JP2015036724A - 静電荷像現像用トナーセット、静電荷像現像剤セット、トナーカートリッジセット、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナーセット、静電荷像現像剤セット、トナーカートリッジセット、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 Download PDF

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Shinya Nakajima
真也 中嶋
吉田 聡
Satoshi Yoshida
聡 吉田
田口 哲也
Tetsuya Taguchi
哲也 田口
梓也 坂元
Shinya Sakamoto
梓也 坂元
佐藤 修二
Shuji Sato
修二 佐藤
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Abstract

【課題】画像のない背景部分に静電荷像現像用トナーが現像される現象(以下、「かぶり」と称する)を抑制し、且つ、黒色画像及び黒色以外の有色画像間におけるグロス差を抑制する静電荷像現像用トナーセットの提供。【解決手段】ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、及びカーボンブラックを含む黒色トナーと、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、及び有機顔料を含む黒色以外の有色トナーと、を有し、前記黒色トナーにおける前記ポリエステル樹脂に対する前記スチレン−アクリル樹脂の比率をPkとし、前記有色トナーにおける前記ポリエステル樹脂に対する前記スチレン−アクリル樹脂の比率をPcとしたとき、前記比率Pk及び前記比率Pcが式:Pk<Pcの関係を満たす静電荷像現像用トナーセットによる。【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナーセット、静電荷像現像剤セット、トナーカートリッジセット、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
特許文献1には、樹脂粒子を水系媒体中で凝集させる工程を経て得られるトナーであって、該トナーは、有機溶媒中に、質量比で、1:0.05〜1:0.30のポリエステル樹脂とスチレンアクリル系樹脂とを溶解してなる樹脂溶液を水系媒体中に分散させた分散液を作製し、該分散液から有機溶媒を除去した後、樹脂粒子を水系媒体中で凝集させて得られるトナーが開示されている。
特許文献2には、カラートナー及びブラックトナーより構成されるフルカラー電子写真用トナーキットにおいて、カラートナーが少なくとも2価以上の芳香族カルボン酸と2価以上の芳香族アルコールから得られ、かつ分子間架橋構造を有する軟化点100℃〜150℃のポリエステル樹脂及びスチレンアクリル樹脂中に顔料を予め分散加工した軟化点100℃〜150℃の加工顔料、及び離型剤を含有し、スチレンアクリル樹脂がポリエステル樹脂中で0.5〜2.0μmの不連続相を形成した相分離構造を有し、ブラックトナーが少なくとも2価以上の芳香族カルボン酸と2価以上の芳香族アルコールから得られ、かつ分子間架橋構造を有する軟化点100℃〜150℃のポリエステル樹脂及びカーボンブラック、及び離型剤を含有するフルカラー電子写真用トナーキットが開示されている。
特許第4293017号公報 特許第3521373号公報
本発明は、非画像の部分に静電荷像現像用の黒トナーが現像される現象(以下、「かぶり」と称する場合がある)を抑制し、且つ、黒色画像及び黒色以外の有色画像間における光沢(以下「グロス」と称する場合がある)差を抑制する静電荷像現像用トナーセットを提供することを目的とする。
請求項1に係る発明は、
ポリエステル樹脂と、スチレン−アクリル樹脂と、カーボンブラックと、を含む黒色トナーと、
ポリエステル樹脂と、スチレン−アクリル樹脂と、有機顔料と、を含む黒色以外の有色トナーと、
を有し、
前記黒色トナーにおける前記ポリエステル樹脂に対する前記スチレン−アクリル樹脂の比率をPkとし、前記有色トナーにおける前記ポリエステル樹脂に対する前記スチレン−アクリル樹脂の比率をPcとしたとき、前記比率Pk及び前記比率Pcが式:Pk<Pcの関係を満たす静電荷像現像用トナーセットである。
請求項2に係る発明は、
前記比率Pcと前記比率Pkとの差(Pc−Pk)が0.15以上0.70以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナーセットである。
請求項3に係る発明は、
前記比率Pkが0.05以上0.35以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーセットである。
請求項4に係る発明は、
前記比率Pcが0.30以上0.80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セットである。
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セットのうち前記黒色トナーを含む第1静電荷像現像剤と、
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セットのうち前記有色トナーを含む第2静電荷像現像剤と、
を有する静電荷像現像剤セットである。
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セットのうち前記黒色トナーを収容した第1トナーカートリッジと、
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セットのうち前記有色トナーを収容した第2トナーカートリッジと、
を有し、
画像形成装置に脱着されるトナーカートリッジセットである。
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セットのうち前記第1静電荷像現像剤を収容した第1現像装置と、
請求項5に記載の静電荷像現像剤セットのうち前記第2静電荷像現像剤を収容した第2現像装置と、
を備え、
画像形成装置に脱着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、
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セットによる複数のトナー画像を形成する複数のトナー画像形成手段と、
前記複数のトナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、
前記複数のトナー画像を前記記録媒体上に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、
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セットによる複数のトナー画像を形成する複数のトナー画像形成工程と、
前記複数のトナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、
前記複数のトナー画像を前記記録媒体上に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、黒色トナーにおけるポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率(Pk)と、有色トナーにおけるポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率(Pc)と、が式:Pk<Pcの関係を満たさない場合に比べ、かぶりを抑制し、且つ、黒色画像及び黒色以外の有色画像間におけるグロス差を抑制する静電荷像現像用トナーセットが得られる。
請求項2に係る発明によれば、比率Pcと比率Pkとの差(Pc−Pk)が0.15以上0.70以下の範囲外である場合に比べ、凹凸を有する記録媒体及び平滑性を有する記録媒体における、黒色画像及び黒色以外の有色画像間におけるグロス差を抑制する静電荷像現像用トナーセットが得られる。
請求項3に係る発明によれば、比率Pkが0.05以上0.35以下の範囲外である場合に比べ、かぶりをより抑制する静電荷像現像用トナーセットが得られる。
請求項4に係る発明によれば、比率Pcが0.30以上0.80以下の範囲外である場合に比べ、かぶりをより抑制すると共に定着性の低下を抑制する静電荷像現像用トナーセットが得られる。
請求項5に係る発明によれば、黒色トナーにおけるポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率(Pk)と、有色トナーにおけるポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率(Pc)と、が式:Pk<Pcの関係を満たさないトナーを適用した場合に比べ、かぶりを抑制し、且つ、黒色画像及び黒色以外の有色画像間におけるグロス差を抑制する静電荷像現像剤セットが得られる。
請求項6〜9に係る発明によれば、黒色トナーにおけるポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率(Pk)と、有色トナーにおけるポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率(Pc)と、が式:Pk<Pcの関係を満たさないトナーを適用した場合に比べ、かぶりを抑制し、且つ、黒色画像及び黒色以外の有色画像間におけるグロス差を抑制する画像が得られる、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法が得られる。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 実施例で用いられた評価チャートを示す図である。 評価チャートの各画像パッチの色の重ね方を示す図である。
[静電荷像現像用トナーセット]
本実施形態に係る発明は、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、及びカーボンブラックを含む黒色トナーと、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、及び有機顔料を含む黒色以外の有色トナーと、を有し、前記黒色トナーにおける前記ポリエステル樹脂に対する前記スチレン−アクリル樹脂の比率をPkとし、前記有色トナーにおける前記ポリエステル樹脂に対する前記スチレン−アクリル樹脂の比率をPcとしたとき、前記比率Pk及び前記比率Pcが式:Pk<Pcの関係を満たす静電荷像現像用トナーセットである。
従来の静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」と称する場合がある)には、低温定着性及び帯電性の両立のため、結着樹脂として、ポリエステル樹脂及びスチレン−アクリル樹脂を併用している樹脂が適用される場合がある。ところが、このような結着樹脂にカーボンブラックを添加した場合、硬い無機顔料であるカーボンブラックは両樹脂の界面に偏在し易い。つまり、両樹脂を併用した結着樹脂にカーボンブラックを添加した黒色トナーは、低抵抗であるカーボンブラックの結着樹脂中での分散性が低くなり、電荷注入が生じる結果、帯電性が低下し、かぶりを引き起こすことがある。
そして、一般的に、トナー量の異なる画像が混在する記録媒体(ドキュメント)上においては、記録媒体表面の平滑性により、色間や、単色と二次色/三次色との間でグロス差が生じる場合があるところ、定着性の異なるポリエステル樹脂及びスチレン−アクリル樹脂を併用した結着樹脂を用いるトナーで画像を形成した場合、これらの樹脂の配合比によっては、黒色トナーで形成した画像と有色トナーで形成した画像間において、上記グロス差が生じる傾向をさらに助長すると考えられる。
そこで、本実施形態においては、静電荷像現像用トナーセット(以下、「トナーセット」と称する場合がある)として、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、及びカーボンブラックを含む黒色トナーと、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、及び有機顔料を含む黒色以外の有色トナー(以下、単に「有色トナー」と称する)と、を有し、さらに、黒色トナーにおけるポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率をPkとし、有色トナーにおける前記ポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率をPcとしたとき、比率Pk及び比率Pcが式:Pk<Pcの関係を満たすトナーセットを適用する。
本実施形態に係るトナーセットは、黒色トナーにおいて、ポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率Pkを低くすることにより、両樹脂の界面を少なくしている。
その結果、黒色トナーは、カーボンブラックの両樹脂の界面における偏在が抑制されてカーボンブラックの分散性の低下が抑制されることとなるため、かぶりによる画質の低下を抑制する。
また、黒色トナーにおける比率Pkと、有色トナーにおける比率Pcと、の関係を、上記式:Pk<Pcを満たすように調整することにより、黒色画像及び黒色以外の有色画像間におけるグロス差も調整されることとなる。
以上より、本実施形態に係るトナーセットは、かぶりを抑制し、且つ、黒色画像及び黒色以外の有色画像間におけるグロス差を抑制する。
なお、トナー中のポリエステル樹脂が水分を含み易いことから、高温高湿環境下(例えば、30℃90RH%)におけるトナーは帯電性が低下する傾向にあり、よりかぶりが生じ易くなるが、本実施形態に係るトナーセットは、上記構成とすることにより、高温高湿環境下であってもかぶりが抑制されると考えられる。
また、近年、環境負荷の低減のため記録媒体に載せるトナー量を低減するためトナー中の顔料量を増やす傾向にあるところ、顔料がカーボンブラックである黒色トナーの場合、形成された画像のグロスが低下する傾向にある。
そのため、ポリエステル樹脂及びスチレン−アクリル樹脂を併用した結着樹脂、及びカーボンブラックを含む黒色トナーから形成された画像と、黒色以外の他の有色トナーから形成された画像と、の間にはグロス差が生じ易いと考えられる。
しかし、本実施形態に係るトナーセットにおいては、ポリエステル樹脂及びスチレン−アクリル樹脂の比率を上記の関係を満たすようにしているため、トナー中のカーボンブラック量を増やした黒色トナーを適用した場合であっても、グロス差が抑制されると考えられる。
次に、黒色トナー及び有色トナーについて詳細に説明する。
黒色トナーは、結着樹脂として、ポリエステル樹脂及びスチレン−アクリル樹脂と、カーボンブラックと、必要に応じて、離型剤と、その他添加剤と、を含むトナー粒子を有して構成される。
有色トナーは、結着樹脂として、ポリエステル樹脂及びスチレン−アクリル樹脂と、有機顔料と、必要に応じて、離型剤と、その他添加剤と、を含むトナー粒子を有して構成される。
黒色トナー及び有色トナーは、外添剤が外添されていてもよい。
また、黒色トナー及び有色トナーは、黒色トナーにおけるポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率をPkとし、有色トナーにおけるポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率をPcとしたとき、比率Pk及び比率Pcは、式:Pk<Pcの関係を満たす。
なお、有色トナーが複数種類ある場合、比率Pcは、有色トナーそれぞれの比率Pcを示す。したがって、有色トナーが複数種類ある場合、全有色トナーの各々の比率Pcが、式:Pk<Pcの関係を満たす。
比率Pkと比率Pcとの差(Pc−Pk)は0.15以上0.70以下が望ましく、0.3以上0.55以下がより望ましい。
Pc−Pkは、0.15以上であることにより、凹凸がある記録媒体(例えば、普通紙)に画像を形成した場合であっても、黒色画像及び黒色以外の有色画像(二次色、三次色等の画像を含む)間におけるグロス差が抑制され易いと考えられる。
また、Pc−Pkは、0.70以下であることにより、平滑性を有する記録媒体(例えば、光沢紙)に画像を形成した場合であっても、黒色画像及び黒色以外の有色画像(二次色、三次色等の画像を含む)間におけるグロス差が抑制され易いと考えられる。
なお、有色トナーが複数種類ある場合、全有色トナーの各々において、比率Pkと比率Pcとの差(Pc−Pk)が0.15以上0.70以下であることが望ましい。
比率Pkは、0.05以上0.35以下が望ましく、0.10以上0.30以下がより望ましい。
比率Pkは、0.05以上であることにより、トナーの帯電量の分布が広範囲となってかぶりが生じることが抑制され易く、0.35以下であることにより、カーボンブラックの分散性が低下することに起因するかぶりが抑制され易いと考えられる。
比率Pcは、0.30以上0.80以下が望ましく、0.40以上0.70以下がより望ましい。
比率Pkは、0.30以上であることによりトナーの帯電量の分布が狭くなるため、かぶりが抑制され易く、0.80以下であることにより定着性の低下が抑制され易いと考えられる。
黒色トナーにおけるポリエステル樹脂の含有量は、例えば、トナー粒子全体に対して、50質量%以上80質量%以下が好ましく、59質量%以上75質量%以下がより好ましい。
黒色トナーにおけるスチレン−アクリル樹脂の含有量は、例えば、トナー粒子全体に対して、2質量%以上24質量%以下が好ましく、4質量%以上20質量%以下がより好ましい。
有色トナーにおけるポリエステル樹脂の含有量は、例えば、トナー粒子全体に対して、45質量%以上65質量%以下が好ましく、47質量%以上60質量%以下がより好ましい。
有色トナーにおけるスチレン−アクリル樹脂の含有量は、例えば、トナー粒子全体に対して、15質量%以上40質量%以下が好ましく、18質量%以上37質量%以下がより好ましい。
なお、黒色トナー及び有色トナーは、着色剤の種類、着色剤の含有量、及びポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率(Pk、Pc)、以外は、同じ構成であってもよい。
以下、黒色トナー及び有色トナーに含まれるトナー粒子に適用される、結着樹脂(ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂)、着色剤、離型剤、その他添加剤、及び外添剤について説明する。
(結着樹脂)
−ポリエステル樹脂−
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、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。
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 K7121−1987「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。
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。
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。
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−8120GPC、SC−8020GPCを用い、東ソー(株)製カラム・TSKgel SuperHM−H(6.0mmID×15cm)を2本使用し、THF溶媒(溶離液)で行う。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、RI検出器を用いて実験を行った。また、検量線は、東ソー(株)社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。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により得られる。
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。
−スチレン−アクリル樹脂−
スチレン−アクリル樹脂は、例えば、スチレン類と(メタ)アクリル酸エステル類と、の共重合体が挙げられる。
スチレン類としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等が挙げられる。
また、(メタ)アクリル酸エステル類としては、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、が挙げられる。
スチレン−アクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、45℃以上70℃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、既述の方法で求める。
スチレン−アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、30000以上100000以下が好ましく、40000以上80000以下より好ましい。
スチレン−アクリル樹脂の数平均分子量(Mn)は、15000以上30000以下が好ましい。

なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、既述の方法で求める。
なお、結着樹脂は、ポリエステル樹脂及びスチレン−アクリル樹脂以外の樹脂を含んでいてもよい。
(着色剤)
黒色トナーに含まれるトナー粒子には、着色剤として、カーボンブラックを用いる。
カーボンブラックとしては、例えば、ケッチエンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。
カーボンブラックの含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、5質量%以上20質量%以下が望ましく、8質量%以上15質量%以下がより望ましい。
有色トナーに含まれるトナー粒子には、着色剤として、有機顔料を用いる。
有機顔料としては、例えば、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。
有機顔料は、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。
有機顔料の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、5質量%以上25質量%以下が望ましく、7質量%以上18質量%以下がより望ましい。
(離型剤)
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・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。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、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 K7121−1987「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。
(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%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径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%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径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。
黒色トナー、及び有色トナーのいずれも、以下の製造方法で作製する。
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。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
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)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粒子分散液を準備する。
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、レーザー回折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D50v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、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液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、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子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、離型剤粒子分散液と、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。
[静電荷像現像剤セット]
本実施形態に係る静電荷像現像剤セットは、本実施形態に係るトナーセットのうち、黒色トナーを含む第1静電荷像現像剤と、有色トナーを含む第2静電荷像現像剤と、を有するものである。
各静電荷像現像剤は、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;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア及び樹脂含浸型キャリアは、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、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、トナーセットによる複数のトナー画像を形成する複数のトナー画像形成手段と、複数のトナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、複数のトナー画像を記録媒体上に定着する定着手段と、を備える画像形成装置である。
そして、トナーセットとして、本実施形態に係るトナーセットが適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、トナーセットによる複数のトナー画像を形成する複数のトナー画像形成工程と、複数のトナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、複数のトナー画像を記録媒体上に定着する定着工程と、を有す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。
また、本実施形態に係る画像形成装置においては、本実施形態に係るトナーセットのうち黒色トナーを収容した第1トナーカートリッジと、本実施形態に係るトナーセットのうち有色トナーを収容した第2トナーカートリッジと、を有し、画像形成装置に脱着されるトナーカートリッジセットが備えられていてもよい。
さらに、本実施形態に係る静電荷像現像剤セットのうち第1静電荷像現像剤を収容した第1現像装置と、本実施形態に係る静電荷像現像剤セットのうち第2静電荷像現像剤を収容した第2現像装置と、を備え、画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジが本実施形態に係る画像形成装置に備えられていてもよい。
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。
以下、本実施形態を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本実施形態は下記実施例に限定されるものではない。なお「部」及び「%」は特に断わりのない限り「質量部」及び「質量%」を表す。
<ポリエステル樹脂>
(ポリエステル樹脂A1)
加熱乾燥した三口フラスコに、1,10−デカンジカルボン酸225質量部と、1,9−ノナンジオール160質量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.8質量部と、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24,200になったところで、減圧蒸留を停止しポリエステル樹脂A1を得た。
(ポリエステル樹脂B1)
・ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物:469質量部
・ビスフェノールAエチレンオキシド付加物:137質量部
・テレフタル酸:152質量部
・フマル酸:75質量部
・ドデセニルコハク酸:114質量部
・ジブチル錫オキサイド:4質量部
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質量部添加し、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、ポリエステル樹脂B1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。
(ポリエステル樹脂B2)
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ポリエステル樹脂B2と同様にして、ポリエステル樹脂B2を得た。
<ポリエステル樹脂粒子分散液の調製>
(ポリエステル樹脂粒子分散液A1)
ポリエステル樹脂A1を100質量部と、メチルエチルケトン40質量部、イソプロピルアルコール30質量部をセパラブルフラスコに入れ、これを75℃で混合、溶解した後、10質量%アンモニア水溶液を6.0質量部滴下した。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6g/minで滴下し、液が白濁したのち、送液速度25g/minに上げ、総液量が400質量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、ポリエステル樹脂粒子分散液A1を得た。得られたポリエステル樹脂粒子分散液A1の体積平均粒径は168nm、固形分濃度は11.5質量%であった。
(ポリエステル樹脂粒子分散液B1)
・ポリエステル樹脂B1:300質量部
・メチルエチルケトン:150質量部
・イソプロパノール:50質量部
・10%アンモニア水溶液:10.6質量部
上記成分(ポリエステル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8g/minで滴下した。液が白濁した後、送液速度12g/minに上げて転相させ、送液量が1050質量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、ポリエステル樹脂分散液B1を得た。ポリエステル樹脂粒子分散液B1の体積平均粒径は165nm、固形分濃度は30.6%であった。
(ポリエステル樹脂粒子分散液B2)
ポリエステル樹脂の種類、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ポリエステル樹脂粒子分散液B1と同様にして、ポリエステル樹脂粒子分散液B2を得た。
<スチレン−アクリル樹脂粒子分散液の調製>
・スチレン(和光純薬工業製):300質量部
・n−ブチルアクリレート(和光純薬工業製):84質量部
・1,10−デカンジオールジアクリレート(新中村化学製):1.4質量部
・ドデカンチオール(和光純薬工業製):3.0質量部
前記成分を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤ダウファックス(ダウ・ケミカル社製)4.0質量部をイオン交換水800質量部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し、10分間ゆっくりと混合撹拌しながら、さらに、過硫酸アンモニウム4.5質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。次に、フラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を撹拌しながらオイルバスで65℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、アニオン性のスチレン−アクリル樹脂粒子分散液を得た。スチレン−アクリル樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は169nm、固形分量は32%、重量平均分子量Mwは60500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質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):50質量部
・イオン交換水:1700質量部
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(ゴーリン社)で分散処理し、平均粒径が180nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液1(固形分濃度:32%)を調製した。
<Cyan顔料分散液の調製>
・Pigment Blue15:3(DIC社製):200質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):1.5質量部
・イオン交換水:800質量部
以上を混合し、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、Cyan顔料分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
<Yellow顔料分散液の調製>
・Pigment Yellow180(クラリアント製):200質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):1.5質量部
・イオン交換水:800質量部
以上を混合し、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、Yellow顔料分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
<Magenta顔料分散液の調製>
・Pigment Red122(クラリアント製):200質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):1.5質量部
・イオン交換水:800質量部
以上を混合し、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、Magenta顔料分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
<Kuro顔料分散液の調製>
・カーボンブラックR330(キャボット製):200質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):1.5質量部
・イオン交換水:800質量部
以上を混合し、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、Kuro顔料分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
<Kuroトナー1の作製>
・ポリエステル樹脂分散液B1:140質量部
・ポリエステル樹脂分散液B2:138質量部
・ポリエステル樹脂分散液A1:324質量部
・スチレン−アクリル樹脂粒子分散液:94質量部
・離型剤分散液:84質量部
・Kuro顔料分散液:180質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.40質量部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラララックスT50)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550rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、49℃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2.2〜3.5の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、トナー粒子のコアとなる凝集粒子を形成した。
次に、トナー粒子のシェルを形成するため、ポリエステル樹脂粒子分散液B1:137質量部、ポリエステル樹脂粒子分散液B2:135質量部を追添加し、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45℃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、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、80℃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、2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Kuroトナー粒子1を得た。
得られたKuroトナー粒子1に、外添剤として、ヘキサメチルジシラザン処理したシリカ(平均粒径40nm)0.5%、メタチタン酸にイソブチルトリメトキシシラン50%処理後焼成して得られたチタン化合物(平均粒径30nm)0.7%を加え(何れもトナー粒子に対する質量比)、75Lヘンシェルミキサーにて10分間混合し、その後、風力篩分機ハイボルター300(新東京機械社製)にて篩分し、Kuroトナー(黒色トナー)1を作製した。
Kuroトナー1中のポリエステル樹脂に対するスチレンーアクリル樹脂の比率(Pk)は、1H−NMR測定により求めた。
具体的には、Kuroトナー1 約15mgをサンプル瓶に秤量し、これに溶媒である重クロロホルムを1ml加えて充分溶解し、その溶液をNMR試料管(φ5mm)に移してNMRスペクトル測定を行なった。
以下に測定条件及び測定装置を示す。
測定装置: 日本電子株式会社製JNM−AL400 FT−NMR
測定条件:
試料容器:Φ5mmNMR用試料管
溶媒: 重クロロホルム溶液
試料温度: 23℃以上25℃以下
観測核 : 1H
積算回数: 64回
基準:TMS(テトラメチルシリコン)(溶媒に対してTMS濃度0.05体積%含有)
測定結果のスペクトル解析を実施し、8.3ppm以上7.9ppm以下の範囲のポリエステル樹脂成分に起因するピーク積分値を基準とした際の、5.0ppm以上3.2ppm以下のピーク積分値をスチレンーアクリル樹脂の比率の指標として定量した。
カラートナーのポリエステル樹脂に対するスチレンーアクリル樹脂の比率(Pc)もPkと同様にして求めた。
Kuroトナー1のPkは0.14であった。
<Kuro現像剤1の作製>
つぎに平均粒径35μmのフェライトコア100質量部に対して、0.15質量部にあたる弗化ビニリデン、及び1.35質量部にあたるメチルメタアクリレートとトリフロロエチレンとの共重合体(重合比80:20)樹脂を、ニーダー装置を用いコーティングし、キャリアを作製した。
得られたキャリアとKuroトナー1とを、それぞれ100質量部:8質量部の割合で2リッターのVブレンダーで混合し、Kuro現像剤1を作製した。
<その他のトナー及び現像剤の作製>
使用するポリエステル樹脂粒子分散液B1、ポリエステル樹脂粒子分散液B2、ポリエステル樹脂粒子分散液A1、スチレン−アクリル樹脂分散液の添加量、および、顔料分散液の種類/添加量を表3のように変更した以外はKuro現像剤1と同様にして、各トナー/現像剤を作製した。各トナーのPkおよびPcの値も表3に示した。
ポリエステル樹脂に対するスチレン−アクリル樹脂の比率(Pc)は、Pkと同様にして求めた。
[実施例1]
(画像形成)
東芝テック社製PREMAGE355の定着ユニットを取り外し、この定着ユニットのコイルバネを取り換え、加熱ベルトと加圧ロールを押圧する荷重を31kgfに調整し、さらに定着ユニットに電源供給をするための配線を施し定着テストユニット(定着装置)とした。
一方、複写の未定着トナー像を得るために富士ゼロックス社製DCIIC7500の定着ユニットを取り外し、複写物が未定着なまま排出するように改造した。複写機の各現像器に、表4に示すような組み合わせでトナーセット1の現像剤を装填した。
なお、表4中、「Pc(Y)」は、Yellowトナーの比率Pcを示し、「Pc(M)」は、Magentaトナーの比率Pcを示し、「Pc(C)」は、Cyanトナーの比率Pcを示す。
評価チャートとしては、図2に示すように、単色から4色重ねまで6種類のベタ画像パッチを用紙の搬送方向の先端部/後端部に、それぞれ先端余白20mm、後端余白20mmとなるように形成した。各画像パッチの色の重ね方は図3に示した。具体的には、3色重ねの場合、用紙側からCyanトナー、Magentaトナー、Yellowトナーの順に重ねた。2色重ねの場合、用紙側からCyanトナー、Magentaトナーの順に重ねた。また、各色のトナー載り量は、単色が2.4g/cm、2色重ねが4.8g/cm、3色重ねが6.0g/cmになるように調整した。温度30℃、湿度90%環境下で、未定着トナー像を作製した。更に作製した未定着トナー像が前記定着テストユニット中に流れるように定着テストユニットを装着し、画像を5000枚連続形成し、画像欠損の有無、かぶり、および、各画像間のグロス差を評価した。
なお、画像の紙中での面積は30%、定着器の温度は165℃、使用する紙はJ紙(普通紙、富士ゼロックス製)、OSコート127gsm紙(光沢紙、富士ゼロックス製)を用いた。
<評価>
(画像欠損の評価)
目視で定着画像を観察し、画像の抜けや、荒れ、ささくれの有無や程度について、以下の基準に従い目視で評価した。
観察は、先端画像及び後端画像について行った(図2参照)。
評価用紙にはJ紙を使用した。通常G3以上であれば画質上の問題はないと判断される。
画像欠損の評価結果を表5に示す。
G1:画像の抜けや、荒れ、ささくれの少なくとも何れかが見える
G2:画像の抜けや、荒れ、ささくれの少なくとも何れかが僅かに見える
G3:画像荒れが極僅かに見えるが、実使用上、問題ない
G4:画像の抜けや、荒れ、ささくれの何れも見えない
(かぶりの評価)
連続5000枚の画像出力後、目視にてかぶりの状態を観察し、以下のG1〜G5の5段階評価を行った。通常G2以下であれば画質上の問題はない。
かぶりの評価結果を表5に示す。
なお、表中のY、M、Cは、Yellowトナー、Magentaトナー、Cyanトナーを示す。
G1:かぶりが観察されない。
G2:ルーペによりかぶりが観察されるが、実使用上問題ない。
G3:目視により確認される。
G4:目視により容易に観察される。
G5:かぶりが賢著に観察される。
(画像間のグロス差の評価)
定着画像をグロス計(micro−TRI−Gloss:Gardner社)を用いて、60°グロスを3回測定し平均値を求め、単色Kuro画像のグロスに対する、各有色画像(単色Y、単色M、単色C、3色重ね、2色重ね、の画像)のグロスの差を絶対値で算出した。グロス差に応じて以下のように5段階評価した。通常、単色での色間差ではG2以下、単色と二次色/三次色間ではG3以下であれば画質上の問題はない。
J紙でのグロス差の評価結果を表6に、OSコート127gsm紙でのグロス差の評価結果を表7に示す。
なお、表中のY、M、Cは、Yellowトナー、Magentaトナー、Cyanトナーを示す。
G1:光沢度差が5%以下
G2:光沢度差が5%より大きく10%以下
G3:光沢度差が10%より大きく15%以下
G4:光沢度差が15%より大きく20%以下
G5:光沢度差が20%より大きく30%以下
G6:光沢度差が30%より大きい
(画像ムラの評価)
目視で単色定着画像を観察し、光沢度の高い部分に対して、光沢度の低い部分が筋状、うろこ状及び斑点状の少なくとも何れかが見える場合を「有り」と定義し、更に光沢度の低い部分が筋状、うろこ状及び斑点状の少なくとも何れかが僅かに見える場合を「僅かに有り」と、光沢度の低い部分が筋状、うろこ状及び斑点状の何れも見えない場合を「無し」とした。
画像ムラの評価結果を表8に示す。
なお、表中のY、M、Cは、Yellowトナー、Magentaトナー、Cyanトナーを示す。
[実施例2〜15、比較例1]
表4に示すような組み合わせでトナーセットの現像剤を装填し、実施例1と同様にして画像形成を行った。
形成した画像について、実施例1と同様に評価を行った。
上記結果より、実施例におけるトナーセットは、比較例におけるトナーセットに比べ、かぶりを抑制し、且つ、黒色画像及び黒色以外の有色画像間におけるグロス差を抑制することが明らかである。
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(クリーニング手段の一例)
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(クリーニング手段の一例)
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. ポリエステル樹脂と、スチレン−アクリル樹脂と、カーボンブラックと、を含む黒色トナーと、
    ポリエステル樹脂と、スチレン−アクリル樹脂と、有機顔料と、を含む黒色以外の有色トナーと、
    を有し、
    前記黒色トナーにおける前記ポリエステル樹脂に対する前記スチレン−アクリル樹脂の比率をPkとし、前記有色トナーにおける前記ポリエステル樹脂に対する前記スチレン−アクリル樹脂の比率をPcとしたとき、前記比率Pk及び前記比率Pcが式:Pk<Pcの関係を満たす静電荷像現像用トナーセット。
  2. 前記比率Pcと前記比率Pkとの差(Pc−Pk)が0.15以上0.70以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナーセット。
  3. 前記比率Pkが0.05以上0.35以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーセット。
  4. 前記比率Pcが0.30以上0.80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セット。
  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セットのうち前記黒色トナーを含む第1静電荷像現像剤と、
    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セットのうち前記有色トナーを含む第2静電荷像現像剤と、
    を有する静電荷像現像剤セット。
  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セットのうち前記黒色トナーを収容した第1トナーカートリッジと、
    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セットのうち前記有色トナーを収容した第2トナーカートリッジと、
    を有し、
    画像形成装置に脱着されるトナーカートリッジセット。
  7. 請求項5に記載の静電荷像現像剤セットのうち前記第1静電荷像現像剤を収容した第1現像装置と、
    請求項5に記載の静電荷像現像剤セットのうち前記第2静電荷像現像剤を収容した第2現像装置と、
    を備え、
    画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
  8. 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セットによる複数のトナー画像を形成する複数のトナー画像形成手段と、
    前記複数のトナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、
    前記複数のトナー画像を前記記録媒体上に定着する定着手段と、
    を備える画像形成装置。
  9. 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セットによる複数のトナー画像を形成する複数のトナー画像形成工程と、
    前記複数のトナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、
    前記複数のトナー画像を前記記録媒体上に定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。
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