JP2013140216A - 静電潜像現像用トナー及びその製造方法、静電潜像現像用現像剤、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

静電潜像現像用トナー及びその製造方法、静電潜像現像用現像剤、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】光輝性を有する画像が長期間にわたり得られる静電潜像現像用トナーの提供。
【解決手段】結着樹脂と金属顔料とを含み、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であり、120℃における損失弾性率G”(120℃)と貯蔵弾性率G’(120℃)との比である動的損失正接(tanδ=G”(120℃)/G’(120℃))が0.5以上2.0以下である静電潜像現像用トナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電潜像現像用トナー及びその製造方法、静電潜像現像用現像剤、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。
金属光沢のごとき輝きを有する画像を形成する目的から、光輝性のトナーが用いられている。
金属光沢を呈し、多数枚複写した後も安定した品質の画像を形成できる静電荷像現像用トナーを提供することを目的として、少なくとも結着樹脂と金属光沢を呈するのに十分な金属粉末とを含有することを特徴とする静電荷像現像用トナーが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、電子写真法に適用できる銀色トナーを提供するため、定着用樹脂、着色剤及びトナー用配合剤を含有して成る電子写真用トナーにおいて、着色剤が薄片状無機結晶基質上に二酸化チタンから成る薄層を被覆させた顔料であることを特徴とする電子写真用銀色トナーが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特開昭62−67558号公報 特開昭62−100769号公報
光輝性を有する画像が長期間にわたり得られる静電潜像現像用トナーを提供する。
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
即ち、請求項1に係る発明は、
結着樹脂と金属顔料とを含み、
ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であり、
120℃における損失弾性率G”(120℃)と貯蔵弾性率G’(120℃)との比である動的損失正接(tanδ=G”(120℃)/G’(120℃))が0.5以上2.0以下である静電潜像現像用トナーである。
請求項2に係る発明は、
80℃における貯蔵弾性率G’(80℃)が1.0×10dN/m以上1.0×10dN/m未満である請求項1に記載の静電潜像現像用トナーである。
請求項3に係る発明は、
前記トナーの平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長く、
前記トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の数が、観察される全金属顔料のうち60%以上である請求項1又は請求項2に記載の静電潜像現像用トナーである。
請求項4に係る発明は、
平均最大厚さCと平均円相当径Dとの比(C/D)が0.001以上0.5以下の範囲にある請求項3に記載の静電潜像現像用トナーである。
請求項5に係る発明は、
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーを少なくとも含む静電潜像現像用現像剤である。
請求項6に係る発明は、
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーを収容するトナーカートリッジである。
請求項7に係る発明は、
請求項5に記載の静電潜像現像用現像剤を収容すると共に、前記静電潜像現像用現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備えるプロセスカートリッジ。
請求項8に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体表面を帯電する帯電装置と、
前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
前記静電潜像を請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーによりトナー像として現像する現像装置と、
前記像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写装置と、
を有する画像形成装置である。
請求項9に係る発明は、
像保持体表面を帯電する帯電工程と、
前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、
前記静電潜像を請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーによりトナー像として現像する現像工程と、
前記像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写工程と、
を有する画像形成方法である。
請求項10に係る発明は、
前記記録媒体の十点平均粗さRzが、1μm以下である請求項9に記載の画像形成方法である。
請求項11に係る発明は、
結着樹脂粒子を分散した結着樹脂粒子分散液、及び、金属顔料を分散した金属顔料分散液を少なくとも混合した混合液に金属系凝集剤を添加し、加熱することにより前記結着樹脂粒子及び前記金属顔料を少なくとも含む凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、
前記凝集粒子を含む混合液に前記金属系凝集剤を構成する金属イオンとキレート錯体を形成するキレート剤を添加するキレート剤添加工程と、
前記キレート剤添加工程の後に加熱により前記凝集粒子を融合する融合工程と、
を含む請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の静電潜像現像用トナーの製造方法である。
請求項1に係る発明によれば、120℃における動的損失正接が0.5以上2.0以下の範囲外である場合に比較して、光輝性を有する画像が長期間にわたり得られる静電潜像現像用トナーが提供される。
請求項2に係る発明によれば、80℃における貯蔵弾性率G’(80℃)が1.0×10dN/m以上1.0×10dN/m未満の範囲外である場合に比較して、画像の光輝性がさらに向上する。
請求項3に係る発明によれば、トナーの長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の数が、観察される全金属顔料のうち60%未満である場合に比較して、画像の光輝性がさらに向上する。
請求項4に係る発明によれば、平均最大厚さCと平均円相当径Dとの比(C/D)が0.001以上0.5以下の範囲外である場合に比較して、画像の光輝性がさらに向上する。
請求項5に係る発明によれば、120℃における動的損失正接が0.5以上2.0以下の範囲外である場合に比較して、光輝性を有する画像が長期間にわたり得られる静電潜像現像用現像剤が提供される。
請求項6に係る発明によれば、120℃における動的損失正接が0.5以上2.0以下の範囲外である場合に比較して、光輝性を有する画像が長期間にわたり得られる静電潜像現像用トナーの供給を容易にするトナーカートリッジが提供される。
請求項7に係る発明によれば、120℃における動的損失正接が0.5以上2.0以下の範囲外である場合に比較して、光輝性を有する画像が長期間にわたり得られる静電潜像現像用現像剤の取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高められる。
請求項8に係る発明によれば、120℃における動的損失正接が0.5以上2.0以下の範囲外である場合に比較して、光輝性を有する画像が長期間にわたり得られる画像形成装置が提供される。
請求項9に係る発明によれば、120℃における動的損失正接が0.5以上2.0以下の範囲外である場合に比較して、光輝性を有する画像が長期間にわたり得られる画像形成方法が提供される。
請求項10に係る発明によれば、十点平均粗さRzが1μm以下の記録媒体を用いても、光輝性を有する画像が長期間にわたり得られる画像形成方法が提供される。
請求項11に係る発明によれば、120℃における動的損失正接が0.5以上2.0以下の範囲の静電潜像現像用トナーが製造される。
本実施形態のトナーを概略的に示す断面図である。 本実施形態が適用された画像形成装置を示す概略構成図である。 本実施形態の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、本発明の静電潜像現像用トナー及びその製造方法、静電潜像現像用現像剤、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、画像形成方法の実施形態について詳細に説明する。
<静電潜像現像用トナー及びその製造方法>
本実施形態の静電潜像現像用トナー(以下、本実施形態のトナーと称することがある)は、結着樹脂と金属顔料とを含み、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であり、120℃における損失弾性率G”(120℃)と貯蔵弾性率G’(120℃)との比である動的損失正接(tanδ=G”(120℃)/G’(120℃))を0.5以上2.0以下としたトナーである。
近年、電子写真においても商品のラベル・パッケージ分野におけるオンデマンド印刷に対する要求が高まっている。ラベル・パッケージには商品の宣伝効果も求められるため、電子写真法式により形成された画像の色・質感・意匠性が特に求められ、電子写真用のトナーにおいても金・銀に代表される光輝性のトナーへの要求が高い。
光輝性のトナーの例としては、上記特許文献1に記載の静電荷像現像用トナーが知られている。しかしながら、このようなトナーは顔料として金属粉末を多量に含有するため、長期間にわたって画像形成を行うと、画像表面に露出した金属粉末により定着ロール表面が傷つけられる場合がある。このような表面が傷んだ定着ロールで定着すると定着画像に荒れが発生して画質が低下し、光輝性を有する画像を長期間にわたり得ることができなくなる場合がある。この傾向は表面が平滑なメディア(コート紙やラベル・パッケージに利用されるようなフィルム系メディア)に印刷する場合、より顕著になる。
本実施形態のトナーを用いることで、光輝性を有する画像が長期間にわたり得られるようになる。その理由は明確ではないが、以下のように推察される。
トナー画像に光輝性を生じさせるためには、トナー画像を定着する際にトナーを溶融させることで該トナー中に含まれる金属顔料を配向させることが重要である。トナーの溶融状態が不十分であると、金属顔料を望ましい程度に配向させることが困難となる場合がある。トナー画像を定着する場合には、記録媒体表面に形成された未定着トナー画像が定着ロールで加圧・加熱される。未定着トナー画像を定着するときにトナーが溶融し、金属顔料が溶融したトナー画像表面に露出することがある。露出した金属顔料が定着ロールの表面を荒らすことで定着ロールが劣化する。そのため、溶融したトナー画像表面への金属顔料の露出を抑制することが、長期間にわたる光輝性画像の形成に重要となる。金属顔料を配向させるために定着の際のトナー溶融性を高めすぎると、金属顔料により定着ロールがダメージを受け、画像荒れが発生し、光輝性が低下する。溶融したトナー画像表面への金属顔料の露出は、トナーの溶融性を抑制することで抑えられる。一方、溶融したトナー画像表面への金属顔料の露出を抑制するためにトナーの溶融性を抑制すると金属顔料の配向性が低下し、画像の光輝性が損なわれることがある。本実施形態においては、トナーの120℃における動的損失正接を0.5以上2.0以下の範囲に規定することで、適度なトナー溶融性を実現し、光輝性を有する画像が長期間にわたり得られるトナーを実現するに至った。
本実施形態のトナーにおいては、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下とされる。
比(A/B)が2以上であることは、入射光が入射する側(角度−側)への反射よりも入射する側とは反対側(角度+側)への反射が多いことを表し、即ち入射した光の乱反射が抑制されていることを表す。入射した光が様々な方向へ反射する乱反射が生じた場合、その反射光を目視にて確認すると色がくすんで見える。そのため、比(A/B)が2未満である場合、その反射光を視認しても光沢が確認できず光輝性に劣る。
一方、比(A/B)が100を超えると、反射光を視認し得る視野角が狭くなり過ぎ、正反射光成分が大きいために見る角度によって黒っぽく見えてしまう。また、比(A/B)が100を超えるトナーは、製造も困難である。
尚、上記比(A/B)は、50以上100以下であることが望ましく、60以上90以下であることがより望ましく、70以上80以下であることが更に望ましい。
・変角光度計による比(A/B)の測定
ここで、まず入射角および受光角について説明する。本実施形態において変角光度計による測定の際には、入射角を−45°とするが、これは光沢度の広い範囲の画像に対して測定感度が高いためである。
また、受光角を−30°および+30°とするのは、光輝感のある画像と光輝感のない画像を評価するのに最も測定感度が高いためである。
次いで、比(A/B)の測定方法について説明する。
本実施形態においては、比(A/B)を測定するに際し、まず「ベタ画像」を以下の方法により形成する。試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)社製DocuCentre−III C7600の現像器に充填し、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、定着温度190℃、定着圧力4.0kg/cmにて、トナー載り量が4.5g/cmのベタ画像を形成する。尚、前記「ベタ画像」とは印字率100%の画像を指す。
形成したベタ画像の画像部に対し、変角光度計として日本電色工業社製の分光式変角色差計GC5000Lを用いて、ベタ画像への入射角−45°の入射光を入射し、受光角+30°における反射率Aと受光角−30°における反射率Bを測定する。尚、反射率Aおよび反射率Bは、400nmから700nmの範囲の波長の光について20nm間隔で測定を行い、各波長における反射率の平均値とした。これらの測定結果から比(A/B)が算出される。
本実施形態のトナーは、前述の比(A/B)を満たす観点から下記(1)乃至(2)の要件を満たすことが好ましい。
(1)トナーの平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長い
(2)トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の数が、観察される全金属顔料のうち60%以上である
ここで、図1に上記(1)乃至(2)の要件を満たすトナーを概略的に示す断面図を示す。尚、図1に示す概略図は、トナーの厚さ方向への断面図である。
図1に示すトナー2は、厚さLよりも円相当径が長い扁平状のトナーであり、鱗片状の金属顔料4を含有している。
図1に示すごとく、トナー2が厚さLよりも円相当径が長い扁平状であると、画像形成の現像工程や転写工程において、トナーが像保持体や中間転写体、記録媒体等に移動する際、このトナーの電荷を最大限打ち消すように移動する傾向にあるため、付着する面積が最大となるようトナーが並ぶと考えられる。即ち、最終的にトナーが転写される記録媒体上において、扁平状のトナーはその扁平な面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。また画像形成の定着工程においても、定着する際の圧力によって、扁平状のトナーはその扁平な面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。
そのため、このトナー中に含有される鱗片状の金属顔料のうち上記(2)に示される「トナーの該断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲にある」との要件を満たす金属顔料は、面積が最大となる面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。こうして形成された画像に対し光を照射した場合には、入射光に対して乱反射する金属顔料の割合が抑制されるため、前述の比(A/B)の範囲が達成されるものと考えられる。また、入射光に対して乱反射する金属顔料の割合が抑制されると、見る角度により反射光強度が大きく変化するため、より理想的な光輝性が得られる。
本実施形態においては、120℃における損失弾性率G”(120℃)と貯蔵弾性率G’(120℃)との比である動的損失正接(tanδ=G”(120℃)/G’(120℃))が0.5以上2.0以下とされる。
トナーの動的損失正接を制御することにより、長期にわたり光輝性を維持できる。定着器により未定着トナー画像へ加えられる熱の一部は用紙等の記録媒体に吸収されるため、実際の定着の際に未定着トナー画像にかかる熱は定着器の設定温度の7乃至8割程度である。よって、温度120℃における損失弾性率G”と貯蔵弾性率G’との比である動的損失正接(tanδ=G”/G’)が0.5以上であることで、光輝性を発現するのに十分な金属顔料の配向性を確保されると共に、2.0以下であることで、定着の際にトナーが溶融しすぎて露出した金属顔料により定着ロール表面が傷つけられるのが防止される。
本実施形態において、120℃における動的損失正接(tanδ=G”(120℃)/G’(120℃))は0.5以上1.7以下が好ましく、0.8以上1.3以下がさらに好ましい。
貯蔵弾性率G’及び損失弾性率G”は、例えば、回転平板型レオメータ(TA Ins truments社製:ARES)を用いて測定される。
本実施形態においては、レオメータ(レオメトリックサイエンティフィック社製:ARESレオメータ)を使用し、直径8mmのパラレルプレートを用い、周波数1Hzの条件で、昇温測定を行った。ゼロ点調整温度90℃、プレート間ギャップ3.5mm、サンプルセットを140℃で行い、室温(25℃)まで冷却した後、初期測定歪み0.01%、測定開始温度30℃で、昇温速度1℃/分で加熱し、1℃毎に昇温時の貯蔵弾性率G’、損失弾性率G”、及び、tanδを測定した。
温度上昇とともに検出トルクが10gcm程度になるように歪みを調節し、最大歪みを20%までとし、検出トルクが測定保証値の下限を下回った時点で測定終了とした。
また、近年は省エネの観点から定着器のプレッシャーロールに熱源を設けていない場合がある。すなわち、ヒートロールに比べてプレッシャーロールの温度がかなり低く、トナー載せ量が多い画像では最下層のトナー溶融性が悪くなる場合がある。よって、前記トナーの温度80℃における貯蔵弾性率G’(80℃)を1.0×10dN/m未満とすることでトナー載せ量が多い部分でも十分にトナーが溶融し所望の光輝性を発現でき、1.0×10dN/m以上であることで溶融ムラによる光輝性の低下を抑制できる。
本実施形態において、貯蔵弾性率G’(80℃)は1.0×10dN/m以上8.0×10dN/m以下が好ましく、2.0×10dN/m以上5.0×10dN/m以下がさらに好ましい。
トナー弾性率の調整は、例えば、下記方法により実施される。
(1) 結着樹脂としてポリエステル樹脂やスチレン−(メタ)アクリル共重合樹脂等の分子中にエステル基を有する樹脂を用い、金属イオンによりエステル基同士をイオン架橋することでトナー弾性率を調整する。
(2) トナーの製造方法として乳化凝集法等の湿式法を採用し、結着樹脂としてポリエステル樹脂やスチレン−(メタ)アクリル共重合樹脂等の分子中にエステル基を有する樹脂を用い、金属系凝集剤によりトナーを構成する結着樹脂粒子等の構成材料を凝集させるに際して該金属系凝集剤を構成する金属イオンとキレート錯体を形成するキレート剤を添加することで金属イオンの濃度を調整する。これにより、エステル基同士のイオン架橋の程度を調整し、トナー弾性率を調整する。
(3) 結着樹脂として後述の結晶性ポリエステル樹脂を用いるに際して該結晶性ポリエステル樹脂のSP値を調整することにより、該結晶性ポリエステル樹脂とその他の結着樹脂(非晶性樹脂)との馴染みやすさを調整する。一般に、結晶性ポリエステル樹脂のSP値を大きくすることでトナーの弾性率は小さくなりやすく、SP値を小さくすることでトナーの弾性率は大きくなりやすい。
(4) 結着樹脂の重量平均分子量を調整する。一般に、重量平均分子量を大きくすることでトナーの弾性率は大きくなりやすく、重量平均分子量を小さくすることでトナーの弾性率は小さくなりやすい。
(5) トナー中に無機粒子を添加する。無機粒子を添加することでトナーの弾性率は大きくなりやすい。
(6) 貯蔵弾性率G’(80℃)については、トナー中に含まれる結晶性ポリエステル樹脂等の結晶性樹脂の量によっても調整される。一般に、結晶性樹脂の量を多くすることでトナーの弾性率は小さくなりやすく、結晶性樹脂の量を少なくすることでトナーの弾性率は大きくなりやすい。
ここで、SP値とは溶解性パラメーターと言われるもので、どれだけ互いが溶けやすいかということを数値化したものである。このSP値は互いの分子間の引き合う力、即ち凝集エネルギー密度CED(Cohesive Energy Density)の平方根で表される。CEDとは、1mlのものを蒸発させるのに要するエネルギー量である。計算式は以下で示される。
(式)SP値(溶解パラメーター)=(CED値)1/2=(E/V)1/2
[上記式中、Eは分子凝集エネルギー(cal/mol)で、E=Σeiで表される。なお、eiは蒸発エネルギーである。また、Vは分子容(cm3/mol)で、V=Σvi(vi:モル体積)で表される。]
SP値の計算方法には諸説あるが、本実施形態においては、一般的に用いられているFedorsの方法を用いる。本計算方法、各原子団のei:蒸発エネルギー及び、vi:モル体積等、および計算方法と緒データは、「接着の基礎理論 井本稔著 高分子刊行会発行 第5章」を参考文献として用いることができる。
なお、ここで単位に「cal」を用いたのは、一般の高分子誌に記されている文献値の殆どが「cal」単位での表示である為、敢えて用いた。実際SI単位としてJ(ジュール)へは「1cal=4.18605J」の換算式を用いる。また、「J/cm3」は計算後、MJ/m3として表記した。「−CF3基」等示されていないものに関しては、R.F.Fedors,Polym.Eng.Sci.14,147(1974)を参照することができる。
次いで、本実施形態のトナーの組成について説明する。
−金属顔料−
本実施形態のトナーに用いられる、金属顔料としては、例えば、以下のものが用いられる。アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛などの金属粉末、酸化チタンや黄色酸化鉄を被覆した雲母、硫酸バリウム、層状ケイ酸塩、層状アルミニウムのケイ酸塩などの被覆薄片状無機結晶基質、単結晶板状酸化チタン、塩基性炭酸塩、酸オキシ塩化ビスマス、金属蒸着された薄片状ガラス粉など、金属を含有し光輝性を有する顔料ならば特に制限はない。なお、本実施形態において「光輝性」とは、本実施形態のトナーによって形成された画像を視認した際に金属光沢のごとき輝きを有することを表す。
本実施形態のトナーにおける、前記金属顔料の含有量としては、後述の結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上70質量部以下が好ましく、5質量部以上50質量部以下がより好ましい。
−結着樹脂−
本実施形態に用いられる結着樹脂としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のエチレン系樹脂;ポリスチレン、α−ポリメチルスチレン等のスチレン系樹脂;ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル等の(メタ)アクリル系樹脂;ポリアミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエーテル樹脂およびこれらの共重合樹脂等が挙げられる。これらの中でも、定着画像の表面の平滑性が高く、さらなる光輝性を実現可能なポリエステル樹脂を用いることが望ましい。
以下においては、特に好ましく用いられるポリエステル樹脂について説明する。
本実施形態のポリエステル樹脂とは、例えば、主として多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものである。
前記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、フマール酸、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が挙げられ、これらの多価カルボン酸が1種または2種以上用いられる。
これら多価カルボン酸の中でも、芳香族カルボン酸を用いることが好ましく、また良好なる定着性を確保するために架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが好ましい。
前記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が挙げられる。これら多価アルコールの1種または2種以上が用いられる。
これら多価アルコールの中でも、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が好ましく、このうち芳香族ジオールがより好ましい。また、より良好なる定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール)を併用してもよい。
本実施形態のトナーは、結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。また結晶性ポリエステル樹脂のうち、芳香族結晶性樹脂は一般に後述の融解温度範囲よりも高いものが多いため、脂肪族結晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
本実施形態のトナー中における結晶性ポリエステル樹脂の含有量としては、2質量%以上30質量%以下が好ましく、4質量%以上25質量%以下がより好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下の範囲であることが好ましく、55℃以上95℃以下の範囲であることが好ましく、60℃以上90℃以下の範囲であることがより好ましい。
なお、本実施形態の「結晶性ポリエステル樹脂」とは、示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry;以下、「DSC」と略記することがある)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指す。また、結晶性ポリエステル樹脂は、その主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が50質量%以下の場合は、この共重合体も結晶性ポリエステルと呼ぶ。
前記結晶性ポリエステル樹脂は、酸(ジカルボン酸)成分とアルコール(ジオール)成分とから合成されるものであり、下記において、「酸由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂において、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を指し、「アルコール由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を指す。
〔酸由来構成成分〕
前記酸由来構成成分となるための酸としては、種々のジカルボン酸が挙げられるが本実施形態の結晶性ポリエステル樹脂における酸由来構成成分としては、直鎖型の脂肪族ジカルボン酸が望ましい。
例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、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、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸など、或いはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、この限りではない。これらの中では、アジピン酸、セバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸が好ましい。
酸由来構成成分としては、その他として2重結合を持つジカルボン酸由来構成成分、スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分等の構成成分を含有していてもよい。
上記スルホン基を持つジカルボン酸としては、例えば、2−スルホテレフタル酸ナトリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ナトリウム塩等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩等が好ましい。
これらの脂肪族ジカルボン酸由来構成成分以外の酸由来構成成分(2重結合を持つジカルボン酸由来構成成分および/またはスルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分)の、酸由来構成成分における含有量としては、1構成モル%以上20構成モル%以下が好ましく、2構成モル%以上10構成モル%以下がより好ましい。
なお、本明細書において「構成モル%」とは、ポリエステル樹脂における酸由来構成成分全体中の当該酸由来構成成分、または、アルコール由来構成成分全体中の当該アルコール構成成分を、各1単位(モル)としたときの百分率を指す。
〔アルコール由来構成成分〕
アルコール由来構成成分となるためのアルコールとしては、脂肪族ジオールが望ましく、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−ドデカンジオール、1,12−ウンデカンジオール、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、1,20−エイコサンジオール、などが挙げられるが、この限りではない。これらの中でも、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールが好ましい。
(ポリエステル樹脂の製造方法)
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る。例えば、直接重縮合、エステル交換法等を、モノマーの種類によって使い分けて製造する。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、高分子量化するためには通常1/1程度が好ましい。
ポリエステル樹脂の製造の際に使用し得る触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;およびアミン化合物等が挙げられる。
結着樹脂の分子量(重量平均分子量;Mw)は、15000以上300000以下が望ましく、25000以上130000以下がさらに望ましい。
本実施形態において、結着樹脂の重量平均分子量は、GPC(Gel Permeation Chromatography)により測定し、算出された値をいう。具体的には、GPCは東ソー(株)製HLC−8120を使用し、カラムは東ソー製TSKgel SuperHMーM(15cm)を使用し、結着樹脂をTHF溶媒で測定した。次に、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結着樹脂の重量平均分子量を算出した。
−離型剤−
本実施形態のトナーには、必要に応じて離型剤を含有してもよい。離型剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス;シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナバワックス;等が挙げられる。これらの離型剤の融解温度は、50℃以上100℃以下が望ましく、60℃以上95℃以下がより望ましい。
トナー中の離型剤の含有量は、0.5質量%以上15質量%以下が望ましく、1.0質量%以上12質量%以下がより望ましい。
−その他の添加剤−
本実施形態のトナーには、上記した成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を添加してもよい。
帯電制御剤としては、例えば4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料などが挙げられる。
無機粒子としては、例えば、シリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理した物等、公知の無機粒子を単独または2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、屈折率が前記結着樹脂よりも小さいシリカ粒子が好ましく用いられる。また、シリカ粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものが好ましく用いられる。
−トナーの特性−
・平均最大厚さCおよび平均円相当径D
前記(1)に示すとおり、本実施形態のトナーは、その平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長いことが好ましい。尚、平均最大厚さCと平均円相当径Dの比(C/D)が0.001以上0.5以下の範囲にあることがより好ましく、0.01以上0.2以下の範囲が更に好ましく、0.05以上0.1以下の範囲が特に好ましい。
比(C/D)が0.001以上であることにより、トナーの強度が確保され、画像形成の際における応力による破断が抑制され、金属顔料が露出することによる帯電の低下、その結果発生するカブリが抑制される。一方0.5以下であることにより、優れた光輝性が得られる。
上記平均最大厚さCおよび平均円相当径Dは、以下の方法により測定される。
トナーを平滑面にのせ、振動を掛けてムラのないように分散する。1000個のトナーについて、カラーレーザ顕微鏡「VK−9700」(キーエンス社製)により1000倍に拡大して最大の厚さCと上から見た面の円相当径Dを測定し、それらの算術平均値を求めることにより算出する。
・トナーの断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度
前記(2)に示すとおり、トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の数が、観察される全金属顔料のうち60%以上であることが好ましい。更には、上記数が70%以上95%以上であることがより好ましく、80%以上90%以下であることが特に好ましい。
上記の数が60%以上であることにより優れた光輝性が得られる。
ここで、トナー断面の観察方法について説明する。
トナーをビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤を用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機(本実施形態においては、LEICAウルトラミクロトーム(日立テクノロジーズ社製)を使用)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。この観察サンプルを透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率5000倍前後でトナー粒子の断面を観察する。観察された1000個のトナーについて、トナーの断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の数を、画像解析ソフトを用いて数えその割合を計算する。
尚、「トナーの断面における長軸方向」とは、前述の平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長いトナーにおける厚さ方向と直行する方向を表し、また「金属顔料の長軸方向」とは、金属顔料における長さ方向を表す。
また、本実施形態のトナーの体積平均粒径は1μm以上30μm以下であることが好ましく、より好ましくは3μm以上20μm以下であり、さらに好ましくは5μm以上10μm以下である。
なお、上記体積平均粒径D50vは、マルチサイザーII(コールター社製)等の測定器で測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒径を体積D50v、数D50p、累積84%となる粒径を体積D84v、数D84pと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v1/2として算出される。
本実施形態のトナーは、湿式法や乾式法など公知の方法により作製されるが、特に湿式法で製造することが好ましい。該湿式法としては、溶融懸濁法、乳化凝集法、溶解懸濁法等が挙げられ、中でも特に、乳化凝集法にて製造することが好ましい。
ここで、乳化凝集法とは、トナーに含まれる成分(結着樹脂、金属顔料等)を含む分散液(乳化液、顔料分散液等)をそれぞれ準備し、これらの分散液を混合して混合液とすることで凝集粒子を形成し、その後凝集粒子を結着樹脂の融解温度またはガラス転移温度以上(結晶性樹脂と非晶性樹脂とを両方含有するトナーを製造する場合には、結晶性樹脂の融解温度以上、かつ非晶性樹脂のガラス転移温度以上)に加熱してトナー成分同士を融合・合一させる方法である。
本実施形態において、比(A/B)を満たす観点から前述の(1)乃至(2)の要件を満たすためには、トナー組成物(例えば結着樹脂、金属顔料等)の粒子分散液を混合し、さらに凝集剤を添加し、攪拌しながら温度を樹脂のガラス転移温度(Tg)の近くまで上昇させ、凝集粒子を形成する(凝集粒子形成工程)。この工程において、例えば2枚パドルを有した層流を形成する攪拌翼を使用し、攪拌速度を高速度にして(例えば500rpm以上1500rpm以下)攪拌することで、光輝性の金属顔料粒子が凝集粒子中で長軸方向の向きを揃え、且つ、凝集粒子も長軸方向に向かって凝集し、トナーの厚さが小さくなる(即ち前記(1)の要件を満たす)。最後に粒子安定化のためにアルカリ性にした後、温度をトナーのガラス転移温度(Tg)以上融解温度(Tm)以下まで上昇させ、凝集粒子を融合・合一させる(融合工程)。この融合工程において、より低温(例えば例えば60℃以上80℃以下)で融合させることで、材料の再配置に伴う移動を小さくし、金属顔料の配向性が保たれ、前記(2)の要件を満たすトナーが得られる。
トナーの弾性率については、トナー中におけるAl等の金属イオンによるイオン架橋の量により120℃におけるtanδが、結晶性樹脂量によりG’(80℃)が制御されてもよい。
なお、トナー中のイオン架橋の量は、凝集粒子形成工程の実施中や実施前後において、金属イオンとキレート錯体を形成するキレート剤を添加することにより(キレート剤添加工程)、余剰の金属イオンをトナー中から取り除くことで制御することが、トナー粒度分布制御の観点からも好ましい。
また、凝集粒子形成工程を経て形成された凝集粒子の表面に、結着樹脂粒子を付着させることにより被覆層を形成する被覆層形成工程を実施した場合には、凝集粒子形成工程や被覆層形成工程の実施中や実施前後においてキレート剤を添加すればよい。
凝集粒子形成工程等において凝集剤を多めに用いて凝集粒子形成の進行を促進させるのは、微粉トナーの発生を抑制する観点から好ましい態様である。しかし、凝集剤を多めに用いるとトナーに含まれる金属イオンの量が多くなり、トナーの帯電性等の特性に悪影響を与えるおそれがある。しかし、余剰の金属イオンをキレート剤を用いることにより除去すれば、トナーの特性に悪影響を与えることなくトナー微粉の発生が抑制される。
本実施形態における乳化凝集法としては、結着樹脂粒子を分散した結着樹脂粒子分散液、及び、金属顔料を分散した金属顔料分散液を少なくとも混合した混合液に金属系凝集剤を添加し、加熱することにより前記結着樹脂粒子及び前記金属顔料を少なくとも含む凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、前記凝集粒子を含む混合液に前記金属系凝集剤を構成する金属イオンとキレート錯体を形成するキレート剤を添加するキレート剤添加工程と、前記キレート剤添加工程の後に加熱により前記凝集粒子を融合する融合工程と、を含むものであってもよい。
本実施形態で用いられてもよい金属系凝集剤としては、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、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。その中でも特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。よりシャープな粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
また、本実施形態で用いられてもよい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。非水溶性のキレート剤では、原料分散液中への分散性に乏しく、トナー中において凝集剤に起因する金属イオンの捕捉が充分になされなくなる場合がある。
キレート剤としては、公知の水溶性キレート剤であれば特に限定されないが、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)、3−ヒドロキシ−2,2’−イミノジコハク酸ナトリウム(HIDS)などを好適に用いてもよい。
−外添剤−
本実施形態においては、トナー表面に流動化剤や助剤等の外添剤を添加処理してもよい。外添剤としては、表面を疎水化処理したシリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、カーボンブラック等の無機粒子やポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー粒子等、公知の粒子が使用し得る。
<静電潜像現像用現像剤>
本実施形態の静電潜像現像用現像剤(以下、本実施形態の現像剤と称することがある)は、本実施形態のトナーを少なくとも含んでいればよく、本実施形態のトナーをそのまま一成分現像剤として用いてもよく、またキャリアと混合して二成分現像剤として用いてもよい。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが用いられる。例えば酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等が挙げられる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
キャリアに使用される被覆樹脂・マトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
導電材料としては、金、銀、銅といった金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
またキャリアの芯材としては、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズ等が挙げられるが、キャリアを磁気ブラシ法に用いるためには、磁性材料であることが好ましい。キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には10μm以上500μm以下の範囲にあり、好ましくは30μm以上100μm以下の範囲にある。
またキャリアの芯材の表面に樹脂被覆するには、前記被覆樹脂および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液をキャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
前記二成分現像剤における本実施形態のトナーと上記キャリアとの混合比(質量比)としては、トナー:キャリア=1:100以上30:100以下の範囲が好ましく、3:100以上20:100以下の範囲がより好ましい。
<画像形成装置>
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体表面を帯電する帯電装置と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成装置と、前記静電潜像を本実施形態のトナーによりトナー像として現像する現像装置と、前記像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写装置と、を有するものであればよく、前記記録媒体表面に転写された前記トナー像を定着する定着装置や、必要に応じてクリーニングブレード等を用いたクリーニング手段、除電手段等を含んでいていても良い。
本実施形態の画像形成装置により、像保持体表面を帯電する帯電工程と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記静電潜像を本実施形態のトナーによりトナー像として現像する現像工程と、前記像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写工程と、を有する画像形成方法が実施される。
図2は、本実施形態のトナーが適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態を示す概略構成図である。
同図において、本実施形態の画像形成装置は、定められた方向に回転する像保持体としての感光体ドラム20を有し、この感光体ドラム20の周囲には、感光体ドラム20を帯電する帯電装置21と、この感光体ドラム20上に静電潜像Zを形成する潜像形成装置としての例えば露光装置22と、感光体ドラム20上に形成された静電潜像Zを可視像化する現像装置30と、感光体ドラム20上で可視像化されたトナー像を記録媒体である記録紙28に転写する転写装置24と、感光体ドラム20上の残留トナーを清掃するクリーニング装置25とを順次配設したものである。
本実施形態において、現像装置30は、図2に示すように、トナー40を含む現像剤Gが収容される現像ハウジング31を有し、この現像ハウジング31には感光体ドラム20に対向して現像用開口32を開設すると共に、この現像用開口32に面して現像剤保持体としての現像ロール(現像電極)33を配設し、この現像ロール33に定められた現像バイアスを印加することで、感光体ドラム20と現像ロール33とに挟まれる領域の現像領域に現像電界を形成する。更に、現像ハウジング31内には前記現像ロール33と対向して電荷注入部材としての電荷注入ロール(注入電極)34を設けたものである。特に、本実施形態では、電荷注入ロール34は現像ロール33にトナー40を供給するためのトナー供給ロールをも兼用したものになっている。
ここで、電荷注入ロール34の回転方向については選定して差し支えないが、トナーの供給性および電荷注入特性を考慮すると、電荷注入ロール34としては、現像ロール33との対向部にて同方向で且つ周速差(例えば1.5倍以上)をもって回転し、電荷注入ロール34と現像ロール33とに挟まれる領域にトナー40を挟み、摺擦しながら電荷を注入する態様が好ましい。
次に、実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
作像プロセスが開始されると、先ず、感光体ドラム20表面が帯電装置21により帯電され、露光装置22が帯電された感光体ドラム20上に静電潜像Zを書き込み、現像装置30が前記静電潜像Zをトナー像として可視像化する。しかる後、感光体ドラム20上のトナー像は転写部位へと搬送され、転写装置24が記録媒体である記録紙28に感光体ドラム20上のトナー像を静電的に転写する。尚、感光体ドラム20上の残留トナーはクリーニング装置25にて清掃される。この後、不図示の定着装置によって記録紙28上のトナー像が定着され、画像が得られる。
定着装置としては、加熱ロールと加圧ロールとを用いる2ロール方式の他、加熱側又は加圧側がベルト状で他方がロール状のベルト−ロールニップ方式、加熱側及び加圧側の双方ともベルト状の2ベルト方式等の定着装置を用いてもよい。ベルトについては、複数のロールでベルトを張架する方式の他、ベルトを張架せずに用いるフリーベルト方式も挙げられる。
本実施形態において、記録媒体の十点平均粗さRzは1μm以下であってもよい。金属顔料を含有し光輝性を呈する従来のトナーを用いると、上述のように金属顔料が定着ロールの表面を荒らすことで定着ロールが劣化し、その結果として画像の光輝性が損なわれることがあった。しかし、本実施形態のトナーを用いることで、十点平均粗さRzは1μm以下の記録媒体(例えば、コート紙やラベル・パッケージに利用されるようなフィルム系メディア)のような表面が平滑な媒体を用いたとしても定着ロールの劣化が抑制される。
なお、記録媒体の十点平均粗さRzは、JIS B0601(1994年度)に準拠した方法で測定される。具体的には、例えば、(株)東京精密社製、表面粗さ形状測定機サーフコム1400により、測定することができる。また、測定条件は、カットオフ:0.8mm、測定長:2.4mm、トラバーススピード:0.3mm/sである。
<プロセスカートリッジ、トナーカートリッジ>
図3は、本実施形態のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。本実施形態のプロセスカートリッジは、前述の本実施形態の現像剤を収容すると共に、該現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備えることを特徴としている。
図3に示すプロセスカートリッジ200は、像保持体としての感光体107とともに、帯電ローラ108、前述の本実施形態の現像剤を収容する現像装置111、感光体クリーニング装置113、露光のための開口部118、およ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一体化したものである。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本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。なお、図3において符号300は記録媒体を示す。
図3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、および、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てもよい。本実施形態のプロセスカートリッジでは、現像装置111のほかには、感光体107、帯電装置108、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、および、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、本実施形態のトナーカートリッジについて説明する。本実施形態のトナーカートリッジは、画像形成装置に着脱自在に装着され、少なくとも、前記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トナーを収めるトナーカートリッジにおいて、前記トナーが既述した本実施形態のトナーであることを特徴とする。なお、本実施形態のトナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収められてもよい。
なお、図2に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ(図示せず)の着脱が自在な構成を有する画像形成装置であり、現像装置30は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を交換してもよい。
以下、実施例および比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」および「%」は質量基準である。
<結着樹脂1の合成>
・ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物:469部
・ビスフェノールAエチレンオキシド付加物:137部
・テレフタル酸:152部
・フマル酸:75部
・ドデセニルコハク酸:114部
・ジブチル錫オキサイド:4部
上記成分を加熱乾燥した三口フラスコに入れた後、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230℃、常圧(101.3kPa)にて10時間反応させ、さらに8kPaにて1時間反応させた。210℃まで冷却して無水トリメリット酸を4部添加し、1時間反応させた後、8kPaにて軟化温度が107℃になるまで反応させ、結着樹脂1を得た。
なお、樹脂の軟化温度はフローテスター(島津製作所、CFT−5000)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出し、試料の半量が流出した温度とした。
<結着樹脂2の合成>
モノマー成分の添加量、樹脂抜き出し時の軟化温度を表1のように変更した以外は結着樹脂1と同様にして、結着樹脂2を得た。
<樹脂粒子分散液1の調製>
・結着樹脂1:300部
・メチルエチルケトン:150部
・イソプロパノール:50部
・10%アンモニア水溶液:10.6部
上記成分(結着樹脂に関しては不溶分を除去した後)をセパラブルフラスコに入れ、混合、溶解した後、40℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水を送液ポンプを用いて送液速度8部/minで滴下した。液が白濁した後、送液速度12部/minに上げて転相させ、送液量が1050部になったところで滴下を止めた。その後減圧下で溶剤除去を行い、樹脂粒子分散液1を得た。樹脂粒子分散液1の体積平均粒径は165nm、固形分濃度は30.6%であった。
<樹脂粒子分散液2の調製>
結着樹脂の種類、メチルエチルケトン、イソプロパノール、アンモニア水の量を表2のように変更した以外は樹脂粒子分散液1と同様にして、樹脂粒子分散液2を得た。
<<トナー1の作製>>
<結晶性樹脂粒子分散液の調製>
加熱乾燥した三口フラスコに、1,10−ドデカン二酸225部と、1,9−ノナンジオール160部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.8部と、を入れ、その後減圧操作により、三口フラスコ内の空気を窒素に置換して不活性雰囲気下として、機械撹拌により180℃、5時間撹拌し、かつ、還流して反応を進行させた。反応の間、反応系内において生成した水を留去した。その後、減圧下において、230℃まで徐々に昇温し、2時間撹拌して粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量が29,000になったところで、減圧蒸留を停止し結晶性ポリエステル樹脂を得た。
次いで、この結晶性ポリエステル樹脂100部と、メチルエチルケトン40部、イソプロピルアルコール30部をセパラブルフラスコに入れ、これを75℃で充分混合、溶解した後、10%アンモニア水溶液を6.0部滴下した。
加熱温度を60℃に下げ、撹拌しながらイオン交換水を送液ポンプを用いて送液速度6部/minで滴下し、液が均一に白濁したのち、送液速度25部/minに上げ、総液量が400部になったところで、イオン交換水の滴下を止めた。その後、減圧下で溶媒の除去を行い、結晶性樹脂粒子分散液を得た。得られた結晶性樹脂粒子分散液の体積平均粒径は168nm、固形分濃度は11.5%であった。
<離型剤分散液の調製>
・パラフィンワックスHNP9(日本精蝋(株)製):500部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):50部
・イオン交換水:1700部
以上を110℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴ−リン社)で分散処理し、平均粒径が0.18μmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(離型剤濃度:31.1%)を調製した。
<金属顔料分散液の調製>
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA):100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):1.5部
・イオン交換水:900部
アルミニウム顔料のペーストから溶剤を除去した後、以上を混合し、溶解し、乳化分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間ほど分散して、金属顔料粒子(アルミニウム顔料)を分散させてなる金属顔料分散液(固形分濃度:10%)を調製した。
<トナーの作製>
・樹脂粒子分散液1:250部
・樹脂粒子分散液2:250部
・結晶性樹脂粒子分散液:116部
・離型剤分散液:62部
・金属顔料分散液:270部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.40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)により4000rpmで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、層流を形成するための2枚パドルの攪拌翼を用いた攪拌装置、および温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、攪拌回転数を857rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、54℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2乃至3.5の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。
次に、樹脂粒子分散液1:50部および樹脂粒子分散液2:50部を追添加し、前記凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子を付着させた。さらに56℃に昇温し、光学顕微鏡及びマルチサイザーIIで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、キレート剤4.25部(HIDS、日本触媒(株)製)を添加し、次いで、5%水酸化ナトリウム水溶液 を用いてpHを7.8に調整し、15分間保持した。その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、66.5℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、66.5℃で保持したままpHを6.0まで下げ、1時間後に加熱を止め、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子(トナー1)を得た。得られたトナー1の体積平均粒子径は12.2μmであった。
<<トナー2乃至32の作製>>
用いる樹脂粒子分散液1、樹脂粒子分散液2、結晶性樹脂粒子分散液の量、キレート剤の種類・量、凝集中の撹拌回転数、融合温度を表3記載のように変更した以外はトナー1と同様にして、トナー2乃至32を作製した。
<<トナー33の作製>>
・結着樹脂1:450部
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA):22部
・パラフィンワックスHNP9(日本精蝋(株)製):15.6部
以上を計量した後、75Lヘンシェルミキサー(三井三池社製)で混合した。得られた混合物をスクリュー押出機TEM48BS(東芝機械社製)で加熱溶融させ、さらに混練した。混練の完了後、得られた混練物を冷却し、固化させた。固化した混練物を先ず最初にピンクラッシャーにより粗砕を行い、ハンマーミルで破砕(平均径300μm)した後、さらに続けて、流動層型粉砕機AFG400(アルピネ社製)で微粉砕した。微粉砕の完了後、微小粒子及び粗大粒子を除去するため、慣性式分級機EJ30により得られた微粉砕粒子を分級し、トナー33を得た。得られたトナー33の体積平均粒子径は13.0μmであった。
[実施例1乃至30及び比較例1乃至3]
得られたトナーを用いて下記評価を実施した。また、各トナーにおける比(A/B)、120℃におけるtanδ、G’(80℃)、トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の数の、観察される全金属顔料に対する割合(±30°範囲の金属顔料数)、比(C/D)を求めた。評価結果と共にこれら値を表4及び表5に示す。
−画質評価−
得られた各トナーを一成分現像剤として用い、富士ゼロックス(株)社製Color 1000 Pressの現像器に充填し、コート紙(OKトップコート+紙、表面粗さRz=1.98μm、王子製紙(株)社製)およびラベル紙(OPP50C(A)PAT11LL、表面粗さRz=0.27μm、リンテック社製)上に、定着温度180℃(プレッシャーロール温度100℃)にて、トナー載り量が7.0g/cmのベタ画像を100000枚形成した。
5000枚目、50000枚目、100000枚目について、JIS K 5600−4−3:1999「塗料一般試験方法−第4部:塗膜の視覚特性−第3節:色の目視比較」に準じた色観察用照明(自然昼光照明)下で目視にて光輝性を評価した。なお評価は、粒子感(キラキラと輝く光輝性の効果)、光学的効果(見る角度による色相の変化)を評価し、下記段階とした。2以上が実際に使用可能なレベルである。
5:粒子感と光学的効果が調和している。
4:やや粒子感、光学的効果がある。
3:普通の感覚
2:ぼけた感じがする
1:全く粒子感、光学的効果がない。
−画像強度−
5000枚目のラベル紙について、ベタ画像中心を谷折し、その部分に3MPa(300g/cm)の荷重を10秒間掛け、先端ベタ、画像の破壊状況を目視で確認し、下記の基準で評価した。
◎:折り曲げ部の先端ベタ画像に欠損部がない。
○:折り曲げ部の先端ベタ画像に、軽微な欠損部があるが実使用上問題ない。
△:折り曲げ部の先端ベタ画像に、若干の目視で確認される欠損部がある。
×:折り曲げ部の先端ベタ画像に、明らかな欠損部があり、実使用上問題となる。
2 トナー
4 金属顔料
20 感光体ドラム
21 帯電装置
22 露光装置
24 転写装置
25 クリーニング装置
28 記録紙
30 現像装置
31 現像ハウジング
32 現像用開口
33 現像ロール
34 電荷注入ロール
40 トナー
107 感光体(像保持体)
108 帯電ローラ
111 現像装置(現像手段)
112 転写装置
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
115 定着装置(定着手段)
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
300 記録紙(記録媒体)
Z 静電潜像

Claims (11)

  1. 結着樹脂と金属顔料とを含み、
    ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であり、
    120℃における損失弾性率G”(120℃)と貯蔵弾性率G’(120℃)との比である動的損失正接(tanδ=G”(120℃)/G’(120℃))が0.5以上2.0以下である静電潜像現像用トナー。
  2. 80℃における貯蔵弾性率G’(80℃)が1.0×10dN/m以上1.0×10dN/m未満である請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
  3. 前記トナーの平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長く、
    前記トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の数が、観察される全金属顔料のうち60%以上である請求項1又は請求項2に記載の静電潜像現像用トナー。
  4. 平均最大厚さCと平均円相当径Dとの比(C/D)が0.001以上0.5以下の範囲にある請求項3に記載の静電潜像現像用トナー。
  5. 請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーを少なくとも含む静電潜像現像用現像剤。
  6. 請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーを収容するトナーカートリッジ。
  7. 請求項5に記載の静電潜像現像用現像剤を収容すると共に、前記静電潜像現像用現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備えるプロセスカートリッジ。
  8. 像保持体と、
    前記像保持体表面を帯電する帯電装置と、
    前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
    前記静電潜像を請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーによりトナー像として現像する現像装置と、
    前記像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写装置と、
    を有する画像形成装置。
  9. 像保持体表面を帯電する帯電工程と、
    前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、
    前記静電潜像を請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーによりトナー像として現像する現像工程と、
    前記像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写工程と、
    を有する画像形成方法。
  10. 前記記録媒体の十点平均粗さRzが、1μm以下である請求項9に記載の画像形成方法。
  11. 結着樹脂粒子を分散した結着樹脂粒子分散液、及び、金属顔料を分散した金属顔料分散液を少なくとも混合した混合液に金属系凝集剤を添加し、加熱することにより前記結着樹脂粒子及び前記金属顔料を少なくとも含む凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、
    前記凝集粒子を含む混合液に前記金属系凝集剤を構成する金属イオンとキレート錯体を形成するキレート剤を添加するキレート剤添加工程と、
    前記キレート剤添加工程の後に加熱により前記凝集粒子を融合する融合工程と、
    を含む請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の静電潜像現像用トナーの製造方法。
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