JP2014002268A - 静電荷像現像用トナー、電子写真画像形成方法及び電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】クリーニング性が良好で、感光体やクリーニングブレードの寿命を低下させることがなく、高温高湿環境下においても画像不良が発生しない良好な画像を得ることができる静電荷像現像用トナー、電子写真画像形成方法及び電子写真画像形成装置を提供する。
【解決手段】少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有するトナー母体粒子と、無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子とを含有し、該潤滑剤粒子が、該トナー母体粒子と逆極性の帯電性を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有するトナー母体粒子と、無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子とを含有し、該潤滑剤粒子が、該トナー母体粒子と逆極性の帯電性を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【選択図】なし
Description
本発明は静電荷像現像用トナー、電子写真画像形成方法及び電子写真画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置では、潤滑剤を用いて感光体とクリーニングブレードとの摩擦力を小さくすることで、静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)のすり抜けを防止したり、感光体の耐摩耗特性が向上することが知られている。潤滑剤を感光体表面に供給する方法には大きく分けて、(1)アプリケーターにより感光体表面に供給する方法、(2)潤滑剤を感光体の感光層若しくは表面層に含有させる方法、及び(3)トナーを含む現像剤に添加する方法の3種類が知られている。
前記(1)の方法としては、潤滑剤の塗布装置を設置する方法(例えば、特許文献1参照。)が提案されているが、この方法は感光体表面に均一に潤滑剤を塗布できるので、出力画像の履歴による影響が小さく感光体全面に潤滑剤の効果を発揮することができるが、装置の大型化と複雑化が避けられず、塗布部材が劣化すると塗布ムラが生じたり、塗布材料の補給手段が別途必要になるなど装置や保守整備が煩雑化するという問題があった。
前記(2)の方法としては、例えば潤滑剤を感光体の表面層に含有させる方法(例えば、特許文献2参照。)がある。この方法は、帯電、露光の繰り返しによって感光体表面に生じる窒素酸化物や親水性化合物の除去効果(リフレッシュ性)を改善する一定の効果を有している。しかし、潤滑剤粒子が入っていると感光体の表面が不均一になるので、帯電特性や感度特性などの電気特性が低下し、画像欠陥が生じやすくなる。また、粒子の存在の有無により局所的に硬さが異なるので、画像履歴(画像部と非画像)に依存して感光体表面の摩耗量や電気特性のばらつきが生じ、画像流れを抑制することが困難となる場合があった。
前記(3)の方法としては、トナーに潤滑剤を添加する方法(例えば、特許文献3、4参照。)がある。トナーと同極性の潤滑剤は、トナーと一緒に現像・転写されるので、多くの潤滑剤をトナー中に添加しなければ感光体とクリーニングブレードとの間の摩擦力を小さくすることができない。しかしながら高温高湿環境下において、トナー中に潤滑剤が過剰に存在すると、潤滑剤とトナーが凝集体を作り、定着された最終画像上に黒点状の画像不良が生じるという問題があった。
このように感光体や、画像特性に影響を与えることなく、クリーニング性を向上できる潤滑剤付与技術はいまだ十分と言えるものではなかった。
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、クリーニング性が良好で、感光体やクリーニングブレードの寿命を低下させることがなく、高温高湿環境下においても良好な画像を得ることができる静電荷像現像用トナー、電子写真画像形成方法及び電子写真画像形成装置を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、トナー母体粒子と逆極性の帯電性を有する無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子を含有するトナー粒子を含有するトナーを用いることにより、上記課題が解決できることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有するトナー母体粒子と、潤滑剤粒子母材を無機微粒子で被覆した潤滑剤粒子とを含有し、該潤滑剤粒子が、該トナー母体粒子と逆極性の帯電性を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
2.前記潤滑剤粒子が、金属石鹸、脂肪酸エステル、高級アルコール、ポリオレフィン類又は脂肪酸アミドを含有する粒子から選択されるいずれかを含有する粒子であることを特徴とする第1項に記載の静電荷像現像用トナー。
3.前記無機微粒子が、疎水化処理剤によって表面処理された粒子であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の静電荷像現像用トナー。
4.少なくとも、帯電、露光、現像、転写、及び定着の各プロセスを経て画像を形成する電子写真画像形成方法であって、前記帯電プロセスにおいては、帯電ローラを用い、かつ現像プロセスにおいては、第1項から第3項までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーを用いることを特徴とする電子写真画像形成方法。
5.少なくとも、帯電、露光、現像、転写、及び定着の各手段を備えた電子写真画像形成装置であって、前記帯電手段においては、帯電ローラを備え、かつ現像手段においては、第1項から第3項までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーを用いることを特徴とする電子写真画像形成装置。
本発明の上記手段により、クリーニング性が良好で、感光体やクリーニングブレードの寿命を低下させることがなく、高温高湿環境下においても画像不良が発生しない良好な画像を得ることができる静電荷像現像用トナー、電子写真画像形成方法及び電子写真画像形成装置を提供することができる。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
本発明に係る潤滑剤粒子は、潤滑剤粒子母材にトナーと逆極性の無機微粒子を被覆した粒子であり、トナーと逆極性の帯電性を示す。したがって、本発明に係る潤滑剤粒子は、トナーと挙動が異なる。
潤滑剤粒子母材にトナーと逆極性の無機微粒子を被覆した潤滑剤粒子は、トナーと逆極性になるため、感光体の画像部には付着しにくく、非画像部に静電的に付着される。しかし、感光体上のトナー画像を転写材上に転写する転写工程においては、トナーの帯電極性と逆極性の帯電が行われるため、トナーと逆極性、すなわち転写工程の帯電極性と同じ極性を有する潤滑剤粒子は、感光体上から転写材上には転写されずに感光体上に残るため少量の添加で十分効果が得られる。したがって、高温高湿環境においても黒点状の画像不良が生じることがなく、長期にわたって良好な画像を得ることができるものと考えられる。
本発明の静電荷像現像用トナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有するトナー母体粒子と、潤滑剤粒子母材を無機微粒子で被覆した潤滑剤粒子とを含有し、該潤滑剤粒子が、該トナー母体粒子と逆極性の帯電性を有することを特徴とする。この特徴は請求項1から請求項5までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明を行う。なお、本願において、「〜」は、その前後の数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
〔無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子〕
本発明に係る潤滑剤粒子とは、潤滑剤粒子母材を無機微粒子で被覆したものであって、当該潤滑剤粒子がトナー母体粒子と逆極性の帯電性を有するものである。一般に潤滑剤は、感光体とクリーニングブレードとの摩擦力を低減する効果を有するものであって、本発明に係る無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子に用いられる潤滑剤粒子母材としては、金属石鹸、脂肪酸エステル、高級アルコール、ポリオレフィン、脂肪酸アミド、植物系ワックス又は石油系ワックスが好ましい。本発明に係る潤滑剤粒子とは、これらの潤滑剤粒子母材の表面をトナー母体粒子と逆極性の帯電性を有する無機微粒子で被覆したものであって、潤滑剤粒子として、トナー母体粒子と逆極性の帯電性を有するものである。
本発明に係る潤滑剤粒子とは、潤滑剤粒子母材を無機微粒子で被覆したものであって、当該潤滑剤粒子がトナー母体粒子と逆極性の帯電性を有するものである。一般に潤滑剤は、感光体とクリーニングブレードとの摩擦力を低減する効果を有するものであって、本発明に係る無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子に用いられる潤滑剤粒子母材としては、金属石鹸、脂肪酸エステル、高級アルコール、ポリオレフィン、脂肪酸アミド、植物系ワックス又は石油系ワックスが好ましい。本発明に係る潤滑剤粒子とは、これらの潤滑剤粒子母材の表面をトナー母体粒子と逆極性の帯電性を有する無機微粒子で被覆したものであって、潤滑剤粒子として、トナー母体粒子と逆極性の帯電性を有するものである。
(金属石鹸)
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる金属石鹸としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、ベヘン酸亜鉛等が挙げられる。
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる金属石鹸としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、ベヘン酸亜鉛等が挙げられる。
(脂肪酸エステル)
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる脂肪酸エステルとしては、ミリスチン酸セチル、ステアリン酸ステアリル、ベヘニン酸ベヘニル、ペンタエリスリトールテトラステアレート等が挙げられる。
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる脂肪酸エステルとしては、ミリスチン酸セチル、ステアリン酸ステアリル、ベヘニン酸ベヘニル、ペンタエリスリトールテトラステアレート等が挙げられる。
(高級アルコール)
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる高級アルコールとは、炭素原子数が6個以上の一価のアルコールの総称であり、本発明において用いることができる高級アルコールとしては、セチルアルコール、ステアリルアルコール、セトステアリルアルコール及びリノリルアルコール等が挙げられる。
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる高級アルコールとは、炭素原子数が6個以上の一価のアルコールの総称であり、本発明において用いることができる高級アルコールとしては、セチルアルコール、ステアリルアルコール、セトステアリルアルコール及びリノリルアルコール等が挙げられる。
(ポリオレフィン)
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができるポリオレフィンとしては、ポリエチレン及びポリプロピレン等が挙げられる。本発明においては、低分子量のポリオレフィンが好ましく、低分子量のポリオレフィンとは、重量平均分子量が、300〜2000の範囲内のものをいう。
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができるポリオレフィンとしては、ポリエチレン及びポリプロピレン等が挙げられる。本発明においては、低分子量のポリオレフィンが好ましく、低分子量のポリオレフィンとは、重量平均分子量が、300〜2000の範囲内のものをいう。
(脂肪酸アミド)
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる脂肪酸アミドとしては、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、エチレンビス−ステアリン酸アミド及びエチレンビス−オレイン酸アミド等が挙げられる。
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる脂肪酸アミドとしては、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、エチレンビス−ステアリン酸アミド及びエチレンビス−オレイン酸アミド等が挙げられる。
(植物性ワックス)
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる植物性ワックスとしては、カルナバワックス、キャンデリアワックス、ライスワックス、サトウキビロウ及びパームロウ等が挙げられる。
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる植物性ワックスとしては、カルナバワックス、キャンデリアワックス、ライスワックス、サトウキビロウ及びパームロウ等が挙げられる。
(石油系ワックス)
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる石油系ワックスとしては、パラフィンワックス及びマイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。
本発明において潤滑剤粒子母材として用いることができる石油系ワックスとしては、パラフィンワックス及びマイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。
これらは、潤滑剤粒子母材として単独でも2種以上混合でも用いることができるが、本発明においては、ポリオレフィン、金属石鹸、脂肪酸エステル、高級アルコール、脂肪酸アミドが潤滑効果が優れており、特に、ポリオレフィン、金属石鹸がより好ましい。
〔無機微粒子〕
本発明に係る潤滑剤粒子母材に被覆される無機微粒子は、公知の無機微粒子であり、例えば、シリカ(酸化ケイ素)、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化タングステン等の金属酸化物、窒化チタン等の窒化物、金属等が挙げられる。これらの中で、疎水化処理のしやすさから、シリカ(酸化ケイ素)、酸化アルミニウムが好ましい。
本発明に係る潤滑剤粒子母材に被覆される無機微粒子は、公知の無機微粒子であり、例えば、シリカ(酸化ケイ素)、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化タングステン等の金属酸化物、窒化チタン等の窒化物、金属等が挙げられる。これらの中で、疎水化処理のしやすさから、シリカ(酸化ケイ素)、酸化アルミニウムが好ましい。
無機微粒子の数平均一次粒径は、5〜50nmの範囲内であることが潤滑剤粒子母材を均一に被覆することができるので好ましい。
〔疎水化処理剤〕
本発明に係る無機微粒子の表面は、無機微粒子に帯電性を付与できる疎水化処理剤で疎水化処理されていることが好ましい。
本発明に係る無機微粒子の表面は、無機微粒子に帯電性を付与できる疎水化処理剤で疎水化処理されていることが好ましい。
無機微粒子に正帯電性を付与できる疎水化処理剤としては、特に制限されず、例えば、アミノプロピルトリメトキシシラン、アモノプロピルトリエトキシシラン、ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジプロピルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、モノブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジオクチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルモノメトキシシラン、ジメチルアミノフェニルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン系カップリング剤;N−メチル−アザ−2,2,4−トリメチルシラシクロペントラン、N−アミノエチル−アザ−2,2,4−トリメチルシラシクロペントラン、N−n−ブチル−アザ−2,2−ジメトキシシラシクロペントラン等の環状シラザンが挙げられる。これらは単独でも2種以上混合でも用いることができる。
無機微粒子に負帯電性を付与できる疎水化処理剤としては、特に制限されず、例えば、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン等の有機シラザン;メチルハイドロジェンシロキサン、ジメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン、アミノ変性シロキサン等の有機シロキサン;ヨリメチルシラン、オクチルトリメトキシシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、ジクロロシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチル締めトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン等の有機シランカップリング剤が挙げられる。これらは単独でも2種以上混合でも用いることができる。
本発明に係る潤滑剤粒子は、上記疎水化処理剤で疎水化処理された無機微粒子で被覆されることによって帯電極性を制御することができる。すなわち、正帯電性を付与できる疎水化処理剤で処理した無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子は、正帯電性を示す。したがって、トナー母体粒子が負帯電性の場合は、潤滑剤粒子は正帯電性の疎水化処理剤で処理された無機微粒子で被覆されたものが用いられる。
一般に有機材料から構成される有機感光体は、負帯電性であり、感光体として有機感光体を用い、レーザー光やLEDを露光光源とするデジタル複写機、デジタルプリンターにおいては、トナーは負帯電性のものが使用されることが多い。この場合、潤滑剤粒子は正帯電性の無機微粒子で被覆され正帯電性が付与された潤滑剤粒子であることが好ましい。
〔無機微粒子の疎水化処理方法〕
本発明に係る無機微粒子の疎水化処理は、公知の方法で処理可能であり、例えば、無機微粒子に所定の疎水化処理剤を添加して混合し、加熱、乾燥し、解砕することによって作製することができ、例えば、乾式法又は湿式法を使用することができる。
本発明に係る無機微粒子の疎水化処理は、公知の方法で処理可能であり、例えば、無機微粒子に所定の疎水化処理剤を添加して混合し、加熱、乾燥し、解砕することによって作製することができ、例えば、乾式法又は湿式法を使用することができる。
乾式法は、流動層反応器内で無機微粒子と、上記表面処理剤を攪拌又は混合することによって行う。
湿式法は、無機微粒子を溶剤中に分散させて無機微粒子のスラリーを形成し、次いで、このスラリーに上記表面処理剤を加えて、無機微粒子の表面を表面処理剤により変性させる。
さらに、無機微粒子を十分に混合しながら、液体又は蒸気の表面処理剤に接触させるバッチ法又は連続法を使用して疎水化処理することもできる。
なお、表面処理剤の量としては、無機微粒子100質量部に対して1〜30質量部の範囲内が好ましく、8〜20質量部の範囲内がより好ましい。
〔潤滑剤粒子母材の被覆方法〕
潤滑剤粒子母材を無機微粒子で被覆する方法は、潤滑剤粒子母材に無機微粒子を添加し、乾式の混合装置を用いて被覆することができる。乾式の混合装置としては、特に限定されるものではなく、タンブラーミキサー、円錐型スクリュー混合機(ナウターミキサー)、レーディゲミキサー、ヘンシェルミキサー、コーヒーミルなどが挙げられ、これらの中でも攪拌スクリューや攪拌翼などの攪拌装置の付いた機械式の粉体混合装置が好ましい。
潤滑剤粒子母材を無機微粒子で被覆する方法は、潤滑剤粒子母材に無機微粒子を添加し、乾式の混合装置を用いて被覆することができる。乾式の混合装置としては、特に限定されるものではなく、タンブラーミキサー、円錐型スクリュー混合機(ナウターミキサー)、レーディゲミキサー、ヘンシェルミキサー、コーヒーミルなどが挙げられ、これらの中でも攪拌スクリューや攪拌翼などの攪拌装置の付いた機械式の粉体混合装置が好ましい。
本発明において「被覆」とは、潤滑剤粒子母材に無機微粒子を静電的に付着させたことを意味している。ここで、潤滑剤粒子母材の表面のうち無機微粒子で被覆された面積の割合が被覆面積率であり、本発明において、被覆面積率は50%以上であることが帯電極性を制御する観点から好ましい。被覆面積率は添加量で制御できる。
本発明に係る無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子の粒径は、0.5〜30μmの範囲内が好ましく、更に好ましくは、1〜15μmの範囲内である。この範囲内であると、潤滑剤粒子が感光体上の非画像部へ付着しやすいので好ましい。また潤滑剤粒子による画像不良の発生を抑えることができるので好ましい。
無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子の帯電量は、好ましくは、5〜40μc/g、更に好ましくは、10〜30μc/gの範囲内である。この範囲内であると、潤滑剤粒子が感光体上の非画像部へ付着しやすくなるので好ましい。帯電量が、5μc/gより小さいとクーロン力が小さくなるため、感光体の非画像部へ付着する潤滑剤粒子の量が少なくなり、40μc/gより大きくなるとトナー母体粒子との静電引力が大きくなり、感光体の非画像部へ付着する潤滑剤粒子の量が少なくなる。
潤滑剤粒子のトナー母体粒子への添加量は、0.01〜1.0質量部の範囲内が好ましい。添加量がこの範囲内であると、十分な潤滑効果が得られ、またトナーの帯電量を適正な範囲内に制御できるので好ましい。
〔帯電量の測定方法〕
本発明に係る無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子の帯電量は、例えば以下のようにして測定できる。
本発明に係る無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子の帯電量は、例えば以下のようにして測定できる。
キャリア粒子(潤滑剤粒子と混合して帯電させる帯電付与部材)としてミノルタ社製複写機「EP6001」用キャリア粒子19gと無機微粒子で被覆した潤滑剤粒子1gとを20mlのガラス製容器に入れ、20℃・50%RH雰囲気下に2時間放置し、その後毎分200回、振り角度45度、アーム長50cmで20分間振盪し、ブローオフ法で測定する。ブローオフ法による測定は、ブローオフ帯電量測定装置「TB−200(東芝ケミカル社製)」を用いて行うことができる。測定するサンプルを625メッシュのステンレス製スクリーンを装着した前記帯電量測定器にセットし、ブロー圧50kPaの条件で10秒間窒素ガスにてブローし、電荷を測定した。測定された電荷を飛翔したトナー質量で割ることにより、帯電量(μC/g)を算出する。
本発明においては、潤滑剤粒子母材をトナー母体粒子と逆極性を有する表面処理剤で処理した無機微粒子で被覆することにより、無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子がトナー母体粒子と逆の挙動を示す。すなわち現像工程においては、感光体上でトナーによって現像されない部分、すなわち白地部分に付着し、クリーニングブレードと感光体表面との間の摩擦力を低減する効果を発揮すると考えられる。
〔トナー母体粒子〕
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)を構成するトナー母体粒子としては、公知のトナー母体粒子を用いることができる。このようなトナー母体粒子は、具体的には少なくとも結着樹脂(以下、「トナー用樹脂」ともいう。)及び必要に応じて着色剤を含有するトナー母体粒子よりなるものである。また、このトナー母体粒子には、必要に応じて、さらに離型剤及び荷電制御剤などの他の成分を含有することもできる。
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)を構成するトナー母体粒子としては、公知のトナー母体粒子を用いることができる。このようなトナー母体粒子は、具体的には少なくとも結着樹脂(以下、「トナー用樹脂」ともいう。)及び必要に応じて着色剤を含有するトナー母体粒子よりなるものである。また、このトナー母体粒子には、必要に応じて、さらに離型剤及び荷電制御剤などの他の成分を含有することもできる。
(結着樹脂)
トナー母体粒子を構成する結着樹脂としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
トナー母体粒子を構成する結着樹脂としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
このような結着樹脂としては、一般にトナー母体粒子を構成する結着樹脂として用いられているものを特に制限なく用いることができ、具体的には、例えば、スチレン系樹脂やアルキルアクリレート及びアルキルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、スチレンアクリル系共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン系樹脂、アミド樹脂及びエポキシ樹脂などが挙げられる。
この中でも、溶融特性が低粘度で高いシャープメルト性を有する、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル系共重合体樹脂及びポリエステル樹脂が好適に挙げられ、主要樹脂として、スチレンアクリル系共重合体樹脂を50質量%以上用いることが好ましい。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、結着樹脂を得るための重合性単量体としては、例えばスチレン、メチルスチレン、メトキシスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、クロルスチレンなどのスチレン系単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、などの(メタ)アクリレートエステル系単量体;アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸などのカルボン酸系単量体などを使用することができる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
トナー母体粒子を構成する結着樹脂としては、低温定着化の観点からガラス転移温度(Tg)が30〜50℃であることが好ましい。結着樹脂のガラス転移点温度が30℃より低い場合においては、得られるトナーを十分な耐熱性を有するものとすることができず、保管時にトナー同士の凝集が発生するおそれがある。
結着樹脂のガラス転移温度の測定は、「Diamond DSC」(パーキンエルマー社製)を用いて行うことができる。
測定手順としては、トナー3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、ホルダーにセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。測定条件としては、測定温度0℃〜200℃、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分で、Heat−cool−Heatの温度制御で行い、その2nd.Heatにおけるデータをもとに解析を行う。
ガラス転移温度は、第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移点として示す。
さらに、結着樹脂の軟化点温度が80〜130℃であることが好ましく、より好ましくは90〜120℃である。
(着色剤)
トナー母体粒子を構成する着色剤としては、公知の無機又は有機着色剤を使用することができる。着色剤の添加量はトナー母体粒子全体に対して1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%の範囲とされる。
トナー母体粒子を構成する着色剤としては、公知の無機又は有機着色剤を使用することができる。着色剤の添加量はトナー母体粒子全体に対して1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%の範囲とされる。
(離型剤)
トナー母体粒子には、離型剤が含有されていてもよい。ここに、離型剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックスなどの炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、脂肪酸エステルワックス、サゾールワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ホホバ油ワックス及び蜜ろうワックスなどを挙げることができる。
トナー母体粒子には、離型剤が含有されていてもよい。ここに、離型剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックスなどの炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、脂肪酸エステルワックス、サゾールワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ホホバ油ワックス及び蜜ろうワックスなどを挙げることができる。
トナー母体粒子中における離型剤の含有割合としては、トナー母体粒子形成用結着樹脂100質量部に対して通常1〜30質量部とされ、より好ましくは、5〜20質量部の範囲とされる。
(荷電制御剤)
トナー母体粒子中には、荷電制御剤が含有されていてもよい。例えば、サリチル酸誘導体の亜鉛やアルミニウムによる金属錯体(サリチル酸金属錯体)、カリックスアレーン系化合物、有機ホウ素化合物及び含フッ素4級アンモニウム塩化合物などを挙げることができる。
トナー母体粒子中には、荷電制御剤が含有されていてもよい。例えば、サリチル酸誘導体の亜鉛やアルミニウムによる金属錯体(サリチル酸金属錯体)、カリックスアレーン系化合物、有機ホウ素化合物及び含フッ素4級アンモニウム塩化合物などを挙げることができる。
トナー母体粒子中における荷電制御剤の含有割合としては、結着樹脂100質量部に対して通常0.1〜5.0質量部の範囲とされる。
(トナー母体粒子の粒径)
トナー母体粒子の粒径は、例えば体積基準のメディアン径で3〜10μmの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは4〜8μmの範囲である。この体積基準のメディアン径は、トナーの製造方法が例えば乳化重合凝集法などである場合には、使用する凝集剤(塩析剤)の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。
トナー母体粒子の粒径は、例えば体積基準のメディアン径で3〜10μmの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは4〜8μmの範囲である。この体積基準のメディアン径は、トナーの製造方法が例えば乳化重合凝集法などである場合には、使用する凝集剤(塩析剤)の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。
体積基準のメディアン径が上記の範囲にあることにより、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドットなどの画質が向上する。
トナー母体粒子の体積基準のメディアン径(D50)は、「マルチサイザー3(ベックマン・コールター社製)」に、データ処理用のコンピューターシステムを接続した装置を用いて測定、算出することができる。
具体的には、トナー0.02gを界面活性剤溶液20ml(トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)で馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を作製する。このトナー分散液をサンプルスタンド内の「ISOTONII(ベックマン・コールター社製)」の入ったビーカーに測定濃度5〜10%になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを25000個に設定して測定する。なお、「マルチサイザー3」のアパチャー径は50μmのものを使用する。
得られた乾燥済みのトナー母体粒子に、少なくともシリカ微粒子を含む外添剤を粉体で添加して混合する乾式法により、外添剤が添加され、これにより本発明のトナーが製造される。
(外添剤)
本発明のトナーには、本発明に係る潤滑剤粒子の他に、流動性、帯電性、クリーニング性などを改良するために、トナー母体粒子に、流動化剤、クリーニング助剤などの外添剤を添加して構成することができる。これら外添剤としては特に限定されるものではなく、種々の無機微粒子、及び有機微粒子を使用することができる。
本発明のトナーには、本発明に係る潤滑剤粒子の他に、流動性、帯電性、クリーニング性などを改良するために、トナー母体粒子に、流動化剤、クリーニング助剤などの外添剤を添加して構成することができる。これら外添剤としては特に限定されるものではなく、種々の無機微粒子、及び有機微粒子を使用することができる。
外添剤の無機微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナなどの無機酸化物粒子を使用することが好ましく、さらに、これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤などによって疎水化処理されていることが好ましい。また、有機微粒子としては数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の球形のものを使用することができる。
有機微粒子としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート共重合体などの重合体を使用することができる。
外添剤の添加量としては、その合計が、トナー母体粒子100質量部に対して0.05〜5質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜3質量部である。
本発明に係る潤滑剤粒子及び上記外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、及びコーヒーミルなどの公知の混合装置を使用することができる。
〔トナーの製造方法〕
本発明のトナーは、トナー母体粒子に外添剤が添加されてなるものであるが、当該トナー母体粒子を製造する方法としては、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法などが挙げられる。
本発明のトナーは、トナー母体粒子に外添剤が添加されてなるものであるが、当該トナー母体粒子を製造する方法としては、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法などが挙げられる。
これらの中でも、高画質化、高安定性に有利となる粒子径の均一性、形状の制御性、コアシェル構造形成の容易性の観点より、乳化凝集法を採用することが好ましい。
乳化凝集法は、界面活性剤や分散安定剤によって分散された樹脂微粒子の分散液を、必要に応じて着色剤微粒子などのトナー母体粒子構成成分の分散液と混合し、凝集剤を添加することによって所望のトナー母体粒子の粒子径となるまで凝集させ、その後又は凝集と同時に、樹脂微粒子間の融着を行い、形状制御を行うことにより、トナー母体粒子を製造する方法である。
ここで、樹脂微粒子を、任意に離型剤、荷電制御剤などの内添剤を含有したものとしてもよく、組成の異なる樹脂によりなる2層以上の構成とする複数層で形成された複合粒子とすることもできる。
また、凝集時に、異種の樹脂微粒子を添加し、コアシェル構造のトナー母体粒子とすることもトナー構造設計の観点から好ましい。
樹脂微粒子は、例えば、乳化重合法、ミニエマルション重合法、転相乳化法などにより製造、又はいくつかの製法を組み合わせて製造することができる。樹脂微粒子に内添剤を含有させる場合には、中でもミニエマルション重合法を用いることが好ましい。
〔現像剤〕
本発明のトナーは、磁性又は非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。このトナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来から公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなるバインダー型キャリアなど用いてもよい。
本発明のトナーは、磁性又は非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。このトナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来から公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなるバインダー型キャリアなど用いてもよい。
コートキャリアを構成する被覆樹脂としては、特に限定はないが、例えばオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。また、バインダー型キャリアを構成するバインダー樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えばスチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂などを使用することができる。これらの中では、スチレン−アクリル系樹脂やアクリル系樹脂でコートしたコートキャリアが帯電性、耐久性の観点から好ましい。
キャリアは、高画質の画像が得られること、及びキャリアかぶりが抑制されることから、その体積平均粒径が20〜100μmであることが好ましく、さらに好ましくは25〜80μmである。キャリアの体積平均粒径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)(シンパティック(SYMPATEC)社製)」により測定することができる。
〔画像形成方法〕
本発明のトナーは、接触加熱方式による定着工程を含む電子写真画像形成方法に好適に用いることができる。電子写真画像形成方法としては、具体的には、上述のトナーを使用して、例えば静電潜像担持体上(感光体ともいう。)に帯電ローラにて帯電(帯電プロセス)し、像露光することにより静電的に形成された静電潜像(露光プロセス)を、現像装置において現像剤を摩擦帯電部材によって帯電させて現像することにより顕像化させてトナー画像を得る(現像プロセス)。そして、このトナー像を用紙に転写(転写プロセス)し、その後、用紙上に転写されたトナー画像を接触加熱方式の定着処理によって用紙に定着(定着プロセス)させることにより、可視画像が得られる。
本発明のトナーは、接触加熱方式による定着工程を含む電子写真画像形成方法に好適に用いることができる。電子写真画像形成方法としては、具体的には、上述のトナーを使用して、例えば静電潜像担持体上(感光体ともいう。)に帯電ローラにて帯電(帯電プロセス)し、像露光することにより静電的に形成された静電潜像(露光プロセス)を、現像装置において現像剤を摩擦帯電部材によって帯電させて現像することにより顕像化させてトナー画像を得る(現像プロセス)。そして、このトナー像を用紙に転写(転写プロセス)し、その後、用紙上に転写されたトナー画像を接触加熱方式の定着処理によって用紙に定着(定着プロセス)させることにより、可視画像が得られる。
〔画像形成装置〕
本発明のトナーは、一般的な電子写真画像形成方法に用いることができ、このような画像形成方法が行われる電子写真画像形成装置としては、例えば静電潜像担持体である感光体と、トナーと同極性のコロナ放電等によって当該感光体の表面に一様な電位を与える帯電手段と、一様に帯電された感光体の表面上に画像データに基づいて像露光を行うことにより静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを感光体の表面に搬送して前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像手段と、当該トナー像を必要に応じて中間転写体を介して転写材に転写する転写手段と、転写材上のトナー像を定着させる定着手段を有するものを用いることができる。本発明においては、感光体表面に一様な電位を与える帯電手段として帯電ローラによる帯電手段が好ましい。
本発明のトナーは、一般的な電子写真画像形成方法に用いることができ、このような画像形成方法が行われる電子写真画像形成装置としては、例えば静電潜像担持体である感光体と、トナーと同極性のコロナ放電等によって当該感光体の表面に一様な電位を与える帯電手段と、一様に帯電された感光体の表面上に画像データに基づいて像露光を行うことにより静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを感光体の表面に搬送して前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成する現像手段と、当該トナー像を必要に応じて中間転写体を介して転写材に転写する転写手段と、転写材上のトナー像を定着させる定着手段を有するものを用いることができる。本発明においては、感光体表面に一様な電位を与える帯電手段として帯電ローラによる帯電手段が好ましい。
このような構成を有する電子写真画像形成装置の中でも、複数の感光体に係る画像形成ユニットが中間転写体に沿って設けられた構成のカラー画像形成装置、特に、感光体が中間転写体上に直列配置させたタンデム型カラー画像形成装置に好適に用いることができる。
図1は、本発明の電子写真画像形成方法に用いられる画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。この電子写真画像形成装置は、円筒状の基体の外周面上に導電層及び有機感光体(OPC)よりなる光導電体層が形成されたものであって、図示しない駆動源からの動力により時計方向に回転される静電潜像担持体である感光体ドラム10と、下記に詳述する、当該感光体ドラム10の表面に一様な電位を与える帯電手段である帯電ローラ11と、例えばポリゴンミラーなどによって感光体ドラム10の回転軸と平行に走査を行い、一様に帯電された感光体ドラム10の表面上に画像データに基づいて像露光を行うことにより潜像を形成させる露光手段12と、回転する現像スリーブ131を備え、この上に保持されたトナーを感光体ドラム10の表面に搬送する現像手段13とを有する構成となっている。
なお、図1において、18は、転写後に感光体ドラム10上に残留したトナーを除去するクリーニング手段である。
このような電子写真画像形成装置においては、感光体ドラム10上に形成されたトナー像が、タイミングを合わせて搬送される転写材P上に転写手段14により転写され、分離手段16によって感光体ドラム10から分離されて定着手段17において定着されて画像が形成される。
〔帯電ローラ〕
帯電ローラ11は、図2に示されるように、芯金11aの表面上に積層された、帯電音を低減させると共に弾性を付与して感光体ドラム10に対する均一な密着性を得るための弾性層11bの表面上に、必要に応じて帯電ローラ11が全体として高い均一性の電気抵抗を得るための抵抗制御層11cが積層され、この上に、感光体ドラム10上にピンホールなどの欠陥があってもリークが発生するのを防止することなどのための表面層11dが積層された構成とされており、押圧バネ11eによって感光ドラム10の方向に付勢されて感光ドラム10の表面に対して所定の押圧力で圧接されて帯電ニップ部が形成された状態とされ、感光ドラム10の回転に従動して回転される。
帯電ローラ11は、図2に示されるように、芯金11aの表面上に積層された、帯電音を低減させると共に弾性を付与して感光体ドラム10に対する均一な密着性を得るための弾性層11bの表面上に、必要に応じて帯電ローラ11が全体として高い均一性の電気抵抗を得るための抵抗制御層11cが積層され、この上に、感光体ドラム10上にピンホールなどの欠陥があってもリークが発生するのを防止することなどのための表面層11dが積層された構成とされており、押圧バネ11eによって感光ドラム10の方向に付勢されて感光ドラム10の表面に対して所定の押圧力で圧接されて帯電ニップ部が形成された状態とされ、感光ドラム10の回転に従動して回転される。
芯金11aは、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケルなどの金属、あるいはこれらの金属表面に、防錆性や耐付傷性を得るために導電性を損なわない範囲においてメッキ処理したものからなり、その外径は例えば3〜20mmとされる。
弾性層11bは、例えば、ゴムなどの弾性材料中にカーボンブラック、カーボングラファイトなどよりなる導電性微粒子;アルカリ金属塩、アンモニウム塩などよりなる導電性塩微粒子などの導電剤が添加されたものカーボンブラックなどの導電性粒子、又はアルカリ金属塩及びアンモニウム塩などの導電剤が添加された、導電性を有する材料からなるものである。弾性材料の具体例としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンメチレンゴム(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)及びクロロプレンゴム(CR)などの合成ゴムや、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂などの樹脂、あるいは発泡スポンジなどの発泡体などを挙げることができる。弾性の大きさは、プロセス油、可塑剤などを弾性材料中に添加することにより調整することができる。
弾性層11bは、その体積抵抗率が1×101〜1×1010Ω・cmの範囲であることが好ましい。また、その層厚は500〜5000μmであることが好ましく、より好ましくは500〜3000μmである。
弾性層11bの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
表面層11dは、弾性層11b中の可塑剤などの得られる帯電ローラの表面へのブリードアウトを防止する目的や帯電ローラの表面の滑り性や平滑性を得る目的、あるいは感光体ドラム10上にピンホールなどの欠陥があってもリークが発生するのを防止する目的などにより設けられるものであって、適度な導電性を有する材料を塗工すること、あるいは適度な導電性を有するチューブを被覆させることによって設けられる。
表面層11dを材料の塗工により設ける場合は、具体的な材料としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂及びシリコーン樹脂などの樹脂、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム及びアクリロニトリル系ゴムなどの基礎材料中に、カーボンブラック、カーボングラファイトなどよりなる導電性微粒子;導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛、導電性酸化スズなどよりなる導電性金属酸化物微粒子などの導電剤が添加されたものが挙げられる。塗工方法としては、浸漬塗工法、ロール塗工法及びスプレー塗工法などが挙げられる。
また、表面層11dをチューブの被覆により設ける場合は、具体的なチューブとしては、ナイロン12、4フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(PFA)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合樹脂(FEP);ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系及びポリアミド系などの熱可塑性エラストマーなどに上記の導電剤が添加されたものがチューブ状に成形されたものが挙げられる。このチューブは熱収縮性のものでもよく、非熱収縮性のものでもよい。
表面層11dは、その体積抵抗率が1×101〜1×108Ω・cmの範囲であることが好ましく、より好ましくは1×101〜1×105Ω・cmである。また、その層厚は0.5〜100μmであることが好ましく、より好ましく1〜50μm、さらに好ましくは1〜20μmである。
表面層11dの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
また、表面層11dは、その表面粗さRzが1〜30μmのものが好ましく、より好ましくは2〜20μm、さらに好ましくは5〜10μmである。
抵抗制御層11cは、帯電ローラ11を全体として均一な電気抵抗を有する目的などにより設けられるものであるが、なくてもよい。この抵抗制御層11cは、適度な導電性を有する材料を塗工すること、あるいは適度な導電性を有するチューブを被覆させることによって設けることができる。
この抵抗制御層11cを構成する具体的な材料としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂;エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム及びアクリロニトリル系ゴムなどのゴム類などの基礎材料中に、カーボンブラック、カーボングラファイトなどよりなる導電性微粒子;導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛、導電性酸化スズなどよりなる導電性金属酸化物微粒子;アルカリ金属塩、アンモニウム塩などよりなる導電性塩微粒子などの導電剤が添加されたものが挙げられる。
抵抗制御層11cは、その体積抵抗率が1×10−2〜1×1014Ω・cmの範囲であることが好ましく、より好ましくは1×101〜1×1010Ω・cmである。また、その層厚は0.5〜100μmであることが好ましく、より好ましくは1〜50μm、さらに好ましくは1〜20μmである。
抵抗制御層11cの体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠して測定された値である。
以上のような帯電ローラ11においては、帯電ローラ11の芯金11aに電源S1より帯電バイアス電圧が印加されることにより、感光ドラム10の表面が所定の極性の所定の電位に帯電される。ここに、帯電バイアス電圧は、例えば直流電圧(Vdc)に交流電圧(Vac)が重畳された振動電圧とすることができる。
図2に示した帯電ローラによる帯電条件の一例を示せば、帯電バイアス電圧を形成する直流電圧(Vdc)が−500V、交流電圧(Vac)が周波数1000Hz、ピーク間電圧1300Vの正弦波であり、この帯電バイアス電圧が印加されることにより、感光体ドラム10の表面が−500Vに一様に帯電される。
この帯電ローラ11は、感光体ドラム10の長手方向長さに基づいた長さとされ、長手方向の長さは例えば320mmとすることができる。
〔転写材〕
本発明の電子写真画像形成方法において用いられる転写材Pは、トナー像を保持する支持体であって、具体的には、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙あるいはコート紙などの塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布などの各種を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
本発明の電子写真画像形成方法において用いられる転写材Pは、トナー像を保持する支持体であって、具体的には、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙あるいはコート紙などの塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布などの各種を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
以上のような電子写真画像形成方法に用いられる電子写真画像形成装置によれば、トナー母体粒子と逆極性を有する無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子を含有するトナーを用いることによって、クリーニング性が良好で、感光体やクリーニングブレードの寿命を低下させることがなく、高温高湿環境下においても画像不良が発生しない良好な画像を得ることができる。
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の実施形態は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において、「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りが無い限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
〔無機微粒子の疎水化処理〕
(疎水化処理無機微粒子1の作製)
シリカ(数平均一次粒径12nm、AEROSIL200(日本アエロジル社製))1.0質量部を流動層反応器内に入れ、表面処理剤としてアミノプロピルメトキシシラン10質量部を添加し2時間混合し、個数平均粒径12nmの疎水化処理無機微粒子1を得た。
(疎水化処理無機微粒子1の作製)
シリカ(数平均一次粒径12nm、AEROSIL200(日本アエロジル社製))1.0質量部を流動層反応器内に入れ、表面処理剤としてアミノプロピルメトキシシラン10質量部を添加し2時間混合し、個数平均粒径12nmの疎水化処理無機微粒子1を得た。
(疎水化処理無機微粒子2〜6の作製)
無機微粒子と表面処理剤を表1のように変更して疎水化処理無機微粒子2〜6を作製した。
無機微粒子と表面処理剤を表1のように変更して疎水化処理無機微粒子2〜6を作製した。
〔無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子の作製〕
(無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子Aの作製)
ポリエチレン粒子(粒径10.1μm、重量平均分子量500(東洋アドレ社製))100質量部に疎水化処理シリカ(疎水化処理無機微粒子1)0.5質量部を加え、ノビルタNOB130(ホソカワミクロン社製)を用いて、ジャケットに12℃の冷却水を1L/minの流量で流しながら、ケーシングと攪拌ブレード間のクリアランス3mm、回転数1500rpmで15分間攪拌し混合した。その後、目開き30μmの篩を用いて粗大粒子を除去し、無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子Aを得た。この潤滑剤粒子Aの帯電量を前述の方法で測定したところ、帯電量は22.5μc/gであった。
(無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子Aの作製)
ポリエチレン粒子(粒径10.1μm、重量平均分子量500(東洋アドレ社製))100質量部に疎水化処理シリカ(疎水化処理無機微粒子1)0.5質量部を加え、ノビルタNOB130(ホソカワミクロン社製)を用いて、ジャケットに12℃の冷却水を1L/minの流量で流しながら、ケーシングと攪拌ブレード間のクリアランス3mm、回転数1500rpmで15分間攪拌し混合した。その後、目開き30μmの篩を用いて粗大粒子を除去し、無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子Aを得た。この潤滑剤粒子Aの帯電量を前述の方法で測定したところ、帯電量は22.5μc/gであった。
(無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子B〜Kの作製)
潤滑剤粒子Aの作製において、潤滑剤粒子と疎水化処理無機微粒子を表2のように変更して、潤滑剤粒子B〜Kを作製し、各々の帯電量を前述の測定方法にて測定した。
潤滑剤粒子Aの作製において、潤滑剤粒子と疎水化処理無機微粒子を表2のように変更して、潤滑剤粒子B〜Kを作製し、各々の帯電量を前述の測定方法にて測定した。
なお、表2で、「無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子」の項の「J」は無機微粒子で被覆されていない潤滑剤粒子である。
〔トナーの製造例1(トナー(1)の作製)〕
(1)コア部用樹脂微粒子〔1〕の作製工程
下記に示す第1段重合、第2段重合及び第3段重合を経て多層構造を有するコア部用樹脂微粒子〔1〕を作製した。
(1)コア部用樹脂微粒子〔1〕の作製工程
下記に示す第1段重合、第2段重合及び第3段重合を経て多層構造を有するコア部用樹脂微粒子〔1〕を作製した。
(a)第1段重合(樹脂微粒子〔A1〕)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム4質量部をイオン交換水3040質量部に溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)10質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、スチレン532質量部、n−ブチルアクリレート200質量部、メタクリル酸68質量部、n−オクチルメルカプタン16.4質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、撹拌することによって重合(第1段重合)を行い、樹脂微粒子〔A1〕を作製した。なお、第1段重合で作製した樹脂微粒子〔A1〕の質量平均分子量(Mw)は16,500であった。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム4質量部をイオン交換水3040質量部に溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)10質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、スチレン532質量部、n−ブチルアクリレート200質量部、メタクリル酸68質量部、n−オクチルメルカプタン16.4質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、撹拌することによって重合(第1段重合)を行い、樹脂微粒子〔A1〕を作製した。なお、第1段重合で作製した樹脂微粒子〔A1〕の質量平均分子量(Mw)は16,500であった。
質量平均分子量(Mw)の測定は、「HLC−8220」(東ソー社製)及びカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZM−M3連」(東ソー社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2ml/minで流し、測定試料を室温において超音波分散機を用いて5分間処理を行う溶解条件で濃度1mg/mlになるようにテトラヒドロフランに溶解させ、次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得、この試料溶液10μlを上記のキャリア溶媒と共に装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出し、測定試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて測定した検量線を用いて算出する。検量線測定用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×106、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を測定し、検量線を作成した。また、検出器には屈折率検出器を用いた。
(b)第2段重合(樹脂微粒子〔A2〕:中間層の形成)
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン101.1質量部、n−ブチルアクリレート62.2質量部、メタクリル酸12.3質量部、n−オクチルメルカプタン1.75質量部からなる単量体混合液に、離型剤として、パラフィンワックス「HNP−57」(日本精鑞社製)93.8質量部を添加し、90℃に加温して溶解させた。
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン101.1質量部、n−ブチルアクリレート62.2質量部、メタクリル酸12.3質量部、n−オクチルメルカプタン1.75質量部からなる単量体混合液に、離型剤として、パラフィンワックス「HNP−57」(日本精鑞社製)93.8質量部を添加し、90℃に加温して溶解させた。
一方、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム3質量部をイオン交換水1560質量部に溶解させた界面活性剤溶液を98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に、前述の樹脂微粒子〔A1〕32.8質量部(固形分換算)添加し、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス」(エム・テクニック社製)により、前記パラフィンワックスを含有する単量体溶液を8時間混合分散させ、分散粒子径340nmを有する乳化粒子を含む分散液を調製した。次いで、この乳化粒子分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、この系を98℃にて12時間にわたり加熱撹拌することにより重合(第2段重合)を行い、樹脂粒子〔A2〕を作製した。なお、第2段重合で調製した樹脂微粒子〔A2〕のMwは23,000であった。
(c)第3段重合(コア部用樹脂微粒子〔1〕:外層の形成)
上記樹脂微粒子〔A2〕に、過硫酸カリウム5.45質量部をイオン交換水220質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、スチレン293.8質量部、n−ブチルアクリレート154.1質量部、n−オクチルメルカプタン7.08質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却しコア部用樹脂粒子〔1〕を得た。なお、コア部用樹脂微粒子〔1〕のMwは26,800であった。また、コア部用樹脂微粒子〔1〕の体積平均粒径は125nmであった。さらに、このコア部用樹脂微粒子〔1〕のガラス転移温度(Tg)は28.1℃であった。
上記樹脂微粒子〔A2〕に、過硫酸カリウム5.45質量部をイオン交換水220質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、スチレン293.8質量部、n−ブチルアクリレート154.1質量部、n−オクチルメルカプタン7.08質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却しコア部用樹脂粒子〔1〕を得た。なお、コア部用樹脂微粒子〔1〕のMwは26,800であった。また、コア部用樹脂微粒子〔1〕の体積平均粒径は125nmであった。さらに、このコア部用樹脂微粒子〔1〕のガラス転移温度(Tg)は28.1℃であった。
(2)シェル層用樹脂微粒子〔1〕の作製工程
上記コア部用樹脂微粒子〔1〕の第1段重合において、スチレンを548質量部、2−エチヘキシルアクリレートを156質量部、メタクリル酸を96質量部、n−オクチルメルカプタンを16.5質量部に変更した単量体混合液を用いた以外は同様にして、重合反応及び反応後の処理を行い、シェル層用樹脂微粒子〔1〕を作製した。なお、シェル層用樹脂微粒子〔1〕のTgは53.0℃であった。
上記コア部用樹脂微粒子〔1〕の第1段重合において、スチレンを548質量部、2−エチヘキシルアクリレートを156質量部、メタクリル酸を96質量部、n−オクチルメルカプタンを16.5質量部に変更した単量体混合液を用いた以外は同様にして、重合反応及び反応後の処理を行い、シェル層用樹脂微粒子〔1〕を作製した。なお、シェル層用樹脂微粒子〔1〕のTgは53.0℃であった。
(3)着色剤微粒子分散液の調製
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加し、この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「リーガル330R」(キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子が分散されてなる着色剤微粒子分散液〔1〕を調製した。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加し、この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「リーガル330R」(キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子が分散されてなる着色剤微粒子分散液〔1〕を調製した。
この着色剤微粒子分散液〔1〕における着色剤微粒子の粒子径を電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子杜製)を用いて測定したところ、110nmであった。
(4)トナー母体粒子〔1〕の作製
(a)コア部〔1〕の形成
コア部用樹微脂微粒子〔1〕420質量部(固形分換算)と、イオン交換水900質量部と、着色剤微粒子分散液〔1〕100質量部とを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に入れて撹拌した。反応容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを8〜11に調整した。
(a)コア部〔1〕の形成
コア部用樹微脂微粒子〔1〕420質量部(固形分換算)と、イオン交換水900質量部と、着色剤微粒子分散液〔1〕100質量部とを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に入れて撹拌した。反応容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを8〜11に調整した。
次いで、塩化マグネシウム・6水和物60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間放置した後に昇温を開始し、この系を80分間かけて80℃(コア部形成温度)まで昇温した。その状態で「コールターマルチサイザー3」(コールター社製)にて粒子の粒径を測定し、粒子の体積基準におけるメディアン径(D50)が5.8μmになった時点で、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を添加して粒径成長を停止させ、さらに、熟成処理として液温度80℃(コア部熟成温度)にて1時間にわたり加熱撹拌することにより融着を継続させ、コア部〔1〕を形成した。なお、コア部〔1〕の円形度を「FPIA2100」(シスメックス社製)にて測定したところ0.930であった。また、電界放出形走査電子顕微鏡JSM−7401F(日本電子社製)を用いて走査透過電子顕微鏡法にてコア部〔1〕を10000倍にて観察し、着色剤が結着樹脂に溶解し、着色剤分散微粒子が残っていないことを確認した。
(b)シェル層の形成
次いで、65℃においてシェル層用樹脂微粒子〔1〕46.8質量部(固形分換算)を添加し、さらに塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、10分間かけて添加した後、80℃(シェル化温度)まで昇温し、1時間にわたり撹拌を継続し、コア部〔1〕の表面に、シェル層用樹脂微粒子〔1〕の粒子を融着させた後、80℃(シェル熟成温度)で所定の円形度まで熟成処理を行い、シェル層を形成させた。ここで、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を加え、8℃/分の条件で30℃まで冷却し、生成した融着粒子を濾過し、45℃のイオン交換水で繰り返し洗浄し、その後、40℃の温風で乾燥することにより、コア部表面にシェル層を有する、体積基準におけるメディアン径(D50)が5.9μm、Tgが31℃のトナー母体粒子〔1〕を得た。
次いで、65℃においてシェル層用樹脂微粒子〔1〕46.8質量部(固形分換算)を添加し、さらに塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、10分間かけて添加した後、80℃(シェル化温度)まで昇温し、1時間にわたり撹拌を継続し、コア部〔1〕の表面に、シェル層用樹脂微粒子〔1〕の粒子を融着させた後、80℃(シェル熟成温度)で所定の円形度まで熟成処理を行い、シェル層を形成させた。ここで、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を加え、8℃/分の条件で30℃まで冷却し、生成した融着粒子を濾過し、45℃のイオン交換水で繰り返し洗浄し、その後、40℃の温風で乾燥することにより、コア部表面にシェル層を有する、体積基準におけるメディアン径(D50)が5.9μm、Tgが31℃のトナー母体粒子〔1〕を得た。
このトナー母体粒子〔1〕の帯電量は、−25μc/gであった。帯電量の測定は、キャリア粒子としてEP6001用キャリア粒子を用い、前述の潤滑剤粒子の帯電量測定と同様の方法で行った。
(5)外添剤の添加:トナー(1)の作製
乾燥されたトナー母体粒子〔1〕100質量部に、前記表2記載の疎水化処理無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子Aを0.3質量部、負帯電性シリカ(RX200:日本アエロジル社製)1.0質量部をヘンシェルミキサー(日本コークス社製)に入れ、回転翼周速35m/秒、32℃で20分間攪拌混合した後、目開き45μmの篩を用いて粗大粒子を除去しトナー(1)を得た。
乾燥されたトナー母体粒子〔1〕100質量部に、前記表2記載の疎水化処理無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子Aを0.3質量部、負帯電性シリカ(RX200:日本アエロジル社製)1.0質量部をヘンシェルミキサー(日本コークス社製)に入れ、回転翼周速35m/秒、32℃で20分間攪拌混合した後、目開き45μmの篩を用いて粗大粒子を除去しトナー(1)を得た。
〔トナーの製造例2〜13(トナー(2)〜(13)の作製)〕
トナー製造例1において、外添剤の添加工程において添加される疎水化処理無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子を表3記載の組み合わせに変更したことの他は同様にしてトナー(2)〜(12)を作製した。トナー製造例1において、外添剤の添加工程において添加される疎水化処理無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子を、表1に記載の疎水化処理無機微粒子1(アミノプロピルトリメトキシシランで処理したシリカ)0.3質量部に変更したことの他は同様にしてトナー(13)を作製した。なお、トナー(10)〜(13)は比較用のトナーである。
トナー製造例1において、外添剤の添加工程において添加される疎水化処理無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子を表3記載の組み合わせに変更したことの他は同様にしてトナー(2)〜(12)を作製した。トナー製造例1において、外添剤の添加工程において添加される疎水化処理無機微粒子で被覆された潤滑剤粒子を、表1に記載の疎水化処理無機微粒子1(アミノプロピルトリメトキシシランで処理したシリカ)0.3質量部に変更したことの他は同様にしてトナー(13)を作製した。なお、トナー(10)〜(13)は比較用のトナーである。
〔現像剤の製造例1〜13〕
トナー(1)〜(13)の各々に対して、シリコーン樹脂を被覆した体積基準のメディアン径が35μmのフェライトキャリア1を、トナー濃度が7.5質量%となるよう混合することにより、現像剤1〜13を作製した。
トナー(1)〜(13)の各々に対して、シリコーン樹脂を被覆した体積基準のメディアン径が35μmのフェライトキャリア1を、トナー濃度が7.5質量%となるよう混合することにより、現像剤1〜13を作製した。
<評価>
以下の評価項目について判定した結果を表3に示す。
以下の評価項目について判定した結果を表3に示す。
〔画像不良発生率〕
上記のようにして作製したトナー(1)〜(13)について、デジタルカラー複合機「bizhub C360(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」の帯電手段を図1のようなローラ帯電方式に改造した改造機を用いて評価した。
上記のようにして作製したトナー(1)〜(13)について、デジタルカラー複合機「bizhub C360(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」の帯電手段を図1のようなローラ帯電方式に改造した改造機を用いて評価した。
評価は、各現像剤1〜13を順番に上記改造機のブラックの現像機に装填し、30℃・85%RHの環境で、画素面積率が10%の画像をA4版上質紙(64g/m2)に1000枚の連続プリントを行い、その中で黒点状の画像不良が生じたプリント枚数を数え、1000枚中に発生し黒点が発生したプリント数を画像不良発生率とした。画像不良発生率が0.5%未満では実用上問題無いとした。
(判定基準)
○:画像不良発生無し
△:画像不良率0.5%未満
×:画像不良率0.5%以上
〔クリーニング性〕
同様に上記デジタルカラー複合機「bizhub C360(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」の帯電手段を図1及び図2に示したローラ帯電方式に改造した改造機に上記で作製した現像剤1〜13を順番に装填し、10℃10%RHの環境で、画素面積率5%の画像をA4版上質紙(64g/m2)に10万枚プリントした後、ベタ画像(グリッド電圧−450V、現像電位350V)を出力してクリーニング性を判定した。画像上にトナーすり抜けがなければ実用上問題無い。
○:画像不良発生無し
△:画像不良率0.5%未満
×:画像不良率0.5%以上
〔クリーニング性〕
同様に上記デジタルカラー複合機「bizhub C360(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」の帯電手段を図1及び図2に示したローラ帯電方式に改造した改造機に上記で作製した現像剤1〜13を順番に装填し、10℃10%RHの環境で、画素面積率5%の画像をA4版上質紙(64g/m2)に10万枚プリントした後、ベタ画像(グリッド電圧−450V、現像電位350V)を出力してクリーニング性を判定した。画像上にトナーすり抜けがなければ実用上問題無い。
表3に示したように、本発明の静電荷像現像用トナー(1)〜(9)は比較用のトナー(10)〜(13)に比べて画像不良発生率及びクリーニング性において、いずれも優れた効果を発揮することが分かる。
10 感光体ドラム
11 帯電ローラ
11a 芯金
11b 弾性層
11c 抵抗制御層
11d 表面層
11e 押圧バネ
S1 電源
12 露光手段
13 現像手段
131 現像スリーブ
P 転写材
14 転写手段
16 分離手段
17 定着手段
18 クリーニング手段
11 帯電ローラ
11a 芯金
11b 弾性層
11c 抵抗制御層
11d 表面層
11e 押圧バネ
S1 電源
12 露光手段
13 現像手段
131 現像スリーブ
P 転写材
14 転写手段
16 分離手段
17 定着手段
18 クリーニング手段
Claims (5)
- 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有するトナー母体粒子と、潤滑剤粒子母材を無機微粒子で被覆した潤滑剤粒子とを含有し、該潤滑剤粒子が、該トナー母体粒子と逆極性の帯電性を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
- 前記潤滑剤粒子が、金属石鹸、脂肪酸エステル、高級アルコール、ポリオレフィン類又は脂肪酸アミドを含有する粒子から選択されるいずれかを含有する粒子であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記無機微粒子が、疎水化処理剤によって表面処理された粒子であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 少なくとも、帯電、露光、現像、転写、及び定着の各プロセスを経て画像を形成する電子写真画像形成方法であって、前記帯電プロセスにおいては、帯電ローラを用い、かつ現像プロセスにおいては、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーを用いることを特徴とする電子写真画像形成方法。
- 少なくとも、帯電、露光、現像、転写、及び定着の各手段を備えた電子写真画像形成装置であって、前記帯電手段においては、帯電ローラを備え、かつ現像手段においては、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーを用いることを特徴とする電子写真画像形成装置。
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-
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- 2012-06-19 JP JP2012137392A patent/JP2014002268A/ja active Pending
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