JP2015184363A - 光輝性トナー、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

光輝性トナー、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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Abstract

【課題】トナーの劣化後も光輝性の高い画像が得られる光輝性トナーを提供すること。【解決手段】結着樹脂と扁平形状の金属顔料とを含んだ扁平形状のトナー粒子と、Ti元素を含有する粒子と、を有する光輝性トナーである。【選択図】なし

Description

本発明は、光輝性トナー、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、結着樹脂と顔料からなり、表面に導電性微粒子が外添され、体積平均粒径が3〜10μmであり、表面の形状がSPMの測定で小さな凸凹の周期(S)と大きな凸凹の周期(L)との比(L/S)が特定の範囲にあり、導電性微粒子の比表面積が特定の範囲にあるトナーが開示されている。
特許文献2には、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であるトナーが開示されている。
特許文献3には、結着樹脂、帯電制御剤、着色剤を含有するトナー粒子と添加剤とからなる非磁性一成分系現像剤において、該帯電制御剤がサリチル酸金属錯化合物を含有し、該添加剤はTiO(OH)とシラン化合物との反応で得られるチタン化合物またはTiO(OH)とシリコーンオイルとの反応が得られるチタン化合物であることを特徴とする非磁性一成分系現像剤が開示されている。
特開2006−023694号公報 特開2012−032765号公報 特開平10−115947号公報
本発明の課題は、トナーの劣化後も光輝性の高い画像が得られる光輝性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、
結着樹脂と扁平形状の金属顔料とを含んだ扁平形状のトナー粒子と、
Ti元素を含有する粒子と、
を有する光輝性トナーである。
請求項2に係る発明は、
前記Ti元素を含有する粒子の含水率は、1質量%以上10質量%以下である、請求項1に記載の光輝性トナーである。
請求項3に係る発明は、
前記Ti元素を含有する粒子の個数平均粒径は、7nm以上50nm以下である、請求項1又は請求項2に記載の光輝性トナーである。
請求項4に係る発明は、
前記Ti元素を含有する粒子は、扁平形状である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光輝性トナーである。
請求項5に係る発明は、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の光輝性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項に記載の光輝性トナーを収容し、
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、
前記定着手段は、前記トナー画像に接触して前記トナー画像を前記記録媒体の表面に定着する定着部材であって、導電剤を含む前記定着部材を有する手段である、請求項8に記載の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11に係る発明は、
前記定着工程は、導電剤を含む定着部材を前記トナー画像に接触させて前記トナー画像を前記記録媒体の表面に定着する工程である、請求項10に記載の画像形成方法である。
請求項1に係る発明によれば、前記Ti元素を含有する粒子を有しない場合に比べ、トナーの劣化後も光輝性の高い画像が得られる光輝性トナーが提供される。
請求項2に係る発明によれば、前記Ti元素を含有する粒子の含水率が前記範囲よりも小さい場合に比べ、トナーの劣化後も光輝性の高い画像が得られる光輝性トナーが提供される。
請求項3に係る発明によれば、前記Ti元素を含有する粒子の個数平均粒径が前記範囲よりも大きい場合に比べ、トナーの劣化後も光輝性の高い画像が得られる光輝性トナーが提供される。
請求項4に係る発明によれば、前記Ti元素を含有する粒子が球状である場合に比べ、トナーの劣化後も光輝性の高い画像が得られる光輝性トナーが提供される。
請求項5〜8、及び請求項10に係る発明によれば、前記Ti元素を含有する粒子を有しないトナーを用いた場合に比べ、トナーの劣化後も光輝性の高い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、及び画像形成方法が提供される。
請求項9及び請求項11に係る発明によれば、導電剤を含まない定着部材を用いた場合に比べ、トナーの劣化後も光輝性の高い画像が得られる画像形成装置及び画像形成方法が提供される。
トナー粒子が定着部材の物理的な力によって倒される様子を示す模式図であり、図1Aはトナー粒子が凝集しやすいトナーを用いた場合を示し、図1Bはトナー粒子が凝集しにくいトナーを用いた場合を示す。 本実施形態のトナー粒子の一例を概略的に示す断面図である。 本実施形態の画像形成装置における定着装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。 接触角度を説明するための模式図である。
以下、本発明の光輝性トナー、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、及び画像形成方法の実施形態について詳細に説明する。
[光輝性トナー]
本実施形態の光輝性トナー(以下「トナー」と称する場合がある)は、結着樹脂と扁平形状の金属顔料とを含んだ扁平形状のトナー粒子と、Ti元素を含有する粒子(以下「Ti含有粒子」と称する場合がある)と、を有する。
本実施形態の光輝性トナーは、上記構成であるため、Ti含有粒子を有しないトナー(例えば、トナー粒子からなるトナーや、Ti含有粒子の代わりにSi元素を含有する粒子を用いたトナー等)に比べ、トナーの劣化後も光輝性の高い画像が得られる。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
本実施形態のように、金属顔料を含み扁平形状であるトナー粒子を有するトナーを用いて画像形成を行う場合、記録媒体にトナー像を転写する工程において、転写されたトナー粒子が転写電界により立ち上がった状態(すなわち、トナー粒子の長軸方向が、記録媒体の表面に平行な方向よりも記録媒体の表面に垂直な方向に近い状態)になっていることが分かってきた。そして立ち上がった状態のトナー粒子は、トナー像を記録媒体に定着させる定着工程において定着部材がトナー像に接触することで、物理的な力によって倒されると考えられる。
ここで「長軸方向」とは、最も長い軸の方向を意味する。
定着画像の光輝性は、定着画像内におけるトナー粒子の配向及び配置に依存する。具体的には、トナー粒子の長軸方向が記録媒体の表面に平行な方向に近い状態で配向し、画像部に満遍なくトナー粒子が配置されるほど、高い光輝性が得られる。そして、前記定着画像内におけるトナー粒子の配向及び配置は、トナー粒子の凝集しやすさに依存する。
図1に、記録媒体の表面で立ち上がった状態のトナー粒子が定着部材の物理的な力によって倒される様子を、トナー粒子が凝集しやすいトナーを用いた場合(図1A)及びトナー粒子が凝集しにくいトナーを用いた場合(図1B)について、それぞれ模式的に示す。
トナー粒子が凝集しやすい場合は、図1Aに示すように、記録媒体6の表面に転写されたトナー粒子2が立ち上がった状態で凝集するため、定着部材8による物理的な力が加わってもトナー粒子2が倒れにくく、重なりやすい。そのため定着工程を経た後も、トナー粒子2の長軸方向が記録媒体6の表面と平行な方向に沿った状態になりにくく、またトナー粒子2が偏って配置されやすくなると考えられる。
一方トナー粒子が凝集しにくい場合は、図1Bに示すように、記録媒体の表面に転写されたトナー粒子2が間隔を持って並ぶため、定着部材8による物理的な力によってトナー粒子2が倒れやすく、互いに重ならずに並んだ状態になりやすい。そのため、トナー粒子2の長軸方向が記録媒体6の表面と平行な方向に近い状態で配向しやすく、画像部に満遍なくトナー粒子2が配置されやすいと考えられる。
そしてトナーは一般的に、劣化が進むにしたがって、トナー粒子が凝集しやすくなる。具体的には、例えば、現像器内での攪拌等によりトナーに物理的な負荷が付与されるに従って、外添剤がトナー粒子に埋没し、トナー粒子間の付着力を物理的に低減させていた外添剤の作用が得られなくなることで、トナー粒子が凝集しやすくなる場合がある。特にトナー粒子が扁平形状である場合、トナー粒子同士の接触面積が大きいため、トナーの劣化に伴う凝集は顕著になると考えられる。
これに対して本実施形態では、外添剤としてTi含有粒子を用いているため、Ti含有粒子がトナー粒子に蓄積された電荷を逃がし、トナー粒子間の静電的付着力を低減することで、トナー粒子が凝集しにくくなると考えられる。このTi含有粒子による静電的付着力の低減は、物理的な作用ではなく電気的な作用であるため、外添剤として用いたTi含有粒子がトナー粒子に埋没しても発揮されると考えられる。むしろ、Ti含有粒子がトナー粒子に埋没した方がトナー粒子から遊離しにくいため、上記静電的付着力低減の効果が得られやすいと考えられる。
以上のように、本実施形態では、Ti含有粒子を用いなかった場合に比べて、トナーが劣化した後でもトナー粒子の凝集が起こりにくく、それによって光輝性の高い画像が得られるのであると推測される。
本実施形態において「トナー粒子が扁平形状である」とは、トナー粒子の投影面積が最大となる面(以下「扁平面」と称する場合がある)の円相当径の平均(以下「平均円相当径」と称する場合がある)をD(μm)とし、前記扁平面に垂直な厚みの最大値の平均(以下「平均最大厚さ」と称する場合がある)をC(μm)としたとき、Cの値がDの値よりも小さい形状であることを言う。
ここで、トナー粒子における上記平均最大厚さC及び平均円相当径Dは、以下の方法により測定される。
トナーを平滑面にのせ、振動を掛けてムラのないように分散する。1000個のトナー粒子について、カラーレーザ顕微鏡「VK−9700」(キーエンス社製)により1000倍に拡大して観察し、最大の厚さCと上から見た面の円相当径Dを測定し、それらの算術平均値を求めることにより算出する。
また本実施形態において「金属顔料が扁平形状である」とは、トナー粒子の場合と同様に、平均最大厚さCが平均円相当径Dよりも小さい形状であることをいう。
なお、金属顔料における上記平均最大厚さC及び平均円相当径Dについても、トナー粒子の場合と同様に観察を行い、トナー粒子に含まれる光輝性顔料における最大の厚さCと上から見た面の円相当径Dを測定し、それらの算術平均値を求めることにより算出する。
本実施形態において「光輝性」とは、形成された画像を視認した際に金属光沢のごとき輝きを有することを表す。
光輝性を有する画像としては、例えば、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であるものが挙げられる。
比(A/B)が2以上であることは、入射光が入射する側(上記受光角が負の側)への反射よりも入射する側とは反対側(上記受光角が正の側)への反射が多いことを表し、入射した光の乱反射が抑制されていることを表す。入射した光が様々な方向へ反射する乱反射が生じた場合、その反射光を目視にて確認すると色がくすんで見える。そのため、比(A/B)が2以上である場合、その反射光を視認すれば光沢が確認されるようになり光輝性に優れる。
一方、比(A/B)が100以下であれば、反射光を視認し得る視野角が狭すぎないため、角度によって黒っぽく見えてしまう現象が発生しにくい。
尚、上記比(A/B)は、更に20以上90以下であることがより好ましく、40以上80以下であることが特に好ましい。
また、本実施形態では前記の通り、トナーの劣化後においても光輝性の高い画像が得られる。トナーの劣化後に形成された画像の比(A/B)は、2以上100以下が好ましく40以上80以下が特に好ましい。
・変角光度計による比(A/B)の測定
ここで、まず入射角および受光角について説明する。本実施形態において変角光度計による測定の際には、入射角を−45°とするが、これは光沢度の広い範囲の画像に対して測定感度が高いためである。
また、受光角を−30°および+30°するのは、光輝感のある画像と光輝感のない画像を評価するのに最も測定感度が高いためである。
次いで、比(A/B)の測定方法について説明する。
本実施形態においては、比(A/B)を測定するに際し、まず「ベタ画像」を以下の方法により形成する。試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)社製DocuCentre−III C7600の現像器に充填し、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、定着温度190℃、定着時の荷重4.0kg/cmにて、トナー載り量が4.5g/cmのベタ画像を形成する。尚、前記「ベタ画像」とは印字率100%の画像を指す。
形成したベタ画像の画像部に対し、変角光度計として日本電色工業社製の分光式変角色差計GC5000Lを用いて、ベタ画像への入射角−45°の入射光を入射し、受光角+30°における反射率Aと受光角−30°における反射率Bを測定する。尚、反射率Aおよび反射率Bは、400nmから700nmの範囲の波長の光について20nm間隔で測定を行い、各波長における反射率の平均値とした。これらの測定結果から比(A/B)が算出される。
本実施形態の光輝性トナーは、前述の比(A/B)を満たす観点から下記(1)乃至(2)の要件を満たすことが好ましい。
(1)前記トナー粒子の平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長い。
(2)前記トナー粒子の厚み方向への断面を観察した場合に、トナー粒子の該断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の割合が、観察される全金属顔料のうち60%以上である。
ここで、図2に上記(1)乃至(2)の要件を満たすトナー粒子の一例を概略的に示す断面図を示す。尚、図2に示す概略図は、トナー粒子の厚み方向への断面図である。
図2に示すトナー粒子2は、厚さLよりも円相当径が長い扁平形状のトナー粒子であり、扁平形状(具体的には鱗片状)の金属顔料4を含有している。
本実施形態では、前記の通り、定着工程において定着部材からの物理的な圧力によって、扁平形状のトナー粒子が、その扁平な面側が記録媒体表面と相対するよう(平行に近い方向に)並ぶと考えられる。
そのため、このトナー粒子中に含有される扁平形状の金属顔料のうち上記(2)に示される「トナーの該断面における長軸方向と光輝性顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲にある」との要件を満たす金属顔料は、面積が最大となる面側が記録媒体表面と相対するよう(平行に近い方向に)並ぶと考えられる。こうして形成された画像に対し光を照射した場合には、入射光に対して乱反射する光輝性顔料粒子の割合が抑制されるため、前述の比(A/B)の範囲が達成されるやすいと考えられる。
本実施形態では、Ti含有粒子の含水率が1質量%以上10質量%以下であることが望ましい。
含水率が上記範囲のTi含有粒子を用いることで、含水率が上記範囲から外れる場合に比べ、トナーの劣化後においても光輝性の高い画像が得られる。その理由は定かではないが、Ti含有粒子が特定量の水を含むことによって、上記含水率が上記範囲よりも小さい場合に比べて低抵抗で高電荷交換性を示すため、トナー粒子の電荷を逃がしやすいと推測される。それによって前記の通り、トナー粒子間の静電的付着力が低減されて凝集しにくくなり、トナーの劣化後においても光輝性の高い画像が得られると考えられる。
またTi含有粒子の含水率が上記範囲であることによって、上記含水率が上記範囲よりも大きい場合に比べて水分に起因するTi含有粒子の凝集が起こりにくいと考えられる。そのため、トナー粒子表面に満遍なくTi含有粒子が外添されることで、Ti含有粒子による前記静電的付着力低減の効果が得られやすく、その結果トナーの劣化後においても光輝性の高い画像が得られると推測される。
ここで、Ti含有粒子の含水率は、以下の方法により測定される。
熱分析装置DTG−60AH(SHIMAZU)を用いて測定した。前処理は、例えば真空乾燥を100℃で24時間行う。具体的には、例えば、VOS−301SD(東京理化器械(株))で−0.1MPaに減圧して100℃で24時間乾燥した。その後、窒素雰囲気下(30ml/min)、30℃で1時間保持した後、昇温速度:30℃/minで昇温し、30℃以上250℃以下の加熱減量から、Ti含有粒子全体に対する水分量の割合を求め、含水率(質量%)とした。
なお、Ti含有粒子の含水率は、2質量%以上8質量%以下がより好ましく、3質量%以上6質量%以下がさらに好ましい。
Ti含有粒子の含水率を制御する方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。具体的には、例えば、Ti含有粒子を湿式製法により製造し、乾燥温度や表面処理条件を変更することで含水率を制御する方法が挙げられる。
本実施形態では、Ti含有粒子の個数平均粒径が7nm以上50nm以下であることが望ましい。
個数平均粒径が上記範囲のTi含有粒子を用いることで、個数平均粒径が上記範囲よりも大きい場合に比べ、トナーの劣化後においても光輝性の高い画像が得られる。その理由は定かではないが、Ti含有粒子の個数平均粒径が上記範囲であると、上記範囲よりも大きい場合に比べて、Ti含有粒子がトナー粒子に強く付着しやすく、埋没しやすいと考えられる。そのため、Ti含有粒子による前記静電的付着力低減の効果が発揮されやすく、その結果トナーの劣化後においても光輝性の高い画像が得られると推測される。
なお、Ti含有粒子の個数平均粒径は、小さいほどトナー粒子に強く付着しやすいと考えられるが、現実的に入手しやすいかどうかの観点から、7nm以上が好ましいと考えられる。
ここで、Ti含有粒子の個数平均粒径は、以下の方法により測定される。
具体的には、SEM(走査電子顕微鏡、日立社製、型番:S4700)によってトナー粒子表面を40000倍で観察し、トナー粒子の外縁上に存在する100個のTi含有粒子の画像を、画像処理解析ソフトWinRoof(三谷商事株式会社製)を用いて解析することで、得られたTi含有粒子の円相当径を平均し、個数平均粒径を算出する。
なお、Ti含有粒子の個数平均粒径は、10nm以上30nm以下がより好ましい。
本実施形態では、Ti含有粒子が扁平形状であることが望ましい。
扁平形状のTi含有粒子を用いることで、扁平形状ではないTi含有粒子(例えば球状のTi含有粒子)を用いた場合に比べ、トナーの劣化後においても光輝性の高い画像が得られる。その理由は定かではないが、Ti含有粒子が扁平形状であることによって、トナー粒子の接触面積が大きく、トナー粒子に強く付着しやすくなると考えられる。そのため、Ti含有粒子による前記静電的付着力低減の効果が発揮されやすく、その結果トナーの劣化後においても光輝性の高い画像が得られると推測される。
ここで、「Ti含有粒子が扁平形状である」とは、Ti含有粒子の長軸の長さ(最も長い軸の長さ)に対するTi含有粒子の高さ(長軸に垂直な軸のうち最も短い軸の長さ)の比(以下「高さ/長軸比」と称する場合がある)が0.7以下であることを言う。
なお、Ti含有粒子の長軸の長さ及び高さは、上記Ti含有粒子の個数平均粒径の測定と同様にSEMによる観察及び画像処理解析ソフトによる解析を行うことで求められる。具体的には、トナー粒子の外縁上に存在する100個のTi含有粒子それぞれについて、画像から「高さ/長軸比」を求めて平均する。
Ti含有粒子における「高さ/長軸比」の値は、0.7以下が好ましく、0.1以上0.5以下がより好ましい。Ti含有粒子の「高さ/長軸比」が0.1以上であることにより、Ti含有粒子1粒子あたりのトナー表面との接触面積が大きくなるため、トナー表面に均一に分散しやすいという利点がある。また、Ti含有粒子の「高さ/長軸比」が0.7以下であることにより、0.7よりも大きい場合に比べてトナー粒子に強く付着しやすく、Ti含有粒子による前記静電的付着力低減の効果が発揮されやすい。
Ti含有粒子の形状を制御して「高さ/長軸比」の値を調整する方法としては、例えば、目的の形状が得られる組成を選択する方法が挙げられる。また、例えばTi含有粒子として酸化チタン粒子等を用いる場合においては、結晶構造を制御することでTi含有粒子の形状を制御する方法も挙げられる。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、Ti含有粒子と、を有し、必要に応じてその他の成分を有していてもよい。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、扁平形状の金属顔料と、を含んで構成され、必要に応じて、離型剤と、その他添加剤と、を含んでもよい。
−金属顔料−
金属顔料としては、例えば、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛等の金属粉末が挙げられ、金属を含む顔料であれば特に限定されるものではない。金属顔料は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記金属顔料の中でも特に、入手容易でトナー粒子を扁平形状にしやすい等の観点から、アルミニウムが最も好ましい。前記金属顔料の表面は、シリカ粒子、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などで被覆されていても良い。
トナー粒子における金属顔料の含有量としては、例えば後述の結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上70質量部以下が好ましく、5質量部以上50質量部以下がより好ましい。
金属顔料は、前記の通り扁平形状である。
金属顔料における比(C/D)の値は、0.700以下が好ましく、0.005以上0.1以下がより好ましく、0.01以上0.1以下がさらに好ましい。金属顔料の比(C/D)が0.005以上であることにより、トナー造粒の際の撹拌ストレスに対して強いという利点がある。また、金属顔料の比(C/D)が0.700以下であることにより、0.700よりも大きい場合に比べて高い光輝性が得られやすい。
−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、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
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 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。
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。
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。
−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 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。
また、その他の添加剤として、前記金属顔料以外のその他の着色剤を含んでもよい。その他の着色剤は、公知の着色剤が挙げられ、目的の色味に応じて選択する。
−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。
・トナー粒子の平均最大厚さCおよび平均円相当径D
前記の通り、トナー粒子は扁平形状である。すなわち平均最大厚さCの値が平均円相当径Dの値よりも小さい。
また、トナー粒子における比(C/D)の値は、0.700以下が好ましく、0.001以上0.500以下がより好ましく、0.010以上0.200以下がさらに好ましく、0.050以上0.100以下が特に好ましい。比(C/D)が0.001以上であることにより、トナー粒子の強度が確保され、画像形成の際における応力による破断が抑制され、顔料がトナー粒子から露出することによる帯電の低下、その結果発生するカブリが抑制される。また、比(C/D)が0.700以下であることにより、0.700よりも大きい場合に比べて高い光輝性が得られやすい。
・トナー粒子の断面における長軸方向と光輝性顔料粒子の長軸方向との角度
前記(2)に示すとおり、トナー粒子の厚み方向への断面を観察した場合に、トナー粒子の該断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の割合(個数基準)が、観察される全金属顔料のうち60%以上であることが好ましい。更には、上記割合が70%以上95%以上であることがより好ましく、80%以上90%以下であることが特に好ましい。
上記の割合が60%以上であることにより優れた光輝性が得られる。
ここで、トナー粒子の断面の観察方法について説明する。
トナーをビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤を用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機(本実施形態においては、LEICAウルトラミクロトーム(日立テクノロジーズ社製)を使用)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。この観察サンプルを透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率5000倍前後でトナー粒子の断面を観察する。観察された1000個のトナー粒子について、トナー粒子の断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の数を、画像解析ソフトを用いて数えその割合を計算する。
尚、「トナー粒子の断面における長軸方向」とは、前述の平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長いトナー粒子における厚み方向と直行する方向を表し、また「金属顔料の長軸方向」とは、金属顔料における長さ方向を表す。
・トナー粒子の体積平均粒径
トナー粒子の体積平均粒径は1μm以上30μm以下であることが望ましく、より望ましくは3μm以上20μm以下である。なお、本実施形態のトナー粒子のように扁平形状である場合、上記体積平均粒径の値は球相当径の体積平均値を表す。
具体的には、上記体積平均粒径D50vは、マルチサイザーII(コールター社製)等の測定器で測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒子径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒子径を体積D50v、数D50p、累積84%となる粒子径を体積D84v、数D84pと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v1/2として算出される。
(Ti含有粒子)
Ti含有粒子は、Ti元素を含有する粒子状のものであれば特に限定されず、例えば、チタン酸化物、チタン炭化物、チタン酸塩(マグネシウム塩、カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩等)等が挙げられる。
Ti含有粒子の具体例としては、例えば、TiO(チタニア)、TiO(OH)(メタチタン酸)等のチタン酸化物;TiC(炭化チタン)等のチタン炭化物;CaTiO、SrTiO3等のチタン酸塩;等が挙げられる。
Ti含有粒子の中でも、Ti含有粒子の「高さ/長軸比」を小さくしやすいという観点からTiO(OH)が好ましく、個数平均粒径を前記範囲にしやすいという観点からTiOが好ましく、高電荷交換性に優れるという観点ではチタン酸塩(その中でも特にSrTiO)が好ましい。
Ti含有粒子の添加量としては、例えば、トナー粒子100質量部に対し、0.1質量部以上1.5質量部以下の範囲が挙げられ、0.1質量部以上0.8質量部以下が好ましく、0.2質量部以上0.4質量部以下がより好ましい。Ti含有粒子の添加量が上記範囲であることにより、上記範囲よりも少ない場合に比べて前記トナー粒子間の静電的付着力低減の効果が得られやすく、上記範囲よりも多い場合に比べてトナー表面の電荷漏洩を均一に促進しやすいという利点が考えられる。
(その他の外添剤)
本実施形態のトナーは、その他の外添剤を含んでもよい。
その他の外添剤としては、Ti元素を含有しない無機粒子が挙げられ、具体的には、例えば、SiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
上記その他の外添剤として用いる無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていてもよい。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。
その他の外添剤としては、上記無機粒子のほか、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。
(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。
トナー粒子の製造方法は特に限定されず、公知である混練・粉砕法等の乾式法や、乳化凝集法や溶解懸濁法等の湿式法等によって作製される。
混練・粉砕法は、金属顔料等の各材料を混合した後、ニーダー、押し出し機などを用いて上記材料を溶融混練して、得られた溶融混錬物を粗粉砕した後、ジェットミル等で粉砕し、風力分級機により、目的とする粒子径のトナー粒子を得る方法である。
混練・粉砕法は、より詳細には、金属顔料及び結着樹脂を含むトナー形成材料を混錬する混錬工程と、前記混錬物を粉砕する粉砕工程とに分けられる。必要に応じて、混錬工程により形成された混錬物を冷却する冷却工程等、他の工程を有してもよい。
また溶解懸濁法は、結着樹脂、金属顔料、及び、必要に応じて用いられる離型剤等のその他の成分を含む材料を、前記結着樹脂が溶解する溶媒中に溶解又は分散させた液を、無機分散剤を含有する水媒体中で造粒した後、前記溶媒を除去することでトナー粒子を得る方法である。
溶解懸濁法に用いられるその他の成分としては、離型剤の他、帯電制御剤、有機粒子等の種々の成分が挙げられる。
本実施形態においては、トナー粒子の形状やトナー粒子の粒子径を制御しやすく、コアシェル構造などトナー粒子構造の制御範囲も広い乳化凝集法を用いてもよい。以下、乳化凝集法によるトナー粒子の製造方法について詳しく説明する。
本実施形態に係る乳化凝集法はトナー粒子を構成する材料を乳化して樹脂粒子(乳化粒子)等を形成する乳化工程と、該樹脂粒子の凝集体を形成する凝集工程と、凝集体を融合させる融合工程とを有する。
−乳化工程−
樹脂粒子分散液の作製は一般的な重合法による樹脂粒子分散液作製、例えば乳化重合法や懸濁重合法、分散重合法などを用いる他にも、水系媒体と結着樹脂とを混合した溶液に、分散機により剪断力を与えることにより乳化して行ってもよい。その際、加熱して樹脂成分の粘性を下げて粒子を形成してもよい。また分散した樹脂粒子の安定化のため、分散剤を使用してもよい。さらに、樹脂が油性で水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するものであれば、該樹脂をそれらの溶剤に解かして水中に分散剤や高分子電解質と共に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子分散液が作製される。
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;などが挙げられるが、水であることが望ましい。
また、乳化工程に使用される分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機塩;等が挙げられる。
前記乳化液の作製に用いる分散機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。樹脂粒子の大きさとしては、その平均粒子径(体積平均粒子径)は1.0μm以下が望ましく、60nm以上300nm以下の範囲であることがより望ましく、さらに望ましくは150nm以上250nm以下の範囲である。60nm以上では、樹脂粒子が分散液中で不安定な粒子となりやすいため、該樹脂粒子の凝集が容易となる場合がある。また1.0μm以下であると、トナーの粒子径分布が狭くなる場合がある。
離型剤分散液の調製に際しては、離型剤を、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散した後、離型剤の融解温度以上の温度に加熱すると共に、強いせん断力が付与されるホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて分散処理する。この処理を経ることにより、離型剤分散液が得られる。分散処理の際、ポリ塩化アルミニウム等の無機化合物を分散液に添加してもよい。望ましい無機化合物としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、高塩基性ポリ塩化アルミニウム(BAC)、ポリ水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等が望ましい。
分散処理により、体積平均粒子径が1μm以下の離型剤粒子を含む離型剤分散液が得られる。なお、より望ましい離型剤粒子の体積平均粒子径は、100nm以上500nm以下である。
体積平均粒子径が100nm以上では、使用される結着樹脂の特性にも影響されるが、一般的に離型剤成分がトナー中に取り込まれやすくなる。また、500nm以下の場合には、トナー中の離型剤の分散状態が良好となる。
金属顔料分散液の調製は、公知の分散方法が利用され、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、アルティマイザーなどの一般的な分散手段が採用され、なんら制限されるものではない。金属顔料は、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散される。分散させた金属顔料の体積平均粒子径は20μm以下であればよいが、3μm以上16μm以下の範囲であれば、凝集性を損なうことなく且つトナー中の金属顔料の分散が良好で望ましい。
また、金属顔料と結着樹脂とを溶剤に分散・溶解して混合し、転相乳化やせん断乳化により水中へ分散することにより、結着樹脂で被覆された金属顔料の分散液を調製してもよい。
−凝集工程−
凝集工程においては、樹脂粒子の分散液、金属顔料分散液、離型剤分散液等を混合して混合液とし、樹脂粒子のガラス転移温度以下の温度で加熱して凝集させ、凝集粒子を形成する。凝集粒子の形成は、攪拌下、混合液のpHを酸性にすることによってなされる場合が多い。前記撹拌条件により比(C/D)が好ましい範囲になりやすくなる。より具体的には凝集粒子を形成する段階で撹拌を高速に、かつ加熱することによって比(C/D)が小さくなり、撹拌をより低速に、かつより低温で加熱することによって比(C/D)が大きくなる。なおpHとしては、2以上7以下の範囲が望ましく、この際、凝集剤を使用することも有効である。
また、凝集工程において、離型剤分散液は、樹脂粒子分散液等の各種分散液とともに一度に添加・混合してもよいし、複数回に分割して添加しても良い。
凝集剤としては、前記分散剤に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩の他、2価以上の金属錯体が好適に用いられる。特に、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ため特に望ましい。
前記無機金属塩としては、特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。より狭い粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合型の無機金属塩重合体の方が、より適している。
本実施形態においては、アルミニウムを含む4価の無機金属塩の重合体を用いることが、狭い粒度分布を得るためには望ましい。
また、前記凝集粒子が所望の粒子径になったところで樹脂粒子分散液を追添加することで(被覆工程)、コア凝集粒子の表面を樹脂で被覆した構成のトナーを作製しても良い。この場合、離型剤や金属顔料がトナー表面に露出しにくくなるため、帯電性や現像性の観点で望ましい構成である。追添加する場合、追添加前に凝集剤を添加したり、pH調整を行ってもよい。
−融合工程−
融合工程においては、前記凝集工程に準じた攪拌条件下で、凝集粒子の懸濁液のpHを3以上9以下の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、前記樹脂のガラス転移温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。
また、前記樹脂で被覆した場合には、該樹脂も融合しコア凝集粒子を被覆する。前記加熱の時間としては、融合がされる程度行えばよく、0.5時間以上10時間以下程度行えばよい。
融合後に冷却し、融合粒子を得る。また冷却の工程で、樹脂のガラス転移温度近傍(ガラス転移温度±10℃の範囲)で冷却速度を落とす、いわゆる徐冷をすることで結晶化を促進してもよい。
融合して得た融合粒子は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナー粒子とされる。
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、Ti含有粒子(及び必要に応じてその他の外添剤)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。
本実施形態では、前記の通り、Ti含有粒子がトナー粒子に埋没していても前記静電的付着力低減の効果が得られると考えられるため、Ti含有粒子が埋没するほど強固にトナー粒子に付着させてもよい。
<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。
本実施形態では、導電剤を含む定着部材がトナー画像に接触してトナー画像を記録媒体の表面に定着させることで、画像を形成することが望ましい。
すなわち、本実施形態に係る画像形成装置においては、前記定着手段が、導電剤を含む定着部材であって、トナー画像に接触してトナー画像を記録媒体の表面に定着する前記定着部材を有する手段であることが望ましい。
また、本実施形態に係る画像形成方法においては、前記定着工程が、導電剤を含む定着部材をトナー画像に接触させてトナー画像を記録媒体の表面に定着する工程であることが望ましい。
上記のように、導電剤を含む定着部材がトナー画像に接触してトナー画像を記録媒体の表面に定着させることで、トナーの劣化後も光輝性の高い画像が得られる。その理由は定かではないが、立ち上がった状態のトナー粒子が接触する定着部材が導電剤を含むことで、よりトナー粒子の電荷が除去されやすく、トナー粒子間の静電的付着力がより低減されやすいからであると推測される。
定着部材に含まれる導電剤としては、導電性(例えば体積抵抗率10Ω・cm未満、以下同様である。)、又は半導電性(例えば体積抵抗率10Ω・cm以上1013Ω・cm以下、以下同様である。)の粉末(一次粒径が10μm未満の粒子からなる粉末がよく、望ましくは一次粒径が1μm以下の粒子からなる粉末)が挙げられる。
導電剤の具体例としては、特に制限はないが、例えば、カーボンブラック(例えばケッチェンブラック、アセチレンブラック、表面が酸化処理されたカーボンブラック等)、金属(例えばアルミニウムやニッケル等)、酸化金属化合物(例えば酸化イットリウム、酸化錫等)、イオン導電性物質(例えばチタン酸カリウム、塩化リチウム等)、導電性高分子(例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリサルフォン、ポリアセチレン等)等が挙げられる。
導電剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
導電剤の添加量は、定着部材のうちトナー画像に接触する面における表面抵抗率や、定着部材の体積抵抗率が、目的の値となるように調整すればよい。
前記トナー画像に接触する面における表面抵抗率としては、例えば、1×10Ω/□以上1×1014Ω/□以下の範囲が挙げられ、前記定着部材の体積抵抗率としては、例えば1×10以上1×1013Ωcm以下の範囲が挙げられる。
具体的な導電剤の含有量としては、例えば定着部材が表面層を有する無端ベルトであり、前記表面層に導電剤を含有させる場合、表面層を構成する成分全体に対して1質量%以上50質量%以下が挙げられ、望ましくは2質量%以上40質量%以下、より望ましくは4質量%以上30質量%以下である。
また本実施形態では、記録媒体に対して、記録媒体が定着部材への接触を開始する位置(以下「接触開始位置」と称する場合がある)における定着部材の接触面が、記録媒体の進行方向と反対の方向に形成する角度(以下「接触角度」と称する場合がある)が5°以上20°以下の範囲であることが好ましい。
すなわち、本実施形態に係る画像形成装置においては、前記定着手段における前記接触角度が上記範囲であることが望ましい。
また、本実施形態に係る画像形成方法においては、前記定着工程が、前記接触角度が上記範囲となるようにトナー画像を記録媒体に定着させる工程であることが望ましい。
ここで、上記「接触開始位置における定着部材の接触面」は、図6に示すように、定着部材の表面Sと記録媒体の表面Sとが接触を開始する接触開始位置Pと、接触開始位置Pから記録媒体の進行方向Aと反対側に1cm進んだ位置Qに対応する定着部材の表面の位置Rと、を結んだ面Sで定義される。そして、前記面Sと記録媒体の表面Sとで形成される角度θが、前記「接触角度」である。
前記接触角度が上記範囲であることにより、上記範囲よりも大きい場合に比べて光輝性の高い画像が得られる。
前記の通り、接触開始位置を通過する前の(定着部材に接触する前の)トナー画像においては、複数のトナー粒子が転写電界により立ち上がった状態で並んでいると考えられる。そして、記録媒体の進行方向に並んだトナー粒子は次々と接触開始位置を通過する。すなわち、記録媒体の進行方向下流側に存在するトナー粒子(以下「下流側トナー粒子」と称する場合がある)が先に定着部材と接触し、その後に記録媒体の進行方向上流側に存在するトナー粒子(以下「上流側トナー粒子」と称する場合がある)が定着部材と接触する。
このとき、下流側トナー粒子と上流側トナー粒子との間隔がトナー粒子の長軸の長さよりも狭い場合は、下流側トナー粒子が、定着部材の物理的な力によって上流側トナー粒子に接触するように倒れ、その後に上流側トナー粒子が定着部材によって倒されることが考えられる。このように、下流側トナー粒子が立ち上がった状態の上流側トナー粒子に接触した後に上流側トナー粒子が倒れ始めると、結果的に両トナー粒子が重なり合った定着画像となることが考えられる。
これに対して、前記接触角度が前記範囲である場合は、下流側トナー粒子が定着部材に接触した後、下流側トナー粒子が上流側トナー粒子に接触する前に、上流側トナー粒子が定着部材に接触して倒され始めると考えられる。そのため、下流側トナー粒子が上流側トナー粒子に接触しにくく、接触したとしても倒れ始めた上流側トナー粒子に接触することになるため、両トナー粒子の重なりが小さくなりやすいと考えられる。
以下、前記接触角度が前記範囲内である定着装置の一例について、図を用いて説明するが、これに限定されるわけではない。
図3は、前記接触角度が前記範囲内である定着装置80の構成を示す概略図である。
定着装置80は、図3に示すように、例えば、定着部材の一例として加熱ベルト84を備える定着ベルトモジュール86と、加熱ベルト84(定着ベルトモジュール86)に押圧して配置された加圧ロール88とを含んで構成されている。そして、例えば、加熱ベルト84(定着ベルトモジュール86)と加圧ロール88とが接触する挟込領域N(ニップ部)が形成されている。挟込領域Nでは、記録媒体の一例としての用紙Kが加圧及び加熱されトナー像が定着される。
定着ベルトモジュール86は、例えば、無端状の加熱ベルト84と、加圧ロール88側で加熱ベルト84が巻き掛けられ、モータ(図示省略)の回転力で回転駆動すると共に加熱ベルト84をその内面から加圧ロール88側へ押し付ける加熱押圧ロール89と、加熱押圧ロール89と異なる位置で内側から加熱ベルト84を支持する支持ロール90とを備えている。
定着ベルトモジュール86は、例えば、加熱ベルト84の外側に配置されてその周回経路を規定する支持ロール92と、加熱押圧ロール89から支持ロール90までの加熱ベルト84の姿勢を矯正しつつ加熱ベルト84をその内面から加圧ロール88側へ押し付ける姿勢矯正ロール94と、加熱ベルト84(定着ベルトモジュール86)と加圧ロール88とが接触する領域である挟込領域Nの下流側において加熱ベルト84を内面から張力を付与する支持ロール98とが設けられている。
そして、定着ベルトモジュール86は、例えば、加熱ベルト84と加熱押圧ロール89との間に、シート状の摺動部材82が介在するように設けられている。
摺動部材82は、例えば、その摺動面が加熱ベルト84の内面と接するように設けられており、加熱ベルト84との間に存在する潤滑剤の保持・供給に関与する。
ここで、摺動部材82は、例えば、その両端が支持部材96により支持された状態で設けられている。
加熱押圧ロール89は、アルミニウムからなる円筒状の芯金の表面の金属磨耗を防止する保護層として、芯金表面に坪量200μmのフッ素樹脂皮膜が形成されたハードロールである。
加熱押圧ロール89の内部には、例えば、加熱源の一例としてハロゲンヒータ89Aが設けられている。
支持ロール90は、アルミニウムで形成された円筒状ロールであり、内部には加熱源の一例としてハロゲンヒータ90Aが配設されており、加熱ベルト84を内面側から加熱するようになっている。
支持ロール90の両端部には、例えば、加熱ベルト84を外側に押圧するバネ部材(図示省略)が配設されている。
支持ロール92は、例えば、アルミニウムで形成された円筒状ロールであり、支持ロール92の表面には厚み20μmのフッ素樹脂からなる離型層が形成されている。
支持ロール92の離型層は、例えば、加熱ベルト84の外周面からのトナーや紙粉が支持ロール92に堆積するのを防止するために形成されるものである。
支持ロール92の内部には、例えば、加熱源の一例としてハロゲンヒータ92Aが配設されており、加熱ベルト84を外周面側から加熱するようになっている。
つまり、例えば、加熱押圧ロール89と支持ロール90及び支持ロール92とによって、加熱ベルト84が加熱される構成となっている。
姿勢矯正ロール94は、例えば、アルミニウムで形成された円柱状ロールであり、姿勢矯正ロール94の近傍には、加熱ベルト84の端部位置を測定する端部位置測定機構(図示省略)が配置されている。
姿勢矯正ロール94には、例えば、端部位置測定機構の測定結果に応じて加熱ベルト84の軸方向における当り位置を変位させる軸変位機構(図示省略)が配設され、加熱ベルト84の蛇行を制御するように構成されている。
一方、加圧ロール88は、例えば、アルミニウムからなる円柱状ロール88Aを基体として、基体側から順に、シリコーンゴムからなる弾性層88Bと、膜厚100μmのフッ素樹脂を含む剥離層とが積層された構成となっている。また、加圧ロール88は、回転自在に支持されると共に、図示しないスプリング等の付勢手段によって加熱ベルト84が加熱押圧ロール89に巻き回された部位に押圧されて設けられている。これにより、定着ベルトモジュール86の加熱ベルト84(加熱押圧ロール89)が矢印E方向へ回転移動するのに伴って、加熱ベルト84(加熱押圧ロール89)に従動して矢印F方向に回転移動するようになっている。
そして、未定着トナー像を有する用紙Kは、定着装置80の挟込領域Nに導かれ、挟込領域Nに作用する圧力と熱とによって定着される。
なお、図3の定着装置80における前記接触開始位置は、挟込領域Nのうち、用紙K上の未定着トナー像が加熱ベルト84に接触し始める位置である。また前記接触角度は、図3に示すように、接触開始位置における加熱ベルト84の接触面(用紙Kと接触する面)が、用紙Kの進行方向と反対の方向に形成する角度θである。
以上、前記接触角度が前記範囲内となる定着装置の一例として、加熱ベルトを備える定着ベルトモジュールと加圧ロールとを備えた定着装置について説明したが、これに限られず、加圧ロールの代わりに加圧ベルトを用いた定着装置でもよく、トナー画像に接触する定着部材として定着ロールを用いた定着装置でもよい。
また、本実施形態の画像形成装置は、上記のように前記接触角度が前記範囲内である定着装置を用いたものに限られず、その他公知の画像形成装置を用いてもよい。
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、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図4は、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用された現像装置を含む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。
同図において、本実施形態に係る画像形成装置は、定められた方向に回転する像保持体としての感光体20を有し、この感光体20の周囲には、感光体20(像保持体の一例)を帯電する帯電装置21(帯電手段の一例)と、この感光体20上に静電荷像Zを形成する静電荷像形成装置としての例えば露光装置22(静電荷像形成手段の一例)と、感光体20上に形成された静電荷像Zを可視像化する現像装置30(現像手段の一例)と、感光体20上で可視像化されたトナー画像を記録媒体である記録紙28に転写する転写装置24(転写手段の一例)と、感光体20上の残留トナーを清掃するクリーニング装置25(クリーニング手段の一例)と、を順次配設したものである。
本実施形態において、現像装置30は、図4に示すように、トナー40を含む現像剤Gが収容される現像容器31を有し、この現像容器31には感光体20に対向して現像用開口32を開設すると共に、この現像用開口32に面してトナー保持体としての現像ロール(現像電極)33を配設し、この現像ロール33に定められた現像バイアスを印加することで、感光体20と現像ロール33とに挟まれる領域(現像領域)に現像電界を形成する。更に、現像容器31内には前記現像ロール33と対向して電荷注入部材としての電荷注入ロール(注入電極)34を設けたものである。特に、本実施形態では、電荷注入ロール34は現像ロール33にトナー40を供給するためのトナー供給ロールをも兼用したものになっている。
ここで、電荷注入ロール34の回転方向については選定して差し支えないが、トナーの供給性および電荷注入特性を考慮すると、電荷注入ロール34としては、現像ロール33との対向部にて同方向で且つ周速差(例えば1.5倍以上)をもって回転し、電荷注入ロール34と現像ロール33とに挟まれる領域にトナー40を挟み、摺擦しながら電荷を注入する態様が望ましい。
次に、実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
作像プロセスが開始されると、先ず、感光体20表面が帯電装置21により帯電され、露光装置22が帯電された感光体20上に静電荷像Zを書き込み、現像装置30が前記静電荷像Zをトナー画像として可視像化する。しかる後、感光体20上のトナー画像は転写部位へと搬送され、転写装置24が記録媒体である記録紙28に感光体20上のトナー画像を静電的に転写する。尚、感光体20上の残留トナーはクリーニング装置25にて清掃される。この後、定着装置36(定着手段の一例)によって記録紙28上のトナー画像が定着され、画像が得られる。
<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、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図5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5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5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、本実施形態に係る光輝性トナーを収容し、画像形成装置に着脱されるように構成されていてもよい。なお、本実施形態に係るトナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収められてもよい。
なお、図4に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ(図示せず)の着脱が自在な構成を有する画像形成装置であり、現像装置30はトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収納されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジを交換してもよい。
以下、実施例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。
[トナーの作製]
〔トナー粒子(1)の作製〕
<結着樹脂の合成>
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:216部
・エチレングリコール :38部
・テレフタル酸 :200部
・テトラブトキシチタネート(触媒) :0.037部
上記成分を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち攪拌しながら昇温した後、160℃で7時間共縮重合反応させ、その後、10Torrまで徐々に減圧しながら220℃まで昇温し8時間保持した。一旦常圧に戻し、無水トリメリット酸9部を加え、再度10Torrまで徐々に減圧し220℃で2時間保持することにより結着樹脂を合成した。
<樹脂粒子分散液の調製>
・結着樹脂 :160部
・酢酸エチル :233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分を1000ml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)により攪拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液をさらに攪拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより樹脂粒子分散液(固形分濃度:30%)を得た。
<離型剤分散液の調製>
・カルナバワックス(東亜化成(株)製、RC−160) :50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1.0部
・イオン交換水 :200部
以上を混合して95℃に加熱し、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360分間の分散処理をして、体積平均粒子径が0.23μmである離型剤粒子を分散させてなる離型剤分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
<光輝性顔料粒子分散液の調製>
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA):100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR) :1.5部
・イオン交換水 :900部
アルミニウム顔料のペーストから溶剤を除去した後、以上を混合し、乳化分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間分散して、アルミニウム顔料の粒子である光輝性顔料粒子(金属顔料の粒子)を分散させてなる光輝性顔料粒子分散液(固形分濃度:10%)を調製した。
なお、金属顔料であるアルミニウム顔料の粒子における比(C/D)は0.01、体積抵抗率は1×10−3Ω・cmである。
<トナー粒子の作製>
・樹脂粒子分散液 :450部
・離型剤分散液 :50部
・光輝性顔料粒子分散液 :21.74部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.40部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス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、及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810rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、54℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2以上3.5以下の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間保持し、凝集粒子を形成した。この際、マルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)を用いて測定した凝集粒子の体積平均粒子径は10.4μmであった。
次に、樹脂粒子分散液:100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。更に56℃に昇温し、光学顕微鏡及びマルチサイザーIIで粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、67.5℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、67.5℃で保持したままpHを6.0まで下げ、1時間後に加熱を止め、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子(1)を得た。
〔トナー粒子(2)の作製〕
凝集粒子の成長を促進させる工程の撹拌回転数を810rpmから600rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から74℃に変更した以外は、トナー粒子(1)の作製と同様にして、トナー粒子(2)を作製した。
〔トナー粒子(3)の作製〕
凝集粒子の成長を促進させる工程の撹拌回転数を810rpmから520rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から80℃に変更した以外は、トナー粒子(1)の作製と同様にして、トナー粒子(3)を作製した。
得られたトナー粒子(1)〜(3)について、下記表1に、前記比(C/D)の値(表1中の「比(C/D)」)、前記トナー粒子の厚み方向への断面における長軸方向と金属顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる金属顔料の割合(表1中の「顔料の配向」)、体積平均粒径(μm)を示す。
〔Ti含有粒子1の作製〕
以下のようにして、Ti含有粒子1を作製した。
具体的には、イルメナイトを鉱石として用い、これを硫酸に溶解させ鉄分を分離し、得られたTiOSOを加水分解し、ろ液のpHが一定になるまで、水洗浄を行った。3N塩酸を加え、pH6.5−7に調整したのち、濃硫酸を加え、塩酸濃度110g/L、TiO濃度50g/Lに調整し、30℃で2時間撹拌後、放置することで、TiO(OH)スラリーを作製した。得られたTiO(OH) 100部(TiO(OH)換算)に対し、38質量部にあたるターシャリブチルトリメトキシシランを混合し、80℃で30分間撹拌後、7N水酸化ナトリウム水溶液を加え、pH6.8に中和し、吸引ロートを用いてろ過、水洗浄を行った。その後、120℃で10時間乾燥した後、ピンミルでソフト凝集をほどき、Ti含有粒子1を作製した。
〔Ti含有粒子2の作製〕
硫酸法により得られた二酸化チタン水和物ケーキ(固形分50%、TiO換算で100g含有)に対し、48%水酸化ナトリウム水溶液を400g撹拌しながら1時間かけて投入し、その後、100度で3時間加熱撹拌した。このスラリーを吸引ろ過し、ろ液のpHが6.5−7.0になるまで水洗浄を施した。TiO換算濃度で100g/Lの水スラリーを作製し、30%塩酸を添加してpH6.8に調整した。本スラリーを45℃に加熱し、この温度で35%塩酸を添加し、スラリー中塩酸濃度が35g/Lになるようにした。更に100℃で3時間加熱した後、アンモニア水を添加してpH6.8に調整した。このスラリーを吸引ろ過し、ろ液のpHが6.5−7.0になるまで水洗浄を施した。乾燥後、ピンミルでソフト凝集をほぐし、Ti含有粒子2を作製した。
〔Ti含有粒子3の作製〕
得られたTi含有粒子2を300℃で15分加熱乾燥し(窒素雰囲気下)、Ti含有粒子3を作製した。
〔Ti含有粒子4の作製〕
得られたTi含有粒子3を300℃で更に2時間加熱乾燥し(窒素雰囲気下)、Ti含有粒子4を作製した。
〔Ti含有粒子5の作製〕
硫酸法により得られた二酸化チタン水和物ケーキ(固形分50%、TiO換算で100g含有)に対し、48%水酸化ナトリウム水溶液を400g撹拌しながら1時間かけて投入し、その後、100度で3時間加熱撹拌した。このスラリーを吸引ろ過し、ろ液のpHが6.5−7.0になるまで水洗浄を施した。TiO換算濃度で100g/Lの水スラリーを作製し、30%塩酸を添加してpH1.3に調整した。このスラリーを吸引ろ過して得られたケーキに、SrCl水溶液を加えSrO/TiOモル比で1.3になるよう調整した。このスラリーを85℃で2時間加熱した後に、48%水酸化ナトリウム水溶液を加え、20時間加熱混合を続けた。その後、吸引ろ過を行い、ろ液のpHが一定になるまで、水洗浄を繰り返した。得られたケーキを、110℃で加熱乾燥し、Ti含有粒子5を得た。
〔Ti含有粒子6の作製〕
SrO/TiOモル比で1.3に調整したスラリーを90℃で48時間加熱混合した以外は、Ti含有粒子5と同様にして、Ti含有粒子6を得た。
〔Ti含有粒子7の作製〕
TiO濃度100g/Lに調整した以外は、Ti含有粒子1と同様にして、Ti含有粒子7を得た。
〔Ti含有粒子8の作製〕
TiO濃度150g/Lに調整した以外は、Ti含有粒子1と同様にして、Ti含有粒子8を得た。
〔その他外添剤1(SiO粒子)の作製〕
その他外添剤1として、不定形のSiO粒子(日本アエロジル社製、品名・型番:RX50)を用いた。
上記Ti含有粒子について、含水率、個数平均粒径、「高さ/長軸比」値について、前記方法により求めた値を表1に示す。
<トナーの作製>
表1に記載のトナー粒子100部に対し、表1に記載の外添剤を0.4部添加して、ヘンシェルミキサーで混合して添加し、実施例及び比較例にて使用するトナーをそれぞれ得た。
なお、表1に記載の比(C/D)値は、トナー粒子1、2、及び3の状態で測定(すなわち、外添剤を添加する前に測定)した。
[キャリアの作製]
・フェライト粒子(体積平均粒子径:35μm):100部
・トルエン:14部
・パーフルオロアクリレート共重合体(臨界表面張力:24dyn/cm):1.6部
・カーボンブラック(商品名:VXC-72、キャボット社製、体積抵抗率:100Ωcm以下):0.12部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶):0.3部
まず、パーフルオロアクリレート共重合体に、カーボンブラックをトルエンに希釈して加えサンドミルで分散した。次いで、これにフェライト粒子以外の上記各成分を10分間スターラーで分散し、被覆層形成用溶液を調合した。次いでこの被覆層形成用溶液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度60℃において30分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去して、樹脂被覆層を形成してキャリアを得た。
[現像剤の作製]
前記トナー:36部と前記キャリア:414部とを、2リットルのVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して現像剤を作製した。
[評価試験]
<光輝性評価A>
以下の方法によりベタ画像を形成した。
試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)社製DocuCentre−III C7600改造機の現像器に充填し、高温低湿(35℃50RH%)環境下で一晩シーズニングした後に、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、定着温度190℃、定着時の荷重4.0kg/cmにて、トナー載り量が4.0g/cmの5cm×5cmのベタ画像を10,000枚連続で形成した。
この10枚目、10,000枚目のベタ画像について、下記方法により比(A/B)を測定した。10枚目のベタ画像における比(A/B)の値が「初期の比(A/B)」であり、10000枚目のベタ画像における比(A/B)の値が「物理的付加付与後の比(A/B)」である。結果を表1に併記する。
なお、用いた画像形成装置に搭載された定着装置は、下記構成及び特徴を有する定着部材を備え、かつ、前記接触角度が27°である。
−定着部材の構成−
・基材:熱硬化性ポリイミド
・表面層:導電剤としてグラファイト(日本黒鉛社製黒鉛粉末:ACP)を全体の3質量%含むテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)の層
−定着部材の特徴−
・表面抵抗率:1×1014Ω/□
・体積抵抗率:1×1013Ωcm
−比(A/B)の測定−
形成したベタ画像の画像部に対し、変角光度計として日本電色工業社製の分光式変角色差計GC5000Lを用いて、ベタ画像への入射角−45°の入射光を入射し、受光角+30°における反射率Aと受光角−30°における反射率Bを測定する。尚、反射率Aおよび反射率Bは、400nmから700nmの範囲の波長の光について20nm間隔で測定を行い、各波長における反射率の平均値とした。これらの測定結果から比(A/B)が算出される。
<光輝性評価B>
下記構成及び特徴を有する定着部材を備え、かつ、前記接触角度が27°である定着装置を搭載した画像形成装置を用いた以外は、光輝性評価Aと同様にして、光輝性評価Bを行った。
−定着部材の構成−
・基材:熱硬化性ポリイミド
・表面層:導電剤としてグラファイト(日本黒鉛社製黒鉛粉末:ACP)を全体の10質量%含むテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)の層
−定着部材の特徴−
・表面抵抗率:1×10Ω/□
・体積抵抗率:1×10Ωcm
<光輝性評価C>
下記構成及び特徴を有する定着部材を備え、かつ、前記接触角度が15°である定着装置を搭載した画像形成装置を用いた以外は、光輝性評価Aと同様にして、光輝性評価Cを行った。
−定着部材の構成−
・基材:熱硬化性ポリイミド
・表面層:導電剤としてグラファイト(日本黒鉛社製黒鉛粉末:ACP)を全体の10質量%含むテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)の層
−定着部材の特徴−
・表面抵抗率:1×10Ω/□
・体積抵抗率:1×10Ωcm
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、物理的負荷付与後においても光輝性の高い画像が得られることがわかる。
また上記結果から、光輝性評価B、
の条件で画像形成を行うことにより、光輝性評価Aの条件で画像形成を行った場合に比べて、物理的負荷付与後においても光輝性の高い画像が得られることがわかる。
2 トナー粒子
4 金属顔料
6 記録媒体
8 定着部材
20、107 感光体(像保持体の一例)
21 帯電装置(帯電手段の一例)
22、109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
24、112 転写装置(転写手段の一例)
25 クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
28、300 記録紙(記録媒体)
30、111 現像装置(現像手段の一例)
31 現像容器
32 現像用開口
33 現像ロール
34 電荷注入ロール
36、115 定着装置(定着手段の一例)
40 トナー
80 定着装置
82 摺動部材
84 加熱ベルト
86 定着ベルトモジュール
88 加圧ロール
88A 円柱状ロール
88B 弾性層
89 加熱押圧ロール
89A、90A、92A ハロゲンヒータ
90、92、98 支持ロール
94 姿勢矯正ロール
96 支持部材
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
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
G 現像剤
K 用紙
N 挟込領域
Z 静電荷像
θ 接触角度

Claims (11)

  1. 結着樹脂と扁平形状の金属顔料とを含んだ扁平形状のトナー粒子と、
    Ti元素を含有する粒子と、
    を有する光輝性トナー。
  2. 前記Ti元素を含有する粒子の含水率は、1質量%以上10質量%以下である、請求項1に記載の光輝性トナー。
  3. 前記Ti元素を含有する粒子の個数平均粒径は、7nm以上50nm以下である、請求項1又は請求項2に記載の光輝性トナー。
  4. 前記Ti元素を含有する粒子は、扁平形状である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光輝性トナー。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の光輝性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項に記載の光輝性トナーを収容し、
    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. 前記定着手段は、前記トナー画像に接触して前記トナー画像を前記記録媒体の表面に定着する定着部材であって、導電剤を含む前記定着部材を有する手段である、請求項8に記載の画像形成装置。
  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。
  11. 前記定着工程は、導電剤を含む定着部材を前記トナー画像に接触させて前記トナー画像を前記記録媒体の表面に定着する工程である、請求項10に記載の画像形成方法。
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