JP2015084051A - 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、及び、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、及び、画像形成方法 Download PDF

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智弘 新屋
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聡一郎 北川
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清弘 山中
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Abstract

【課題】高転写電圧下で形成された画像の濃度低下を抑制する静電荷像現像用トナーを提供すること。
【解決手段】ポリエステル樹脂とビニル樹脂とを含む結着樹脂と、エチレン性不飽和二重結合部を有する着色剤の表面に、前記エチレン性不飽和二重結合部とビニル単量体との重合体が部分的又は全体的に付着している重合体付着着色剤と、を含有するトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーである。
【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、及び、画像形成方法に関する。
特許文献1には、少なくとも、結着樹脂と、着色剤とを含むトナーであって、前記着色剤は、アニオン性基を表面に有する顔料粒子が、カチオン性基と疎水性基と重合性基都を有するカチオン性重合性界面活性剤から誘導された繰り返し構造単位を有するポリマーにより被覆されたものであることを特徴とするトナーが開示されている。また、前記着色剤は、前記アニオン性基を表面に有する顔料粒子が分散された水性分散液中で、前記カチオン性重合性界面活性剤を重合することにより、前記顔料粒子をポリマーで被覆してなること、及び前記ポリマーが、疎水性モノマーから誘導された繰り返し構造単位をさらに有する事が開示されている。
また、特許文献2には、アニオン性界面活性剤で分散した少なくともビニル系単量体を重合して得られる樹脂を有する樹脂粒子Aと、アニオン性界面活性剤で分散したポリエステル樹脂を有する樹脂粒子Bと、両性界面活性剤で分散した着色剤とを水系媒体中で凝集・融着して得られるものであることを特徴とする静電荷像現像用トナーが開示されている。
特開2006−309035号公報 特開2011−145321号公報
本発明の課題は、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下を抑制する静電荷像現像用トナーを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
ポリエステル樹脂とビニル樹脂とを含む結着樹脂と、
エチレン性不飽和二重結合部を有する着色剤の表面に、前記エチレン性不飽和二重結合部とビニル単量体との重合体が部分的又は全体的に付着している重合体付着着色剤と、
を含有するトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーである。
請求項2に係る発明は、
前記トナー粒子が、前記ポリエステル樹脂として、エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂を含む被覆層を有し、
前記被覆層の表層部に前記非晶性ポリエステル樹脂の架橋物を有する請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項3に係る発明は、
前記ポリエステル樹脂と前記ビニル樹脂との質量比が95:5乃至60:40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である。
請求項4に係る発明は、
前記着色剤と前記重合体との質量比が97:3乃至30:70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、
前記着色剤がカーボンブラックを含む請求項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である。
請求項6に係る発明は、
請求項1〜請求項5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7に係る発明は、
請求項1〜請求項5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8に係る発明は、
請求項6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9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6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10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6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、ポリエステル樹脂とビニル樹脂とを含むトナー粒子に、前記重合体が付着していない着色剤を含む場合に比べ、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下を抑制する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、トナー粒子がエチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂を含む被覆層を有さず、被覆層の表層部に非晶性ポリエステル樹脂の架橋物を有さない場合に比べ、長期画像形成後に形成された画像の濃度低下を抑制し、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下を抑制する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、ポリエステル樹脂とビニル樹脂との質量比が95:5乃至60:40でない場合に比べ、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項4に係る発明によれば、着色剤と重合体との質量比が97:3乃至30:70でない場合に比べ、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項5に係る発明によれば、ポリエステル樹脂とビニル樹脂とを含むトナー粒子に、前記重合体が付着していない着色剤を含む場合に比べ、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項6、7、8、9又は10に係る発明によれば、ポリエステル樹脂とビニル樹脂とを含むトナー粒子に、前記重合体が付着していない着色剤を含むトナーを適用する場合に比べ、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下を抑制された画像が得ら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、又は、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の一例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の一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と称する)は、ポリエステル樹脂とビニル樹脂とを含む結着樹脂と、エチレン性不飽和二重結合部を有する着色剤の表面に、前記エチレン性不飽和二重結合部とビニル単量体との重合体が部分的又は全体的に付着している重合体付着着色剤と、を含有するトナー粒子を有することを特徴とする。
本実施形態に係るトナーは、上記構成により、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下が抑制された画像が得られる。
その理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと考えられる。
ポリエステル樹脂及びビニル樹脂を含む結着樹脂と、着色剤と、を含有するトナー粒子を有するトナーでは、ビニル樹脂に対して着色剤の親和性が低いため、着色剤はトナー粒子内部での分散性が低下し易い。このため、着色剤がトナー粒子内部で偏在し、凝集してしまうことがある。
また、上記トナーでは、高温高湿環境の熱、トナー作製中の熱又は画像形成時の熱が付与されることにより、ビニル樹脂のドメインが融合しビニル樹脂のドメインの径が大きくなると、トナー粒子内部での着色剤の偏在及び凝集がさらに進行することがある。
一方、一般的に着色剤はポリエステル樹脂及びビニル樹脂を含む結着樹脂に比べ高い導電性を有する傾向にある。
このため、高転写電圧下ではトナー粒子に含まれる着色剤で電荷注入が生じ易くなり、トナーの転写効率が低下し易くなる。その結果、形成される画像の濃度低下が抑制され難い。
これに対して、本実施形態に係るトナーでは、エチレン性不飽和二重結合部を有する着色剤の表面に、エチレン性不飽和二重結合部とビニル単量体との重合体を部分的又は全体的に付着している重合体付着着色剤を含有するトナー粒子を有するので、重合体付着着色剤はトナー粒子内部で分散しているビニル樹脂と親和性が向上する。このため、重合体付着着色剤は、トナー粒子内部での分散性が向上する。
また、高温高湿環境の熱、トナー作製中の熱又は画像形成時の熱が付与されることにより、ビニル樹脂のドメインが融合しビニル樹脂のドメインの径が大きくなっても、重合体付着着色剤は、トナー粒子内部での偏在及び凝集が進行し難くなる。つまり、トナー内部における重合体付着着色剤の分散性が低下し難い。
一方、重合体付着着色剤は、導電性の比較的低い重合体が付着しているので、外部からの電荷注入が生じ難い。
その結果、高転写電圧下でトナーの転写効率が低下し難く、形成される画像の濃度低下が抑制される。
本実施形態に係るトナーでは、特に、高転写電圧が要求される記録媒体(厚紙等)へ画像を形成する場合、画像の濃度低下が生じやすい画像形成環境の変動(例えば、高温高湿)又は長時間の画像形成後においても、形成される画像の濃度低下が抑制される。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について説明する。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、重合体付着着色剤と、必要に応じて、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
−結着樹脂−
結着樹脂は、ポリエステル樹脂とビニル樹脂とを含む。
[ポリエステル樹脂]
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、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、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 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。
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−8120GPC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。
・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、多価カルボン酸と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、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 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。
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は、例えば、非晶性ポリエステルと同様に、周知の製造方法により得られる。
[ビニル樹脂]
ビニル樹脂は、ビニル基を有する単量体を含む単量体を重合した樹脂である。
ビニル基を有する単量体としては、例えば、アルケン、スチレン系単量体、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、ビニルトルエン、ビニルカルバゾール、塩化ビニル、酢酸ビニル等が挙げられる。
ここで、アルケンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブタジエンなどが挙げられる。
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、アルキル置換スチレン(例えば、α−メチルスチレン、ビニルナフタレンや、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等)、ハロゲン置換スチレン(例えば、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等)、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。
アクリル酸エステル類としては、例えば、アクリル酸アルキルエステル(例えば、アクリル酸n−メチル、アクリル酸n−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n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸n−ヘプチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸n−デシル、アクリル酸n−ドデシル、アクリル酸n−ラウリル、アクリル酸n−テトラデシル、アクリル酸n−ヘキサデシル、アクリル酸n−オクタデシル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソペンチル、アクリル酸アミル、アクリル酸ネオペンチル、アクリル酸イソヘキシル、アクリル酸イソヘプチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、アクリル酸アリールエステル(例えば、アクリル酸フェニル、アクリル酸ビフェニル、アクリル酸ジフェニルエチル、アクリル酸t−ブチルフェニル、アクリル酸ターフェニル等)、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−カルボキシエチル、アクリロニトリル、アクリルアミドなどが挙げられる。
メタクリル酸エステル系単量体としては、例えば、メタクリル酸アルキルエステル(例えば、メタクリル酸n−メチル、メタクリル酸n−エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸n−ヘプチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−デシル、メタクリル酸n−ドデシル、メタクリル酸n−ラウリル、メタクリル酸n−テトラデシル、メタクリル酸n−ヘキサデシル、メタクリル酸n−オクタデシル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸イソペンチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸ネオペンチル、メタクリル酸イソヘキシル、メタクリル酸イソヘプチル、メタクリル酸イソオクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、メタクリル酸アリールエステル(例えば、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ビフェニル、メタクリル酸ジフェニルエチル、メタクリル酸t−ブチルフェニル、メタクリル酸ターフェニル等)、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−カルボキシエチル、アクリロニトリル、メタクリルアミドなどが挙げられる。
ビニル樹脂は、上記ビニル基を有する単量体のうち、1種の単量体を重合した樹脂、2種以上の単量体を共重合した樹脂等が挙げられる。
ビニル樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン(St)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリロニトリル−スチレン(AS)樹脂、スチレン−アクリル樹脂(例えば、スチレン−アクリル酸ブチル(St/BA)樹脂)、スチレン−ブタジエン樹脂、メタクリル酸メチル−ブタジエン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)樹脂、アクリル樹脂(例えば、メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル(MMA/BA)樹脂)等が挙げられる。
これらのうち、スチレン系単量体、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、及びアルケンから選択される少なくとも1種の重合体であることが好ましい。具体的には、ポリスチレン(St)樹脂、スチレン−アクリル樹脂(例えば、スチレン−アクリル酸ブチル(St/BA)樹脂)、スチレン−ブタジエン樹脂、メタクリル酸メチル−ブタジエン樹脂、アクリル樹脂(例えば、メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル(MMA/BA)樹脂)が好ましい。
ビニル樹脂は、1種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、例えば、エポキシ樹脂、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、これらと前記ポリエステル樹脂及び前記ビニル樹脂との混合物、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。
ポリエステル樹脂とビニル樹脂との質量比は95:5乃至60:40がよく、90:10乃至70:30が好ましく、85:15乃至75:25がより好ましい。上記質量比が95:5乃至60:40であると、着色剤の分散性が向上し、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下を抑制する。
−重合体付着着色剤−
重合体付着着色剤は、エチレン性不飽和二重結合部を有する着色剤の表面に、エチレン性不飽和二重結合部とビニル単量体との重合体が部分的又は全体的に付着している着色剤を意味する。
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、カーボンブラック等の導電性を有する着色剤であってもよい。本実施形態に係るトナーは、電荷注入し易くトナーの帯電性を維持し難いカーボンブラック等の導電性を有する着色剤を適用しても、上記重合体を表面に付着させることで、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下が抑制され易い。
ビニル単量体としては、上述したビニル基を有する単量体と同様である。これらのうち、スチレン系単量体、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、及びアルケンから選択される少なくとも1種の重合体であることが好ましい。具体的には、ポリスチレン()樹脂、スチレン−アクリル樹脂(例えば、スチレン−アクリル酸ブチル(St/BA)樹脂)、スチレン−ブタジエン樹脂、メタクリル酸メチル−ブタジエン樹脂、アクリル樹脂(例えば、メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル(MMA/BA)樹脂)が好ましい。
なお、上記重合体が着色剤の表面に付着していることは、次に示す方法により確認される。本実施形態に係るトナーからイオン交換水にコンタミノン(和光純薬工業(株))等の界面活性剤を数滴入れ、そこにトナーを加え濡らし混合分散させ、その後超音波を1分以上5分以下照射することにより、外添剤を取り除き、トナー粒子を取り出す。取り出したトナー粒子を三角フラスコに入れ、メチルエチルケトン(MEK)を入れて密封し、10時間静置する。その後、遠心分離用ガラス管に移し、回転数20,000rpm、−10℃の条件で15分間遠心分離を行う。遠心分離後、内容物を取り出し、静置した後、上澄みを除去しろ別することで不溶性分として重合体付着着色剤を取り出す。続いて、得られた不溶成分を、核磁気共鳴(NMR)装置(JNM−AL400、日本電子株式会社製)を用いてゲルNMR法により測定し、重合体及び着色剤に相当する信号の有無、又は、赤外吸収分光装置(FT/IR−410、日本分光社製)を用いて測定し、重合体及び着色剤の有する置換基、結合部に相当する信号により重合体の着色剤の表面への付着を確認する。
着色剤と上記重合体との質量比は97:3乃至30:70がよく、90:10乃至50:50が好ましく、85:15乃至60:40がより好ましい。着色剤と重合体との質量比を97:3乃至30:70とすると、トナー粒子内部での着色剤の分散性が向上し、重合体が着色剤の表面に付着する効果が得られやすい。
なお、着色剤と上記重合体との質量比は、次に示す方法により算出した。本実施形態に係るトナーからイオン交換水にコンタミノン(和光純薬工業(株))等の界面活性剤を数滴入れ、そこにトナーを加え濡らし混合分散させ、その後超音波を1分以上5分以下照射することにより、外添剤を取り除き、トナー粒子を取り出す。取り出したトナー粒子を三角フラスコに入れ、MEKを入れて密封し、10時間静置する。その後、遠心分離用ガラス管に移し、回転数20,000rpm、−10℃の条件で15分間遠心分離を行う。遠心分離後、内容物を取り出し、静置した後、上澄みを除去しろ別することで不溶性分として重合体付着着色剤を取り出す。続いて、得られた重合体付着着色剤を熱量計測定装置(TGA)(TGA−50、(株)島津製作所製)により測定する。測定は窒素気流下で20℃/分の昇温速度で600℃まで昇温することで、離型剤が残留していた場合には初期に離型剤が揮発し、次に着色剤に付着していた重合体が熱分解される。残りの着色剤由来の成分は空気下に条件を切り替え昇温を続けることによって、熱分解される。この重合体と着色剤との割合から、もしくは得られた重合体の質量と既知の着色剤の質量とから、着色剤と重合体との質量比を算出する。
重合体付着着色剤は、例えば、次のようにして得られる。まず、例えば、着色剤が着色剤の表面にエチレン性不飽和二重結合部を有しない場合、エチレン性不飽和二重結合部を有する化合物を着色剤に付着させる、又は着色剤粒子に電子線を照射してエチレン性不飽和二重結合部を着色剤の表面に形成する。
次に、着色剤のエチレン性不飽和二重結合部とビニル単量体を重合(例えば、シード重合)させて、重合体が部分的又は全体的に付着している重合体付着着色剤を得る。
なお、着色剤がエチレン性不飽和二重結合部を有することにより、トナーを作製する際にエチレン性不飽和二重結合とビニル単量体との重合体の剥がれが抑制され易くなる。
ここで、エチレン性不飽和二重結合部を有する化合物は、−NH−基又は−NH基とエチレン性不飽和二重結合を有する置換基とを有する化合物(ピペラジン、ヒダントイン、バルビツル酸等の−NH−基を有するヘテロ環にエチレン性不飽和二重結合を有する置換基が置換した化合物、トリアジン等のヘテロ環にエチレン性不飽和二重結合を有する置換基及びアミノ基が置換した化合物など)が挙げられる。
エチレン性不飽和二重結合部を有する化合物としては、例えば、2−ビニル−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2−メタクリロイルオキシエチル−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、5,5−ジアリルバルビツル酸、5,5−ジアリル−1−ベンジルバルビツル酸、1,3−ジアリル−5−エチル−5フェニルバルビツル酸等が挙げられる。これらのうち、2−ビニル−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン、5,5−ジアリルバルビツル酸、2−ビニル−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジンイソシアヌル酸付加物、が好ましい。
−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。
−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、結着樹脂と着色剤と必要に応じて離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、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。
ここで、被覆層としては、ポリエステル樹脂として、エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂を含むことがよい。また、被覆層の表層部には、非晶性ポリエステル樹脂の架橋物を有してもよい。
被覆層の表層部に架橋物を有することにより、トナー粒子の被覆層の表層部の機械的強度が向上し耐ストレス性が向上し、外添剤の埋没が抑制されることにより、長期に画像を連続形成した後での画像の濃度低下が抑制される。
エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂としては、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体であって、多価カルボン酸及び多価アルコールの少なくとも一方に、エチレン性不飽和二重結合を有する官能基(ビニル基、ビニレン基、C=C結合等の架橋性のある官能基など)を有する単量体の縮重合体等が挙げられる。
エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂としては、安定性の観点から、エチレン性不飽和二重結合を有する多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体がよく、エチレン性不飽和二重結合を有する官能基を有するジカルボン酸とジオールとの縮重合体、つまり直鎖状ポリエステル樹脂が好ましい。
エチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、アリルマロン酸、イソプロピリデンコハク酸、アセチレンジカルボン酸、これらの低級(炭素数1以上4以下)アルキルエステル等が挙げられる。
エチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸以外の多価カルボン酸としては、例えば、アコニット酸、3-ブテン-1,2,3-トリカルボン酸、4−ペンテン-1,2,4,−トリカルボン酸、1−ペンテン-1,1,4,4,−テトラカルボン酸、これらの低級(炭素数1以上4以下)アルキルエステル等が挙げられる。
これら多価カルボン酸は、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。
ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物、プロピレンオキシド付加物、エチレンオキシド付加物及びプロピレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、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、1,9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。
3価以上のアルコールとしては、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。
なお、多価アルコールと共に、必要に応じて、酸価や水酸基価の調整等の目的で、酢酸、安息香酸等の1価の酸や、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等の1価のアルコールを併用してもよい。これら多価アルコールは、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。
これらの多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体である、エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂のうち、特に、フマル酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物から選択される少なくとも1種のジカルボン酸と、ジオールと、の縮重合体であることがよい。つまり、当該非晶性ポリエステル樹脂のエチレン性不飽和二重結合は、フマル酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物から選択される少なくとも1種のジカルボン酸に由来する部位であることがよい。フマル酸、マレイン酸、及びマレイン酸無水物から選択される少なくとも1種のジカルボン酸に由来する部位を含むことで、エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂を部分架橋し、トナー粒子の表層部を形成する上で好ましい。
エチレン性不飽和二重結合を有する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 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。
エチレン性不飽和二重結合を有す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。
エチレン性不飽和二重結合を有する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。
エチレン性不飽和二重結合を有する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−8120GPC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架橋物は、エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂のエチレン性不飽和二重結合部分が、重合開始剤による重合反応で結合され形成されるものである。
非晶性ポリエステル樹脂の架橋物は、次に示す方法により確認する。
まず、イオン交換水にコンタミノン(和光純薬工業社製)等の界面活性剤を数滴入れ、そこにトナーを加え濡らし混合分散させ、その後超音波を1分から5分当てることにより、外添剤の除去を行い、その後、混合分散させた分散液をろ紙に通し、リンス洗浄後、ろ紙上のトナー粒子を乾燥させる。
次に、トナー粒子を圧縮した成型盤を切断した断面における、トナー粒子の被覆層の表層部の表面組成と内層部の組成とを走査型透過X線顕微鏡(STXM)(米国Advanced Light Source、beam line5.3.2)で比較(C2pピーク面積の比較)する。ここで、トナー粒子の被覆層の内層部とは、トナー粒子の被覆層のうち表層部以外の部分を意味する。
具体的には、以下の手段でC2pピーク面積を求め、比較する。
まず、トナー粒子の被覆層の表層部及び内層部のC−K殻NEXAFSスペクトルをSTXMによって得る。次にエチレン性不飽和結合に由来する288.7eV近くのピークについて288eVおよび290eVでバックグラウンドを引いてピーク面積を求めてこれをC2pピークとし、トナー粒子の被覆層の表層部及び内層部のC2pピークを求めることにより、表層部と内層部のエチレン性不飽和結合存在比率が割り出される。
そして、比較した結果、内層部と比較してトナー粒子の被覆層の表層部のC2pピークが減少している場合、トナー粒子の被覆層の表層部は架橋物を含んで構成されていると言える。
なお、エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂は、芯部に含まれるポリエステル樹脂として適用してもよい。
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質量%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。
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、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液を準備する工程(分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液及び着色剤粒子分散液を混合し、混合分散液中で(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)、樹脂粒子及び着色剤粒子(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。
但し、樹脂粒子としては、ポリエステル樹脂粒子、及びビニル樹脂粒子が適用される。また、着色剤粒子としては、重合体付着着色剤が適用される。
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、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、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−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、樹脂粒子分散液としては、ポリエステル樹脂粒子分散液、及びビニル樹脂粒子分散液を準備する。樹脂粒子分散液は、各々の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、ポリエステル樹脂粒子とビニル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、ポリエステル樹脂粒子とビニル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、エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂粒子が分散された非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに非晶性ポリエステル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、被覆層を形成する被覆層形成工程と、第2凝集粒子が融合・合一した粒子が分散した分散液に重合開始剤を添加し、加熱し、被覆層の表層部のエチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂を架橋し、その架橋物を得る架橋物形成工程と、を経て、コア・シェル構造のトナー粒子を製造してもよい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、非晶性ポリエステル樹脂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、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液中に分散するエチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂粒子についても同様である。
この架橋物の形成の条件としては、例えば、反応温度は50℃以上100℃以下がよく、60℃以上90℃以下が好ましい。また、反応時間は30分以上7時間以下がよく、1時間以上5時間以下が好ましい。
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、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、実施例により本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
[非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の作製]
(非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1の作製)
加熱乾燥した反応容器に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド90モル部、ビスフェノールAエチレンオキサイド10モル部、テレフタル酸(TPA)75モル部、n−ドデセニルコハク酸(DSA)10モル部、トリメット酸(TMA)15モル部、0.1モル部のジブチルスズオキサイドを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で12時間乃至20時間共縮重合反応させ、その後210℃乃至250℃で除々に減圧して重量平均分子量が35,000、Tgが65℃の非晶性ポリエステル樹脂S1を合成した。
得られた非晶性ポリエステル樹脂S1:3000部、イオン交換水10000部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム90部を、高温、高圧乳化装置(キャビトロンCD1010)の乳化タンクに投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/m、10000rpmで30分間分散させ、冷却タンクを通過させて固形分30%、体積平均粒径D50vが140nmの非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1を作製した。
(非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S2)
トリメット酸(TMA)15モル部をフマル酸15モル部に変更した以外は、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの作製と同様にして、エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂Bを合成し、固形分30%、体積平均粒径D50vが150nmの非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S2を作製した。
(非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S3)
テレフタル酸(TPA)75モル部を45モル部に、n−ドデセニルコハク酸(DSA)10モル部を30モル部に、トリメット酸(TMA)15モル部を5モル部に変更し、イソフタル酸20モル部を追加した以外は、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの作製と同様にして、エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂Cを合成し、固形分30%、体積平均粒径D50vが168nmの非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S3を作製した。
[結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の作製]
(結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S4の作製)
加熱乾燥した三口フラスコに、1、9−ノナンジオール44モル部、ドデカンジカルボン酸56モル部、ジブチルスズオキサイド0.05モル部を入れた後、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で2時間縮重合反応させ、その後230℃まで除々に昇温を行い5時間攪拌し、粘稠な状態になったところで空冷し、反応を停止させて結晶性ポリエステル樹脂を合成した。
得られた結晶性ポリエステル樹脂3000質量部、イオン交換水10000質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム60質量部を、高温、高圧乳化装置(キャビトロンCD1010)の乳化タンクに投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/m、10000rpmで30分間分散させ、冷却タンクを通過させて固形分40質量%、体積平均粒径D50vが125nmの結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S4を作製した。
[ビニル樹脂粒子分散液の作製]
(ビニル樹脂粒子分散液V1の作製)
スチレン480質量部、アクリル酸ブチル120質量部を、イオン交換水250質量部に界面活性剤(ジフェニルオキサイドジスルホン酸ナトリウム)6質量部を溶解させた分散溶媒体中にへ添加し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)にて5000回転/分の回転速度にて5分間分散することにより、モノマー乳化液を得た。
次に、80℃温浴させた撹拌機つきの容器に、モノマー乳化液を50質量部とイオン交換水550質量部、界面活性剤(ジフェニルオキサイド時スルホン酸ナトリウム)1質量部を投入し、さらに重合開始剤として過硫酸アンモニウム(三菱ガス化学製)を10質量部投入し、200回転/分の撹拌と温浴を1時間10分保持した。
更に、残りのモノマー乳化液を1分あたり3質量部の割合で容器に投入し、投入終了後さらに5時間撹拌および温浴を保持することにより、固形分40%、中心粒径200nmのビニル樹脂粒子分散液V1を得た。
(ビニル樹脂粒子分散液V2の作製)
スチレン480質量部、アクリル酸ブチル120質量部を、スチレン600質量部に変更した以外は、ビニル樹脂粒子分散液V1と同様にして、ビニル樹脂粒子分散液V2を得た。
(ビニル樹脂粒子分散液V3の作製)
スチレン480質量部をメタクリル酸メチル480質量部に変更した以外は、ビニル樹脂粒子分散液V1と同様にして、ビニル樹脂粒子分散液V3を得た。
[着色剤粒子分散液の作製]
(黒色着色剤粒子分散液K1の作製)
次に示すように黒色着色剤粒子分散液K1を作製した。
カーボンブラック(Regal330キャボット社製)50質量部、イオン性界面活性剤ネオゲンR(第一工業製薬)2.5質量部、イオン交換水150質量部を混合し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分間分散し、次いでアルティマイザーを用いて分散処理した後、2−ビニル−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジンを2質量部添加し、200回転/分の回転速度にて7時間撹拌することで着色剤分散液を得た。
また、スチレン480質量部、アクリル酸ブチル120質量部を、イオン交換水250質量部に界面活性剤(ジフェニルオキサイドジスルホン酸ナトリウム)6質量部を溶解させた分散溶媒体中にへ添加し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)にて5000回転/分の回転速度にて5分間分散することにより、モノマー乳化液を得た。
次に、80℃温浴させた撹拌機付きの容器に、着色剤分散液を60質量部とイオン交換水20質量部、イオン性界面活性剤ネオゲンR(第一工業製薬)0.2質量部を投入し、更に重合開始剤として過硫酸アンモニウム(三菱ガス化学製)を3質量部投入し、200回転の撹拌と温浴を1時間保持した。
更に、1分あたり0.3質量部の割合でモノマー乳化液を9.3質量部容器に投入し、投入終了後更に5時間撹拌および温浴を保持した後、イオン交換水にて固形分20質量%に調整することで、中心粒径252nmの黒色着色剤粒子分散液K1を得た。
(黒色着色剤粒子分散液K2の作製)
モノマー乳化液の添加量を9.3質量部から1.6質量部に、過硫酸アンモニウムの添加量を3質量部から0.6質量部へと変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径246nmの黒色着色剤粒子分散液K2を得た。
(黒色着色剤粒子分散液K3の作製)
モノマー乳化液の添加量を9.3質量部から21質量部に、過硫酸アンモニウムの添加量を3質量部から4.6質量部へと変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径270nmの黒色着色剤粒子分散液K3を得た。
(黒色着色剤粒子分散液K4の作製)
2−ビニル−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン2質量部を5,5−ジアリルバルビツル酸3.1質量部に変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径251nmの黒色着色剤粒子分散液K4を得た。
(黒色着色剤粒子分散液K5の作製)
2−ビニル−4,6−ジアミノ−3,5−トリアジン2質量部を添加せず、スチレン存在下で、電子線を照射して重合体を付着した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径152nmの黒色着色剤粒子分散液K5を得た。
(黒色着色剤粒子分散液K6の作製)
スチレン及びアクリル酸ブチルをスチレン(St)に変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径154nmの黒色着色剤粒子分散液K6を得た。
(黒色着色剤粒子分散液K7の作製)
スチレン及びアクリル酸ブチルをメタクリル酸メチル及びアクリル酸ブチルに変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径251nmの黒色着色剤粒子分散液K7を得た。
(黒色着色剤粒子分散液K8の作製)
モノマー乳化液の添加量を9.3質量部から22.8質量部に、過硫酸アンモニウムの添加量を3質量部から4.7質量部へと変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径272nmの黒色着色剤粒子分散液K8を得た。
(黒色着色剤粒子分散液K9の作製)
モノマー乳化液の添加量を9.3質量部から0.8質量部に、過硫酸アンモニウムの添加量を3質量部から0.5質量部へと変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径246nmの黒色着色剤粒子分散液K9を得た。
(黒色着色剤粒子分散液K10の作製)
2−ビニル−4,6−ジアミノ−1,3,5−トリアジン2質量部を0質量部に変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径247nmの黒色着色剤粒子分散液K10を得た。
(青色着色剤粒子分散液C1の作製)
カーボンブラック50質量部の代わりに、フタロシアニン系顔料(C.I.ピグメントブルー15:3、大日精化社製)50質量部に変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径148nmの青色着色剤粒子分散液C1を得た。
(赤色着色剤粒子分散液M1の作製)
カーボンブラック50質量部の代わりに、マゼンタ顔料(C.I.ピグメントレッド122、クラリアント社製)50質量部に変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径198nmの赤色着色剤粒子分散液M1を得た。
(黄色着色剤粒子分散液Y1の作製)
カーボンブラック50質量部の代わりに、イエロー顔料(PY74、大日精化社製)50質量部に変更した以外は、黒色着色剤粒子分散液K1と同様にして、固形分20%、中心粒径210nmの黄色着色剤粒子分散液Y1を得た。
[離型剤分散液の作製]
パラフィンワックス(日本精鑞社製、HNP0190)45部イオン性界面活性剤ネオゲンR(第一工業製薬)5部、イオン交換水200部を120℃に加熱し、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理して、固形分20%、中心粒径219nmの離型剤分散液を得た。
[トナー粒子の作製]
(トナー粒子A1の作製)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1:300質量部、ビニル樹脂粒子分散液V1:75質量部、黒色着色剤粒子分散液K1:50質量部、離型剤分散液 50質量部、硫酸アルミニウム(和光純薬工業社製)5質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 10質量部、0.3M硝酸水溶液 50質量部、イオン交換水 500質量部を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT−50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で50℃まで攪拌しながら加熱した。50℃で保持し、体積平均粒径が5.5μm程度の凝集粒子が形成されていることを確認した後、追加の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1:100質量部を添加後、さらに30分保持した。続いて、1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.0に到達するまで添加した後、攪拌を継続しながら80℃まで加熱し、3時間保持した。
融合・合一粒子を形成し、融合・合一粒子(トナー粒子)が分散された分散液をろ過してろ紙上に残った粒子を脱イオン水500部と共に撹拌して再分散させ、さらにろ過することによって洗浄し、凍結乾燥機によって乾燥させることで、トナー粒子Aを得た。
(トナー粒子A2の作製)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1を非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S2に変更し、融合・合一後、過硫酸アンモニウム(APS)1.7質量部をイオン交換水30質量部に溶解させた溶液を添加し、80℃で3時間反応させることにより、融合・合一された融合・合一粒子の表面に架橋物を形成した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A2を得た。
(トナー粒子A3の作製)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1:300質量部を370質量部に、ビニル樹脂粒子分散液V1:75質量部を25質量部に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A3を得た。
(トナー粒子A4の作製)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1:300質量部を210質量部に、ビニル樹脂粒子分散液V1:75質量部を145質量部に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A4を得た。
(トナー粒子A5の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を黒色着色剤粒子分散液K2に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A5を得た。
(トナー粒子A6の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を黒色着色剤粒子分散液K3に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A6を得た。
(トナー粒子A7の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を黒色着色剤粒子分散液K4に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A7を得た。
(トナー粒子A8の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を黒色着色剤粒子分散液K5に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A8を得た。
(トナー粒子A9の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を青色着色剤粒子分散液C1に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A9を得た。
(トナー粒子A10の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を赤色着色剤粒子分散液M1に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A10を得た。
(トナー粒子A11の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を黄色着色剤粒子分散液Y1に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A11を得た。
(トナー粒子A12の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を黒色着色剤粒子分散液K6に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A12を得た。
(トナー粒子A13の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を黒色着色剤粒子分散液K7に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A13を得た。
(トナー粒子A14の作製)
ビニル樹脂粒子分散液V1をビニル樹脂粒子分散液V2に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A14を得た。
(トナー粒子A15の作製)
ビニル樹脂粒子分散液V1をビニル樹脂粒子分散液V3に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A15を得た。
(トナー粒子A16の作製)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1を非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S2に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A16を得た。
(トナー粒子A17の作製)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1:300質量部を175質量部に、ビニル樹脂粒子分散液V1:75質量部を170質量部に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A17を得た。
(トナー粒子A18の作製)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1:300質量部を375質量部に、ビニル樹脂粒子分散液V1:75質量部を8質量部に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A18を得た。
(トナー粒子A19の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を黒色着色剤粒子分散液K8に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A19を得た。
(トナー粒子A20の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を黒色着色剤粒子分散液K9に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A20を得た。
(トナー粒子A21の作製)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1を非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S3に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A21を得た。
(トナー粒子A22の作製)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1:300質量部を、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1:250質量部と結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S4:50質量部に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子A22を得た。
(トナー粒子R1の作製)
黒色着色剤粒子分散液K1を黒色着色剤粒子分散液K10に変更した以外は、トナー粒子A1の作製と同様にしてトナー粒子R1を得た。
[トナーの作製]
(トナーA1〜A22、比較トナーR1の作製)
得られた各トナー粒子(A1〜A22、R1)の各50部に対し、疎水性シリカ(日本エアロジル社製、RY50)を1.5部と疎水性酸化チタン(日本エアロジル社製、T805)を1.0部と添加し、サンプルミルで混合してトナー(A1〜A22及びR1)を得た。
なお、得られた各トナーA1〜A22、比較トナーR1において、エチレン性不飽和二重結合部とビニル単量体との重合体が着色剤に付着していることが確認された。
[現像剤の作製]
(現像剤A1〜A22、R1の作製)
フェライト粒子(パウダーテック社製、平均粒径50μm)100部とスチレン/メチルメタクリレート共重合体樹脂(分子量80000)1.5部を、トルエン500部と共に加圧式ニーダーに入れ、常温で15分間攪拌混合した後、減圧混合しながら70℃まで昇温してトルエンを留去し、その後冷却し、105μmの篩を用いて分級して樹脂被覆フェライトキャリアを得た。
この樹脂被覆フェライトキャリアと、上述のトナー(A1〜A22及びR1)とをそれぞれ混合し、トナー濃度が8.5質量%の二成分系静電荷像現像剤(A1〜A22及びR1)を作製した。
[実施例1〜22、比較例1]
得られた各トナー及び各現像剤を、実施例1〜22、比較例1のトナー及び現像剤とし、以下の評価を行った。
評価結果を表1、表2及び表3に示す。なお、表中の「含有量(%)」は、ポリエステル樹脂及びビニル樹脂の質量に対するビニル樹脂の質量の割合を示す。また、表中の「重合体の割合(%)」は、着色剤及び重合体の質量に対する重合体の質量の割合を示す。
<評価>
(画像濃度の評価)
各現像剤を、富士ゼロックス社製Color DocuTech60Vの改造機に収納し、かかる改造機を用いて、5cm×5cmでトナー載り量が6g/mのベタ画像の形成を行った。
なお、トナー載り量は、トナーが用紙に転写され、定着される前に装置の電源を切り、未定着の画像を取り出した後、このベタ画像の部分を切り取り、秤量した後、トナーを空気等で吹き飛ばし、その後、その用紙を秤量することでトナーの質量を測定し、これを画像形成された面積で割ることにより求めた。トナー載り量がベタ画像で5.9〜6.1g/mの範囲を許容範囲とし、この範囲になるように調整した後、評価を開始した。
具体的には、画像の形成は、まず、厚紙であるミラーコートプラチナ紙(坪量:256g/m、富士ゼロックス社製)に、温度10℃、相対湿度15%の低温低湿環境下で20000枚のベタ画像の形成を行い、同じ現像剤をそのまま用いて、ミラーコートプラチナ紙温度28℃、相対湿度85%の高温高湿環境下、高転写電圧の条件(2次転写電圧:2.0kV)で、100000枚のベタ画像の形成を行った。
上述の画像の形成において、高転写電圧の条件下の高温高湿環境下における最初の10枚及び最後の10枚の画像について、画像濃度の測定を行い、それぞれの平均値を算出しそれら平均値をそれぞれ画像濃度とした。得られた画像濃度をそれぞれA、Bとした。また、低温低湿環境下における1000枚目の画像について、画像濃度の測定を行った。得られた画像濃度をCとした。
なお、画像濃度はX−Rite968(X−Rite社製)を用いて測定した。
画像濃度の評価は、画像濃度Cと、高転写電圧の条件下の高温高湿環境下における最初の10枚の画像の画像濃度Aと、の差(表1、2、3中、「初期A−C」と記載する)、及び、画像濃度Cと、高転写電圧の条件下の高温高湿環境下における最後の10枚の画像の画像濃度Bと、の差で(表1、2、3中、「最終B−C」と記載する)を求めることで行い、評価基準は以下の通りである。なお、初期A−B及び最終B−Cの画像濃度差は共に絶対値で示している。
5:画像濃度差が0.05以下である。
4:画像濃度差が0.05より大きく、0.10以下である。
3:画像濃度差が0.10より大きく、0.15以下である。
2:画像濃度差が0.15より大きく、0.20以下であり、実使用上問題となる。
1:画像濃度差が0.20より大きく、実使用上大きな問題となる。
Figure 2015084051
Figure 2015084051
Figure 2015084051
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、高転写電圧下で形成された画像の濃度低下が抑制されていることがわかる。
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 (10)

  1. ポリエステル樹脂とビニル樹脂とを含む結着樹脂と、
    エチレン性不飽和二重結合部を有する着色剤の表面に、前記エチレン性不飽和二重結合部とビニル単量体との重合体が部分的又は全体的に付着している重合体付着着色剤と、
    を含有するトナー粒子を有する静電荷像現像用トナー。
  2. 前記トナー粒子が、前記ポリエステル樹脂として、エチレン性不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂を含む被覆層を有し、
    前記被覆層の表層部に前記非晶性ポリエステル樹脂の架橋物を有する請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記ポリエステル樹脂と前記ビニル樹脂との質量比が95:5乃至60:40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。
  4. 前記着色剤と前記重合体との質量比が97:3乃至30:70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. 前記着色剤がカーボンブラックを含む請求項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。
  6. 請求項1〜請求項5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。
  7. 請求項1〜請求項5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。
  8. 請求項6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。
  9. 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6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。
  10. 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6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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