JP2013117583A - 静電荷像現像用透明トナー、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

静電荷像現像用透明トナー、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】透明トナーの飛び散りを抑制して、盛り上げ画像の形成を実現する静電荷像現像用透明トナーを提供すること。
【解決手段】体積平均粒径をDt(μm)とし、上側体積平均粒度分布指標を上GSDvとし、下側個数平均粒度分布指標を下GSDpとしたとき、下記式(1):18≦Dt≦30、式(2):1.05≦上GSDv≦1.20及び式(3):1.29≦下GSDp≦1.50の関係を満たす静電荷像現像用透明トナーである。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用透明トナー、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。
電子写真法などにより、静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法においては、帯電および露光工程により潜像保持体(感光体)表面に画像情報を静電潜像として形成し、トナーを含む現像剤を用いて、感光体表面にトナー像を現像し、このトナー像を、用紙などの記録媒体に転写する転写工程、さらに、トナー像を記録媒体表面に定着させる定着工程を経て画像として可視化される。
この電子写真法には、有色トナーの他に、透明トナーを用いて、画像面内の光沢差を補正したり、転写紙面上での光沢を制御したり、画像濃度とトナー付着量の補正を行う試みがなされている(例えば、特許文献1〜3)。
その他、例えば、紙同士の付着性を軽減させるために、透明トナーで記録媒体の端部に凸部を形成する技術も知られている(例えば特許文献4〜5)。
また、例えば、透明トナーを用いレンズ状の画像を形成する技術も知られている(例えば特許文献6)。
特開2002−236396号公報 特開2005−99122号公報 特開2005−274614号公報 特開平10−301339号公報 特開平10−301119号公報 特表2010−533318号公報
本発明の課題は、透明トナーの飛び散りを抑制して、盛り上げ画像の形成を実現する静電荷像現像用透明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、
体積平均粒径をDt(μm)とし、上側体積平均粒度分布指標を上GSDvとし、下側個数平均粒度分布指標を下GSDpとしたとき、下記式(1)、式(2)及び式(3)の関係を満たす静電荷像現像用透明トナー。
・式(1):18≦Dt≦30
・式(2):1.05≦上GSDv≦1.20
・式(3):1.29≦下GSDp≦1.50
請求項2に係る発明は、
結着樹脂として、ガラス転移温度が異なる少なくとも2種の非晶性ポリエステル樹脂を含む請求項1に記載の静電荷像現像用透明トナー。
請求項3に係る発明は、
前記2種の非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度の差が、5℃以上15℃以下である請求項2に記載の静電荷像現像用透明トナー。
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透明トナーを少なくとも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透明トナーを収容し、
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透明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透明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透明トナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、
前記記録媒体上に転写された透明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透明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透明トナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、
前記記録媒体上に転写された透明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に係る発明によれば、静電荷像現像用透明トナーが上記式(1)、式(2)及び式(3)の関係を満たさない場合に比べ、透明トナーの飛び散りを抑制して、盛り上げ画像の形成を実現する静電荷像現像用透明トナーを提供できる。
請求項2に係る発明によれば、結着樹脂として、1種のポリエステル樹脂を含む場合に比べ、透明トナーの飛び散りを抑制して、盛り上げ画像の形成を実現する静電荷像現像用透明トナーを提供できる。
請求項3に係る発明によれば、2種以上のポリエステル樹脂のガラス転移温度が上記範囲外の場合に比べ、透明トナーの飛び散りを抑制して、盛り上げ画像の形成を実現する静電荷像現像用透明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、静電荷像現像用透明トナーが上記式(1)、式(2)及び式(3)の関係を満たさない場合に比べ、透明トナーの飛び散りを抑制して、盛り上げ画像の形成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、及び画像形成方法を提供できる。
本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
以下、本発明一例である実施形態について詳細に説明する。
(静電荷像現像用透明トナー)
本実施形態に係る静電荷像現像用透明トナー(以下、「透明トナー」と称する)は、体積平均粒径をDt(μm)とし、上側体積平均粒度分布指標を上GSDvとし、下側個数平均粒度分布指標を下GSDpとしたとき、下記式(1)、式(2)及び式(3)の関係を満たす透明トナーである。
なお、透明トナーとは、盛り上げ画像を形成する目的で、記録媒体上に直接形成又は記録媒体上の有色トナー画像上に形成する透明トナー画像に用いられるトナーであり、具体的には、着色剤を含まない又は着色剤を含んでも着色剤の含有量が0.01質量%以下である無色のトナーである。
・式(1):18≦Dt≦30
・式(2):1.05≦上GSDv≦1.20
・式(3):1.29≦下GSDp≦1.50
本実施形態に係る透明トナーは、上記式(1)、式(2)及び式(3)の関係を満たすことにより、透明トナーの飛び散りを抑制して、盛り上げ画像の形成が実現される。
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考えられる。
まず、近年、オンデマンドで印刷物を作成できる電子写真方式が商業印刷分野で利用されはじめたことにより、従来印刷分野で行われていた特殊な効果が得られる画像を得ることが求められている。その1つに、例えば、有色画像上に画像厚み20μmから100μm程度の透明樹脂層を形成し、視覚的・触覚的に強調された印象を与える盛り上げ画像を印刷する盛り上げ印刷と呼ばれる手法がある。
この盛り上げ画像を実現するためには、粒径の大きい透明トナーを用いることがよく、これにより、大量の透明トナーを記録媒体上に直接、又は記録媒体上の有色トナー画像上に層状に載せられ、それらを定着することで厚みのある透明トナー画像が形成され、透明トナー画像のない箇所に比べて段差が付き、視覚的・触覚的に強調された印象を与える。
しかしながら、粒径の大きい透明トナーを層状に載せると、空隙(トナーとトナーの隙間)が粒径の小さいトナーに比べ大きくなり、形成する透明トナー層の充填率が下がってしまう。
そのため、トナー層の抵抗率が下がり、転写の際、放電が発生、透明トナーの飛び散り(所謂ブラー)が発生しやすくする。
これらの現象により、高い画像段差を持つ盛り上げ画像を実現すると共に、なおかつ透明トナーの飛び散りを抑制することが困難であるのが現状である。
これに対して、本実施形態に係る透明トナーでは、盛り上げ画像を実現するために体積平均粒径が大きくした上で、上側体積平均粒度分布指標を小さく、そして、下側個数平均粒度分布指標を大きくしている。
このような粒度分布特性を持つ透明トナーは、粒径が大きい透明トナー(以下、大径透明トナーと称する)の粒径が揃っており、この大径透明トナーと共に、適度な量で粒径が小さい透明トナー(以下、小径透明トナーと称する)が混合していることを意味している。
下側個数平均粒度分布指標が大きいトナーは、一般的に画質を悪化させる要因となるものの、体積平均粒径を大きく、上側体積平均粒度分布指標を小さく、且つ下側個数平均粒度分布指標を小さくするといった粒度分布特性を持つ透明トナーを使用して、盛り上げ画像を形成すると、転写前の透明トナー層において、大径透明トナー間に存在する空隙を小径透明トナーで埋められ、転写前の透明トナー層の充填率が上昇し易くなると考えられる。
これにより、転写前の透明トナー層の抵抗率が高く維持され、透明トナー層の転写の際に、透明トナーの飛び散りが抑制されると考えられる。
以上から、本実施形態に係る透明トナーでは、透明トナーの飛び散りを抑制して、盛り上げ画像の形成が実現されると考えられる。
以下、本実施形態に係る透明トナーについて詳細に説明する。
本実施形態に係る透明トナーは、体積平均粒径「Dt(μm)」が下記式(1)を満たすが、望ましくは下記式(1−2)、より望ましくは下記式(1−3)を満たすことがよい。
・式(1) :18≦Dt≦30
・式(1−2):20≦Dt≦29
・式(1−3):22≦Dt≦28
本実施形態に係る透明トナーは、上側体積平均粒度分布指標「上GSDv」が下記式(2)を満たすが、望ましくは下記式(2−2)、より望ましくは下記式(2−3)を満たすことがよい。
・式(2) :1.05≦上GSDv≦1.20
・式(2−2):1.07≦上GSDv≦1.19
・式(2−3):1.09≦上GSDv≦1.18
本実施形態に係る透明トナーは、下側個数平均粒度分布指標「下GSDp」が下記式(3)を満たすが、望ましくは下記式(3−2)、より望ましくは下記式(3−3)を満たすことがよい。
・式(3): 1.29≦下GSDp≦1.50
・式(3−2):1.30≦下GSDp≦1.48
・式(3−3):1.31≦下GSDp≦1.46
ここで、透明トナーの体積平均粒径及び粒度分布は、マルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)測定装置を用いて、透明トナー粒子の体積平均粒径及び粒度分布として測定される値である。電解液としては、ISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用する。
具体的には、測定された粒度分布について、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積、個数をそれぞれ小径側から累積分布を描き、体積について累積16%となる粒径をD16v、個数について累積16%となる粒径をD16p、体積について累積50%となる粒径をD50v、個数について累積50%となる粒径をD50p、体積について累積84%となる粒径をD84v、個数について累積84%となる粒径をD84pと定義する。
そして、これらの測定値を用いて、上側体積平均粒度分布指標(上GSDv)は、(D84v/D50v)1/2より、下側個数平均粒度分布指標(下GSDp)は、(D50p/D16p)1/2より算出した。また、体積平均粒径とはD50vを指す。
本実施形態に係る透明トナーは、例えば、透明トナー粒子と、必要に応じて、外添剤と、を有して構成される。
そして、透明トナー粒子は、少なくとも結着樹脂と、アルミニウムと、必要に応じて、離型剤等のその他添加剤と、を含んで構成される。
結着樹脂について説明する。
結着樹脂としては、特に制限はないが、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのポリオレフィン類などの単量体からなる単独重合体、又はこれらを2種以上組み合せて得られる共重合体、さらにはこれらの混合物が挙げられる。また、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、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合樹脂、又は、これらと前記ビニル樹脂との混合物や、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等が挙げられる。
スチレン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、スチレン−(メタ)アクリル系共重合樹脂は、例えば、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸系単量体を、単独又は適宜組み合わせて公知の方法により得られる。なお、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含む表現である。
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中から好適なものを選択して組合せ、例えば、エステル交換法又は重縮合法等、従来公知の方法を用いて合成することで得られる。
スチレン樹脂、(メタ)アクリル樹脂及びこれらの共重合樹脂を結着樹脂として使用する場合、重量平均分子量Mwが20,000以上100,000以下、数平均分子量Mnが2,000以上30,000以下の範囲のものを使用することが望ましい。他方、ポリエステル樹脂を結着樹脂として使用する場合は、重量平均分子量Mwが5,000以上40,000以下、数平均分子量Mnが2,000以上10,000以下の範囲のものを使用することが望ましい。
ここで、結着樹脂としては、ガラス転移温度が異なる少なくとも2種以上のポリエステル樹脂を併用することが特によい。
そして、2種のポリエステル樹脂のガラス転移温度の差(絶対値)は、例えば。5℃以上15℃以下(望ましくは6℃以上14℃以下、より望ましくは7℃以上13℃以下)であることがよい。但し、2種以上のポリエステル樹脂を採用した場合、本温度差とは、最も差がある2種のポリエステル樹脂間のガラス転移温度の差とする。
また、2種のポリエステル樹脂の含有量比(ガラス転移温度が高い方の樹脂/ガラス転移温度が低い方の樹脂)は、例えば、質量比で80/20以上20/80以下(望ましくは70/30以上30/70以下、より望ましくは60/40以上40/60以下)であることがよい。
結着樹脂として、ガラス転移温度が異なる少なくとも2種のポリエステル樹脂(特に、上記範囲のガラス転移温度の差を持つ少なくとも2種のポリエステル樹脂)を併用することにより、得られる透明トナーの上側体積平均粒度分布指標を小さく、そして、下側個数平均粒度分布指標を大きくなり易くなる。
これは、トナー粒子を水系媒体で造粒する方法(特に、凝集合一法)では、結着樹脂となる樹脂粒子等を凝集させ、その凝集により、凝集粒子の粒子成長を行い透明トナー粒子を得るが、この際の凝集粒子の粒子成長速度は結着樹脂の熱特性によるところが大きく、ガラス転移温度の異なる2種のポリエステルを併用すると、粒径成長の速い凝集粒子と遅い凝集粒子が作られることとなり、その結果、上記粒度分布を持つ透明トナーを作製しやすくなると考えられるためである。
また、樹脂のガラス転移温度(Tg)は、JIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定法」9.3(2)の補外ガラス転移開始温度の測定方法に準拠して、示差走査熱量計(島津製作所社製:DSC60、自動接線処理システム付き)を用い、室温から150℃まで昇温速度10℃/分の条件下で測定することにより求める。なお、ガラス転移温度は吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度とした。
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。
離型剤の融解温度は、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。
離型剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上15質量部以下が望ましく、2質量部以上12質量部以下がより望ましく、3質量部以上10質量部以下がさらにより望ましい。
その他添加剤について説明する。
その他の内添剤としては、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、単層構造であっても、芯部と前記芯部を被覆する被覆層とで構成される構造(所謂コア/シェル構造)であってもよい。
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、具体的には、例えば、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。
外添剤は、表面が疎水化処理されていてもよい。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。
以下、本実施形態に係る透明トナーの製造方法について説明する。
まず、透明トナー粒子は、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。
これらの中でも、上記体積平均粒径及び粒度分布を満たす透明トナー粒子を得る観点から、水系媒体中で造粒する方法、特に、凝集合一法により、透明トナー粒子を得ることがよい。
凝集合一法による透明トナー粒子は、結着樹脂となる樹脂粒子を分散させた樹脂粒子分散液を少なくとも含む原料分散液中に、金属イオンを含む凝集剤を添加、加熱して原料分散液中に凝集粒子を形成する凝集工程と、凝集粒子が形成された原料分散液を冷却する冷却工程と、冷却された凝集粒子の成長を停止する停止工程と、停止工程によって粒径の成長が停止した凝集粒子を加熱することによって融合する融合工程と、を経て作製されることがよい。
具体的には、以下の通りである。
なお、以下の説明では、離型剤を含む透明トナー粒子を得る方法について説明するが、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する。
ここで、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ポリエステル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、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、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。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合して得られた原料分散液(混合分散液)に凝集剤を添加し、樹脂粒子(結着樹脂)のガラス転移温度近辺の温度にて加熱することにより、各々の成分からなる粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。
凝集粒子の形成は、例えば、回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温で凝集剤を添加することにより行う。
凝集剤としては、1価以上の金属イオンを含む凝集剤がよく、その具体例としては、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、および、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。
これらの中でも、凝集粒子の安定性、凝集剤の熱や経時に対する安定性、洗浄時の除去を考慮すると、凝集剤としては、特にアルミニウム系凝集剤がよい。
アルミニウム系凝集剤として具体的には、例えば、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム等の無機酸の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム等の無機金属塩重合体などが挙げられる。
これらの凝集剤の添加量は、金属イオンの価数により異なるが、いずれも少量であって、一価の場合は凝集系全体の3重量%以下程度、二価の場合は1重量%以下程度、三価の場合は0.5重量%以下程度である。凝集剤の量は少ない方が望ましいため、価数の多い化合物を用いることが望ましい。
凝集工程における加熱温度は、添加される離型剤の量、凝集剤の量などによって上下するので一概には決定できないが、透明トナーは、有色トナーに比較して粒径を大きく成長させる必要があるため、結着樹脂のガラス転移温度と同等か、わずかに超える程度まで上昇させることが望ましい。大まかな目安としては、樹脂粒子(結着樹脂)のガラス転移温度を基準として、0℃以上+10℃以下の範囲内がよい。複数種の樹脂粒子(結着樹脂)を用いる場合、それらのガラス転移温度の平均値を基準として、0℃以上+10℃以下の範囲内がよい。また、加熱速度は、樹脂粒子(結着樹脂)の種類/量により異なるが、概ね+1℃/15min以上がよい。
−冷却工程−
次に、凝集粒子の粒径が目的とする範囲まで成長したところで、凝集粒子分散液(凝集粒子を含む原料分散液)の冷却を行うことが望ましい。
後述する停止工程により凝集粒子の粒径の成長を停止させるが、冷却工程を入れずに停止工程を実施すると凝集粒子が破壊し、目的とする粒径が得られないことがある。これは、ガラス転移温度と同等もしくはそれ以上の温度であると結着樹脂の分子運動が激しいため、凝集剤による凝集力が働かなくなると分子の運動エネルギーの方が大きくなってしまうことによるものと考えられるためである。
冷却工程における冷却後温度の目安としては、樹脂粒子(結着樹脂)のガラス転移温度の平均値を基準として、−20℃以上−10℃以下の範囲内が望ましい。また、冷却速度は、樹脂粒子(結着樹脂)の種類/量により異なるが、概ね−1℃/min以上がよい。
−停止工程−
冷却工程により得られた凝集粒子に、有機金属イオン封鎖剤を添加して、該凝集粒子の凝集を停止させる停止工程を有することがよい。停止工程において、有機金属イオン封鎖剤を凝集粒子に添加することによって金属イオンの働きを封鎖し、凝集粒子の粒径の成長が速やかに停止する。
有機金属イオン封鎖剤の例としては、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)、グルコナール、グルコン酸ナトリウム、クエン酸カリウム及びクエン酸ナトリウム、ニトロトリアセテート(NTA)塩、GLDA(市販されているL グルタミン酸N,N二酢酸)、フミン酸及びフルビン酸、マルトール及びエチルマルトール、ペタ酢酸及びテトラ酢酸、COOH及びOHの両方の官能性を含む多くの水溶性ポリマー類(高分子電解質)が挙げられ、特にEDTA及びそのNa塩等のアルカリ金属塩が好適に挙げられる。
有機金属イオン封鎖剤の添加量は、材料種によって変わるが、概ね透明トナー粒子の質量に対して0.01%以上2.00%以下がよく、望ましくは0.10%以上1.00%以下である。0.01%未満の場合は、金属イオン封鎖剤としての機能が不充分な場合があり、2.00%を超える場合は、凝集粒子の破壊等の不具合が生じる場合がある。
−融合・合一工程−
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子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、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、透明トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに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、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、透明トナー粒子を製造してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成された透明トナー粒子を、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望ましい。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、加圧濾過等が望ましく用いられる。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望ましく用いられる。
そして、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ュルミキサー、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、本実施形態に係る透明トナーを含んで構成される。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、透明トナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、透明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、透明トナーと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。
(画像形成方法、画像形成装置、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ)
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透明トナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、記録媒体上に転写された透明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である。
一方、本実施形態に係る画像形成方法を実現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記録媒体上に転写する転写手段と、記録媒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である。
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が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、本実施形態に係る静電潜像現像剤を収容した現像手段を含む部分が画像形成装置に対して脱着す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、また、現像手段に供給する補充用のトナーとして本実施形態に係る静電潜像現像用透明トナーを収容する部分が画像形成装置に対して脱着するカートリッジ構造(トナーカートリッジ)であってもよい。
なお、本実施形態に係る透明トナーを含む静電荷像現像剤と共に、有色トナーを含む現像剤を併用してもよい。
有色トナーを含む現像剤と併用する場合、本実施形態に係る画像形成方法は、例えば、有色トナーによる有色トナー画像を記録媒体上に形成する第1画像形成工程と、透明トナーによる透明トナー画像を記録媒体上に直接又は記録媒体上の有色トナー画像上に形成する第2画像形成工程と、記録媒体上の有色トナー画像及び透明トナー画像を定着する定着工程と、を有する。
そして、有色トナーを含む現像剤と併用する場合、本実施形態に係る画像形成方法を実現する本実施形態に係る画像形成装置は、有色トナーを有する第1静電荷像現像剤が収容された第1現像装置を備え、有色トナーによる有色トナー画像を記録媒体上に形成する第1画像形成手段と、透明トナーを有する第2静電荷像現像剤が収容された第2現像装置を備え、透明トナーによる透明トナー画像を記録媒体上に直接又は記録媒体上の有色トナー画像上に形成する第2画像形成手段と、記録媒体上の有色トナー画像及び透明トナー画像を定着する定着手段と、を備える。
これらの第1及び第2画像形成手段としては、それぞれ、例えば、像保持体と、静電荷像現像剤が収容され、像保持体に形成された静電潜像を各トナー画像(有色トナー画像、透明トナー画像)として現像する各現像装置と、像保持体に形成されたトナー画像を記録媒体に転写する転写装置と、を備える。
そして、第1画像形成手段には、現像装置として、有色トナーを有する第1静電荷像現像剤が収容され、像保持体に形成された静電潜像を有色トナー画像として現像する第1現像装置を備える。
一方、第2画像形成手段には、現像装置として、透明トナーを有する第2静電荷像現像剤が収容され、像保持体に形成された静電潜像を透明トナー画像として現像する第2現像装置を備える。
第1及び第2画像形成手段は、例えば、像保持体や、転写装置、クリーニング装置等を共用した構成としてもよい。
本実施形態に係る画像形成装置は、例えば、像保持体上に保持された各トナー像を中間転写体に順次一次転写を繰り返す画像形成装置や、各色毎の現像手段を備えた複数の潜像保持体を中間転写体上に直列に配置したタンデム型画像形成装置等であってもよい。
以下に、図面を参照しながら本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
図1は、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。
図1に示す画像形成装置は、潜像保持体としての感光体が複数、即ち画像形成ユニット(画像形成手段)が複数設けられたタンデム型の構成に係るものである。つまり、図1に示す画像形成装置は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンそしてブラックの各色の画像を形成する4つの画像形成ユニット50Y、50M、50C、50Kと、透明画像を形成する画像形成ユニット50Tが、間隔をおいて並列的に(タンデム状に)配置されている。
ここで、各画像形成ユニット50Y、50M、50C、50K、50Tは、収容されている現像剤中のトナーの色を除き同様の構成を有しているため、ここではイエロー画像を形成する画像形成ユニット50Yについて代表して説明する。
なお、画像形成ユニット50Yと同様の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)、透明(T)を付した参照符号を付すことにより、各画像形成ユニット50M、50C、50K、50Tの説明を省略する。
イエローの画像形成ユニット50Yは、潜像保持体としての感光体11Yを備えており、この感光体11Yは、図示の矢印A方向に沿って図示しない駆動手段によって予め定められたプロセススピードで回転駆動されるようになっている。感光体11Yとしては、例えば、赤外領域に感度を持つ有機感光体が用いられる。
感光体11Yの上部には、帯電ロール(帯電手段)18Yが設けられており、帯電ロール18Yには、不図示の電源により予め定められた電圧が印加され、感光体11Yの表面が予め定められた電位に帯電される。
感光体11Yの周囲には、帯電ロール18Yよりも感光体11Yの回転方向下流側に、感光体11Yの表面を露光して静電潜像を形成する露光装置(潜像形成手段)19Yが配置されている。なお、ここでは露光装置19Yとして、スペースの関係上、小型化が可能なLEDアレイを用いているが、これに限定されるものではなく、他のレーザービーム等による潜像形成手段を用いても勿論問題無い。
また、感光体11Yの周囲には、露光装置19Yよりも感光体11Yの回転方向下流側に、イエロー色の現像剤を保持する現像剤保持体を備える現像装置(現像手段)20Yが配置されており、感光体11Y表面に形成された静電潜像を、イエロー色のトナーによって顕像化し、感光体11Y表面にトナー画像を形成する構成になっている。
感光体11Yの下方には、感光体11Y表面に形成されたトナー画像を一次転写する中間転写ベルト(中間転写体)33が、5つの感光体11T,11Y,11M,11C,11Kの下方に渡るように配置されている。この中間転写ベルト33は、一次転写ロール17Yによって感光体11Yの表面に押し付けられている。また、中間転写ベルト33は、駆動ロール12、支持ロール13およびバイアスロール14の3つのロールによって張架され、感光体11Yのプロセススピードと等しい移動速度で、矢印B方向に周動されるようになっている。中間転写ベルト33表面には、上記のようにして一次転写されたイエローのトナー画像に先立ち透明トナー画像が一次転写され、次にイエローのトナー画像が一次転写され、更にマゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー画像が順次一次転写され、積層される。
また、感光体11Yの周囲には、一次転写ロール17Yよりも感光体11Yの回転方向(矢印A方向)下流側に、感光体11Yの表面に残留したトナーやリトランスファーしたトナーを清掃するためのクリーニング装置15Yが配置されている。クリーニング装置15Yにおけるクリーニングブレードは、感光体11Yの表面にカウンター方向に圧接するように取り付けられている。
中間転写ベルト33を張架するバイアスロール14には、中間転写ベルト33を介して二次転写ロール(二次転写手段)34が圧接されている。中間転写ベルト33表面に一次転写され積層されたトナー画像は、バイアスロール14と二次転写ロール34との圧接部において、図示しない用紙カセットから給紙される記録紙(記録媒体の一例)P表面に、静電的に転写される。この際、中間転写ベルト33上に転写、積層されたトナー画像は透明トナー画像が一番下(中間転写ベルト33に接する位置)になっているため、記録紙P表面に転写されたトナー画像では、透明トナー画像が一番上になる。
また、二次転写ロール34の下流には、記録紙P上に多重転写されたトナー画像を、熱及び圧力によって記録紙P表面に定着して、永久像とするための定着器(定着手段)35が配置されている。
なお、定着器35としては、例えば、表面にフッ素樹脂成分やシリコーン系樹脂に代表される低表面エネルギー材料を用い、ベルト形状を有する定着ベルト、及び、表面にフッ素樹脂成分やシリコーン系樹脂に代表される低表面エネルギー材料を用い、円筒状の定着ロールが挙げられる。
次に、透明、イエロー、マゼンタ、シアンそしてブラックの各色の画像を形成する各画像形成ユニット50T、50Y,50M,50C,50Kの動作について説明する。各画像形成ユニット50T、50Y,50M,50C,50Kの動作は、それぞれ同様であるため、イエローの画像形成ユニット50Yの動作を、その代表として説明する。
イエローの現像ユニット50Yにおいて、感光体11Yは、矢印A方向に予め定められたプロセススピードで回転する。帯電ロール18Yにより、感光体11Yの表面は予め定められた電位にマイナス帯電される。その後、感光体11Yの表面は、露光装置19Yによって露光され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。続いて、現像装置20Yによりマイナス帯電されたトナーが反転現像され、感光体11Yの表面に形成された静電潜像は感光体11Y表面に可視像化され、トナー画像が形成される。その後、感光体11Y表面のトナー画像は、一次転写ロール17Yにより中間転写ベルト33表面に一次転写される。一次転写後、感光体11Yは、その表面に残留したトナー等の転写残留成分がクリーニング装置15Yのクリーニングブレードにより掻き取られ、清掃され、次の画像形成工程に備える。
以上の動作が各画像形成ユニット50T,50Y,50M,50C,50Kで行われ、各感光体11T,11Y,11M,11C,11K表面に可視像化されたトナー画像が、次々と中間転写ベルト33表面に多重転写されていく。カラーモード時は、透明、イエロー、マゼンタ、シアンそしてブラックの順に各色のトナー画像が多重転写されるが、二色、三色モード時のときもこの順番で、必要な色のトナー画像のみが単独または多重転写されることになる。その後、中間転写ベルト33表面に単独または多重転写されたトナー画像は、二次転写ロール34により、図示しない用紙カセットから搬送されてきた記録紙P表面に二次転写され、続いて、定着器35において加熱・加圧されることにより定着される。二次転写後に中間転写ベルト33表面に残留したトナーは、中間転写ベルト33用のクリーニングブレードで構成さえたベルトクリーナ16により清掃される。
なお、イエローの画像形成ユニット50Yは、イエロー色の静電潜像現像剤を保持する現像剤保持体を含む現像装置20Yと感光体11Yと帯電ロール18Yとクリーニング装置15Yとが一体となって画像形成装置本体から着脱するプロセスカートリッジとして構成されている。また、画像形成ユニット50K、50C、50M、及び50Tも画像形成ユニット50Yと同様にプロセスカートリッジとして構成されている。
また、トナーカートリッジ40Y、40M、40C、40K及び40Tは、各色のトナーが収容され、画像形成装置に着脱するカートリッジであり、それぞれの色に対応した現像装置と、図示しないトナー供給管で接続されている。そして、各トナーカートリッジ内に収納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の交換がなされる。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、「部」とは、特に断りがない限り、「質量部」を意味する。
[各種分散液の調製]
<ポリエステル樹脂粒子分散液Aの調製>
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(平均付加モル数1):250部
・エチレングリコール:250部
・テレフタル酸:280部
・コハク酸:220部
加熱乾燥した三口フラスコに、上記物質及び触媒として原料混合物100部に対してジブチルスズオキシド0.08部と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。
その後、減圧蒸留にて220℃まで徐々に昇温を行い5時間攪拌し、粘綢な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量9000になったところで、減圧蒸留を停止し、空冷しコア層用のポリエステル樹脂を得た。ガラス転移温度Tgは54.8℃であった。
ついで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。この状態で、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cmの条件でキャビトロンを運転し、樹脂粒子濃度を20質量%となるように水分量を調整して、体積平均粒径が0.18μmのポリエステル樹脂粒子を含むポリエステル樹脂粒子分散液Aを得た。
<ポリエステル樹脂粒子分散液Bの調製>
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(平均付加モル数1):350部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物(平均付加モル数1):150部
・テレフタル酸:150部
・コハク酸:220部
・無水トリメリット酸:130部
加熱乾燥した三口フラスコに、上記物質及び触媒として原料混合物100部に対してジブチルスズオキシド0.08部と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。
その後、減圧蒸留にて220℃まで徐々に昇温を行い5時間攪拌し、粘綢な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量60000になったところで、減圧蒸留を停止し、空冷しコア層用のポリエステル樹脂を得た。ガラス転移温度Tgは66.7℃であった。
ついで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。この状態で、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cmの条件でキャビトロンを運転し、樹脂粒子濃度を20質量%となるように水分量を調整して、体積平均粒径が0.17μmのポリエステル樹脂粒子を含むポリエステル樹脂粒子分散液Bを得た。
<ポリエステル樹脂粒子分散液Cの調製>
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物(平均付加モル数2):300部
・テレフタル酸:120部
・フマル酸:10部
・ドデセニルコハク酸:60部
加熱乾燥した三口フラスコに、上記物質及び触媒として原料混合物100部に対してジブチルスズオキシド0.08部と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で5時間還流を行った。
その後、減圧蒸留にて230℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘綢な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量20000になったところで、減圧蒸留を停止し、空冷しコア層用のポリエステル樹脂を得た。ガラス転移温度Tgは60.3℃であった。
ついで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。この状態で、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cmの条件でキャビトロンを運転し、樹脂粒子濃度を20質量%となるように水分量を調整して、体積平均粒径が0.14μmのポリエステル樹脂粒子を含むポリエステル樹脂粒子分散液Cを得た。
<ポリエステル樹脂粒子分散液Dの調製>
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(平均付加モル数2):100部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物(平均付加モル数2):250部
・テレフタル酸:150部
・フマル酸:30部
加熱乾燥した三口フラスコに、上記物質及び触媒として原料混合物100部に対してジブチルスズオキシド0.15部と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で5時間還流を行った。
その後、減圧蒸留にて230℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘綢な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量40000になったところで、減圧蒸留を停止し、空冷しコア層用のポリエステル樹脂を得た。ガラス転移温度Tgは68.9℃であった。
ついで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。この状態で、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cmの条件でキャビトロンを運転し、樹脂粒子濃度を20質量%となるように水分量を調整して、体積平均粒径が0.15μmのポリエステル樹脂粒子を含むポリエステル樹脂粒子分散液Dを得た。
<ポリエステル樹脂粒子分散液Eの調製>
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(平均付加モル数2):100部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物(平均付加モル数2):200部
・テレフタル酸:150部
・ドデセニルコハク酸:50部
・無水トリメリット酸:10部
加熱乾燥した三口フラスコに、上記物質及び触媒として原料混合物100部に対してジブチルスズオキシド0.07部と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で5時間還流を行った。
その後、減圧蒸留にて230℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘綢な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量6000になったところで、減圧蒸留を停止し、空冷しコア層用のポリエステル樹脂を得た。ガラス転移温度Tgは51.2℃であった。
ついで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。この状態で、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cmの条件でキャビトロンを運転し、樹脂粒子濃度を20質量%となるように水分量を調整して、体積平均粒径が0.12μmのポリエステル樹脂粒子を含むポリエステル樹脂粒子分散液Eを得た。
<スチレンアクリル樹脂粒子分散液Fの調製>
(油層)
・スチレン:35重量部
・n−ブチルアクリレート:11重量部
・β−カルボエチルアクリレート:1.5重量部
・アクリル酸:0.3重量部
・ドデカンチオール:0.2重量部
(水層1)
・イオン交換水:18.0重量部
・アニオン性界面活性剤:0.4重量部
(水層2)
・イオン交換水:40重量部
・アニオン性界面活性剤:0.07重量部
・過硫酸カリウム:0.30重量部
・過硫酸アンモニウム:0.10重量部
上記の油層成分と水層1の成分とをフラスコ中に入れて撹拌混合し、単量体乳化分散液とした。反応容器に水層2の成分を投入し、容器内を窒素で充分に置換し、撹拌をしながらオイルバスで反応系内が75℃になるまで加熱した。反応容器内に単量体乳化分散液を3時間かけて徐々に滴下し、乳化重合を行った。滴下終了後、さらに75℃
で重合を継続し、3時間後に重合を終了させた。
得られたスチレンアクリル樹脂粒子分散液Fは、体積平均粒径が0.21μmであり、ガラス転移温度が53.5℃であり、重量平均分子量が35000、樹脂粒子濃度が43質量%であった。
<着色剤分散液A>
・シアン顔料 1000質量部
(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン))
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR) 15質量部
・イオン交換水 9000質量部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間ほど分散して、着色剤(顔料)を分散させてなる着色剤分散液Aを調製した。着色剤分散液における着色剤(顔料)粒子の体積平均粒径は0.16μm、固形分濃度は20%であった。
<離型剤分散液Aの調製>
・パラフィンワックス HNP9(融解温度76℃ 日本精鑞社製):60部
・イオン性界面活性剤(ネオゲン RK、第一工業製薬):5部
・イオン交換水:240部
以上の成分を混合した溶液を95℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均径220nm、固形分量20質量%の離型剤分散液Aを得た。
[透明トナーの作製]
<透明トナー粒子T1の作製>
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液A:400部
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B:400部
・離型剤分散液A:100部
以上の成分を丸型ステンレス製フラスコ中において550質量部のイオン交換水と伴に攪拌しながら20℃に調整、その後ウルトラタラックスT50で十分に混合・分散した。
ついで、これに硫酸アルミニウム水溶液150質量部(Al2(SO3)4相当で15質量部)を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。その後加熱用オイルバスで攪拌しながらフラスコを64℃まで1℃/15minの速度で加熱し、そのまま20分保持した。その後、風冷にて1℃/1minの冷却速度で45℃まで冷却した。その後、エチレンジアミン4酢酸・4Na塩4水和物を前記スラリー中固形分(トナー粒子分)の1.0%添加、その後1Mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを7.5にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら95℃まで加熱、95℃のまま3時間攪拌しながら放置した。
その後、多管式熱交換機を使用(熱媒は5℃の冷水)し、 30℃/1minの冷却速度となる様に流量を調整し30℃まで急冷却した。その後濾過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引ろ過により固液分離を施した。
これを更に43℃のイオン交換水3Lに再分散し、15分300rpmで攪拌・洗浄した。これを更に5回繰り返し、濾液の電気伝導度が15μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引ろ過によりNo5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続した。
これら工程を経て、透明トナー粒子T1を作製した。
透明トナー粒子T1の粒度を測定したところ、体積平均粒径(Dt)は24.0μmであった。上側体積平均粒度分布指標(上GSDv)は1.15、下側個数平均粒度分布指標(下GSDp)は1.38、形状係数SF1は134であった。
<透明トナー粒子T2の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、凝集粒子の成長促進温度を64℃から58℃に変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T2を作製した。
<透明トナー粒子T3の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの添加量を400部から600部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの添加量を400部から200部に、凝集粒子の成長促進温度を64℃から56℃に変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T3を作製した。
<透明トナー粒子T4の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、凝集粒子の成長促進温度を64℃から67℃に変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T4を作製した。
<透明トナー粒子T5の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの添加量を400部から200部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの添加量を400部から600部に、凝集粒子の成長促進温度を64℃から68℃に変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T5を作製した。
<透明トナー粒子T6の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cに、凝集粒子の成長促進温度を64℃から60℃に変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T6を作製した。
<透明トナー粒子T7の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Dに変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T7を作製した。
<透明トナー粒子T8の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cに変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T8を作製した。
<透明トナー粒子T9の作製>
透明トナー粒子T8の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cの添加量を400部から200部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの添加量を400部から600部に変更した以外は、透明トナー粒子T8と同様にして、透明トナー粒子T9を作製した。
<透明トナー粒子T10の作製>
透明トナー粒子T8の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cの添加量を400部から600部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの添加量を400部から200部に変更 した以外は、透明トナー粒子T8と同様にして、透明トナー粒子T10を作製した。
<透明トナー粒子T11の作製>
透明トナー粒子T8の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cの添加量を400部から480部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの添加量を400部から320部に、凝集粒子の成長促進温度を64℃から62℃に変更した以外は、透明トナー粒子T8と同様にして、透明トナー粒子T11を作製した。
<透明トナー粒子T12の作製>
透明トナー粒子T6の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの添加量を400部から480部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cの添加量を400部から320部に、凝集粒子の成長促進温度を64℃から65℃に変更した以外は、透明トナー粒子T6と同様にして、透明トナー粒子T12を作製した。
<透明トナー粒子T13の作製>
透明トナー粒子T7の製造において、凝集粒子の成長促進温度を64℃から69℃に変更した以外は、透明トナー粒子T7と同様にして、透明トナー粒子T13を作製した。
<透明トナー粒子T14の作製>
透明トナー粒子T12の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの添加量を480部から160部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cの添加量を320部から640部に、凝集粒子の成長促進温度を65℃から68℃に変更した以外は、透明トナー粒子T12と同様にして、透明トナー粒子T14を作製した。
<透明トナー粒子T15の作製>
透明トナー粒子T12の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの添加量を480部から640部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cの添加量を320部から160部に変更した以外は、透明トナー粒子T12と同様にして、透明トナー粒子T14を作製した。
<透明トナー粒子T16の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、凝集粒子の成長促進温度を64℃から55℃に変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T16を作製した。
<透明トナー粒子T17の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの添加量を400部から680部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの添加量を400部から120部に、凝集粒子の成長促進温度を64℃から52℃に変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T17を作製した。
<透明トナー粒子T18の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、凝集粒子の成長促進温度を64℃から73℃に変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T18を作製した。
<透明トナー粒子T19の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの添加量を400部から120部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの添加量を400部から680部に、凝集粒子の成長促進温度を64℃から75℃に変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T19を作製した。
<透明トナー粒子T20の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Dに変更した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T20を作製した。
<透明トナー粒子T21の作製>
透明トナー粒子T20の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの添加量を400部から680部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Dの添加量を400部から120部に変更した以外は、透明トナー粒子T20と同様にして、透明トナー粒子T21を作製した。
<透明トナー粒子T22の作製>
透明トナー粒子T20の製造において、凝集粒子の成長促進温度を64℃から78℃に変更した以外は、透明トナー粒子T20と同様にして、透明トナー粒子T22を作製した。
<透明トナー粒子T23の作製>
透明トナー粒子T21の製造において、凝集粒子の成長促進温度を64℃から78℃に変更した以外は、透明トナー粒子T21と同様にして、透明トナー粒子T23を作製した。
<透明トナー粒子T24の作製>
透明トナー粒子T20の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Eに、凝集粒子の成長促進温度を64℃から60℃に変更した以外は、透明トナー粒子T20と同様にして、透明トナー粒子T24を作製した。
<透明トナー粒子T25の作製>
透明トナー粒子T24の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Eの添加量を400部から640部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Dの添加量を400部から160部に変更した以外は、透明トナー粒子T24と同様にして、透明トナー粒子T25を作製した。
<透明トナー粒子T26の作製>
透明トナー粒子T24の製造において、凝集粒子の成長促進温度を60℃から71℃に変更した以外は、透明トナー粒子T24と同様にして、透明トナー粒子T26を作製した。
<透明トナー粒子T27の作製>
透明トナー粒子T25の製造において、凝集粒子の成長促進温度を60℃から67℃に変更した以外は、透明トナー粒子T25と同様にして、透明トナー粒子T27を作製した。
<透明トナー粒子T28の作製>
透明トナー粒子T1の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの添加量を400部から800部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bを添加せず、凝集粒子の成長促進温度を64℃から60℃に変更し、凝集後の冷却工程を冷却速度0.5℃/1minで40℃まで冷却を実施した以外は、透明トナー粒子T1と同様にして、透明トナー粒子T28を作製した。
<透明トナー粒子T29の作製>
透明トナー粒子T28の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aを非晶性スチレンアクリル樹脂粒子分散液Fに、凝集粒子の成長促進温度を60℃から63℃に変更し、凝集後の冷却工程を冷却速度0.5℃/1minで35℃まで冷却を実施した以外は、透明トナー粒子T28と同様にして、透明トナー粒子T29を作製した。
[有色トナー粒子の作製]
<有色トナー粒子C1の作製>
・ポリエステル樹脂粒子分散液A: 267質量部
・着色剤分散液A: 25質量部
・離型剤分散液A: 40質量部
・アニオン性界面活性剤(TeycaPower): 2.0質量部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラララックスT50)を用い、ホモジナイザーの回転数を4000rpmにして、せん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75質量部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、攪拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターにて加熱し始め、42℃にて凝集粒子の成長を促進させた。この際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いて原料分散液のpHを3.2以上3.8以下の範囲に調整した。原料分散液を上記pH範囲に保持して2時間ほど放置し、凝集粒子を形成した。この凝集粒子の体積平均粒子径は4.9μmであった。
次に、原料分散液にポリエステル樹脂粒子分散液(A1)100質量部を追添加し、前記凝集粒子の表面にポリエステル樹脂(1)の樹脂粒子を付着させた。さらに、原料分散液を44℃に昇温し、光学顕微鏡及びマルチサイザーIIを用いて、粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、エチレンジアミン4酢酸・4Na塩4水和物を前記スラリー中固形分(トナー母粒子分)の2.0%添加、その後1Mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを7.5にした後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱、85℃のまま3時間攪拌しながら放置した。その後、多管式熱交換機を使用(熱媒は5℃の冷水)し、 30℃/minの冷却速度となる様に流量を調整し30℃まで急冷却した。
次に、原料分散液をろ過し、得られた固液分離後のトナー粒子を、トナー粒子固形分量に対して20倍量の30℃のイオン交換水中に分散して水洗を行った。
そして、この水洗を10回繰り返した後、ループ型気流式乾燥機を用いてサイクロン捕集での乾燥、分級を行い、有色トナー粒子C1を得た。
[各トナーの作製]
(透明トナーT1〜T29の作製)
作製した透明トナー粒子T1〜T29に対して、透明トナー粒子100部当り、外添剤として体積平均粒径30nmのデシルトリメトキシシラン処理されたチタニア0.2部、及び体積平均粒径100nmのヘキサメチルジンラザン処理したシリカ0.4部を、5Lヘンシェルミキサー(三井三池加工機(株)製)にて10分間混合し、更に風力篩分機ハイボルターNR300(東京機械製)にて(網目開き45μm)篩分し、それぞれ透明トナーT1〜T29を作製した。
(有色トナーC1の作製)
作製した有色トナー粒子C1に対して、トナー粒子100部当り、外添剤として体積平均粒径30nmのデシルトリメトキシシラン処理されたチタニア0.8部、及び体積平均粒径100nmのヘキサメチルジンラザン処理したシリカ1.2部を、5Lヘンシェルミキサー(三井三池加工機(株)製)にて10分間混合し、更に風力篩分機ハイボルターNR300(東京機械製)にて(網目開き45μm)篩分し、有色トナーC1を作製した。
[実施例1〜17、比較例1〜12]
表1に従った透明トナーを各実施例、各比較例とした。各例の透明トナーは、有色トナーC1とのトナーセットとして評価を行った。
また、各例の透明トナーの特性について、表1に一覧にして示す。
[評価]
<現像剤セットの準備>
各例の透明トナー12部と、下記キャリア(1)88部と、をV型ブレンダーにて混合し、現像剤を準備した。
一方、有色トナーC1:8部と、下記キャリア(2)92部と、をV型ブレンダーにて混合し、現像剤を準備した。
−キャリア(1)−
平均粒径100μmのフェライトコアに対して質量比で0.3質量%のシリコーン樹脂(東レ ダウコーエングシリコーン社製:SR2411)をニーダー装置を用いコーティングして、キャリア(1)を得た。
−キャリア(2)−
平均粒径35μmのフェライトコアに対して質量比で0.8質量%のシリコーン樹脂(東レ ダウコーエングシリコーン社製:SR2411)をニーダー装置を用いコーティングして、キャリア(2)を得た。
−実機評価−
富士ゼロックス社製Color1000Press改造機(現像機内に現像剤が無くても1つでも現像機内に現像剤が入っている状態であれば出力可能なように改造した改造機)の第5エンジンに各例の透明トナーの現像剤を入れ、他のエンジンの一つに有色トナーC1の現像剤を入れ、透明トナーによる盛り上げ印刷画像を形成した。
画像は、有色トナー10×10cmのベタ画像の中央部に、透明トナー5×5cmのベタ画像を重ねて作成した。その画像の定着後、表面粗さ計(Surfcom)で、カラートナー画像部から透明トナー画像部へ、画像をスキャンし、高さプロファイルを作成した(縦倍率500倍、横倍率20倍)。有色トナー画像部の高さをゼロとした時、画像高さが3μmとなった点をX1、画像高さが最大になった点をX2とした時、X2−X1の高さの差を画像段差とした。1画像につき、5箇所測定し、最大と最小を除いた3点の平均値を値とした。上記画像段差の値を以下の◎、○、△、×まで4段階で評価した。
◎:26μm以上
○:21μm以上26μm未満
△:15μm以上21μm未満
×:15μm未満
また、有色トナー画像部と透明トナー画像部の境界部の透明トナーの飛び散りレベルを観察し、◎、○、△、×まで4段階で評価した。この評価基準は以下の通りである。
◎:50倍のルーペで観察しても、画像境界部に透明トナーの飛び散りが見られないレベル。
○:50倍のルーペで観察すると、画像境界部にやや透明トナーの飛び散りが見られるが、目視では確認できないレベル。
△:目視で注視するとやや飛び散りが観察されるが、実使用上問題にならないレベル。
×:目視で容易に飛び散りが観察され、実使用上問題となるレベル。
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、画像の段差が高い盛り上げ画像が形成されると共に、透明トナーの飛び散りも抑制されていることがわかる。
11 感光体
12 駆動ロール
13 支持ロール
14 バイアスロール
15 クリーニング装置
16 ベルトクリーナ
17 一次転写ロール
18 帯電ロール
19 露光装置
20 現像装置
34 二次転写ロール
35 定着器
40 トナーカートリッジ
50 画像形成ユニット
P 記録紙

Claims (8)

  1. 体積平均粒径をDt(μm)とし、上側体積平均粒度分布指標を上GSDvとし、下側個数平均粒度分布指標を下GSDpとしたとき、下記式(1)、式(2)及び式(3)の関係を満たす静電荷像現像用透明トナー。
    ・式(1):18≦Dt≦30
    ・式(2):1.05≦上GSDv≦1.20
    ・式(3):1.29≦下GSDp≦1.50
  2. 結着樹脂として、ガラス転移温度が異なる少なくとも2種の非晶性ポリエステル樹脂を含む請求項1に記載の静電荷像現像用透明トナー。
  3. 前記2種の非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度の差が、5℃以上15℃以下である請求項2に記載の静電荷像現像用透明トナー。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用透明トナーを少なくとも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透明トナーを収容し、
    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透明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透明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透明トナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、
    前記記録媒体上に転写された透明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透明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透明トナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、
    前記記録媒体上に転写された透明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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