部添加し、窒素気流下80℃にてよく混合し、温度を110℃に昇温させて8時間ステアリルアクリレートモノマーを重合した(結晶性アクリレート系重合ブロック)。分子量をGPCにて随時測定したところ数平均分子量が19980でありその理論値20000と5%以内のずれであり良好なリビング制御性を示した。
その後、温度を80℃に低下した後、スチレンモノマーを16.9部滴下し再び温度を110℃に昇温し重合を更に8時間継続し鎖延長を行った(スチレン系重合ブロック)。重合体の分子量を測定したところ全体数平均分子量が25080となり上記、ブロックBの分子量を差し引いたスチレン重合体ブロックに由来する数平均分子量合計が5100となり理論値5000と5%以内の相違であり良好な鎖延長が行われた。
上記重合物をTHF100部に溶解して取り出し、メタノールに滴下してブロック共重合体1を再沈殿させた後、沈殿物をろ過し、さらにメタノールで洗浄を繰り返した後、40℃にて真空乾燥を行いブロック共重合体1を得た。
乾燥後のブロック共重合体のDSC測定(したところ結晶性アクリレートブロックに由来する溶融温度は49℃であった。
<ポリエステル樹脂Aの重合>
次に、以下のようにして、ポリエステル骨格となる重縮合体を合成した。
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(BPAEO=ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物)25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(BPAPO=ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物)25モル部、テレフタル酸(TPA)30モル部、n−ドデセニルコハク酸(DSA)10モル部、フマル酸(FA)10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℃で除々に減圧してポリエステル骨格となる重縮合体を合成した。得られた重縮合体の分子量を測定したところ数平均分子量Mnが6020、重量平均分子量Mwが25300であった。
次に、以下のようにして、得られた、ポリエステル骨格となる重縮合体とブロック重合体とをグラフト重合させ、グラフト重合体を合成し、これをポリエステル樹脂Aとした。
上記ポリエステル骨格となる重縮合体100部に対してブロック共重合体1: 40部をトルエン70部に溶解した後、冷却管つきフラスコ内に仕込んだ後、窒素気流下120℃、5時間加熱混合を行った。
次に、重合物をTHF100部に溶解して取り出し、メタノールに滴下してブロック共重合体1を再沈殿させた後、沈殿物をろ過し、さらにメタノールで洗浄を繰り返した後、40℃にて真空乾燥を行いポリエステル樹脂Aを得た。
乾燥後のポリエステル樹脂AのDSC測定により結晶性アクリレートブロックに由来する溶融温度は49℃であることを確認した。またその分子量を測定したところ重量平均分子量が44000(RI検知器)であリ、更に検知器をUV検出器(波長254nm)に変更したところ同様にその重量平均分子量は44010となり、RI、UVピークがほぼ重なった。以上からポリエステル骨格となる重縮合体と結晶性ブロック共重体とのグラフト化が良好に完了したことを確認した。
次に、得られたポリエステル樹脂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のポリエステル樹脂粒子分散液Aを作製した。
(ポリエステル樹脂分散液Bの作製)
用いるアクリレートモノマーをステアリルアクリレートからベヘニルアクリレートモノマー80部、スチレンモノマー20部に変更した以外は、ブロック共重合体1と同様に結晶性アクリレート系重合ブロックとスチレン系重合ブロックからなるブロック共重合体2を合成した。
その共重合体の溶融温度は69℃、数平均分子量は24980(スチレンブロック数平均分子量=4970、べへニルアクリレートブロック数平均分子量=20010)であった。
そして、得られたブロック共重合体2を30部用いた以外は、ポリエステル樹脂分散液Aの作製に使用したポリエステル骨格となる重縮合体100部を用い、ポリエステル樹脂分散液Aの作製と同様にしてポリエステル樹脂B、及びポリエステル樹脂分散液Bを作製した。
乾燥後のポリエステル樹脂BのDSC測定により結晶性アクリレートブロックに由来する溶融温度は69℃であることを確認した。またその分子量を測定したところ重量平均分子量が49000(RI検知器)であリ、更に検知器をUV検出器(波長254nm)に変更したところ同様にその重量平均分子量は49060となり、RI、UVピークがほぼ重なった。以上からポリエステル骨格となる重縮合体と結晶性ブロック共重体とのグラフト化が良好に完了したことを確認した。
また、得られたポリエステル樹脂分散液Bの固形分は30%、体積平均粒径D50vが125nmであった。
(ポリエステル樹脂分散液Cの作製)
用いるアクリレートモノマーをステアリルアクリレートからステアリルアクリレートとべへニルアクリレートの重量比が20:80に調製した混合物80部、スチレンモノマー20部に変更した以外はブロック共重合体1と同様に結晶性アクリレート系重合ブロックとスチレン系重合ブロックからなるブロック共重合体3を合成した
。その共重合体の溶融温度は60℃、数平均分子量は29730(スチレンブロック数平均分子量=4950、ステアリルーべへニルアクリレートブロック数平均分子量=20100)であった。
そして、得られたブロック共重合体3を30部用いた以外は、ポリエステル樹脂分散液Aの作製に使用したポリエステル骨格となる重縮合体100部を用い、ポリエステル樹脂分散液Aの作製と同様にしてポリエステル樹脂C、及びポリエステル樹脂分散液Cを作製した。
乾燥後のポリエステル樹脂CのDSC測定により結晶性アクリレートブロックに由来する溶融温度は60℃であることを確認した。またその分子量を測定したところ重量平均分子量が50100(RI検知器)であリ、更に検知器をUV検出器(波長254nm)に変更したところ同様にその重量平均分子量は50150となり、RI、UVピークがほぼ重なった。以上からポリエステル骨格となる重縮合体と結晶性ブロック共重体とのグラフト化が良好に完了したことを確認した。
また、得られたポリエステル樹脂分散液Cの固形分は30%、体積平均粒径D50vが124nmであった。
(ポリエステル樹脂分散液Dの作製)
用いるアクリレートモノマーをステアリルアクリレートモノマーからステアリルアクリレートとべへニルアクリレートモノマーの重量比が20:80に調製した混合物80部、スチレンモノマーをスチレンモノマーとアクリル酸モノマーの重量比が95:5に調製した混合物20部に変更した以外はブロック共重合体1と同様に結晶性アクリレート系重合ブロックとスチレン系重合ブロックからなるブロック共重合体4を合成した
。その共重合体の溶融温度は60℃、数平均分子量は25200(スチレンブロック数平均分子量=4900、ステアリルーべへニルアクリレートブロック数平均分子量=20300)であった。
そして、得られたブロック共重合体4を30部用いた以外は、ポリエステル樹脂分散液Aの作製に使用したポリエステル骨格となる重縮合体100部を用い、ポリエステル樹脂分散液Aの作製と同様にしてポリエステル樹脂D、及びポリエステル樹脂分散液Dを作製した。
乾燥後のポリエステル樹脂DのDSC測定により結晶性アクリレートブロックに由来する溶融温度は60℃であることを確認した。またその分子量を測定したところ重量平均分子量が50200(RI検知器)であリ、更に検知器をUV検出器(波長254nm)に変更したところ同様にその重量平均分子量は50110となり、RI、UVピークがほぼ重なった。以上からポリエステル骨格となる重縮合体と結晶性ブロック共重体とのグラフト化が良好に完了したことを確認した。
また、得られたポリエステル樹脂分散液Dの固形分は30%、体積平均粒径D50vが114nmであった。
(ポリエステル樹脂分散液Eの作製)
ポリエステル樹脂分散液Cの作製に用いたブロックからなるブロック共重合体3を25部ポリエステル樹脂分散液Aの作製に使用したポリエステル骨格となる重縮合体100部を用い、ポリエステル樹脂分散液Aの作製と同様にしてポリエステル樹脂E、及びポリエステル樹脂分散液Eを作製した。
乾燥後のポリエステル樹脂EのDSC測定により結晶性アクリレートブロックに由来する溶融温度は60℃であることを確認した。またその分子量を測定したところ重量平均分子量が40200(RI検知器)であリ、更に検知器をUV検出器(波長254nm)に変更したところ同様にその重量平均分子量は40210となり、RI、UVピークがほぼ重なった。以上からポリエステル骨格となる重縮合体と結晶性ブロック共重体とのグラフト化が良好に完了したことを確認した。
また、得られたポリエステル樹脂分散液Eの固形分は30%、体積平均粒径D50vが120nmであった。
(ポリエステル樹脂分散液Fの作製)
ポリエステル樹脂分散液Aの作製において調製したポリエステル樹脂Aの結晶性アクリルモノマーであるステアリルアクリレートモノマーをヘキサデシルアクリレートモノマーに変更した以外はポリエステル樹脂Aと同様にポリエステル樹脂Fを作製した。
また、ポリエステル樹脂Fを用いてポリエステル樹脂分散液Aと同様にポリエステル樹脂分散液Fを作製した。
乾燥後のポリエステル樹脂FのDSC測定により結晶性アクリレートブロックに由来する溶融温度は42℃であることを確認した。またその分子量を測定したところ重量平均分子量が44130(RI検知器)であリ、更に検知器をUV検出器(波長254nm)に変更したところ同様にその重量平均分子量は44030となり、RI、UVピークがほぼ重なった。以上からポリエステル骨格となる重縮合体と結晶性ブロック共重体とのグラフト化が良好に完了したことを確認した。
また、得られたポリエステル樹脂分散液Fの固形分は30%、体積平均粒径D50vが123nmであった。
(ポリエステル樹脂分散液Gの作製)
ポリエステル樹脂分散液Aの作製に用いたブロック共重合体1: 40部と、ポリエステル骨格として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(BPAEO=ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物)25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(BPAPO=ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物)25モル部、テレフタル酸(TPA)40モル部、フマル酸(FA)10モル部、酸成分(テレフタル酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチルスズオキサイドを入れ、ポリエステル樹脂分散液Aの作製と同様にして重縮合したポリエステル骨格となる重縮合体 100部と、をポリエステル樹脂Aと同様にしてグラフト化反応を行い、ポリエステル樹脂Gを得た。
乾燥後のポリエステル樹脂GのDSC測定により結晶性アクリレートブロックに由来する溶融温度は49℃であることを確認した。またその分子量を測定したところ重量平均分子量が47100(RI検知器)であリ、更に検知器をUV検出器(波長254nm)に変更したところ同様にその重量平均分子量は48010となり、RI、UVピークがほぼ重なった。以上からポリエステル骨格となる重縮合体と結晶性ブロック共重体とのグラフト化が良好に完了したことを確認した。
また、得られたポリエステル樹脂分散液Gの固形分は30%、体積平均粒径D50vが128nmであった。
(ポリエステル樹脂分散液Hの作製)
還流冷却管、窒素導入管、撹拌機を取り付けたガラス容器にベヘニルアクリレートモノマー100部と上記MBPAPを1.27部を溶解したトルエン溶液を100部添加し、窒素気流下80℃にてよく混合し、温度を110℃に昇温させて8時間ベヘニルアクリレートモノマーを重合し、ブロック共重合体1と同様にメタノールでの再沈、精製を行った後、樹脂を乾燥した。乾燥後に樹脂の分子量をGPCにて測定したところ数平均分子量が29980、その溶融温度は69℃であった。
得られた上記樹脂30部とポリエステル樹脂粒子分散液Aで使用したポリエステル骨格となる重縮合体 70部(TPA(30)/DSA(10)/FA(10)/BPAEO(25)/BPAEO(25))を卓上型ニーダー(入江商会社製 PBV−01)にて150℃の温度で溶融混合を行った後、室温まで冷却した後ポリエステル樹脂粒子分散液Aと同様に高温、高圧乳化装置を用いてポリエステル樹脂分散液Hを得た。得られたポリエステル樹脂分散液Hの固形分は30%、体積平均粒径D50vが328nmであった。
(ポリエステル樹脂分散液Iの作製)
加熱乾燥した二口フラスコに、1,12−ドデカンジカルボン酸 138部、1,9−ノナンジオール 92.3部、酸成分(1,12−ドデカンジカルボン酸モル数)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180℃で3時間共縮重合反応させ、その後180で除々に減圧して1,12−ドデカンジカルボン酸と1,9−ノナンジオールの重縮合体を合成した。得られた重縮合体の分子量を測定したところ重量平均分子量Mwが21300、その溶融温度は73℃であった。
得られた得られた重縮合体40部とポリエステル樹脂粒子分散液Aで使用したポリエステル骨格となる重縮合体 60部(TPA(30)/DSA(10)/FA(10)/BPAEO(25)/BPAEO(25))を卓上型ニーダー(入江商会社製 PBV−01)にて150℃の温度で溶融混合を行った後、室温まで冷却しポリエステル樹脂粒子分散液Aと同様に高温、高圧乳化装置を用いてポリエステル樹脂分散液Hを得た。得られたポリエステル樹脂分散液Hの固形分は30%、体積平均粒径D50vが278nmであった。
[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。
[実施例1]
ポリエステル樹脂粒子分散液A500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を得た。
そして、得られたトナー粒子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を得た。
[実施例2〜7]
表1〜2に従って、ポリエステル樹脂分散液の種類を変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子を得た。
そして、得られたトナー粒子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を得た。
[比較例1]
以下のようにして、比較トナー粒子を得た。
使用した樹脂分散液をポリエステル樹脂分散液Hを使用した以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子を得た。そして、得られたトナー粒子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を得た。
そして、得られた比較トナー粒子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比較トナーを得た。
[比較例2]
以下のようにして、比較トナー粒子を得た。
使用した樹脂分散液をポリエステル樹脂分散液Iを使用した以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子を得た。そして、得られたトナー粒子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比較トナーを得た
そして、得られた比較トナー粒子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比較トナーを得た。
[評価]
(現像剤の作製)
各例で得られたトナー及び比較トナーを用いて、以下のようにして現像剤を作製した。
まず、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。
そして、この樹脂被覆フェライトキャリアと、トナーとをそれぞれ混合し、トナー濃度が7質量%の現像剤を作製した。
(特性評価)
上記現像剤を使用し、富士ゼロックス(株)製 DocuPrintC2425改造機を用いてトナーの評価を行った。このプリンターは、感光体上の転写残トナーのクリーニングにブレードクリーナーを用いるようになっている。また被転写体として普通紙(富士ゼロックス 社製C2紙)を用いた。得られた結果を表1、表2、表3に示した。
−トナー強度−
トナー強度について、次のようにして評価した。
面積率50%のソリッド画像3000枚の連続プリント後の上記プリンターの感光体上のクリーニングブレードによるトナーつぶれ、それによる感光体へのトナーフィルミング(トナー潰れによるフィルム状筋の発生)を目視および感光体上の残トナー、ブレード部の顕微鏡観察で確認した。
評価基準は以下の通りである。
○:全くフィルミングがなくトナーつぶれも観察されない。
△:フィルムミングがないが、実用上問題ないレベルのわずかなトナーつぶれがブレード部で観察される。
×:感光体上でトナー潰れによるフィルミングが観察され、実用上問題。
−現像器内凝集−
現像器内凝集について、次のようにして評価した。
プリント出力を行うことなく現像機の空回しを1時間を行いトナー凝集の有無を目視,および現像剤をサンプリングし顕微鏡によりトナーの凝集有無を確認した。
評価基準は以下の通りである。
○:凝集がほとんど観察されない。
△:凝集がわずかに観察されるものの実用上問題ないレベル。
×:著しい凝集が観察され実用上問題のあるレベル。
−トナー帯電安定性−
トナー帯電安定性について、次のようにして評価した。
現像剤をフタ付きのガラス瓶に秤量し、高温高湿下(温度28℃、湿度85%)、及び、低温低湿下(温度10℃、湿度15%)で24時間シーズニングした後、ターブラミキサーで5分間攪拌震盪後のトナーの帯電量(μc/g)をブローオフ帯電量測定装置で測定した。
評価基準は以下の通りである。
○:帯電量が15μC/g以上であり、また両環境での帯電量の差が殆どない。
△:帯電量が15μC/g以上あるが、環境による差がわずかに観察されるが実用上問題ないレベル。
×:帯電量が15μC/g 以下でありその環境差が著しく実用上問題のあるレベル。
−低温定着性−
低温定着性について、次のようにして評価した。
トナーを定着機の定着ロールを80℃から200℃に加熱設定した後、10℃おきに画像(40mmx50mm 100%ソリッド画像)の定着を行い得られた各定着画像の画像面を谷折りにして折れ目部分の画像剥がれを観察し画像剥がれがなくなる温度を最低定着温度とした。この方法を用い最低定着温度をその低温定着性の評価に用いた。
評価基準は以下の通りである。
○:定着温度が80℃から100℃で定着が可能
△:定着温度が100℃より高く120℃以下である場合
×:定着温度が120℃より高い温度である場合
−定着画像強度−
定着画像強度について、次のようにして評価した。
最低の定着温度での画像に対して、JIS K5400に基づく鉛筆引っかき試験を行い、その鉛筆硬度により以下の判定を行った。結果を表1に示した。
○:鉛筆硬度H以上でまったく問題ないレベルであった。
△:鉛筆硬度Hで多少の画像欠陥が発生するが、H未満では欠陥発生せず実用上問題ないレベル。
×:鉛筆硬度H未満で画像欠陥が生じ実用上問題のあるレベルであった。
−定着画像保存性−
定着画像保存性について、次のようにして評価した。
最低の定着温度で定着画像が形成された記録紙2枚を、画像面を重ね合わせ、温度60℃、湿度85%の環境下に荷重100g/cm2をかけた状態で、7日間放置した。重ね合わせた画像をはがし、記録紙間における画像同士の融着、非画像部に転写があるか否かを目視にて観察し、下記評価基準により評価した。
・○:画像保存性に問題なし
・△:多少の変化が観察されたが実用上の問題なし
・×:大きな変化が観察され、実用上使用不可である
以上の評価結果を、表1〜3に示す。
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、トナー強度、トナー帯電安定性、定着画像強度が共に良好な結果が得られていることがわかる。
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 (8)

  1. 主鎖となるポリエステル骨格と、スチレン系重合ブロック及び結晶性アクリレート系重合ブロックのブロック共重合体であって、前記スチレン系重合ブロック側が前記ポリエステル骨格にグラフト結合したブロック共重合体とのグラフト共重合体で構成されたポリエステル樹脂を含有する静電荷像現像用トナー。
  2. 前記結晶性アクリレート系重合ブロックが、ステアリルアクリレート、及びベヘニルアクリレートから選択される少なくとも1種の単量体の重合ブロックである請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記ポリエステル骨格が、不飽和ポリエステル成分を持ち、
    前記ブロック共重合体のスチレン系重合ブロック側が、前記ポリエステル骨格の不飽和ポリエステル成分にグラフト結合している請求項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、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。
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