JP2016024441A - 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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Abstract

【課題】低温定着性を有しつつ、画像抜け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】非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含む結着樹脂を含有し、20℃におけるヤング率が3.0GPa以上3.5GPa以下の範囲であるトナー粒子を有する静電荷現像用トナー。【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー、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。
電子写真方式の画像形成装置に適用する静電荷像現像用トナーとしては、種々のものが提案されている。
例えば、特許文献1には、「離型剤、顔料、及び、結着樹脂を含有し、顔料含有量が10〜50重量%であり、ガラス転移温度(Tg)が−60〜20℃であり、かつ、20℃におけるヤング率が1×10〜1×10MPa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。
特許文献2には、「結着樹脂と着色剤とを含有してなるトナー組成物において、該結着樹脂が、常温でのデュロメーターD硬さが20以上、融点が40〜120℃、かつ溶融粘度が10〜10 Pa・sの範囲にゴム状領域を有してなる結晶性樹脂を主成分としてなり、トナー粒子が表面層を有することを特徴とするトナー組成物」が開示されている。
特許文献3には、「バインダー樹脂、着色剤を必須成分として含有し、見掛け溶融粘度が1×10ポイズとなる温度が120℃以下であり、室温におけるフィッシャー微小硬度計での硬度が130N/mm以上であることを特徴とする非磁性一成分現像用トナー」が開示されている。
特開2013−015705号公報 特開平09−218535号公報 特開平11−072962号公報
本発明の課題は、低温定着性を有しつつ、画像抜け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、
非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含む結着樹脂を含有し、20℃におけるヤング率が3.0GPa以上3.5GPa以下の範囲であ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、20℃におけるビッカース硬さが0.1GPa以上0.2GPa以下の範囲である請求項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、
請求項1又は請求項2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4に係る発明は、
請求項1又は請求項2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5に係る発明は、
請求項3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6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3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7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3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、20℃におけるヤング率が3.0GPa未満、及び3.5GPaを超えるトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーを用いた場合に比較して、低温定着性を有しつつ、画像抜けが抑制され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、20℃におけるヤング率が3.0GPa以上3.5GPa以下であっても、20℃におけるビッカース硬さが0.2GPaを超えるトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーを用いた場合に比較して、低温定着性を有しつつ、より画像抜けが抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項3、4、5、6又は7に係る発明によれば、20℃におけるヤング率が3.0GPa未満、及び3.5GPaを超えるトナー粒子を有する静電荷現像用トナーを適用した場合に比較して、低温定着性を有しつつ、より画像抜けが抑制さ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。
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、「トナー」と称する)は、少なくとも、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含む結着樹脂とを含み、20℃におけるヤング率(以下、「ヤング率(20℃)」と称することがある)が3.0GPa以上3.5GPa以下の範囲であるトナー粒子を有する。
本実施形態に係るトナーは、上記構成により、低温定着性を有しつつ、画像抜けが抑制される。この理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと推察される。
トナー粒子中の結着樹脂として、例えば、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含有させることで、画像形成時の低温定着性を獲得する手段が採用されている。結晶性ポリエステル樹脂を含有させることによって低温定着性を付与しているために、この低温定着性を示すトナーは、機械的強度が低くなる傾向がある。そのため、画像形成装置の現像手段内において、この低温定着性を示すトナーに、攪拌等の外力等が作用するとトナー粒子が変形しやすくなり、トナー粒子の凝集体が発生しやすくなる。そして、トナー中に、このトナー粒子の凝集体を含んでいると、例えば、感光体(像保持体)の表面にトナー画像を形成するときにおいて、トナー粒子の凝集体が感光体の表面に残留しやすくなる。その結果、得られた画像には、画像抜けが発生しやすくなると考えられる。
一方、上記の構成による低温定着性を示すトナーにおいて、ヤング率(20℃)を上記の特定の範囲にすると、機械的強度が高められることで、トナーが変形し難く、トナーの凝集体が発生し難くなると考えられる。それにより、得られた画像には、画像抜けが抑制されると考えられる。
なお、結着樹脂全体の結晶性ポリエステル樹脂の含有量が増加するとともに、トナーの機械的強度は低くなる。しかし、本実施形態に係るトナーは機械的強度が高められているため、結晶性ポリエステル樹脂の含有量が増加しても、トナーの凝集体が発生し難くなると考えられる。それにより、得られた画像には、画像抜けが抑制されると考えられる。
また、粒径の小さいトナー(小径化されたトナー)を用いた場合には、トナー粒子の比表面積が大きくなるために、攪拌等の外力等を受けやすくなり、トナー粒子の凝集体がより発生しやすくなる。しかし、本実施形態に係るトナーは機械的強度が高められているため、小径化されたトナーを用いた場合であっても、トナーの凝集体が発生し難くなると考えられる。それにより、得られた画像には、画像抜けが抑制されると考えられる。
そして、上記のトナー粒子の凝集体に起因する画像抜けが発生する現象は、画像濃度の低い画像(以下、「ハーフトーン画像」と称する)を形成した場合に、より観察されやすくなる。しかし、本実施形態に係るトナーは機械的強度が高められているため、トナーの凝集体が発生し難くなると考えられる。それにより、ハーフトーン画像であっても、得られた画像には、画像抜けが抑制されると考えられる。
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、必要に応じて、外添剤と、を含んで構成される。
[トナー粒子]
トナー粒子は、例えば、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含む結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤とを含んで構成される。さらに、トナー粒子には、結着樹脂以外の樹脂粒子や、ゴム粒子を含有させてもよい。
本実施形態に係るトナー粒子は、前述のように、ヤング率(20℃)が3.0GPa以上3.5GPa以下の範囲である。ヤング率(20℃)がこの範囲であれば、低温定着性を有しつつ、画像抜けが抑制される。ヤング率(20℃)の好ましい範囲は、3.2GPa以上3.5GPa以下の範囲であり、3.2GPa以上3.4GPa以下の範囲が特に好ましい。
トナー粒子は、20℃におけるビッカース硬さ(以下、「ビッカース硬さ(20℃)」と称することがある)が0.1GPa以上0.2GPa以下の範囲であることが好ましい。ヤング率(20℃)が上記の特定の範囲であり、さらに、ビッカース硬さ(20℃)がこの範囲であることで、低温定着性を有しつつ、より画像抜けが抑制されやすくなる。
(ヤング率(20℃)の制御)
ヤング率(20℃)は、例えば、結着樹脂に含まれる非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂の各ポリエステル樹脂の単量体を選択することや、ガラス転移温度等の特性を調整することで制御できる。また、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との含有量比率を調整することでも制御できる。さらに、後述する結着樹脂以外の樹脂粒子や、ゴム粒子を含有させ、それらの含有量によっても制御できる。これらの条件を組み合わせることでも制御できる。
(ビッカース硬さ(20℃)の制御)
ビッカース硬さ(20℃)は、上述したヤング率(20℃)の制御と同様の手段で制御できる。
なお、ヤング率(20℃)、及びビッカース硬さ(20℃)の測定方法は、次のようにして測定する。
まず、現像剤からトナーを取り出し、イオン交換水にトナーを分散させ、超音波を照射することにより外添剤とトナー粒子を分離し、ろ過処理及び洗浄処理によりトナー粒子のみを取り出す。
取り出したトナー粒子を集めて、直径12mmの錠剤形成機で、60kNで加重して固め、高さ8mm、直径12mmの測定用錠剤とする。
この測定用錠剤に対して、ナノインデンター(MTSシステムズ社製、登録商標)を使用して、測定する。
測定は、最大荷重(Pmax):0.8[mN]、使用圧子:ダイヤモンド、三角錐のバーコビッチ型、温度:20℃の条件で、同じ測定用錠剤において、10箇所で行う。具体的には、測定用錠剤の表面に対して、1mm間隔で5箇所測定し、同様に裏面を5箇所測定する。
ヤング率は測定結果から、以下の2つの式より算出する。
まず荷重−変位曲線から圧子の押込み後の荷重曲線の勾配である接触剛性Sを算出する。次に剛性モジュラスErを(1)式により算出し、(2)式よりヤング率Esを算出する。
S=2/√π×Er√A…………………………………(1)
Er=[(1−νs)/Es+(1−νi)/Ei〕−1………………(2)
(Eiは圧子のモジュラス、νiは圧子のポアソン比、νsは試料のポアソン比である。)
また、ビッカース硬さは、以下の4つの式より算出する。
まず、接触深さhを(3)式より算出する。
=h−h………………(3)
ここで、全体の押込み深さをhとし、hは圧子の押込み後の荷重曲線の勾配である接触剛性(スチフネス)と、圧子形状から(4)式により算出する。
=ε×P/S………………………………………(4)
続いて、圧子の幾何学的な形状と接触深さhを用い、(5)式より圧子と試料間の接触射影面積Aを算出する。
A=24.56h +f(h) ………………………………(5)
(ここで,f(h)は圧子の曲率により求められる補正項である。)
最後に算出した接触射影面積Aを用い、(6)式より硬さHを求める。
H=P/A……………………………………………(6)
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。
(結着樹脂)
本実施形態に係るトナーのトナー粒子に含む結着樹脂としては、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含有する。結晶性ポリエステル樹脂は、低温定着性を付与する観点や、画像抜けを抑制する観点から、全結着樹脂に対して、3質量%以上30質量%以下の含有量で用いることが好ましい。さらに好ましくは、5質量%以上30質量%以下の含有量で用いることがよく、5質量%以上20質量%以下で用いることが特に好ましい。
−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。
ヤング率(20℃)を上記の特定の範囲に制御する観点から、多価カルボン酸として、脂肪族ジカルボン酸と、芳香族ジカルボン酸と、3価以上のカルボン酸とを含有し、多価アルコールとして、芳香族ジオールを含有する非晶性ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5,000以上100,0000以下が好ましく、7,000以上50,0000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、2,000以上100,000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。
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。
ヤング率(20℃)を上記の特定の範囲に制御する観点から、カルボキシ基の炭素を含む炭素数6以上20以下の脂肪族多価カルボン酸を含有する多価カルボン酸と、炭素数4以上18以下の脂肪族ジオールを含有する多価アルコールと、を用いた結晶性ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。また、同様の観点から、上記のカルボキシ基の炭素を含む炭素数6以上20以下の脂肪族多価カルボン酸は、多価カルボン酸全体に対して、80モル%以上含有し、炭素数4以上18以下の脂肪族ジオールは、多価アルコール全体に対して、80モル%以上含有することがさらに好ましい。
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樹脂と同様に、周知の製造方法により得られる。
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
(結着樹脂以外の樹脂粒子)
本実施形態に係るトナーのトナー粒子には、ヤング率(20℃)を上記の特定の範囲に制御する観点から、結着樹脂以外の樹脂粒子を含有させることもできる。
結着樹脂以外の樹脂粒子を用いる場合、この樹脂粒子の含有量は、低温定着性を有しつつ、画像抜けを抑制する観点から、トナー粒子全体に対して(ただし、離型剤および着色剤を除く)、0質量%以上25質量%以下が好ましい。より好ましくは2質量%以上20質量%以下であり、5質量%以上15質量%以下がさらに好ましい。
この樹脂粒子に含まれる樹脂は、特に限定されないが、例えば、スチレン・(メタ)アクリル樹脂等のビニル樹脂;エチレン性二重結合を持つポリエステル樹脂;等が挙げられる。また、この樹脂粒子に含まれる樹脂は、これらの樹脂を単独で含んでいてもよく、2種類以上を含んでいてもよい。これらの中でも、この樹脂粒子に含まれる樹脂としては、低温定着性を有しつつ画像抜けを抑制する観点から、ビニル樹脂を用いることが好ましい。スチレン類の単量体と(メタ)アクリル酸類の単量体とを共重合したスチレン・(メタ)アクリル樹脂を用いることが特に好ましい。以下、結着樹脂以外の樹脂粒子に用いる樹脂について説明する。
ビニル樹脂としては、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、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)、ビニルナフタレン等のスチレン部位を有するスチレン類;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、トリメチロールプロパントリメタクリラート(TMPTMA)等のビニル基を有するエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;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のビニルケトン類;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸、ビニルスルフォン酸等の、エチレンイミン、ビニルピリジン、ビニルアミン等のビニル基を有す子酸やビニル基を有する塩基の材料となる単量体の重合体が挙げられる。
その他の単量体として、酢酸ビニルなどの単官能単量体;エチレングリコールジメタクリレート、ノナンジアクリレート、デカンジオールジアクリレートなどの二官能単量体;トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等の多官能単量体を併用してもよい。
また、ビニル樹脂は、これらの単量体を単独で用いた樹脂でもよいし、2種以上の単量体を用いた共重合体である樹脂であってもよい。
これらの中でも、ビニル樹脂としては、スチレン類と、ビニル基を有するエステル類や、ビニル基を有する酸と、を単量体として含む共重合体が好ましい。
なお、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含む表現である。
スチレン類としては、単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
これらの中で、スチレン類としては、反応しやすさ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンを用いることが特に好ましい。
ビニル基を有するエステル類や、ビニル基を有する酸のうち、(メタ)アクリル部位を有る単量体(以下、「(メタ)アクリル酸類」と称する)を用いることが好ましい。(メタ)アクリル酸類としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、上記に挙げた単量体の他に、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル((メタ)アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸n−ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、(メタ)アクリル酸アリールエステル(例えば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル等)、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸β−カルボキシエチル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
なお、(メタ)アクリル酸類は、単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
ここで、スチレン類と(メタ)アクリル酸類との質量比(スチレン類/(メタ)アクリル酸類)は、例えば85/15以上70/30以下であることがよい。
エチレン性二重結合を持つポリエステル樹脂は、エチレン性不飽和結合を持つ多価カルボン酸と、多価アルコールと、の重縮合反応により生成した重縮合体を示す。
エチレン性不飽和結合を持つ多価カルボン酸として具体的には、例えば、マレイン酸、フマル酸、無水マイレン酸、イタコン酸、イタコン酸無水物等が挙げられる。
また、多価アルコールとして具体的には、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)等が挙げられる。
結着樹脂以外の樹脂粒子を構成する樹脂の重量平均分子量(Mw)は、例えば、5,000以上500,000以下の範囲が挙げられる。
結着樹脂以外の樹脂粒子の製造方法としては、例えば、乳化重合法、バンバリーミキサーやニーダー等を用いる溶融混練法、懸濁重合法、噴霧乾燥法等、公知の方法が適用される。また、例えば、樹脂粒子の分散液又は樹脂粒子凝集物分散液に単量体を滴下して、シード乳化重合を行なう方法も適用される。
(ゴム粒子)
本実施形態に係るトナーのトナー粒子には、ヤング率(20℃)を上記の特定の範囲に制御する観点から、ゴム粒子を含有させることもできる。
ゴム粒子を用いる場合、ゴム粒子の含有量は、低温定着性を有しつつ、画像抜けを抑制する観点から、トナー粒子全体に対して(ただし、離型剤および着色剤を除く)、0質量%以上25質量%以下が好ましい。より好ましくは2質量%以上20質量%以下であり、5質量%以上15質量%以下がさらに好ましい。
本実施形態でトナー粒子に用いることができるゴム粒子は、エラストマーの粒子である。このゴム粒子を構成するエラストマーとしては、例えば、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム)、エピクロロヒドリンゴム等の合成ゴムや、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。
これらの中でも、ゴム粒子を作製しやすい観点から、ゴム粒子を構成するエラストマーとしては、スチレンを構成単位に有するエラストマーであることが好ましい。
スチレンを構成単位に有するエラストマーとしては、例えば、スチレン・ブタジエン、スチレン・ブタジエン・スチレン、スチレン・(ブタジエン/ブチレン)・スチレン、ポリスチレン・ポリエチレン/ブチレン・ポリスチレン、スチレン・イソプレン・スチレン、スチレン・水添ポリブタジエン・スチレン、スチレン・水添ポリイソプレン・スチレン、スチレン・水添ポリ(イソプレン/ブタジエン)・ポリスチレン等が挙げられる。
上記エラストマーの重量平均分子量(Mw)としては、例えば、30,000以上300,000以下の範囲が挙げられる。
上記ゴム粒子の製造方法としては、特に制限はなく、公知の方法が適用される。例えば、上記のエラストマーを粒子状に加工する方法、エラストマーを乳化重合により作製する方法等が挙げられる。
本実施形態でトナー粒子は、上述したように、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含む結着樹脂を含有し、ヤング率(20℃)が3.0GPa以上3.5GPa以下の範囲を示す。
ここで、ヤング率(20℃)が3.0GPa以上3.5GPa以下の範囲を示すトナー粒子を構成する成分のさらに好ましい一例を挙げる。
結着樹脂の構成として、アルケニルコハク酸等の脂肪族ジカルボン酸(例えば、アルケニルコハク酸等)と、芳香族ジカルボン酸(例えば、テレフタル酸等)と、3価以上のカルボン酸(例えば、芳香族トリカルボン酸等)とを含有する多価カルボン酸と、芳香族ジオール(例えば、ビスフェノールAのアルキレン(例えば、炭素数2以上4以下)オキサイド付加物等)を含有する多価アルコールと、を単量体成分として含む非晶性ポリエステル樹脂と、カルボキシ基の炭素を含む炭素数6以上20以下の脂肪族多価カルボン酸を80モル%以上含有する多価カルボン酸と、炭素数4以上18以下の脂肪族ジオールを80モル%以上含有する多価アルコールと、を単量体成分として含む結晶性ポリエステル樹脂とを含むことが好ましい。このとき、結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、結着樹脂全体に対して、5質量%以上20質量%以下であることが好ましい。
また、結着樹脂以外の樹脂粒子(例えば、スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子)を含む場合、トナー粒子全体に対して(ただし、離型剤および着色剤を除く)、0質量%以上25質量%以下が好ましい。
ゴム粒子を含む場合、例えば、ゴム粒子をトナー粒子全体に対して(ただし、離型剤および着色剤を除く)全体に対して、0質量%以上25質量%以下が好ましい。
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−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。
−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−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(チャンネル)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質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(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、
結着樹脂となる結着樹脂粒子が分散された結着樹脂粒子分散液を準備する工程(結着樹脂粒子分散液準備工程)と、結着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)、結着樹脂粒子(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。
また、例えば、本実施形態に係るトナー粒子を作製するにあたり、結着樹脂以外の樹脂粒子(例えば、スチレン・(メタ)アクリル樹脂等)や、ゴム粒子を用いる場合には、結着樹脂となる非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、及び結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を準備する工程に加えて、結着樹脂以外の樹脂粒子分散液(例えば、スチレン・アクリル等)や、ゴム粒子分散液(例えば、スチレン・ブタジエンの共重合体等)を準備する工程をさらに有する。
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、及び離型剤等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。
−結着樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となる結着樹脂粒子が分散された結着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。さらに、結着樹脂以外の樹脂粒子(例えば、スチレン・(メタ)アクリル樹脂等)や、ゴム粒子(例えば、スチレン・ブタジエンのエラストマー等)を用いる場合には、結着樹脂以外の樹脂粒子分散液や、ゴム粒子分散液を準備する。
ここで、結着樹脂粒子分散液は、例えば、結着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。
結着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。
結着樹脂粒子分散液において、結着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、結着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。
結着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以下がさらに好ましい。
なお、結着樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ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。
結着樹脂粒子分散液に含まれる結着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、結着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、及び結着樹脂以外の樹脂粒子や、ゴム粒子を用いる場合には、結着樹脂以外の樹脂粒子分散液、ゴム粒子分散液も調製される。つまり、結着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、さらに、結着樹脂以外の樹脂粒子分散液、ゴム粒子分散液についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、結着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。さらに、結着樹脂以外の樹脂粒子や、ゴム粒子を用いる場合には、結着樹脂以外の樹脂粒子分散液や、ゴム粒子分散液を混合する。
そして、混合分散液中で、結着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、結着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。なお、結着樹脂以外の樹脂粒子や、ゴム粒子を用いる場合には、結着樹脂以外の樹脂粒子や、ゴム粒子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、結着樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、結着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、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、結着樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば結着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、結着樹脂粒子が分散された結着樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに結着樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レディーゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動師分機、風力師分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;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、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た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、図に示す主要部を説明し、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、図に示す主要部を説明し、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調製]
−非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)の調製−
攪拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、多価アルコール成分として、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物(BPA−EO)10モル%、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物(BPA−PO)40モル%、多価カルボン酸成分として、テレフタル酸(TPA)40モル%、ドデセニルコハク酸無水物(DSA)5モル%、トリメリット酸無水物(TMA)5モル%を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した。その後、触媒として、上記モノマー成分の合計量100質量部に対して、ジブチル錫オキサイド1.0質量部を投入し、窒素ガス気流下約190℃で約5時間撹拌反応させ、さらに温度を約240℃に上げて約6時間撹拌反応させた後、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、減圧下で約0.5時間攪拌反応させて、黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂(A1)を得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂(A1)のガラス転移温度は55℃であった。
次いで、得られた非晶性ポリエステル樹脂(A1)を、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて分散した。イオン交換水80質量%、ポリエステル樹脂の濃度が20質量%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm、熱交換器による加熱140℃、の条件でキャビトロンを運転し、固形分濃度が20質量%の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)を得た。
[結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製]
−結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC1)の調製−
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、多価アルコール成分として、1,9−ノナンジオール50モル%と、多価カルボン酸成分としてドデカン二酸50モル%とを投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した。その後、触媒として、チタンテトラブトキサイドを前記モノマー成分100質量部に対して0.25質量部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間攪拌反応させた後、温度を更に210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間攪拌反応させて、結晶性ポリエステル樹脂(CC1)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(CC1)は、DSCによる融解温度が74℃であった。
次に、コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械社製:BJ−30N)に、結晶性ポリエステル樹脂(CC1)300質量部と、メチルエチルケトン160質量部と、イソプロピルアルコール100質量部とを入れ、水循環式恒温槽にて70℃に維持しながら、100rpmで攪拌混合しつつ樹脂を溶解させた。その後攪拌回転数を150rpmにし、水循環式恒温槽を66℃に設定し、10%アンモニア水(試薬)17質量部を10分間かけて投入した後、66℃に保温されたイオン交換水を7質量部/分の速度で、合計900部滴下し転相させて、乳化液を得た。得られた乳化液800質量部とイオン交換水700質量部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械社製)にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは130nmであった。その後、イオン交換水を加えて、固形分濃度が20質量%の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC1)を得た。
−結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC2)の調製−
1,9−ノナンジオール50モル%を、1,6−ヘキサンジオール50モル%に変更した以外は、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC1)の調製と同様の手順により、固形分濃度が20質量%の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC2)を得た。
−結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC3)の調製−
1,9−ノナンジオール50モル%を、1,4−ブタンジオール50モル%に変更した以外は、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC1)の調製と同様の手順により、固形分濃度が20質量%の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC3)を得た。
上記で作製した非晶性ポリエステル樹脂(A1)、及び結晶性ポリエステル樹脂(CC1)〜(CC3)の単量体組成を表1に示す。
[着色剤粒子分散液の調製]
・シアン顔料 :100質量部
(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン))
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR) :15質量部
・イオン交換水 :900質量部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(スギノマシン社製、HJP30006)を用いて1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤(シアン顔料)の平均粒径は、0.13μm、固形分濃度は25質量%であった。
[離型剤粒子分散液の調製]
・離型剤(日本精鑞社製、FNP92) 102質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK) :5質量部
・イオン交換水 :200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ー(ゴーリン社)で分散処理し、平均粒径が0.21μmである離型剤を分散させてなる離型剤粒子分散液を調製した。離型剤粒子分散液における固形分濃度は26質量%であった。
[結着樹脂以外の樹脂粒子分散液の調製]
−スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)の作製−
・スチレン(和光純薬工業社製):300質量部
・n−ブチルアクリレート(和光純薬工業社製):84質量部
・ドデカンチオール(和光純薬工業社製):3.0質量部
上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部をイオン交換水800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4.0部を溶解したイオン交換水50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、スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)を得た。この分散液中の粒子の体積平均粒径は120nm、固形分量は26質量%、重量平均分子量Mwは50000であった。
[ゴム粒子分散液の調製]
−ゴム粒子分散液(1)の調製−
・「スチレン・ブタジエン共重合体樹脂(スチレン/ブタジエン=75/25)」
・・・120質量部
・「アニオン界面活性剤ニューレックスR(日脂社製)」 ・・・6質量部
・「イオン交換水」・・・220質量部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)により10分予備分散した後、高圧衝撃式分散機アルティマイザーを用い、15分間分散処理を行い、固形分量26質量%、体積平均粒径280nmのゴム粒子分散液(1)を得た。
<実施例1>
(トナー粒子の作製)
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1):406質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC2):194質量部
・スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1):83質量部
・着色剤粒子分散液:80質量部
・離型剤粒子分散液:104質量部
・界面活性剤水溶液:60質量部
・0.3M硝酸水溶液:77質量部
・イオン交換水:400質量部
上記成分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T50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で42℃まで加熱し30分保持した後、凝集粒子が形成されていることを確認した段階で、追加の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)373質量部を添加後、更に30分保持した。
続いて、ニトリロ3酢酸Na塩(中部キレスト社製、キレスト70)を全液の3質量%となるように添加した。その後1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.2に到達するまで穏やかに添加した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、3.0時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー粒子(1)を得た。
このときトナー粒子(1)の粒子径をコールターマルチサイザーにて測定したところ体積平均粒径D50は3.78μm、粒度分布係数GSDは1.22であった。
(トナー(1)の作製)
トナー粒子(1)100質量部に、シリカ粒子(ゾルゲル法により得られ、ヘキサメチルジシラザンによる表面処理量が5質量%、平均一次粒径が120nmであるシリカ粒子):3質量部及びシリカ粒子(R972(日本アエロジル社製)): 1質量部を加え、5リットルヘンシェルミキサーを用い、周速30m/sで15分間混合を行った後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去し、トナー(1)を作製した。
<実施例2>
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1):406質量部を546質量部に、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC2)194質量部を結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC3)187質量部に変更し、スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)を使用しないこと以外は、実施例1と同様にしてトナー(2)を作製した。
このときトナー粒子(2)の粒子径をコールターマルチサイザーにて測定したところ体積平均粒径D50は4.10μm、粒度分布係数GSDは1.23であった。
<実施例3>
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1):406質量部を563質量部に、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC2)194質量部を結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC1)104質量部に変更し、スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)83質量部を 42質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー(3)を作製した。
このときトナー粒子(3)の粒子径をコールターマルチサイザーにて測定したところ体積平均粒径D50は3.86μm、粒度分布係数GSDは1.21であった。
<実施例4>
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1):406質量部を511質量部に、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC2)194質量部を結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC1)155質量部に変更し、スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)83質量部をゴム粒子分散液(1)42質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー(4)を作製した。
このときトナー粒子(4)の粒子径をコールターマルチサイザーにて測定したところ体積平均粒径D50は4.06μm、粒度分布係数GSDは1.22であった。
<比較例1>
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1):406質量部を479質量部に、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC2)194質量部を253質量部に変更し、スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)を使用しないこと以外は、実施例1と同様にしてトナー(C1)を作製した。
このときトナー粒子(C1)の粒子径をコールターマルチサイザーにて測定したところ体積平均粒径D50は3.96μm、粒度分布係数GSDは1.24であった。
<比較例2>
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1):406質量部を678質量部に、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC2)194質量部を結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CC1)55質量部に変更し、スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)を使用しないこと以外は、実施例1と同様にしてトナー(C2)を作製した。
このときトナー粒子(C2)の粒子径をコールターマルチサイザーにて測定したところ体積平均粒径D50は3.64μm、粒度分布係数GSDは1.21であった。
上記のトナー粒子の作製に用いた各分散液の割合について、下記の表3に示す。
[低温定着温度、及び画像抜けの評価]
各例で得られた各トナーを用いて、現像剤を作製した後、以下の評価を行った。評価結果を表4に示す。
なお、現像剤の作製は、次のようにして作製した。
フェライト粒子(パウダーテック社製、平均粒径50μm)100質量部とメチルメタクリレート樹脂(三菱レイヨン社製、重量平均分子量95000)1.5質量部を、トルエン500質量部と共に加圧式ニーダーに入れ、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、各例で得られたトナーとを、トナー8質量部とキャリア92質量部の割合でVブレンダーにそれぞれ混合し、各現像剤を作製した。
(低温定着温度の評価)
低温定着温度の評価は次のように行った。
25℃、55%RHの環境下において、DocuCentre−IV C4300改造機(富士ゼロックス社製;定着温度が可変な外部定着機で定着を行うように改造したもの)を用いて、富士ゼロックス社製ペーパー(JD紙)に、トナー載り量9.8g/mに調整して、ベタのトナー画像の形成を行った。トナー画像出しした後、フリーベルトニップヒューザー型の外部定着機を用い、ニップ6.5mm下、定着速度150mm/秒にてトナー画像を定着した。トナー画像を定着する際、5℃刻みで定着温度を変化させ、低温側オフセットの発生した温度から下記基準に基づき低温定着性を評価した。
−評価基準−
A(◎):140℃以下
B(○):140℃を超え150℃以下
C(△):150℃を超え170℃以下
D(×):170℃を超え、低温定着性に難あり。
なお、低温側オフセットの発生の有無は実用上問題となるかどうかにより判定した。
(画像抜けの評価)
画像抜けの評価は、次のようにして行った。
富士ゼロックス社製複写機DocuCenter color C400改造機により、A4用紙(富士ゼロックス社製)に、画像濃度50%のハーフトーン画像を出力した。
なお、画像の出力は、25℃、50%RHの環境下で行った。
−画像抜けの評価基準−
A(◎):画像の抜けがA4ハーフトーン画像1枚につき0個。
B(○):画像の抜けがA4ハーフトーン画像1枚につき平均1〜3個。
C(△):画像の抜けがA4ハーフトーン画像1枚につき平均4〜10個。
D(×):画像の抜けがA4ハーフトーン画像1枚につき平均11個以上。
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、低温定着性を有しつつ、画像抜けが少ないことがわかる。
また、ヤング率が3.0GPa以上3.5GPa以下であって、ビッカース硬度が0.1GPa以上0.2GPa以下である実施例1〜3は、ビッカース硬度が0.25GPaである実施例4に比べ、画像抜けが少ないことがわかる。
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
118 露光のための開口部
117 筐体
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 (7)

  1. 非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含む結着樹脂を含有し、20℃におけるヤング率が3.0GPa以上3.5GPa以下の範囲であ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、20℃におけるビッカース硬さが0.1GPa以上0.2GPa以下の範囲である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 請求項1又は請求項2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。
  4. 請求項1又は請求項2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。
  5. 請求項3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。
  6. 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3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。
  7. 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3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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