JP2016212323A - トナー及び現像剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナーであって、前記トナーの割断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真より検出される前記離型剤の総面積Wtaに対して、表層から0.3μm以内の離形剤面積Wsaの比率、Wsa/Wtaが2〜5%であり、前記トナーの表面からトナーの直径dの1/4(1/4d)までの深さ領域Aaに存在する前記離型剤の個数平均粒径をWDa、Aaより内部の領域Abに存在する前記離型剤の個数平均粒径をWDb、としたときのWDa、WDbの関係が、WDa<WDbであり、かつ、微小圧縮試験において250μN付与時の変位量が700nm以下であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
これらの離型剤は、接触加熱定着方法において、加熱されたロールやベルト部材をトナーが通過する際に速やかにメルトして、トナー粒子表面に露出することでトナーの定着部材への融着を抑止している。定着温度が低い側でのオフセット性(コールドオフセット)のみならず、定着温度が高い側でのオフセット性(ホットオフセット)いずれにも影響を与える。
特に非磁性一成分現像に離型剤を含有するトナーを用いた場合、トナー層の厚みを規制するブレードを通過する際に、該ブレード部分で過度な負荷がかかることで押しつぶされて固着し、画像品質を著しく悪化させることが分かっており、二成分現像以上の耐久性がトナーに求められる。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
本発明のトナーは、(i)少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有し、(ii)トナーの割断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真より検出される前記離型剤の総面積Wtaに対して、表層から0.3μm以内の離形剤面積Wsaの比率、Wsa/Wtaが2〜5%であり、(iii)トナーの表面からトナーの直径dの1/4(1/4d)までの深さ領域Aaに存在する前記離型剤の個数平均粒径をWDa、Aaより内部の領域Abに存在する前記離型剤の個数平均粒径をWDb、としたときのWDa、WDbの関係が、WDa<WDbであり、かつ(iv)微小圧縮試験において250μN付与時の変位量が700nm以下であることを特徴とする。
上記要件を満たし、トナー中の所望の領域に所望の大きさの離型剤が配置された、所定の押し込み変位量を有する本発明のトナーは前記課題を解決可能な構成となっている。
前記結着樹脂としては、後述する製造方法で使用する有機溶剤に溶解するものであれば、特に制限はなく、公知の樹脂の中から、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、スチレン単量体、アクリル単量体、メタクリル単量体等のビニル単量体の単独重合体、これらの単量体が2種類以上からなる共重合体、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記スチレン単量体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−フエニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−アミルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−へキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロロスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレン等のスチレン、又はその誘導体などが挙げられる。
前記アクリル酸のエステル類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸n−ドデシル、アクリル酸2−エチルへキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニルなどが挙げられる。
前記メタクリル酸のエステル類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−ドデシル、メタクリル酸2−エチルへキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、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などが挙げられる。
(1)エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフイン類
(2)ブタジエン、イソプレン等のポリエン類
(3)塩化ビニル、塩化ビニルデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類
(4)酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類
(5)ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類
(6)ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類
(7)N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物
(8)ビニルナフタリン類
(9)アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸若しくはメタクリル酸誘導体等
(10)マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和二塩基酸
(11)マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等の不飽和二塩基酸無水物
(12)マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、シトラコン酸モノメチルエステル、シトラコン酸モノエチルエステル、シトラコン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、アルケニルコハク酸モノメチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、メサコン酸モノメチルエステル等の不飽和二塩基酸のモノエステル
(13)ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸等の不飽和二塩基酸エステル
(14)クロトン酸、ケイヒ酸等のα、β−不飽和酸
(15)クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物等のα、β−不飽和酸無水物
(16)該α、β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物、アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステル等のカルボキシル基を有するモノマー
(17)2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類
(18)4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルへキシル)スチレン等のヒドロキシ基を有するモノマーこれらの中でも、スチレン系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合わせが好ましい。
前記架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6へキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、これらの化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの等のアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類;ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、これらの化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの等のエーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類などが挙げられる。
また、前記架橋剤として、例えば、商品名MANDA(日本化薬社製)等のポリエステル型ジアクリレート類が挙げられる。
また、前記架橋剤として、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの、トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート等の多官能の架橋剤が挙げられる。
前記結着樹脂がスチレン−アクリル系樹脂の場合、樹脂成分のテトラヒドロフラン(THF)に可溶分のGPCによる分子量分布で、分子量3千〜5万(数平均分子量換算)の領域に少なくとも1つのピークが存在するとよい。
前記ポリエステル樹脂(ポリエステル系重合体)を構成するモノマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルコール成分と、酸成分とからなることが好ましい。
2価のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、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、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオールなどが挙げられる。
前記結着樹脂がポリエステル系樹脂の場合は、樹脂成分のTHF可溶成分の分子量分布で、分子量3千〜5万の領域に少なくとも1つのピークが存在するのが、トナーの定着性、耐オフセット性の点で好ましい。また、THF可溶分の分子量10万以下の成分が、70%〜100%となるような結着樹脂が、吐出性の面から好ましい。更に、分子量5千〜2万の領域に少なくとも1つのピークが存在する結着樹脂がより好ましい。
本発明において、トナー組成物の結着樹脂成分の酸価は、基本操作は、JIS K−0070に準じ、以下の方法により求める。
(2)300mLのビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(体積比4/1)の混合液150mLを加え溶解する。
(3)0.1mol/Lの水酸化カリウム(KOH)のエタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。
(4)この時のKOH溶液の使用量をS(mL)とし、同時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(mL)とし、以下の式で算出する。ただしfはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)=[(S−B)×f×5.61]/W
前記ガラス転移温度(Tg)が、35℃より低いと高温雰囲気下でトナーが劣化しやすくなることがある。また、ガラス転移温度(Tg)が、80℃を超えると、定着性が低下することがある。
前記離型剤としては、前記有機溶剤に溶解するものであれば、特に制限はなく、公知の離型剤の中から、目的に応じて適宜選択することができるが、ワックス類が好ましい。
前記離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合体;キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう等の植物系ワックス;みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペテロラタム等の鉱物系ワックス;モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;各種の合成エステルワックス、合成アミドワックスなどが挙げられる。
また、これらのワックスを、プレス発汗法、溶剤法、再結晶法、真空蒸留法、超臨界ガス抽出法又は溶液晶析法を用いて分子量分布をシャープにしたものや、低分子量固形脂肪酸、低分子量固形アルコール、低分子量固形化合物、その他の不純物を除去したものも前記離型剤として好ましく用いられる。
前記離型剤及びトナーの融点を測定するためのDSC測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計が好ましい。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行う。本発明に用いられるDSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10℃/minで、昇温させた時に測定されるものを用いる。
前記離型剤の含有量は、DSC(示差走査熱量計)法により求められる離型剤の吸熱量を質量換算した値で、前記トナーに対し4質量%〜10質量%である。
前記トナーのFTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる離型剤量が、0.05質量%〜0.1質量%である。
上記DSC(示差走査熱量計)法及びFTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法による離型剤の含有量の測定は、以下のようにして行うことができる。
トナー粒子中の離型剤の総量は、DSC(示差走査熱量計)法で得られる。以下の測定装置及び条件により、トナー試料と離型剤単体試料とをそれぞれ測定し、それぞれ得られる離型剤の吸熱量の比からトナー中の離型剤の含有量を求める。
・測定装置:DSC装置(DSC60;島津製作所社製)
・試料量:約5mg
・昇温温度:10℃/min
・測定範囲:室温〜150℃
・測定環境:窒素ガス雰囲気中
離型剤の総量は、以下の式で算出する。
離型剤の総量(質量%)=(トナー試料の離型剤の吸熱量(J/g))×100)/(離型剤単体の吸熱量(J/g))
この測定法によると、トナー製造工程中に離型剤が流出して、仕込んだ全ての離型剤がトナーに含有されない場合においても、トナー粒子中の離型剤の総量が測定できる。
トナー粒子の表面離型剤量は、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法で求められる。測定原理から分析深さは0.3μm程度であり、この分析により、トナー粒子の表面近傍の離型剤量を求めることができる。測定方法は以下の通りである。
そのトナーペレット表面をFTIR−ATR法により測定する。
用いる顕微鏡FTIR装置は、PERKIN ELMER社製Spectrum OneにMultiScope FTIR ユニットを設置したもので、直径100μmゲルマニウム(Ge)結晶のマイクロATRで測定する。
赤外線の入射角41.5°、分解能4cm−1、積算20回で測定する。
得られた離型剤由来のピークと結着樹脂由来のピークとの強度比をトナー粒子の表面の相対的な離型剤量とした。値は測定場所を変えて4回測定した後の平均値を用いる。
前記試料における表面離型剤量を、既知の離型剤量を均一に分散した検量線用試料の相対的な離型剤量との関係から算出する。
本発明のトナーは、着色剤、帯電制御剤などの、その他の成分を含有してもよい。
(着色剤)
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の着色剤の中から、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びこれらの混合物などが挙げられる。
前記マスターバッチとともに混練される樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂をイソシアネート基やエポキシにより変性させた変性ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂とポリカルボン酸とからなる未変性ポリエステル樹脂が挙げられる。また、該変性、未変性ポリエステル樹脂の他に、例えば、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の、水を含んだ水性ペーストを、樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も使用できる。この方法によれば、着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため、乾燥する必要がない。
混合混練するには、3本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に使用される。
前記マスターバッチの使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましい。
前記酸価が30mgKOH/gを超えると、高湿下での帯電性が低下し、顔料分散性も不十分となることがある。また、アミン価が1未満であるとき、及び、アミン価が100を超えるときにも、顔料分散性が不十分となることがある。
前記酸価は、例えば、JIS K0070に記載の方法により測定することができ、アミン価は、例えば、JIS K7237に記載の方法により測定することができる。
前記着色剤は、顔料分散液に分散させた着色剤分散液として用いることもできる。
前記顔料分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものを適宜選択することができるが、顔料分散性の点で、前記結着樹脂との相溶性が高いことが好ましく、そのような市販品としては、例えば、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk−2001」(ビックケミー社製)、「EFKA−4010」(EFKA社製)などが挙げられる。
前記分子量が500未満であると、極性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがあり、前記分子量が100,000を超えると、有機溶剤との親和性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがある。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものを適宜選択することができる。例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。
これらの帯電制御剤は、有機溶剤に溶解することが製造安定性の面から好ましいが、ビーズミルなどで有機溶剤に微分散して加えてもよい。
本発明のトナーは、TEM画像において、トナー表面から0.3μmの深さにおいて離型剤が一定比率含まれること(Wsa/Wtaが2〜5%)、および、トナー表面近傍よりもトナー中心部に存在する離型剤の粒子径が大きくなる(WDa<WDb)ように存在していることが特徴である。このような構造をとることにより、定着時の離型剤の染み出しの効果を維持しつつ、トナー表面への露出を抑えることができ、粒子強度を高め、ブリードによるトナー帯電低下や地汚れの発生を防止することができる。
具体的な測定手段を以下に示す。
例えば、トナーをエポキシ樹脂に包埋したのち、ウルトラミクロトーム(ウルトラソニック)でスライスしてトナーの薄片を作製し、これを透過型電子顕微鏡(TEM)を用い、顕微鏡の倍率を調整してトナーの割断面から離型剤ドメインの粒子径が計測可能になるまで顕微鏡の視野を拡大して割断面を観察することで任意の50点のトナーの割断面を測定用サンプルとして抽出する。このとき必要に応じてルテニウムやオスミウムを用いた染色を行い、コントラストを調整することでトナー中の離型剤ドメインを強調しても構わない。抽出後、それらの画像ファイルを例えば画像解析用ソフトウェアImageJを用いてWta、Wsa、WDa、WDbを測定用サンプルごとに求め、それらの50点サンプルの平均値を求める。
画像解析用ソフトウェアImageJにより、前記画像ファイルを8bit2値化画像に変換する。次いで、画像上の離型剤ドメインが最も識別され、かつノイズが極小となるようにThresholdのUpper Level・Lower Levelを設定する。さらに「Analyze Particle」のコマンドにてSizeに抽出したい面積の下限値として0.0001μm2-infinityを入力し、・「Display results」,「Exclude on edges」,「Include holes」にチェックを入れた状態でOKを押すことで、2値化にて識別された離型剤ドメインの個別の面積がResultsとして出力される。この面積の総和が前記Wtaに相当する。
画像解析用ソフトウェアImageJにより、前記画像ファイルからトナー直径dを求めるが、トナー直径dとしては、トナー割断面の外周のうち、両端の接点を通る二本の平行線を引いたときに、最大になるときの二本の平行線間の距離と定義する。ここから求められるトナーの表面からトナーの直径dの1/4(1/4d)までの深さ領域Aaに存在する、前記離型剤ドメインの両端の接点を通る二本の平行線を引いたときの最大になるときの二本の平行線間の距離を離型剤の粒径とし、任意に50点抽出して求めた平均値を個数平均粒径WDaと定義する。また、前記トナーの表面からトナーの直径dの1/4(1/4d)までの深さ領域Aaより内側を領域Abと定義し、領域Ab内部に存在する前記離型剤ドメインの両端の接点を通る二本の平行線を引いたときの最大になるときの二本の平行線間の距離を離型剤の粒径とし、任意に50点抽出して求めた平均値を個数平均粒径WDbと定義する。
図1の画像を上記方法にて2値化した画像が図2(a)に示したものである。図1の画像のトナーのうち、最表面から深さ0.3μmまでの深さ範囲規定した画像が図2(b)に示したものである。図2(b)の画像を上記方法にて2値化した画像が図2(c)に示したものである。図1の画像のうち、トナー直径dとAa、Abを規定した画像が図2(d)に示したものである。
また、領域Aaに存在する前記離型剤の個数平均粒径WDa、領域Abに存在する前記離型剤の個数平均粒径WDbは、WDa<WDbの関係にあることが必要である。この条件を満たさず、WDaがWDbと同等もしくはWDaがWDbよりも大きい場合には、最表層に存在する離型剤が現像剤攪拌時にもトナー表面にブリードアウトしやすくなり、スペントに伴う凝集や帯電低下が起こりやすくなる場合がある。
トナー粒子硬度(変位量)の測定は、エリオニクス社製のナノインデンター(ENT−2100)のような超微小押し込み硬さ試験機を用いて行う。
(変位量の測定方法)
最大荷重250μNとなるようにトナー粒子に荷重を印加して、稜間角115°である円錐形状のBerkovich圧子をトナー粒子に押し込み、トナー粒子にかかる荷重が0μNから250μNまで変化する間のBerkovich圧子の変位量を測定し、最大荷重250μNの際の変位量を測定値とする。
前記再結晶化ピークは45℃以上であることが好ましい。45℃より小さいと、二種以上用いられる離型剤の融点が低いことを示しており、トナーの耐熱性が損なわれることがあり好ましくない。
トナーNo86Rの円筒ろ紙に入れてソックスレー抽出器にかけ、溶媒としてヘキサンを用いて、8時間抽出する。このとき、溶媒の抽出サイクルが約15分〜20分に一回になるような還流速度で抽出を行う。抽出終了後、抽出液を容器に移し、溶媒を留去する。さらに60℃で15時間真空乾燥し、ヘキサンによる抽出物を得る。
・測定装置:DSC装置(DSC60;島津製作所社製)
・試料量:約5mg
・昇温温度:10℃/min
・測定範囲:室温〜150℃昇温後、150℃〜0℃まで降温
・測定環境:窒素ガス雰囲気中
得られたDSC降温チャートから得られる発熱ピークを選択し、それらのピーク温度を再結晶化ピーク温度と定義する。
本発明のトナーの体積平均粒径としては、高解像度で、高精細・高品質な画像を形成する観点から、1μm〜8μmが好ましい。
また、前記トナーの粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)としては、長期にわたって安定した画像を維持する観点から、1.00〜1.15が好ましい。
前記第二の頻度(個数)ピークを示さない場合、特に前記粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が1.00(単分散)に近づいた場合には、トナーの細密充填性が非常に高くなるため、初期の流動性低下やクリーニング不良が起こりやすくなる。また、前記1.31倍より大きい個数粒径に第二の頻度(個数)ピークがある場合には、トナーとしての粗大粉が多く含まれることによる画質粒状性の低下が見られ好ましくない。
[トナーの粒径及び粒度分布の測定]
本発明のトナーの体積平均粒径(Dv)及び個数平均粒径(Dn)は、粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径50μmで測定する。トナー粒子の体積及び個数を測定後、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。粒度分布は、トナーの体積平均粒径(Dv)を個数平均粒径(Dn)で除したDv/Dnを用いる。完全に単分散であれば1となり、数値が大きいほど分布が広いことを意味する。
本発明に係るトナーには、流動性向上剤を添加してもよい。該流動性向上剤は、トナー表面に添加することにより、トナーの流動性を改善(流動しやすくなる)するものである。
前記流動性向上剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、湿式製法シリカ、乾式製法シリカ等の微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナ等の金属酸化物の微粉末、及びそれらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等により表面処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナ;フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末等のフッ素系樹脂粉末などが挙げられる。これらの中でも、微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナが好ましく、また、これらをシランカップリング剤やシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカがより好ましい。
前記流動性向上剤の粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、平均一次粒径として、0.001μm〜2μmが好ましく、0.002μm〜0.2μmがより好ましい。
前記ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば、AEROSIL(日本アエロジル社商品名、以下同じ)−130、−300、−380、−TT600、−MOX170、−MOX80、−COK84;Ca−O−SiL(CABOT社商品名)−M−5、−MS−7、−MS−75、−HS−5、−EH−5;Wacker HDK(WACKER−CHEMIE社商品名)−N20 V15、−N20E、−T30、−T40;D−CFineSi1ica(ダウコーニング社商品名);Franso1(Fransi1社商品名)などが挙げられる。
前記流動性向上剤の比表面積としては、BET法で測定した窒素吸着による比表面積で、30m2/g以上が好ましく、60m2/g〜400m2/gがより好ましい。
前記流動性向上剤が表面処理された微粉体の場合、その比表面積としては、20m2/g以上が好ましく、40m2/g〜300m2/gがより好ましい。
前記流動性向上剤の適用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、トナー粒子100質量部に対して0.03質量部〜8質量部が好ましい。
記録紙等にトナーを転写した後、静電潜像担持体や一次転写媒体に残存するトナーの除去性を向上させるためのクリーニング性向上剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合によって製造されたポリマー微粒子などを挙げることかできる。前記ポリマー微粒子としては、比較的粒度分布が狭く、重量平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好ましい。
本発明の現像剤は、本発明の前記トナーを少なくとも含有し、更に必要に応じて、キャリアなどのその他の成分を含有する。
上記で得られた本発明のトナーは、一成分現像剤にも、キャリアと混合して二成分現像剤にも、いずれにも好適に用いることができる。特に、本発明のトナーは、粒子強度が向上しており、ブレードによる押しつぶれを防止することができ、耐固着性に優れているため、一成分現像剤に有効に使用できる。
前記キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェライト、マグネタイト等のキャリア、樹脂コートキャリアなどを挙げることができる。
前記樹脂コートキャリアは、キャリアコア粒子と該キャリアコア粒子の表面を被覆(コート)する樹脂である樹脂被覆材とからなる。
また、前記キャリアとして、樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型のキャリアコアも用いることができる。
前記樹脂コートキャリアに対する樹脂被覆材の使用割合は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、樹脂コートキャリア100質量部に対して、0.01質量〜5質量が好ましく、0.1質量〜1質量がより好ましい。
(1)酸化チタン微粉体100質量部に対してジ、メチルジクロロシランとジメチルシリコーンオイル(質量比1:5)の混合物12質量部で処理したもの、(2)シリカ微粉体100質量部に対して、ジメチルジクロロシランとジメチルシリコーンオイル(質量比1:5)の混合物20質量部で処理したもの前記樹脂被覆材としては、例えば、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物、シリコーン樹脂などが好適に使用され、これらの中でも、シリコーン樹脂が特に好ましい。
本発明のトナーの製造手段の一例を以下、図4および図5を用いて説明する。本発明のトナー製造手段は液滴調整手段、液滴吐出手段、液滴搬送固化手段、液滴捕集手段に分けられる。それぞれ下記で解説する。
前記液滴形成手段は、少なくとも結着樹脂及び離型剤を有機溶剤中に溶解乃至分散させたトナー組成液を吐出させて液滴を形成する手段である。
前記トナー組成液は、前記結着樹脂、及び前記離型剤を少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の着色剤、顔料分散剤、帯電制御剤などの成分を含有するトナー組成物を、有機溶剤に溶解乃至分散させて得ることができる。
例えば、エーテル類、ケトン類、エステル類、炭化水素類、アルコール類の有機溶剤が好ましく用いられ、特にテトラヒドロフラン(THF)、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、酢酸エチル、トルエン、水などが挙げられる。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。
本発明では、有機溶剤として酢酸エチルを用いた場合、前述した通り、45℃の酢酸エチル100g当たり70g以上、さらに好ましくは200g以上溶解する離型剤を用いるのがよい。
前記トナー組成物を有機溶剤に溶解乃至分散することによりトナー組成液を得ることができる。前記トナー組成液の調製には、ホモミキサーやビーズミルなどを用いて、着色剤等の分散体がノズルの開口径に対して充分微細とすることが吐出孔の詰りを防止するために重要となる。
前記トナー組成液を吐出させて液滴を形成する工程としては、液滴吐出手段を用いて液滴を吐き出させて行うことができる。
本発明で用いる液滴吐出手段は吐出する液滴の粒径分布が狭ければ、特に制限は無く、公知のものを用いることができる。液滴吐出手段としては1流体ノズル、2流体ノズル、膜振動タイプ吐出手段、レイリー分裂タイプ吐出手段、液振動タイプ吐出手段、液柱共鳴タイプ吐出手段等が挙げられ、膜振動タイプとしては例えば、特許第5055154号公報、レイリー分裂タイプとしては特許第4647506号公報、液振動タイプとしては特許第5315920号公報、液柱共鳴タイプとしては特開2011‐212668号公報に記載されている。
液滴の粒径分布が狭く、トナーの生産性を確保するためには、複数の吐出孔が形成された液柱共鳴液室内の液体に振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、該定在波の腹となる領域に形成された吐出孔から液体を吐出する液滴化液柱共鳴があり、これらのいずれかを用いるが好ましい。
液柱の共鳴を利用して吐出する液柱共鳴タイプ吐出手段について解説する。
図4に液柱共鳴液滴吐出手段11を示す。液共通供給路17及び液柱共鳴液室18を含んで構成されている。液柱共鳴液室18は、長手方向の両端の壁面のうち一方の壁面に設けられた液共通供給路17と連通されている。また、液柱共鳴液室18は、両端の壁面と連結する壁面のうち一つの壁面に液滴21を吐出する吐出孔19と、吐出孔19と対向する壁面に設けられ、かつ液柱共鳴定在波を形成するために高周波振動を発生する振動発生手段20とを有している。なお、振動発生手段20には、図示していない高周波電源が接続されている。
先に説明した液滴吐出手段から気体中に吐出させたトナー成分液の液滴を搬送し(液滴搬送手段)、固化させた後に(液滴固化手段)、捕集することで本発明のトナーを得ることが出来る。前記液滴搬送手段と液滴固化手段は同じ手段を用いて搬送しつつ固化する方法であっても、固化した後に液滴捕集手段まで搬送しても、また、液滴を捕集後に固化する方法であっても構わない。
例えばトナー成分液が固体原材料を揮発可能な溶媒に溶解または分散させたものであれば、液滴噴射後、搬送気流中液滴を乾燥させる、すなわち溶媒を揮発させることで達成することができる。溶媒の乾燥にあたっては、噴射する気体の温度や蒸気圧、気体種類等を適宜選定して乾燥状態を調整することが出来る。また、完全に乾燥していなくとも、捕集された粒子が固体状態を維持していれば、回収後に別工程で追加乾燥させても構わない。前記例に従わなくとも、温度変化や化学的反応等の適用で達成しても良い。
図5は本発明の装置の概略図であり、液滴搬送手段には前述した気流温度調整手段が含まれる。気流温度調整手段としては、液滴搬送手段での搬送気流温度を調整できる手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
気流温度調整工程としては、液滴搬送手段での搬送気流温度を調整できる工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記気流温度調整手段を用いることが好ましい。
気流温度調整手段としては図5には図示してないが、気流調整手段には気流温度を測定し、気流温度が安定化するような制御機構を持ったものが好ましい。本発明では複数の気流温度調整手段を有するが、気流温度調整手段毎に温度調整できる機構を有する。
具体的には、図5に示した装置において、吐出された液滴21を気流供給手段31および32により搬送気流41a、41bによって搬送する。この際、供給される気流をノズルに近い側(41a)とノズルから遠い側(41b)で温度の異なる気流を31および32から供給する。気流41aは低温とすることで吐出直後の液滴の中心付近の離型剤のドメインを成長させ、その後の気流41bは高温とすることで、離型剤の再結晶化を促進して、小さなドメインを形成するとともに、溶剤の急激な乾燥に伴い表面近傍まで移動させることができる。
図中、35は上流から発生する二種類の気流を分けた状態で気流整流手段36まで送り込むためのガイドである。
本発明においては、気流整流手段36を設けることで複数の温度の気流が混合することなく層状を保った状態で液滴形成手段まで通過するため、液滴形成手段に形成される吐出孔面の温度上昇を更に低減することができる。気流整流手段36は、ハニカム形状でも良いし、複数の平板を気流の向きに対して垂直方向に、液滴吐出手段を配置した気流路面に対して平行な平板でもかまわなく、液滴吐出手段を配置した気流路面に対して平行な平板を層状に積み上げたものでも良い。
固化した粒子は公知の粉体捕集手段、例えばサイクロン捕集、バックフィルター等によって気中から回収することが出来る。
図5で示された乾燥捕集手段によって得られたトナー粒子に含まれる残留溶剤量が多い場合はこれを低減するために必要に応じて、二次乾燥が行われる。二次乾燥としては流動床乾燥や真空乾燥のような一般的な公知の乾燥手段を用いることが出来る。有機溶剤がトナー中に残留すると耐熱保存性や定着性、帯電特性等のトナー特性が経時で変動するだけでなく。加熱による定着時において有機溶剤が揮発するため、使用者および周辺機器へ悪影響を及ぼす可能性が高まるため、充分な乾燥を実施する。
(トナー1の作製)
−着色剤分散液の調製−
先ず、着色剤として、カーボンブラック分散液を調製した。
カーボンブラック(Regal400、Cabot社製)20部、及び顔料分散剤(アジスパーPB821、味の素ファインテクノ社製)2部を、酢酸エチル78部に、攪拌羽を有するミキサーを使用して一次分散させた。得られた一次分散液を、ダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。更に、0.45μmの細孔を有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルター(フロリナートメンブレンフィルターFHLP09050、日本ミリポア社製)を通過させ、サブミクロン領域まで分散させたカーボンブラック分散液を調製した。
酢酸エチル676.7部に、離型剤として[WAX1]を20部、離形剤分散剤を2部、結着樹脂として[ポリエステル樹脂A]を263.3部を混合して70℃にて攪拌羽を有するミキサーを使用して溶解した。離型剤分散剤としては、ポリエチレン離型剤にスチレン−アクリル酸ブチル共重合体をグラフト化したものを使用した。[WAX1]及び[ポリエステル樹脂A]はともに相分離することなく酢酸エチルに透明に溶解した。溶解後、液温を55℃に調整し、さらに前記カーボンブラック分散液100部を混合し、10分間撹拌することによりトナー組成液を調製した。
また、[ポリエステル樹脂A]は、テレフタル酸/イソフタル酸/コハク酸/エチレングリコール/ネオペンチルグリコールールからなり、それらを0.38/0.57/0.05/0.5/0.5のモル比にて重合反応させることで得られるポリエステル樹脂である。ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量は24,000、Tgは65℃である。
結着樹脂の重量平均分子量Mwは、結着樹脂のTHF溶解分をGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー) 測定装置GPC−150C(ウォーターズ社製)によって測定した。カラムにはKF801〜807(ショウデックス社製)を使用し、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。酢酸エチルの沸点は76.8℃である。
得られたトナー組成液を、図4に示す液滴吐出手段として液滴吐出ヘッドを有する図5のトナー製造装置を用いて以下のような条件で、液滴を吐出させた。液滴を吐出させた後、乾燥窒素を用いた液滴固化手段により該液滴を乾燥固化し、サイクロン捕集した後、さらに35℃/90%RHにて48時間、40℃/50%RHにて24時間送風乾燥することにより、トナー母体粒子中間体を作製した。得られたトナー母粒子を以下条件にて追加乾燥し、トナー母体粒子を得た。
トナーの作製は連続して6時間行ったが、吐出孔が詰まることはなかった。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 60℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 30分間
さらに、[トナー1]のDSC(示差走査熱量計)法で求められる吸熱量を質量換算した値で、離形剤の含有量を求めた。また、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量も求めた。
また、トナー1をヘキサンにて6時間ソックスレー抽出を行い、得られた抽出液を60℃で15時間乾燥させたものをDSCを用いて再結晶化ピークの数を求めた。再結晶化ピーク数が2個以上で有る場合には、再結晶化ピーク高さPt1 Pt2、および、抽出物の酢酸エチル溶解度Sを求め、S×(Pt1+Pt2)/Pt1を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー2の作製)
実施例1において離型剤として[WAX1]に代えて[WAX2]を使用したこと以外は実施例1と同様にして[トナー2]を得た。
なお、[WAX2]は融点53.0℃、再結晶化温度は46.0℃の脂肪族エステルを主成分とする合成エステルワックス(WAX−158:日油社製)である。[WAX2]及び[ポリエステル樹脂A]はともに相分離することなく酢酸エチルに透明に溶解した。
また、トナーの作製を連続して6時間行ったが、吐出孔が詰まることはなかった。
この[トナー2]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー3の作製)
実施例1において離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を使用したこと以外は実施例1と同様にして[トナー3]を得た。
なお、[WAX3]は融点55.2℃、再結晶化温度は48℃の脂肪族エステルを主成分とする合成エステルワックス(WAX−42:日油社製)である。
[WAX3]及び[ポリエステル樹脂A]はともに相分離することなく酢酸エチルに透明に溶解した。
また、トナーの作製を連続して6時間行ったが、吐出孔が詰まることはなかった。
この[トナー3]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー4の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を使用したこと、トナー作製条件において、以下のように乾燥温度を70℃、追加乾燥時の乾燥時間を45分としたこと以外は実施例1と同様にして[トナー4]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 70℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 45分間
この[トナー4]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー5の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を使用したこと、離形剤の添加量を40部としたこと、トナー作製条件において、以下のように乾燥温度を50℃、追加乾燥時の乾燥時間を60分としたこと以外は実施例1と同様にして[トナー5]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 50℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 60分間
この[トナー5]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法に夜表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー6の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を使用したこと、離形剤の添加量を10部としたこと、トナー作製条件において、以下のように乾燥温度を75℃としたこと以外は実施例1と同様にして[トナー6]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 75℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 30分間
この[トナー6]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー7の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を使用したこと、結着樹脂として[ポリエステルA]に代えて[ポリエステルB]を使用したこと、トナー作製条件において、以下のように追加乾燥温度を65℃、追加乾燥時間を60分としたこと以外は実施例1と同様にして[トナー7]を得た。なお、[ポリエステル樹脂B]はテレフタル酸/イソフタル酸/エチレングリコール/ネオペンチルグリコールからなり、それらを0.4/0.6/0.5/0.5のモル比にて重合反応させることで得られるポリエステル樹脂である。ポリエステルBの重量平均分子量は26,000、Tgは70℃である。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 60℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 65℃
追加乾燥時間 : 60分間
この[トナー7]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー8の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を使用したこと、トナー作製条件において、以下のように追加乾燥時の乾燥時間を120分としたこと以外は実施例1と同様にして[トナー8]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 60℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 120分間
この[トナー8]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー9の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX1]を10部、〔WAX7〕を10部使用したこと、トナー作製条件において、以下のように乾燥温度を60℃、追加乾燥時の乾燥時間を60分としたこと以外は実施例1と同様にして[トナー9]を得た。[WAX7]は、融点64.6℃で再結晶化温度は57.0℃の脂肪族エステルを主成分とする合成エステルワックス(WAX−16:日油社製)である。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 60℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 60分間
この[トナー9]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー10の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX2]を8部、〔WAX7〕を12部使用したこと、トナー作製条件において、以下のように乾燥温度を60℃、追加乾燥時の乾燥時間を60分としたこと以外は実施例1と同様にして[トナー10]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 60℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 60分間
この[トナー10]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー11の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を15部、〔WAX7〕を5部使用したこと、トナー作製条件において、以下のように乾燥温度を60℃、追加乾燥時の乾燥時間を60分としたこと以外は実施例1と同様にして[トナー11]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 60℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 60分間
この[トナー11]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー12の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を30部、〔WAX7〕を10部使用したこと、トナー作製条件において、以下のように乾燥温度を50℃、追加乾燥時の乾燥時間を60分としたこと以外は実施例1と同様にして[トナー12]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 50℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 60分間
この[トナー12]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー13の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を7.5部、〔WAX7〕を2.5部使用したこと、トナー作製条件において、以下のように乾燥温度を70℃、追加乾燥時の乾燥時間を60分としたこと以外は実施例1と同様にして[トナー13]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 70℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 60分間
この[トナー13]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー14の作製)
実施例1において離型剤として[WAX1]に代えて[WAX4]を用いこと以外は実施例1と同様にして[トナー9]を得た。
なお、[WAX4]は融点75.2℃、再結晶化温度は64.3℃の合成エステルワックス(WEP−2:日油社製)である。[WAX4]及び[ポリエステル樹脂A]はともに相分離することなく酢酸エチルに透明に溶解した。
また、トナーの作製を連続して6時間行ったが、吐出孔が詰まることはなかった。
この[トナー14]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー15の作製)
実施例1において離型剤として[WAX1]に代えて[WAX5]を用いこと以外は実施例1と同様にして[トナー15]を得た。
なお、[WAX5]は、融点82℃、再結晶化温度は70℃の脂肪族エステルを主成分とする合成エステルワックス(WEP−5:日油社製)である。[WAX5]及び[ポリエステル樹脂A]はともに相分離することなく酢酸エチルに透明に溶解した。
また、トナーの作製を連続して6時間行ったが、吐出孔が詰まることはなかった。
この[トナー15]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー16の作製)
実施例1において離型剤として[WAX1]に代えて[WAX6]を用いこと以外は実施例1と同様にして[トナー16]を得た。
なお、[WAX6]は、融点68℃、再結晶化温度は60℃のパラフィンワックス(HNP-11:日本精鑞社製)である。[WAX6]及び[ポリエステル樹脂A]はともに相分離することなく酢酸エチルに透明に溶解した。
また、トナーの作製を連続して6時間行ったが、吐出孔が詰まることはなかった。
この[トナー16]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー17の作製)
実施例1において離型剤として[WAX1]に代えて[WAX7]を用いこと以外は実施例1と同様にして[トナー17]を得た。
なお、[WAX7]は、融点64.6℃で再結晶化温度は57.0℃の脂肪族エステルを主成分とする合成エステルワックスである(WAX−16:日油株式会社製)[WAX7]及び[ポリエステル樹脂A]はともに相分離することなく酢酸エチルに透明に溶解した。
また、トナーの作製を連続して6時間行ったが、吐出孔が詰まることはなかった。
この[トナー17]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー18の作製)
実施例1において、離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を使用したこと、トナー作製条件において、以下のように追加乾燥時を実施しなかったこと以外は実施例1と同様にして[トナー18]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 60℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : なし
追加乾燥時間 : なし
この[トナー18]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー19の作製)
実施例1において離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を使用したこと、トナー作製条件において、以下のように乾燥温度を40℃、追加乾燥を実施しなかったこと以外は実施例1と同様にして[トナー19]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 40℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : なし
追加乾燥時間 : なし
この[トナー19]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー20の作製)
実施例1において離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を使用したこと、トナー作製条件において、以下のように乾燥温度を40℃に変更したこと以外は実施例1と同様にして[トナー20]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 40℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 60℃
追加乾燥時間 : 30分間
この[トナー20]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
(トナー21の作製)
実施例1において離型剤として[WAX1]に代えて[WAX3]を使用したこと、トナー作製条件において、以下のように追加乾燥温度を70℃に変更したこと以外は実施例1と同様にしてトナー21を作製しようとした。しかし、追加乾燥時にブロッキングが発生し、トナー粒子が得られなかった。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 60℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 70℃
追加乾燥時間 : 30分間
(トナー22の作製)
実施例11において、トナー作製条件において、追加乾燥の実施しなかったこと以外は実施例11と同様にして[トナー22]を得た。
液柱共鳴液室の長手方向の長さL : 1.85mm
吐出孔開口部 : 直径8.0μm
液滴吐出部温度 : 40℃
乾燥温度(窒素) : 60℃
酢酸エチル相対湿度(窒素気流中) : 8%
駆動周波数 : 340kHz
圧電体への印加電圧 : 10.0V
追加乾燥温度 : 実施せず
追加乾燥時間 : 実施せず
この[トナー22]について実施例1と同様にして、DSC(示差走査熱量計)法で求められる離形剤の含有量、Wsa/Wta、FTIR−ATR法により表面から0.3μmの領域の離型剤量を求めた。
トナーの作製に使用したWAX及び樹脂の種類及びトナー作製条件を表1、トナーの物性等を表2に示す。
シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコーン) 100部
トルエン 100部
γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン 5部
カーボンブラック 10部
上記混合物をホモミキサーで20分間分散し、コート層形成液を調製した。このコート層形成液を、流動床型コーティング装置を用いて、粒径50μmの球状マグネタイト1000部の表面にコーティングして磁性キャリアを得た。
得られたトナー1〜22を4部及び上記磁性キャリア96.0部をボールミルで混合して実施例1〜13および比較例1〜9の二成分現像剤1〜22を作製した。
現像剤1〜22を用いて、コールドオフセット性・帯電安定性・画像安定性・保存安定性の評価を以下に示した評価方法により実施し、その評価結果を下記の表3に示した。また、トナーの粒径及び粒度分布の評価方法についても以下に記載した。
<コールドオフセット性>
現像剤を、市販の複写機リコー製複写機imageo Neo C600を使用し、A4サイズの用紙(T6000 70W T目、リコー社製)に3cm×5cmの長方形となるような画像を紙面の先端から5cmの位置に付着量0.85mg/cm2のトナーサンプルを作製した。続いて定着部材の温度を130℃に常に制御した上で線速300mm/secにて定着させた(トナー重量は画像出力前後の用紙の重量から計算した)。130℃においてオフセットの発生有無を試験者の目視評価にて基準で判定した
◎ : コールドオフセットが発生していない
○ : 微小なコールドオフセット箇所が認められるが3箇所以下である
△ : 微小なコールドオフセット箇所が3箇所より多く発生している
× : コールドオフセットが発生している
現像剤を、市販の複写機(イマジオネオ455、リコー社製)に入れ、画像占有率7%の印字率でリコー社製タイプ6000ペーパーを用いて5万枚及び10万枚の連続ランニングテストを実施し、5万枚目の画像品質(画像濃度、細線再現性)を下記の基準で評価した。
○ : 5万枚目でも初期画像と同等の良好な画像であった場合
△ : 画像濃度、細線再現性のいずれかの評価項目で初期画像より変化を生じたが許容範囲の変化である場合
× : 画像濃度、細線再現性のいずれかの評価項目で初期画像より明らかな変化を生じて許容できる水準でない場合
現像剤650gを、市販の複写機(RICOH MP C6502、リコー社製)に入れ、画像を印刷せず現像ユニットのみを駆動する設定とした後に、20時間現像ユニットを空攪拌することで、劣化剤を作製した。
(小粒子率の測定)
攪拌後の剤を以下の手順でトナーを分離し、FPIA−3000を用いて測定を実施した。小粒子率とは、3.5μm以下のトナーの個数頻度であり、初期トナーと劣化トナーとの小粒子率の差し引き値をΔ小粒子率とする。耐ストレス性の高いトナーはΔ小粒子率が小さく、耐ストレス性の低いトナーは破砕により、Δ小粒子率が大きい。
(固着評価後剤中トナーの分離方法)
劣化剤2gをドライウェル(富士フィルム社製)1gをイオン交換水によって3倍に希釈し、さらにイオン交換水を15g計量した後、超音波洗浄機に入れ、1分間分散した。その上澄み液を採取し、FPIA−3000によってトナー粒子を計測した。
〔評価基準〕
◎ : Δ小粒子率が1%未満
○ : Δ小粒子率が1%以上5%未満
△ : Δ小粒子率が5%以上10%未満
× : Δ小粒子率が10%以上
50mlのガラス容器に各トナーを充填し、50℃の恒温槽に48時間放置した。このトナーを24℃に冷却し、針入度試験(JIS K2235−1991)により針入度(mm)を測定し、下記基準に基づいて評価した。なお、前記針入度の値が大きいほど耐熱保存性が優れていることを示し、5mm未満の場合には、使用上問題が発生する可能性が高い。
〔評価基準〕
◎:針入度25mm以上
○:針入度15mm以上25mm未満
△:針入度5mm以上15mm未満
×:針入度5mm未満
9:弾性板
11:液柱共鳴液滴吐出手段
12:気流通路
13:原料収容器
14:トナー組成液
15:液循環ポンプ
16:液供給管
17:液共通供給路
18:液柱共鳴流路
19:吐出口
20:振動発生手段
21:液滴
22:液戻り管
31:気流供給手段
32:気流供給手段
33:搬送気流導入口
34:搬送気流導入口
35:気流ガイド
36:気流清流手段
41a:搬送気流
41b:搬送気流
60:乾燥捕集手段
62:トナー捕集手段
63:トナー貯留部
65:搬送気流排出口
P1:液圧力計
P2:チャンバ内圧力計
Claims (10)
- 少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナーであって、前記トナーの割断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真より検出される前記離型剤の総面積Wtaに対して、表層から0.3μm以内の離形剤面積Wsaの比率、Wsa/Wtaが2〜5%であり、前記トナーの表面からトナーの直径dの1/4(1/4d)までの深さ領域Aaに存在する前記離型剤の個数平均粒径をWDa、Aaより内部の領域Abに存在する前記離型剤の個数平均粒径をWDb、としたときのWDa、WDbの関係が、WDa<WDbであり、かつ、微小圧縮試験において250μN付与時の変位量が700nm以下であることを特徴とするトナー。
- 前記離型剤の溶解度が、45℃の酢酸エチル100g当たり70g以上である請求項1に記載のトナー。
- 前記離型剤の溶解度が、45℃の酢酸エチル100g当たり200g以上である請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記離型剤の融点が、60℃以下である請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- 前記トナーのヘキサンによるソックスレー抽出により得られた抽出物のDSC(示差走査熱量計)法における再結晶化ピークが少なくとも2箇所であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記抽出物のDSC法における2個所の再結晶化ピークが45℃以上であることを特徴とする請求項5に記載のトナー。
- 前記抽出物のDSC法における2個所の再結晶化ピークにおいて、低温側の再結晶化ピーク高さPt1および高温側の再結晶化ピーク高さPt2、および前記ヘキサンによるソックスレー抽出により得られた抽出物の45℃の酢酸エチル100g当りの溶解度Sが以下の関係を満たすことを特徴とする請求項5又は6に記載のトナー。
S × (Pt1+Pt2)/Pt1 ≧ 70 - 前記抽出物のDSC法における2個所の再結晶化ピークにおいて、低温側の再結晶化ピーク高さPt1、および高温側の再結晶化ピーク高さPt2、および前記ヘキサンによるソックスレー抽出により得られた抽出物の45℃の酢酸エチル100g当りの溶解度Sが以下の関係を満たすことを特徴とする請求項5又は6に記載のトナー。
S × (Pt1+Pt2)/Pt1 ≧ 200 - 前記トナーの微小圧縮試験において250μN付与時の変位量が500nm以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のトナー。
- 少なくとも請求項1〜9のいずれかに記載のトナーとキャリアとを含有することを特徴とする二成分系の現像剤。
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