JP2014174344A - 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、および画像形成方法 - 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、および画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】定着画像におけるこすりによる光沢の変化が抑制された静電荷像現像用トナーの提供。
【解決手段】少なくとも結着樹脂と離型剤とを含有し、10℃に保持してから10℃/分での1回目の昇温、−10℃/分での冷却、50℃24時間での熱処理、および10℃/分での2回目の昇温の過程を経る示唆走査熱量測定による、前記1回目の昇温の際のピーク温度をTt1と、前記2回目の昇温の際のピーク温度をTt2(50℃)とした場合に、下記式(1)を満たす静電荷像現像用トナー。
式(1) Tt1<Tt2(50℃)
【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、および画像形成方法に関する。
特許文献1には、被転写体上に形成されたトナー像を、定着像の折り曲げ試験後の画像欠損最大幅が0.30mm以下となる定着条件で前記被転写体に定着したものを定着後トナーとし、トナーを測定試料とした示差走査熱量測定の1回目の昇温工程で得られる吸熱ピークのうち最も低温側の吸熱ピークのピーク温度をT1(℃)としたとき、定着前のトナーの0℃乃至100℃の範囲における吸熱ピークのうち最も低温側の吸熱ピーク温度T1aが40℃以上であり、前記定着後のトナーについて得られる前記ピーク温度T1bが、前記ピーク温度T1aに比較して10℃乃至35℃低い静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献2には、重量換算での分子量で50000以上の割合が15%以上25%以下である結晶性樹脂と、非晶性樹脂と、着色剤と、200℃で溶融させ、−4℃/minの冷却速度で冷却したときの偏光顕微鏡観察によるドメインサイズが10μm以下である、分子量が異なる2種以上の離型剤と、を含有する静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献3には、重量換算での分子量で5000以下の割合が15%以上25%以下である結晶性樹脂と、非晶性樹脂と、着色剤と、200℃で溶融させ、−4℃/minの冷却速度で冷却したときの偏光顕微鏡観察によるドメインサイズが10μm以下である離型剤と、を含有する静電荷現像用トナーが開示されている。
特開2009−139408号公報 特開2009−47854号公報 特開2008−152212号公報
本発明の課題は、定着画像におけるこすりによる光沢の変化が抑制された静電荷像現像用トナーを提供することにある。
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、
少なくとも結着樹脂と離型剤とを含有し、
10℃に保持してから10℃/分での1回目の昇温、−10℃/分での冷却、50℃24時間での熱処理、および10℃/分での2回目の昇温の過程を経る示唆走査熱量測定による、前記1回目の昇温の際のピーク温度をTt1と、前記2回目の昇温の際のピーク温度をTt2(50℃)とした場合に、下記式(1)を満たす静電荷像現像用トナーである。
式(1) Tt1<Tt2(50℃)
請求項2に係る発明は、
10℃に保持してから10℃/分での1回目の昇温および−10℃/分での冷却を行った後、熱処理を行わずに10℃/分での2回目の昇温を行う示唆走査熱量測定による、前記2回目の昇温の際のピーク温度をTt2(未処理)とした場合に、下記式(2)を満たす請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
式(2) Tt2(未処理)<Tt1
請求項3に係る発明は、
前記式(1)に示すTt1とTt2(50℃)との差が1℃以上30℃以下である請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項4に係る発明は、
前記式(2)に示すTt2(未処理)とTt1との差が5℃以上30℃以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷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である。
請求項6に係る発明は、
請求項1〜請求項4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である。
請求項7に係る発明は、
請求項5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、像保持体の表面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である。
請求項8に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面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5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、前記像保持体の表面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、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面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。
請求項9に係る発明は、
像保持体の表面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5に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面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、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面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である。
請求項1に係る発明によれば、式(1)を満たさない場合に比べ、定着画像におけるこすりによる光沢の変化が抑制された静電荷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、式(2)を満たさない場合に比べ、低温定着性に優れた静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項3に係る発明によれば、Tt1とTt2(50℃)との差が前記範囲でない場合に比べ、定着画像におけるこすりや摩擦による光沢の変化がより抑制された静電荷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、Tt2(未処理)とTt1との差が前記範囲でない場合に比べ、低温定着性と耐熱性に優れた静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項5、6、7、8、および9に係る発明によれば、式(1)を満たす静電荷像現像用トナーを用いない場合に比べ、こすりや摩擦による光沢の変化が抑制される定着画像を形成し得え、さらに低温定着性と耐熱性に優れる静電荷像現像剤、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、および画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置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を示す概略構成図である。 ピーク温度を説明するためのDSC曲線を示すグラフである。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について説明する。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、少なくとも結着樹脂と離型剤とを含有する。尚、10℃に保持してから10℃/分での1回目の昇温、−10℃/分で−10℃までの冷却、50℃24時間での熱処理、および10℃/分での2回目の昇温の過程を経る示唆走査熱量測定による、前記1回目の昇温の際のピーク温度をTt1と、前記2回目の昇温の際のピーク温度をTt2(50℃)とした場合に、下記式(1)を満たす。
式(1) Tt1<Tt2(50℃)
トナー画像表面に異物等(たとえばボールペンのキャップ、シャープペンシルのノック部、指の爪など)が押し付けられ、こすられると、こすられた部分のトナー画像表面の光沢が変化し、画像品質が低下することがあった。
尚、このこすりによるトナー画像表面の光沢変化が生じる理由は、必ずしも明確でないものの、以下のように推察される。即ち、圧力やこすりを受けた場所のトナー画像表面の結着樹脂が局所的に変形して周辺部の画像表面と比較して平滑性が異なることで、他の場所との光沢の変化が生じるものと考えられる。
尚、このこすりによる光沢変化は、単色トナーによる画像よりも2次色以上の画像においてより顕著となり、またトナー密度が高い画像ほど発生しやすく、更に低温定着性を有するトナーにおいて特に顕著となる傾向があった。2次色以上の画像やトナー密度の高い画像は、画像内のトナー層が厚くなりやすいため、圧力やこすりを受けた場合に結着樹脂が局所的に変形して、周辺部の画像表面の平滑性と比較して表面性が異なるように変形しやすいものと考えられる。また、低温定着性を有するトナーは熱に対する溶解性が向上されており、より少ないエネルギーで熱溶解して記録媒体に接着し固定化される特性を有する。そのため、低温定着性を有するトナーに用いる結着樹脂はガラス転移温度が低く、シャープメルトなものが含まれている。こうした材料は、定着後の画像においても、異物による圧力やこすりによって発生する局所的な熱や圧力によって変形しやすいものと考えられ、その結果こすりによる光沢の変化が生じやすいものと推察される。
これに対し、本実施形態に係るトナーは前記式(1)を満たす。ここで、前記式(1)におけるピーク温度Tt1は、示差走査熱量測定(DSC)における1回目の昇温の工程の際に測定されるものであり、この熱特性挙動は定着工程を経た後などの高温熱履歴を受けていない状態のトナーの熱特性を表し、つまり定着前のトナーにおけるガラス転移温度を表すものと考えられる。また、前記ピーク温度Tt2(50℃)は、示差走査熱量測定(DSC)における1回目の昇温、冷却、50℃24時間での熱処理、および2回目の昇温の過程を経て測定されるものである。この熱特性挙動における1回目の昇温および冷却の工程は、画像形成における定着工程に見立てられ、つまりピーク温度Tt2(50℃)は定着後のトナーにおける熱特性を表す指標と考えられる。更に、上記熱特性挙動における50℃24時間での熱処理は、定着されたトナー画像が保存される際に時間の経過とともに自然に付与される熱エネルギーに見立てたものと考えられ、この自然に付与される熱エネルギーを短時間(24時間)で付与したものと考えられる。従って、ピーク温度Tt2(50℃)は定着直後から時間が経過した際のトナーにおける熱特性を表す指標と考えられる。
以上の通り、式(1)の「Tt1<Tt2(50℃)」の関係式は、定着前のトナーにおけるガラス転移温度よりも、定着後に保存され時間が経過した際のトナーにおけるガラス転移温度が高いことを表す指標と考えられる。
ここでピーク温度とは、図3に示すように吸熱ピークとベースラインの立ち上がり勾配との交点pを表す。
本実施形態に係るトナーは、上記の通り定着前のトナーにおけるピーク温度よりも、定着直後から更に時間が経過した際のトナーにおけるピーク温度が高い。トナー製造時に非晶性樹脂と結晶性樹脂を混合し、一部が相溶した状態でトナーを作製する。定着時には非晶性樹脂と結晶性樹脂は熱で溶融し非晶性樹脂とより相溶して溶融粘度が低下して紙などの記録媒体上に定着し、定着後はトナー画像は記録媒体上で急速に温度が低下して固化し、トナー画像を得る。相溶状態にある定着画像中のトナー樹脂はDSCのピーク温度が低い状態であり、圧力やこすりによる画像表面の変形が生じやすい。
トナー作製時に、たとえば非晶性樹脂と結晶性樹脂を適度な相溶性に制御することで、定着時には非晶性樹脂と結晶性樹脂は熱で溶融し非晶性樹脂とより相溶し定着画像を得るが、定着後には定着画像中の非晶性樹脂と結晶性樹脂は過相溶状態となり、相分離して結晶化していく。
つまり定着画像中のトナーの結晶性樹脂が再結晶化しやすく、また結晶性樹脂と非晶性樹脂とが相分離しやすい構成であると考えられる。そのため、定着後に定着画像中のトナーのDSCのピーク温度が上昇して結着樹脂の熱的機械的な強度が上昇し、それにより圧力やこすりを受けた場合にも結着樹脂が変形しにくく、こすりによる画像表面の光沢変化が抑制されるものと推察される。
このような効果は結晶性樹脂だけでなく、非晶性樹脂と相溶性のあるワックスを用いた場合でも発現する。また、結晶の核となるものをトナーに加えることでも再結晶化を促進し得る。結晶の核となるものは、用いる結晶性樹脂やワックスと結晶型が類似していたり融点が高いことなどが重要である。例えば、より融点が高い結晶性樹脂やワックスを少量添加したり、融点が高い樹脂粒子、樹脂中の架橋成分、無機粒子なども用い得る。さらに、適度な熱を加えることで促進され、これらのトナーを用いて画像出力後に、定着画像を保管するトレーを30℃以上50℃以下に加熱して、出力後の定着画像に熱エネルギーを加えることでより効果的に定着画像におけるこすりによる光沢の変化が抑制し得る。
Tt1に比べてTt2(50℃)が上昇していれば、定着画像においてこすりによる光沢の変化のために画像品質が低下することが抑制され、定着画像の取り扱いや保管の観点においても過敏になる必要なく容易に定着を行える。
・Tt1とTt2(50℃)との差
尚、式(1)に示すTt1とTt2(50℃)との差は、1℃以上30℃以下であることが好ましく、更には3℃以上20℃以下であることがより好ましい。また、10℃に保持してから10℃/分での1回目の昇温、−10℃/分で−10℃までの冷却、40℃24時間での熱処理、および10℃/分での2回目の昇温の過程を経る示唆走査熱量測定による、前記2回目の昇温の際のピーク温度をTt2(40℃)とした場合のTt2(40℃)が3℃以上20℃以下であることが更に好ましい。
Tt1とTt2(50℃)との差が上記下限値以上であることにより、定着画像中の結着樹脂の熱的機械的な強度の上昇がより効率的に図られ、定着画像におけるこすりによる光沢の変化がより効果的に抑制される。また、Tt2(40℃)が上記下限以上であることで、画像定着後により短時間で機械的強度が上昇するため、定着画像におけるこすりによる光沢の変化がより効果的に抑制される。
一方、上記上限値以下であることにより、トナー組成物の中の再結晶化が過剰に進行して透明性を低下させることを抑制する。上記上限以上の場合は、例えばOHPフィルムに定着画像を作成して投影機で画像を投影した場合や、電飾フィルムに定着画像を作成して片側から光を当てて画像を見せる場合などに、色のくすみや明るさの低下などの問題が発生する。上記上限以下にすることで、これらの問題の発生が抑制される。
・達成方法
前記式(1)を満たすトナーを達成する手段としては、特に限定されるものではないが、例えばトナー構成として熱溶融時には相溶して、固化時には相分離が進行する材料を用いる方法が挙げられる。具体的には、非晶性樹脂と相溶性が低い結晶性樹脂(例えば炭素数が多い飽和脂肪族ポリエステル、炭素数12のジカルボン酸である1,12−ドデカンジカルボン酸と炭素数12のジオールである1,12−ドデカンジオールとを重合した結晶性ポリエステル等)を結晶性樹脂と混合して用いる方法、非晶性樹脂中のビスフェノールAのエチレンオキサイド(EO)付加物の量や長鎖のアルキル鎖を付加したモノマーの量などを調整して非晶性樹脂の相溶性を制御する方法、再結晶化を促進する材料として核剤(例えば高融点のパラフィンワックスや脂肪酸金属塩、金属酸化物等)を添加する方法などが挙げられる。
但し、本実施形態に係るトナーおいては、特に低温定着性を得つつ且つ式(1)を満たすことによって、低温定着性とこすりによる光沢の変化の抑制との両立を図ることが好ましい。その観点からすれば、相溶を促進する材料と相分離を促進する材料とを併用し、且つこの両者のバランスを取った成分構成とすることが好ましい。具体的に相溶を促進する材料としては、非晶性樹脂と相溶性が高い結晶性樹脂(例えば炭素数が適度な飽和脂肪族ポリエステル、炭素数8のジカルボン酸であるセバシン酸と炭素数9のジオールである1,10−デカンジオールとを重合した飽和脂肪族ポリエステル、炭素数10のジカルボン酸であるドデカン二酸と炭素数6のジオールである1,6−ヘキサンジオールとを重合した飽和脂肪族ポリエステル等)、エステルワックス、定着温度にて溶融する可塑剤などが挙げられる。
つまり、本実施形態においては、上記の相溶を促進する材料を用いつつ且つ上記相分離を促進する材料を混合してそのバランスを取る構成とすることが好ましい。尚、詳細については後述する。
・式(2)
また本実施形態においては、10℃に保持してから10℃/分の1回目の昇温および−10℃/分で−10℃までの冷却を行った後、熱処理を行わずに2回目の昇温を行う示唆走査熱量測定(DSC)による、該2回目の昇温の際のピーク温度をTt2(未処理)とした場合に、下記式(2)を満たすことが好ましい。
式(2) Tt2(未処理)<Tt1
ここで、前記式(2)におけるピーク温度Tt2(未処理)は、示差走査熱量測定(DSC)における1回目の昇温、冷却、50℃もしくは40℃の熱処理を行わずに実施される2回目の昇温の過程を経て測定されるものである。この熱特性挙動における1回目の昇温および冷却の工程は、画像形成における定着工程に見立てられ、つまりTt2(未処理)は定着溶融時のトナーにおける熱特性を表す指標と考えられる。
DSCによる定着前のトナーの前記ピーク温度Tt1と比較して、定着時のトナーのピーク温度Tt2(未処理)が低くなるトナーでは、低温定着性が達成される。
この詳細は明らかでないものの、定着時に定着部材からの加熱により、トナー中の樹脂が分子運動して相溶化することで樹脂の溶融粘度が低下して低温定着性を発揮することが、定着時のトナーの熱特性挙動に反映されるものと思われる。つまり、前記Tt2(未処理)のTt1に対する低下は、分子構造の分岐、金属架橋、可塑化成分などのインタラクションによる相互作用の結果と考えられる。そして、良好な低温定着性を得るためには定着時にトナーが効率的に軟化することが好ましく、即ちTt1に対してTt2(未処理)が低下することが望ましい。
尚、式(2)に示すTt1とTt2(未処理)との差は、5℃以上30℃以下であることが好ましく、更には8℃以上25℃以下であることがより好ましく、10℃以上20℃以下であることが更に好ましい。
Tt1とTt2(未処理)との差が上記下限値以上であることにより、より優れた低温定着性が発揮される。一方、上記上限値以下であることにより、定着前のトナーの性能が効率的に確保される。
尚、前記式(1)を満たしつつ且つ前記式(2)を満たすトナーを達成する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば前述の通り、相溶を促進する材料を用いつつ且つ相分離を促進する材料を加熱状態で混合してそのバランスを取る構成とすることで良好に達成される。
・Tt1
前述の1回目の昇温の際のガラス転移温度(Tt1)は、40℃≦Tt1≦60℃の範囲であることが好ましく、更には45℃≦Tt1≦60℃の範囲であることがより好ましく、50℃≦Tt1≦60℃の範囲であることが更に好ましい。
既述の通りTt1は定着前のトナーにおけるガラス転移温度を表すものと考えられ、このTt1が上記下限値以上であることにより、良好な帯電維持性、耐フィルミングおよび耐ブロッキング性が得られる。一方、上記上限値以下であることにより、より優れた低温定着性が発揮される。
尚、前記式(1)を満たしつつ且つ上記範囲のTt1を満たすトナーを達成する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば前述の通り、相溶を促進する材料を用いつつ且つ相分離を促進する材料を混合してそのバランスを取る構成とすることや、非晶性樹脂のガラス転移温度を制御することで良好に達成される。
・示唆走査熱量測定(DSC)
本実施形態における前記示差走査熱量測定は、以下の方法により行われる。
示差走査熱量計として、DSC−60A(島津製作所社製)を用いる。測定は、まず第1昇温工程として、10℃で10分保持したのちに(10℃)から200℃まで毎分10℃の速度で昇温を行う。この際得られる示差走査熱量曲線をJIS K−7121:87および前述のピーク温度の導き方に準じて解析することで、前記ピーク温度Tt1が算出される。
次いで、上記第1昇温工程を行った後、そのまま10分間200℃で保持し、その後液化窒素を用いて−10℃まで毎分−10℃の速度で冷却させ、10分間−10℃で保持する。
その後、前記Tt2(50℃)を測定する場合には、50℃24時間での熱処理を実施する。尚、この熱処理の際の加熱装置としては温度が一定に保持し得るものならばどのようなものでも構わないが、例えば恒温チャンバーなどを用いる。その後、第2の昇温工程として10℃で10分保持したのちに10℃から200℃まで毎分10℃の速度で再昇温を行う。この際得られる示差走査熱量曲線をJISK−7121:87および前述のピーク温度の導き方に準じて解析することで、前記ピーク温度Tt2(50℃)が算出される。なお、ピーク温度Tt2(40℃)の算出は、40℃で24時間熱処理をすること以外同様にして行なう。
また、前記ピーク温度Tt2(未処理)を測定する場合には、前記の冷却の工程までを行った後に、40度や50℃の熱処理を実施せずに、第2の昇温工程として−10℃から200℃まで毎分10℃の速度で再昇温を行う。この際得られる示差走査熱量曲線をJIS K−7121:87および前述のピーク温度の導き方に準じて解析することで、前記ピーク温度Tt2(未処理)が算出される。
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、を含んで構成される。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、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。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(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)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、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)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(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)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、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、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、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も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
なお、樹脂の「結晶性」とは、結晶性樹脂単体の示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、非晶性樹脂単体の示差走査熱量測定(DSC)において半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等)が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば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等)、脂環式ジオール(例えば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等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノール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等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
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。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下より好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
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)により測定する。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溶媒で行う。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する。
非晶性ポリエステル樹脂の製造は、周知の製造方法が挙げられる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法が挙げられる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
尚、本実施形態においては、前記式(1)を達成する観点から、相分離を促進する材料を用いることが好ましく、更に前記式(2)や前記Tt1の好ましい範囲をも達成する観点においては、相溶を促進する材料を用いつつ且つ上記相分離を促進する材料を混合してそのバランスを取る構成とすることが好ましい。
ここで、上記相分離を促進する材料に相当する非晶性樹脂としては、相溶性が低い非晶性樹脂が挙げられる。例えば、原料として以下の相溶性を低減させる原料(非相溶化原料)を添加した非晶性ポリエステルが挙げられる。上記非相溶化原料としては、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、シクロヘキサンジメタノール、アルケニルコハク酸などが等が挙げられる。
これらの中でも、特にビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物やアルケニルコハク酸などの量で制御することが好ましい。
尚、相溶性が低い非晶性樹脂として用いられる非晶性ポリエステルにおける、上記非相溶化原料の組成比としては、たとえばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物1に対してビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物を1以上99以下(モル比)が好ましく、更には2以上10以下がより好ましい。
また、前記相溶を促進する材料に相当する非晶性樹脂としては、相溶性が高い非晶性樹脂が挙げられる。例えば、原料として以下の相溶性を向上させる原料(相溶化原料)を添加した非晶性ポリエステルが挙げられる。上記相溶化原料としては、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物や、フマル酸、エチレングリコール等が挙げられる。
これらの中でも、特にビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物が好ましい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、飽和脂肪族直鎖のポリエステル、直鎖の多価カルボン酸と直鎖の多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の製造は、例えば、非晶性ポリエステルと同様に、周知の製造方法が挙げられる。
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
尚、本実施形態においては、前記式(1)を達成する観点から、相分離を促進する材料を用いることが好ましく、更に前記式(2)や前記Tt1の好ましい範囲をも達成する観点においては、相溶を促進する材料を用いつつ且つ上記相分離を促進する材料を混合してそのバランスを取る構成とすることが好ましい。
ここで、上記相分離を促進する材料に相当する結晶性樹脂としては、相溶性が低い結晶性樹脂が挙げられる。例えば、前記直鎖の多価カルボン酸として主鎖部分の炭素数が10以上20以下である直鎖型脂肪族ジカルボン酸を用い、且つ前記多価アルコールとして主鎖部分の炭素数が9以上20以下である直鎖型脂肪族ジオールを用いた結晶性ポリエステルが挙げられる。
これらの中でも、特に直鎖型脂肪族ジカルボン酸の炭素数として10以上18以下がより好ましく、12以上16以下が更に好ましい。また、直鎖型脂肪族ジオールの炭素数として10以上18以下がより好ましく、12以上16以下が更に好ましい。
一方で、相溶性が低い結晶性樹脂においては、原料として主鎖部分の炭素数が9以下である脂肪族ジカルボン酸や、主鎖部分の炭素数が9以下である脂肪族ジオールは用いないことが好ましい。
また、上記相溶を促進する材料に相当する結晶性樹脂としては、相溶性が高い結晶性樹脂が挙げられる。例えば、前記多価カルボン酸として主鎖部分の炭素数が2以上10以下である直鎖型脂肪族ジカルボン酸を用い、且つ前記多価アルコールとして主鎖部分の炭素数が2以上10以下である直鎖型脂肪族ジオールを用いた結晶性ポリエステルが挙げられる。
これらの中でも、特に直鎖型脂肪族ジカルボン酸の炭素数として4以上10以下がより好ましく、6以上8以下が更に好ましい。また、直鎖型脂肪族ジオールの炭素数として4以上10以下がより好ましく、6以上8以下が更に好ましい。
尚、前記の相溶性が高い結晶性樹脂の量(A’)に対する、相溶性が低い結晶性樹脂の量(B’)の割合(B’/A’)としては、0.01以上50以下が好ましく、0.1以上20以下がより好ましく、0.5以上10以下が更に好ましい。
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
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、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−ワックス−
ワックスとしては、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又は鉱物・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。
尚、本実施形態においては、前記式(1)を達成する観点から、相分離を促進する材料を用いることが好ましく、更に前記式(2)や前記Tt1の好ましい範囲をも達成する観点においては、相溶を促進する材料を用いつつ且つ上記相分離を促進する材料を混合してそのバランスを取る構成とすることが好ましい。
相分離を促進するワックスとしてはポリエチレンワックスやポリプロピレンワックスなどのパラフィンワックス、相溶を促進するワックスとしてはカルナウバワックスやライスワックスなどのエステルワックス、アミドワックスどがあげられる。
ワックスの融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
尚、本実施形態においては、前記式(1)を達成する観点から、相分離を促進する材料を用いることが好ましく、更に前記式(2)や前記Tt1の好ましい範囲をも達成する観点においては、相溶を促進する材料を用いつつ且つ上記相分離を促進する材料を混合してそのバランスを取る構成とすることが好ましい。
ここで、上記相溶を促進する材料に相当する添加剤としては、流動パラフィン、定着温度にて溶融する可塑剤、ブロック樹脂、グラフト樹脂、脂肪酸等が挙げられる。
定着温度にて溶融する可塑剤としては、具体的には溶融温度が50℃以上100℃以下の範囲である可塑剤が挙げられる。
上記定着温度にて溶融する可塑剤の添加量としては、結晶性樹脂やワックスに対し0.01以上50以下(質量比)が好ましく、更には0.2以上20以下がより好ましく、0.1以上10以下が更に好ましい。
また、上記相分離を促進する材料に相当する添加剤としては、相溶性が低く核剤として機能し、結晶性樹脂の再結晶化を促進する添加剤が挙げられる。
上記核剤としては、例えばポリエチレンワックスやポリプロピレンワックスなどのパラフィンワックス、、脂肪酸金属塩、無機粒子、金属酸化物粒子等が挙げられる。
尚、上記パラフィンワックスとしては、直鎖状のアルキル鎖を有するものが好ましく、その溶融温度としては70℃以上200℃以下が好ましく、更には80℃以上160℃以下がより好ましく、90℃以上140℃以下が更に好ましい。
上記添加剤の添加量としては、結晶性樹脂やエステルワックス、アミドワックスなどに対し0.01以上20以下(質量比)が好ましく、更には0.1以上15以下がより好ましく、1以上10以下が更に好ましい。
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(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。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマンーコールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
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%となる粒径を体積平均粒径D16v、数平均粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積平均粒径D84v、数平均粒径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/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の形状係数SF1としては、110以上150以下が好ましく、120以上140以下がより好ましい。
なお、形状係数SF1は、下記式により求められる。
式:SF1=(ML/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
(外添剤)
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。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)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。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質量部である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、PMMA、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
(トナーの製造方法)
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
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、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、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。
これらの中も、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
いずれの製法においても、製造中に非晶性樹脂と結晶性樹脂やワックス、その他の添加物などを混合したのちに、非晶性樹脂のガラス転移温度以上の温度を経て、さらに最終的には非晶性樹脂のガラス転移温度未満の温度に下げることが重要である。トナー組成物混合後に非晶性樹脂のガラス転移点以上におくことで非晶性樹脂と結晶性樹脂やワックスが一部相溶し、低温定着性が向上する。また、非晶性樹脂のガラス転移点温度未満にすることでトナー粒子の凝集を抑制することができる。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程・冷却)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−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、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する。
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。
界面活性剤としては、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等が挙げられる。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してもよい。
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、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、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以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μmがさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50pとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散と同様にして、例えば、着色剤分散液、離型剤分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、例えば無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等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)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−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、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、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よい。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、加圧濾過等を施すことがよい。また、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、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レディーゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動師分機、風力師分機等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、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;、マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;、多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;、マトリックス樹脂に導電性粒子が分散・配合された樹脂分散型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア、樹脂含浸型キャリア、及び導電性粒子分散型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、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等が挙げられる。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、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を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、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、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電材料等、その他添加剤を含ませてもよい。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及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、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芯材表面に噴霧するスプレー法、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。
二成分現像剤における、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が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置/画像形成方法>
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、像保持体の表面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、像保持体の表面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、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面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。そして、静電荷像現像剤として、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では、像保持体の表面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、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面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、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面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(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;、トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;、トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
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)であってもよい。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。
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、本実施形態に係る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、画像形成装置に対して脱着する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ル22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール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。なお、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール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、駆動ロール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の供給がなされる。
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。なお、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ル(帯電手段の一例)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(静電荷像形成手段の一例)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(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体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(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
なお、一次転写ロール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、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一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、各一次転写ロール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、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば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、イエロー画像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。
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によってトナー画像として可視像(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(現像剤保持体の一例)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一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一次転写へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール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に制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、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ル24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール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。なお、この際の二次転写バイアスは二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(定着手段の一例)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記録紙P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が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
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、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、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。
<プロセスカートリッジ/トナーカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面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である。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、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2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
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、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、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トナーを収容するものである。
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の着脱される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、実施例および比較例を挙げ、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。また、「部」は特に断りがない限り「質量部」を示す。
〔実施例1〕
(トナー粒子(1)の作製)
−結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製−
・1,10−デカンジカルボン酸 :33部
・1,4−ブタンジオール :25部
・ジメチルスルホキシド :30部
・エチレングリコール :5部
・ジブチル錫オキサイド :0.5部
上記組成を乾燥した3口フラスコに入れたのち、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて185℃で8時間攪拌を行った。減圧下、ジメチルスルホキシドを留去し、その後、減圧下にて210℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂(1)を合成した。
結晶性ポリエステル樹脂(1)170部と、酢酸エチル150部と、水酸化ナトリウム水溶液(0.5N)0.05部とを用意し、これらを500mlのセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して結晶性樹脂混合液(1)を調製した。この結晶性樹脂混合液(1)を撹拌しながら、徐々に水酸化ナトリウム水溶液(0.05N)500部を加え、転相乳化させた。この転送乳化液をバットに移し風通りの良いところで撹拌しながら48時間撹拌し続けることで脱溶剤することにより 結晶性ポリエステル樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液(1)を調製した。
−非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製−
テレフタル酸80mol%及びフマル酸10mol%からなる酸成分と、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物45mol%及びビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物45mol%からなるアルコール成分と、を1:1のmol比で、攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに仕込み、窒素雰囲気化で2時間を要して80℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した。その後、前記混合物100部に対しジブチル錫オキサイド0.5部を投入し、さらに生成する水を留去しながら同温度から2時間を要して210℃まで温度を上げ、210℃でさらに4時間脱水縮合反応を継続して非晶性ポリエステル樹脂(1)を得た。
次いで、得られた非晶性ポリエステル樹脂(1)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%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で95℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記非晶性ポリエステル樹脂溶融体と同時にキャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に移送した。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た。その後、0.5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを8.5に調整し45℃で5時間処理した後、硝酸水溶液でpHを7.5に調整し、さらに固形分量を調整して、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を得た。
−着色剤分散液の調製−
・カーボンブラック(モーガルL:キャボット製):55部
・ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製):5部
・イオン交換水:220部
以上の成分を混合して、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間攪拌し、その後アルティマイザーにて分散処理して平均粒子径が320nmである着色剤(カーボンブラック)粒子が分散された着色剤分散剤を調製した。
−離型剤分散液(1)の調製−
・パラフィンワックス(HNP0190:日本精蝋(株)製、融点85℃):100部
・カチオン性界面活性剤 (サニゾールB50:花王(株)製):20部
・イオン交換水:1500部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が485nmであるワックス粒子が分散された離型剤分散液(1)を調製した。
(トナー粒子1の作成)
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)及び非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を固形分の比率で15:70の割合で混合し、この混合樹脂粒子分散液:100部と、着色剤分散液:10部と、離型剤分散液(1):10部と、ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学社製、Paho2S):5部と、イオン交換水:600部とを、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら45℃まで加熱した。45℃で30分保持した後、D50vが6.3μmの凝集粒子が生成していることを確認した。更に加熱用オイルバスの温度を上げて50℃で2時間保持し、D50vは6.6μmとなった。その後、この凝集粒子を含む分散液に20部の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)を追加した後、加熱用オイルバスの温度を60℃まで上げて30分間保持した。この凝集粒子を含む分散液に1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを8.2に調整した後ステンレス製フラスコを密閉し、磁気シールを用いて攪拌を継続しながら75℃まで加熱し、2時間保持した。氷水で冷却後、このトナー粒子を濾別し、25℃のイオン交換水で5回洗浄した後、凍結乾燥してトナー粒子1を得た。
(キャリアの作成)
スチレン−アクリル樹脂(スチレン:メチルメタクリレート=10:90、Mw:3.5万)2.5部をトルエン45部に投入し、樹脂溶液を作成した。この樹脂溶液にカーボンブラック0.2部を投入し、この混合液をサンドミルを用いて30分間微分散して分散液を作製した。この分散液25部を、体積平均粒径30μmのフェライト粒子100部と混合した。さらにこの混合物を真空脱気型ニーダーに入れ、80℃に加熱しながら30分間撹拌し、さらに減圧しながら撹拌して溶剤を除去した。溶剤除去後、75μmのメッシュで篩分を行い凝集物を除去してキャリアを得た。
[実施例1乃至13、比較例1乃至5]
トナー粒子1:100部と、外添剤(日本アエロジル社製、疎水性シリカ:RX50)0.5部と日本アエロジル社製、疎水性シリカR972:1.5部、をヘンシェルミキサーを用い周速20m/s×15分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。得られたトナー10部と、キャリア90部と、をV−ブレンダーを用い20rpmで20分間攪拌し、212μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
〔評価試験〕
・低温定着性試験
市販の電子写真複写機(DocuCentreColor450(富士ゼロックス社製)改造機)を用いて、OSコート紙W(坪量127g/m、富士ゼロックス社製)の上端3cmの位置にトナーの載り量を15g/m、大きさ3×3cmの未定着画像を出力した。
次にDocuCentreColor450に使用されている定着器を取り出し、外部駆動と温度制御ができるように改造したものを用い、定着温度140℃、定着速度30msecの駆動条件で未定着画像を定着した。この定着画像の下側の白紙部を観察し、トナー汚れ(トナーオフセット)の発生有無を確認した。
さらに定着画像部を、画像側が内側になるように軽く折り曲げたのちに、その上に重さ860g、直径76mmの金属ロールを150mm/sの速度で転がし通過させることで画像部に折り目を付け、画像を開いた後に画像折り曲げ部をガーゼで軽くこすった後の画像欠損状態を50倍のルーペで確認した。
−評価基準−
A:トナーオフセットによる汚れは無く、折り曲げ後の画像欠損幅は0.1mm未満であり、優れた定着状態であった。
B:トナーオフセットによる汚れは無く、折り曲げ後の画像欠損幅は0.1mm以上0.3mm未満であった。
C:トナーオフセットによる汚れがごく軽微に確認できるか、もしくは折り曲げ後の画像欠損幅は0.3mm以上0.6mm未満であった。
D:トナーオフセットによる汚れがはっきり確認できる状態、折り曲げ後の画像欠損幅は0.6mm以上である状態の、両方もしくはいずれかの状態であり、定着状態として劣るものであった。
・トナー保管性試験
トナー10gをステンレス製カップに秤量し、52℃、50%RHの環境に24時間放置したのちに、カップを傾けて212μmの金網にトナーを出したときのトナーの動きの観察と、212μmの金網を軽くゆすって網上に残ったトナー凝集物の観察を行ない、トナーの保管性を評価した。
−評価基準−
A:カップを傾けるとトナーがさらさらと流れだし、金網をゆすったあとにはトナーの凝集体は存在していない状態であった。
B:カップを傾けるとトナーがさらさらと流れだし、金網をゆすったあとにはトナーの凝集体が若干存在しており、この凝集体はとがったもので突くと容易にほぐれる状態であった。
C:カップを傾けるとトナーが徐々にほぐれて流れだす、もしくは、金網をゆすったあとにはトナーの凝集体が存在しており、この凝集体はとがったもので突くと容易にほぐれる状態であった。
D:カップをてもトナーは流れださずカップに衝撃を与えるとトナーが落ちる状態、金網をゆすったあとにはトナーの凝集体が多数存在しており、この凝集体はとがったもので突いても容易にほぐれない状態の、両方もしくはいずれかの状態であった。
・こすりによる画像光沢変化試験
低温定着性試験と同様にして作成した定着画像に、直径7mmの金属球を先端につけた棒を垂直に押し付けて一定の荷重をかけて1cm/秒の速度でこすり、こすった後の画像を観察した。
−評価基準−
A:100gの荷重でこすったあともほとんど光沢変化は無い状態であった。
B:75gの荷重でこすった跡はほとんど光沢変化が無いが、100gの荷重でこすった跡の光沢変化は確認できる状態であった。
C:50gの荷重でこすった跡はほとんど光沢変化が無いが、75gの荷重でこすった跡は光沢変化は確認できる状態であった。
D:50gの荷重でこすった跡の光沢変化が確認できる状態であった。
〔実施例2〕
結晶性ポリエステル樹脂混合物分散液(1)の調整
結晶性ポリエステル樹脂(2)の作成
・1,10−デカンジカルボン酸 :33部
・1,6−ヘキサンジオール :29部
・ジメチルスルホキシド :30部
・ジブチル錫オキサイド :0.5部
上記組成を用いること自体は結晶性ポリエステル樹脂(1)と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂(2)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂(3)の調整
・テレフタル酸 :30部
・1,10−デカンジオール :30部
・ジメチルスルホキシド :30部
・ジブチル錫オキサイド :0.5部
上記組成を用いること以外は結晶性ポリエステル樹脂(1)と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂(3)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂(2)95部、結晶性ポリエステル樹脂(3)5部を、溶融混合して結晶性ポリエステル樹脂混合物(1)を得た。結晶性ポリエステル樹脂混合物(1)を用いること以外は結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂混合物分散液(1)を得た。
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)を結晶性樹脂ポリエステル混合物分散液(1)にを変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを作製し、評価試験を実施した。
〔実施例3〕
−離型剤混合物分散液(1)の調製−
離型剤混合物(1)の調整
ペンタエリスリトールパルミチン酸エステル:融点72℃:100部と、数平均分子量900のポリエチレンワックス、融点106℃:2部を溶融混合して離型剤混合物(1)を得た。
離型剤分散液(1)において、離型剤(1)のかわりに離型剤混合物(1)を用いたこと以外は同様にして、離型剤混合物分散液(1)を得た。
実施例1において、結晶性樹脂ポリエステル分散液(1)を離型剤混合物分散液(1)に変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを作製し、評価試験を実施した。
〔実施例4〕
−非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の調製−
テレフタル酸80mol%及びトリメリト酸2mol%からなる酸成分と、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物20mol%及びビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物62mol%からなるアルコール成分と、を1:1のmol比で、攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに仕込み、窒素雰囲気化で2時間を要して75℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した。その後、前記混合物100部に対しジブチル錫オキサイド0.3部を投入し、さらに生成する水を留去しながら同温度から2時間を要して230℃まで温度を上げ、230℃でさらに5時間脱水縮合反応を継続して非晶性ポリエステル樹脂(2)を得た。
次いで、得られた非晶性ポリエステル樹脂を溶融状態のまま、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%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で95℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記非晶性ポリエステル樹脂溶融体と同時にキャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に移送した。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た。その後、0.5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを8.5に調整し45℃で5時間処理した後、硝酸水溶液でpHを7.5に調整し、さらに固形分量を調整して、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)を得た。
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)及び非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)及び非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)を固形分の比率で15:35:35の割合で混合しした以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを作製し、評価試験を実施した。
〔実施例5〕
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)及び非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を固形分の比率で30:55の割合で混合した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを作製し、評価試験を実施した。
〔比較例1〕
結晶性樹脂微粒子分散液(1)において、結晶性ポリエステル(1)を結晶性ポリエステル樹脂(2)にかえた以外は同様にして、結晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液(2)を得た。
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)及び非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を固形分の比率で20:65の割合で混合した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを作製し、評価試験を実施した。
〔比較例2〕
結晶性ポリエステル樹脂(4)の調整
・セバシン酸 :40部
・1,6−ヘキサンオール :30部
・ジメチルスルホキシド :30部
・ジブチル錫オキサイド :0.5部
上記組成を用いること以外は結晶性ポリエステル樹脂(1)と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂(4)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂(4)を用いること以外は結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂分散液(4)を得た。
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(4)及び非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を固形分の比率で3:82の割合で混合した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを作製し、評価試験を実施した。
〔比較例3〕
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(4)及び非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を固形分の比率で30:55の割合で混合した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを作製し、評価試験を実施した。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
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(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (9)

  1. 少なくとも結着樹脂と離型剤とを含有し、
    10℃に保持してから10℃/分での1回目の昇温、−10℃/分での冷却、50℃24時間での熱処理、および10℃/分での2回目の昇温の過程を経る示唆走査熱量測定による、前記1回目の昇温の際のピーク温度をTt1と、前記2回目の昇温の際のピーク温度をTt2(50℃)とした場合に、下記式(1)を満たす静電荷像現像用トナー。
    式(1) Tt1<Tt2(50℃)
  2. 10℃に保持してから10℃/分での1回目の昇温および−10℃/分での冷却を行った後、熱処理を行わずに10℃/分での2回目の昇温を行う示唆走査熱量測定による、前記2回目の昇温の際のピーク温度をTt2(未処理)とした場合に、下記式(2)を満たす請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
    式(2) Tt2(未処理)<Tt1
  3. 前記式(1)に示すTt1とTt2(50℃)との差が1℃以上30℃以下である請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記式(2)に示すTt2(未処理)とTt1との差が5℃以上30℃以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 請求項1〜請求項4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。
  6. 請求項1〜請求項4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。
  7. 請求項5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、像保持体の表面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。
  8. 像保持体と、
    前記像保持体の表面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5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、前記像保持体の表面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、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記記録媒体の表面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。
  9. 像保持体の表面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5に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面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、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
    前記記録媒体の表面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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