JP2017044864A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

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

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智弘 新屋
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耕作 吉村
清弘 山中
Kiyohiro Yamanaka
清弘 山中
高木 慎平
Shimpei Takagi
慎平 高木
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Abstract

【課題】画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性に優れる静電荷像現像用トナーの提供。【解決手段】本発明の静電荷像現像用トナーは、コア部と、前記コア部の表面に配置されるシェル部とを有し、非晶性ポリエステル樹脂と、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×106Pa以上2×107Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×106Pa以上2×107Pa以下である樹脂粒子とを含有し、前記シェル部が、前記樹脂粒子の少なくとも一部を含むものである。【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
近年、電子写真プロセスは、情報化社会における機器の発達や通信網の充実により、複写機のみならず、オフィスのネットワークプリンター、パソコンのプリンター、オンデマンド印刷のプリンター等にも広く利用され、白黒、カラーを問わず、高画質、高速化、高信頼性、小型化、軽量化、省エネルギー性能がますます強く要求されてきている。
電子写真プロセスは、通常、光導電性物質を利用した感光体(像保持体)上に種々の手段により電気的に静電荷像を形成し、この静電荷像にトナーを含む現像剤を用いて現像し、感光体上のトナー画像を中間転写体を介して又は介さずに紙等の記録媒体に転写した後、この転写画像を記録媒体に定着する、という複数の工程を経て、定着画像を形成している。
ここで、耐オフセット性、低温定着性、保存安定性及び粉砕性に優れ、且つ定着強度、すなわち、定着助剤の分散性に優れたトナーが得られるトナーを提供するため、トナー用樹脂、低融点の結晶性物質及びゴム状物質からなるトナー用樹脂組成物であって、該トナー用樹脂が、重量平均分子量(Mw)が10万未満、軟化点が150℃未満、ガラス転移点が50℃以上である低分子量のビニル系重合体(A)60〜95重量%と、重量平均分子量(Mw)が10万以上、軟化点が150℃以上である、高分子量のビニル系重合体(B)40〜5重量%とから形成されることを特徴とするトナー用樹脂組成物を用いたトナーが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、低温定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性及び流動性の良好なトナーを得ることを可能とするトナー用樹脂組成物を提供するため、マトリックス相と、マトリックス相中に分散されたドメイン相とを有するトナー用樹脂組成物であって、前記ドメイン相を形成する樹脂成分が、生ゴムを架橋して得られるゴム状物質であり、前記マトリックス相を形成している樹脂成分が、重量平均分子量4万以下、重量平均分子量/数平均分子量<3.5、及びガラス転移点が50〜100℃のビニル系樹脂であり、前記ビニル系樹脂の樹脂組成物全体の樹脂成分に対する割合が75〜99重量%であることを特徴とするトナー用樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、定着特性に優れた静電荷像現像用トナーを提供するため、少なくとも結着樹脂と、離型剤と、着色剤とで構成されている静電荷像現像用トナーであって、前記結着樹脂が、スチレン−(メタ)アクリル酸系共重合体樹脂(A)と、熱可塑性エラストマー(B)とを含有し、かつ前記熱可塑性エラストマー(B)の曲げ弾性率が50〜1000MPa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(例えば、特許文献3参照)。
また、フルカラー複写機などに用いた場合に画像の光沢性に優れ、かつ熱ロールへのオイル塗布を必要としない乾式トナーを提供するため、少なくともコア/シェル構造を有するグラフト共重合体を含有するトナーであって、前記コア部分が低摩擦係数及び/または弾性を有する重合体であり、前記シェル部分がマトリックス樹脂との相溶性を有する重合体であることを特徴とする乾式トナーが開示されている(例えば、特許文献4参照)。
また、定着性、光透過性、及び鮮明性に優れる静電荷像現像用トナーを提供するため、結着樹脂、着色剤、及び電荷調整剤を主成分とする静電荷像現像用トナーにおいて、(i)結着樹脂が、ゴム状重合体の存在下で不飽和ニトリル及び(メタ)アクリル酸アルキルエステルを含む単量体混合物を共重合して得られた、単量体混合物単位100重量%に対しゴム状重合体1〜30重量%を含むニトリル系樹脂であり、(ii)該ニトリル系樹脂のマトリックス成分が、不飽和ニトリル単位45〜80重量%、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単位20〜55重量%を含み、重量平均分子量が10,000〜200,000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(例えば、特許文献5参照)。
特開2004−258690号公報 特開平8−305079号公報 特開2006−11123号公報 特開2003−98727号公報 特開2002−23422号公報
本発明は、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性に優れる静電荷像現像用トナーを提供することを目的とする。
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
即ち、請求項1に係る発明は、
コア部と、前記コア部の表面に配置されるシェル部とを有し、
非晶性ポリエステル樹脂と、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下である樹脂粒子とを含有し、
前記シェル部が、前記樹脂粒子の少なくとも一部を含む静電荷像現像用トナー。
請求項2に係る発明は、
前記樹脂粒子の含有率が、2質量%以上15質量%以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項3に係る発明は、
結晶性ポリエステル樹脂を含有する請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項4に係る発明は、
前記樹脂粒子のG’(30)とG’(100)との比(G’(30)/G’(100))が、0.3以上3.0以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項5に係る発明は、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
請求項6に係る発明は、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
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。
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。
請求項9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。
請求項1に係る発明によれば、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下である樹脂粒子をトナーのシェル部に含まない場合に比較して、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性に優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、樹脂粒子の含有率が2質量%以上15質量%以下の範囲外である場合に比較して、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性がより向上する。
請求項3に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂を含有しない場合に比較して、低温定着性がより向上する。
請求項4に係る発明によれば、樹脂粒子のG’(30)とG’(100)との比(G’(30)/G’(100))が0.3以上3.0以下の範囲外である場合に比較して、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性がより向上する。
請求項5に係る発明によれば、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下である樹脂粒子をトナーのシェル部に含まない場合に比較して、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性に優れる静電荷像現像剤が提供される。
請求項6に係る発明によれば、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下である樹脂粒子をトナーのシェル部に含まない場合に比較して、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性に優れる静電荷像現像用トナーを収容するトナーカートリッジが提供される。
請求項7に係る発明によれば、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下である樹脂粒子をトナーのシェル部に含まない場合に比較して、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性に優れる静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジが提供される。
請求項8に係る発明によれば、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下である樹脂粒子をトナーのシェル部に含まない場合に比較して、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性に優れる静電荷像現像剤を用いる画像形成装置が提供される。
請求項9に係る発明によれば、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下である樹脂粒子をトナーのシェル部に含まない場合に比較して、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性に優れる静電荷像現像剤を用いる画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の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の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、静電荷像現像用トナーを「トナー」と称することがある。)は、コア部と、前記コア部の表面に配置されるシェル部とを有し、非晶性ポリエステル樹脂と、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下である樹脂粒子(以下、本実施形態に係る樹脂粒子を「特定樹脂粒子」と称することがある。)とを含有し、前記シェル部が、前記樹脂粒子の少なくとも一部を含むトナーである。
電子写真プロセスにおける省エネルギー化の要求がますます高まり、複写機・プリンターにおいてもエネルギー使用量を少なくするために、より低エネルギーでトナーを定着する技術、より低温で定着し得るトナーが強く求められている。トナーの低温定着性を確保するため、例えば、トナーの結着樹脂として結晶性樹脂を用いる方法や結着樹脂を低分子量化する方法が挙げられる。また、トナーにゴム状物質を添加することによっても定着性の改善が可能となっている。更には、結晶性樹脂とゴム状物質を併用することで、低温定着性を改善するとともに画像強度が向上し、画像を折り曲げた際の画像割れが抑制されると考えられている。
しかしながら、定着助剤として用いているゴム状物質がトナー表面に存在することで外添剤のトナー粒子への埋まり込みが発生しやすくなる。特に、文字情報のような画像面積率の低い画像を連続して形成した場合、トナー消費量が少ないために長期間にわたりトナーが現像器内で撹拌されることで、外添剤のトナー粒子への埋まり込みが発生しやすい。そのため、文字情報のような画像面積率の低い画像を形成した後に写真情報のような画像面積率の高い画像を形成する場合、画像面積率の高い画像を形成するために現像器内に新たなトナーが追加供給された際に、外添剤のトナー粒子への埋まり込みが発生することで生ずるトナー間の流動性の差等の理由から、現像器内に存在していたトナーと現像器に追加供給された新たなトナーとの混合性が悪化する。また、トナーの帯電特性(特に、帯電分布)も悪化する。その結果、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときに画像濃度安定性の悪化することがあった。
本実施形態によれば、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性に優れるトナーが提供される。その理由は明確ではないが、以下のように推察される。
本実施形態に係るトナーでは、特定樹脂粒子を用いることで、画像面積率の低い画像を連続して形成するときのようなトナーに対して現像器内部等での撹拌による負荷がかかり続ける環境下においても外添剤の埋まりこみを抑制し、引き続き画像面積率の高い画像を形成するためにトナーが追加供給された際にも良好なトナー混合性を示し、トナーの帯電分布の過度の拡大や劣化トナーが現像されない等の現象の発生が抑制される。その結果、画像面積率の低い画像から高い画像へ変化したときの画像濃度安定性が向上すると推察される。また、特定樹脂粒子をシェル層に選択的に存在させることにより、上記作用効果が発現しやすくなり、外添剤のトナーへの耐埋まりこみ性の向上を促し、混合性の良化に伴い画像濃度安定化が図られると推察される。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について説明する。
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、コア部と、コア部の表面に配置されるシェル部とを有し、例えば、特定樹脂粒子と、結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂と、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。また、特定樹脂粒子の少なくとも一部は、シェル部に含まれる。
−特定樹脂粒子−
本実施形態で用いられる特定樹脂粒子は、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下であれば特に限定されるものではない。
本実施形態において特定樹脂粒子の30℃における貯蔵弾性率に着目したのは、特定樹脂粒子の30℃における貯蔵弾性率が画像形成装置を起動後初期における動作環境及び低温定着性に影響を与えるためである。
また、本実施形態において特定樹脂粒子の100℃における貯蔵弾性率に着目したのは、特定樹脂粒子の100℃における貯蔵弾性率が高温環境下でトナーが長期間現像器内で撹拌されることによる外添剤のトナー粒子への埋まり込みの程度及びトナーの定着条件の範囲に影響を与えるためである。
本実施形態で用いられる樹脂粒子のG’(30)が1×10Pa未満であると、トナー劣化時にトナーが追加供給された際、トナー混合性が悪化してしまう場合がある。樹脂粒子のG’(30)が2×10Paを超えると、外添剤のトナー粒子への耐埋まりこみ性には優れるが、外添剤が必要以上にトナー粒子から遊離しやすくなってしまい、キャリアの外添剤汚染を引き起こしやすく、画像濃度が変動しやすくなるとともに、定着性の悪化を引き起こすことがある。さらに、外添剤が必要以上にトナー粒子から遊離しやすくなることでキャリアの帯電が低下し、キャリア帯電低下にともなう画像面積率の高い画像を形成する場合での画像濃度低下が生じやすい。また、低温側の定着性が悪化することがある。
本実施形態で用いられる樹脂粒子のG’(100)が1×10Pa未満であると、トナー劣化時にトナーが追加供給された際、トナー混合性が悪化してしまう場合がある。樹脂粒子のG’(100)が2×10Paを超えると、外添剤のトナー粒子への耐埋まりこみ性には優れるが、外添剤が必要以上にトナー粒子から遊離しやすくなってしまい、キャリアの外添剤汚染を引き起こしやすく、画像濃度が変動しやすくなるとともに、定着性の悪化を引き起こすことがある。さらに、外添剤が必要以上にトナー粒子から遊離しやすくなることでキャリアの帯電が低下し、キャリア帯電低下にともなう画像面積率の高い画像を形成する場合での画像濃度低下が生じやすい。また、低温側の定着性が悪化することがある。
特定樹脂粒子のG’(30)とG’(100)との比(G’(30)/G’(100))は、0.3以上3.0以下が好ましく、0.5以上2.0以下がより好ましく、0.7以上1.5以下が更に好ましい。
樹脂粒子の貯蔵弾性率は、正弦波振動法により測定した動的粘弾性から求められる。動的粘弾性の測定にはティーエーインスツルメント社製ARES−G2測定装置を用いる。動的粘弾性の測定は、測定対象を厚さ2mmの錠剤に成形した後、90℃から140℃の範囲で8mm径のパラレルプレートにセットし十分にプレートへ接着させた後、20℃まで冷却し、ノーマルフォースを0とした後に1Hzの振動周波数で正弦波振動を与える。測定は20℃から開始し、120℃まで継続する。測定時間インターバルは30秒、昇温は2℃/minとする。
また、歪印加はオートとして、歪率0.01%から5%、トルク0.5から100の範囲に自動制御し、貯蔵弾性率を求める。
また、トナーに含有される特定樹脂粒子は、トナーのテトラヒドロフラン不溶物から分離することができる。分離された特定樹脂粒子について、上述の方法により貯蔵弾性率が測定される。
特定樹脂粒子は、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下のゴム粒子であってもよい。
本実施形態で用いてもよいゴム粒子は、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、(メタ)アクリルゴム、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。ここで、「(メタ)アクリル」はアクリル又はメタクリルを表す。
これらの中でも、ポリエステル樹脂との親和性、電気特性の観点から(メタ)アクリルゴムが好ましい。
(メタ)アクリルゴムは、(メタ)アクリル酸アルキルを重合して得られる。(メタ)アクリル酸アルキルを重合する際には、(メタ)アクリルゴムの物性を調整するため、架橋剤を用いてもよい。
(メタ)アクリル酸アルキルとしては、単独重合させたときにガラス転移温度が0℃以下となる化合物が好ましい。なお、ガラス転移温度の測定方法は、後述の結着樹脂の場合と同様である。
また、(メタ)アクリル酸アルキルとしては、炭素数2以上10以下のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルも望ましい。例えば、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベンジル等から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
これらの中でも、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシルが好ましく、アクリル酸ブチルがより好ましい。
架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジ(メタ)アクリル酸エチレン、シアノ酸トリアクリル、イソシアノ酸トリアリル等の多官能性単量体が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルキルと架橋剤とを用いて(メタ)アクリルゴムを得る場合、(メタ)アクリル酸アルキルと架橋剤との質量基準の比率((メタ)アクリル酸アルキル/架橋剤)は、0.9以上9.0以下が好ましく、1.0以上6.5以下がより好ましく、1.0以上5.0以下が更に好ましい。
(メタ)アクリルゴムのガラス転移温度は、−70℃以上15℃以下が好ましく、−60℃以上10℃以下がより好ましく、−60℃以上0℃以下が更に好ましい。ガラス転移温度の測定方法は、後述の結着樹脂の場合と同様である。
(メタ)アクリルゴムの重合方法は、特に制限されず、乳化重合法、懸濁重合法、溶液重合法、塊状重合法が適用される。なお、重合に際して、必要に応じて重合開始剤、連鎖移動剤、溶媒、乳化剤、分散安定剤、pH調整剤、架橋剤などを併用してもよい。
特定樹脂粒子の含有率としては、2質量%以上15質量%以下が好ましく、3質量%以上12質量%以下がより好ましく、5質量%以上10質量%以下が更に好ましい。特定樹脂粒子の含有率が15質量%以下であれば、特定樹脂粒子が含有されることによるトナーの定着性の阻害が生じにくい。
本実施形態で用いられる特定樹脂粒子の少なくとも一部は、シェル部に含まれる。特定樹脂粒子がシェル部に含まれるか否かの確認方法は、以下の通りである。
まず、測定対象となるトナーをエポキシ樹脂に包埋した後、エポキシ樹脂を固化する。この固化物をミクロトームによって厚さ100nmに切片化する。切片のトナー断面を四酸化ルテニウム0.5%水溶液によりルテニウム染色した後、走査透過型電子顕微鏡(STEM)により、トナー断面のSTEM画像を得る。なお、トナー粒子が四酸化ルテニウムで染色されているため、特定樹脂粒子は、結着樹脂等から染色の濃淡の違いや形状で判別される。SETM画像中、染色されず黒っぽく見える部分を特定樹脂粒子と判断した。
なお、外添剤を添加した後のトナーの場合、外添剤の除去処理を施し、トナー粒子を得た上で上記操作を行えばよい。外添剤の除去処理の方法としては、以下の方法が挙げられる。
イオン交換水にコンタミノン(和光純薬工業社製)等の界面活性剤を数滴入れ、そこにトナーを加えて分散させ、その後超音波を1分から5分照射することにより、外添剤の除去を行う。その後、分散液をろ紙に通し、リンス洗浄後、ろ紙上のトナーを乾燥させトナー粒子を得る。
本実施形態において、「シェル部」とは、トナー粒子において、トナー表面から250nmの範囲の部分をいう。
本実施形態において、全特定樹脂粒子に占めるシェル部に含まれる特定樹脂粒子の割合は、50質量%以上100質量%以下が好ましく、70質量%以上100質量%以下がより好ましく、80質量%以上100質量%以下が更に好ましい。
また、本実施形態において、シェル部に占める特定樹脂粒子の割合は、10質量%以上55質量%以下が好ましく、12質量%以上45質量%以下がより好ましく、15質量%以上33質量%以下が更に好ましい。
−結着樹脂−
本実施形態においては、結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂が含有される。本実施形態においては、結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂を併用することで、トナーの低温定着性が向上する。さらに、本実施形態においては、ポリエステル樹脂以外のその他の結着樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上25質量%以下)の範囲で用いることがよい。
なお、樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
非晶性ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステル樹脂と同様に、周知の製造方法により得られる。
ポリエステル樹脂以外のその他の結着樹脂としては、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)、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。
なお、ポリエステル樹脂以外のその他の結着樹脂を併用する場合、全結着樹脂に占めるその他の結着樹脂の割合は、0質量%以上15質量%以下が好ましく、0質量%以上10質量%以下がより好ましく、0質量%以上7質量%以下が更に好ましい。
−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、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン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−7121−1987「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−
本実施形態に係るトナー粒子は、コア部と前記コア部の表面に配置されるシェル部とを有する所謂コア・シェル構造のトナー粒子である。
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、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液、特定樹脂粒子が分散された特定樹脂粒子分散液及び必要に応じてその他の成分が分散された分散液を準備する工程(分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液を少なくとも含む分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(及び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、当該凝集粒子の分散された分散液と樹脂粒子分散液と特定樹脂粒子分散液と必要に応じてその他の成分が分散された分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子、特定樹脂粒子及び必要に応じてその他の成分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(被覆工程)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(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液及び特定樹脂粒子が分散された特定樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
特定樹脂粒子分散液は、樹脂粒子分散液と同様に調製してもよい。また、乳化重合法、懸濁重合法、溶液重合法等により特定樹脂粒子を調製した場合には、これら重合反応後の特定樹脂粒子を含む反応液を特定樹脂粒子分散液として用いてもよい。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで撹拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、例えば無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−被覆工程−
被覆工程では、凝集粒子の分散された分散液と樹脂粒子分散液と特定樹脂粒子分散液と必要に応じてその他の成分が分散された分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子、特定樹脂粒子及び必要に応じてその他の成分を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、第2凝集粒子を形成する。
被覆工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで撹拌下、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。
被覆工程において使用される凝集剤、添加剤等の具体例は、凝集粒子形成工程の場合と同様のものが用いられる。
−融合・合一工程−
次に、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、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、第2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。
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、レーディ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、振動篩分機、風力篩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。
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、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
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。
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に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の内部で撹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、実施例および比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」および「%」は質量基準である。
<特定樹脂粒子分散液1の調製>
・アクリル酸ブチル :130部
・ジビニルベンゼン :70部
・イオン交換水 :400部
・界面活性剤Dowfax2A1 :2部
1Lのセパラブルフラスコ中で上記成分を混合し、窒素気流下、撹拌しながら75℃に加熱した。そこに過硫酸アンモニウム2部をイオン交換水100部に溶解させたものを2時間かけて滴下した。更に75℃で4時間反応させることで特定樹脂粒子分散液1を得た。特定樹脂粒子の体積平均粒径は121nmであった。なお分散液の樹脂粒子濃度はイオン交換水にて調整し20%とした。
<特定樹脂粒子分散液2の調製>
・アクリル酸ブチル :160部
・ジビニルベンゼン :40部
・イオン交換水 :400部
・界面活性剤Dowfax2A1 :2部
1Lのセパラブルフラスコ中で上記成分を混合し、窒素気流下、撹拌しながら75℃に加熱した。そこに過硫酸アンモニウム1.5部をイオン交換水100部に溶解させたものを2時間かけて滴下した。更に75℃で4時間反応させることで特定樹脂粒子分散液2を得た。特定樹脂粒子の体積平均粒径は117nmであった。なお分散液の樹脂粒子濃度はイオン交換水にて調整し20%とした。
<特定樹脂粒子分散液3の調製>
・アクリル酸ブチル :100部
・ジビニルベンゼン :100部
・イオン交換水 :400部
・界面活性剤Dowfax2A1 :4部
1Lのセパラブルフラスコ中で上記成分を混合し、窒素気流下、撹拌しながら75℃に加熱した。そこに過硫酸アンモニウム2部をイオン交換水100部に溶解させたものを2時間かけて滴下した。更に75℃で4時間反応させることで特定樹脂粒子分散液3を得た。特定樹脂粒子の体積平均粒径は140nmであった。なお分散液の樹脂粒子濃度はイオン交換水にて調整し20%とした。
<特定樹脂粒子分散液4の調製>
・アクリル酸ブチル :20部
・スチレン :80部
・イオン交換水 :400部
・界面活性剤Dowfax2A1 :2部
1Lのセパラブルフラスコ中で上記成分を混合し、窒素気流下、撹拌しながら75℃に加熱した。そこに過硫酸アンモニウム2部をイオン交換水100部に溶解させたものを2時間かけて滴下した。更に75℃で4時間反応させることで特定樹脂粒子分散液4を得た。特定樹脂粒子の体積平均粒径は108nmであった。なお分散液の樹脂粒子濃度はイオン交換水にて調整し20%とした。
<特定樹脂粒子分散液5の調製>
・アクリル酸ブチル :64部
・ジビニルベンゼン :136部
・イオン交換水 :550部
・界面活性剤Dowfax2A1 :9部
1Lのセパラブルフラスコ中で上記成分を混合し、窒素気流下、撹拌しながら75℃に加熱した。そこに過硫酸アンモニウム2部をイオン交換水100部に溶解させたものを2時間かけて滴下した。更に75℃で4時間反応させることで特定樹脂粒子分散液5を得た。特定樹脂粒子の体積平均粒径は142nmであった。なお分散液の樹脂粒子濃度はイオン交換水にて調整し20%とした。
<特定樹脂粒子分散液6の調製>
・アクリル酸ブチル :93部
・ジビニルベンゼン :14部
・スチレン :93部
・イオン交換水 :400部
・界面活性剤Dowfax2A1 :2部
1Lのセパラブルフラスコ中で上記成分を混合し、窒素気流下、撹拌しながら75℃に加熱した。そこに過硫酸アンモニウム1.5部をイオン交換水100部に溶解させたものを2時間かけて滴下した。更に75℃で4時間反応させることで特定樹脂粒子分散液6を得た。特定樹脂粒子の体積平均粒径は106nmであった。なお分散液の樹脂粒子濃度はイオン交換水にて調整し20%とした。
<特定樹脂粒子分散液7の調製>
・スチレン :200部
・イオン交換水 :400部
・界面活性剤Dowfax2A1 :2部
1Lのセパラブルフラスコ中で上記成分を混合し、窒素気流下、撹拌しながら75℃に加熱した。そこに過硫酸アンモニウム2部をイオン交換水100部に溶解させたものを2時間かけて滴下した。更に75℃で4時間反応させることで特定樹脂粒子分散液7を得た。特定樹脂粒子の体積平均粒径は110nmであった。なお分散液の樹脂粒子濃度はイオン交換水にて調整し20%とした。
<特定樹脂粒子分散液8の調製>
・アクリル酸2−エチルへキシル :140部
・1,4−ブタンジオールジメタクリレート :60部
・イオン交換水 :400部
・界面活性剤Dowfax2A1 :2部
1Lのセパラブルフラスコ中で上記成分を混合し、窒素気流下、撹拌しながら75℃に加熱した。そこに過硫酸アンモニウム2部をイオン交換水100部に溶解させたものを2時間かけて滴下した。更に75℃で4時間反応させることで特定樹脂粒子分散液8を得た。特定樹脂粒子の体積平均粒径は118nmであった。なお分散液の樹脂粒子濃度はイオン交換水にて調整し20%とした。
(結晶性ポリエステル樹脂1の合成)
・1,10−デカンジカルボン酸:350部
・1,6−ヘキサンジオール:170部
撹拌機、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に、上記モノマー成分を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、ジオクタン酸スズを、前記モノマー成分100部に対して0.3部投入した。窒素ガス気流下、160℃で3時間撹拌反応させた後、温度を更に180℃まで1.5時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、所望の分子量になった時点で反応を終了して結晶性ポリエステル樹脂1を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂1の融解温度は73℃、重量平均分子量は28,000、酸価は7.5mgKOH/gであった。
(結晶性ポリエステル樹脂分散液1の調製)
・結晶性ポリエステル樹脂1 :100部
・メチルエチルケトン :60部
・イソプロピルアルコール :15部
撹拌機を備えた反応容器中に、上記成分を投入し、65℃にて溶解させた。溶解を確認した後、反応容器を60℃に冷却した後、10%アンモニア水溶液5部を添加した。次いで、イオン交換水300部を3時間掛けて反応容器中に滴下し、ポリエステル樹脂分散液を作製した。次いで、エバポレーターにてメチルエチルケトン、並びに、イソプロピルアルコールを除去し、その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調製し、これを結晶性ポリエステル樹脂分散液1とした。
(非晶性ポリエステル樹脂1の合成)
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 :150部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 :250部
・テレフタル酸 :100部
・テトラプロペニルこはく酸無水物 :130部
・トリメリット酸 :15部
撹拌器、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に、上記モノマー成分を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、ジオクタン酸スズを前記モノマー成分の合計量に対して0.3%投入した。窒素ガス気流下温度を235℃まで1時間かけて昇温し、3時間反応させ、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、撹拌反応させ、求められる分子量になった時点で反応を終了した。
得られた非晶性ポリエステル樹脂1のガラス転移温度は61℃、重量平均分子量は42,000、酸価は13mgKOH/gであった。
(非晶性ポリエステル樹脂分散液1の調製)
・非晶性ポリエステル樹脂1 :100部
・メチルエチルケトン :60部
・イソプロピルアルコール :10部
撹拌機を備えた反応容器中に、上記成分を投入し、60℃にて溶解させた。溶解を確認した後、反応容器を35℃に冷却した後、10%アンモニア水溶液3.5部を添加した。次いで、イオン交換水300部を3時間掛けて反応容器中に滴下し、ポリエステル樹脂分散液を調製した。次いで、エバポレーターにてメチルエチルケトン、並びに、イソプロピルアルコールを除去し、非晶性ポリエステル樹脂分散液1を得た。
<着色剤粒子分散液の調製>
・シアン顔料 C.I.Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン DIC社製、商品名:FASTOGEN BLUE LA5380) :70部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK) :5部
・イオン交換水 :200部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて10分間分散した。分散液中の固形分量が20%となるようイオン交換水を加え、体積平均粒径190nmの着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液を得た。
<離型剤粒子分散液の調製>
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製 HNP−9) :100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部
・イオン交換水 :350部
上記材料を混合して100℃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ー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径200nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(固形分量20%)を得た。
[実施例1]
<トナー粒子1の調製>
結晶性ポリエステル樹脂分散液1及び非晶性ポリエステル樹脂分散液1を固形分の比率で10:90の割合で混合し、この混合樹脂分散液:150部と、着色剤粒子分散液:14部と、離型剤粒子分散液:15部と、ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学社製、Paho2S):8部と、イオン交換水:400部とを丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら50℃まで加熱した。50℃で保持し、D50vが5.5μm程度の凝集粒子が形成されていることを確認した。その後、この凝集粒子を含む分散液に、非晶性ポリエステル樹脂分散液1:48部と特定樹脂粒子分散液1:12部とを混合した分散液を追加した後、60分間保持した。次いで、1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを8.5に調整した後ステンレスフラスコを密閉し、磁気シールを用いて撹拌を継続しながら85℃まで加熱し、2時間保持した。氷水で冷却後、このトナー粒子を濾別し、25℃のイオン交換水で5回洗浄した後、凍結乾燥してトナー粒子1を得た。
<トナー1の調製>
トナー粒子1:100部と、外添剤として日本アエロジル社製、疎水性シリカRX50:0.5部と、日本アエロジル社製、疎水性シリカR972:1.5部とを、ヘンシェルミキサーを用いて周速20m/s×15分間ブレンドを行った後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナー1を得た。
<現像剤1の調製>
得られたトナー1:15部と、以下のようにして得られたキャリア:165部とを、V−ブレンダーを用いて20rpmで20分間撹拌し、212μmの網目を有するシーブで篩うことにより、現像剤1を得た。
<キャリアの調製>
スチレン−アクリル樹脂(スチレン:メチルメタクリレート=10:90、Mw:3.5万)2.5部をトルエン45部に投入し、樹脂溶液を作製した。この樹脂溶液にカーボンブラック0.2部を投入し、この混合液をサンドミルを用いて30分間微分散して分散液を作製した。この分散液25部を、体積平均粒径30μmのフェライト粒子100部と混合した。さらにこの混合物を真空脱気型ニーダーに入れ、80℃に加熱しながら30分間撹拌し、さらに減圧しながら撹拌して溶剤を除去した。溶剤除去後、75μmのメッシュで篩分を行い、凝集物を除去してキャリアを得た。
<評価>
得られたトナー1及び現像剤1を用いて、次の評価を行った。結果を表1に示す。
以下の作業、および画像形成は、温度30℃/湿度85%の環境下で行った。
−画像濃度安定性の評価−
画像濃度安定性を評価するための画像形成装置として、富士ゼロックス社製700 Digital Color Pressを用意し、現像剤を現像器に入れ、補給トナー(現像剤に含まれるトナーと同じトナー)をトナーカートリッジに入れた。続けて、J紙(富士ゼロックス社製)に対して、画像面積率が1%の画像(25mm×25mmの100%ソリッド画像)を10枚印刷し、8枚目から10枚目の画像について各々画像濃度を測定し、その平均値を濃度1とした。次いで、画像面積率が1%の画像(25mm×25mmの100%ソリッド画像)を5000枚印刷し、4998枚目から5000枚目の画像について各々画像濃度を測定し、その平均値を濃度2とした。次いで、画像面積率が50%の画像(125mm×250mmの100%ソリッド画像)を10枚印刷し、8枚目から10枚目の画像について各々画像濃度を測定し、その平均値を濃度3とした。次いで、画像面積率が50%の画像(125mm×250mmの100%ソリッド画像)を30枚印刷し、28枚目から30枚目の画像について各々画像濃度を測定し、その平均値を濃度4とした。濃度1から濃度4までのうちの最も高い濃度と最も低い濃度との濃度差(ΔSAD)に基づき、下記基準にて画像濃度安定性を評価した。なお、ΔSAD値は、3回の評価結果の平均値である。また、画像濃度の測定は、X−Rite社製のX−Rite938を用いて行った。なお、G1からG3までが実用上問題のない範囲である。
G1: ΔSADが0.05以下。
G2: ΔSADが0.05を超え0.1以下。
G3: ΔSADが0.1を超え0.2以下。
G4: ΔSADが0.2を超え0.3以下。
G5: ΔSADが0.3を超える。
−ホットオフセット(HOT)の評価−
富士ゼロックス社製DocuCentreColor400により、トナー載り量が4.5g/mとなるように調整して未定着画像を出力した。記録媒体としては富士ゼロックス(株)社製のSP紙A4サイズを用いた。出力画像は50mm×50mmの画像密度100%のソリッド画像とした。
定着評価装置としては、富士ゼロックス(株)社製ApeosPortIV C3370の定着器を取り外し、定着温度が変更できるように改造したものを使用した。定着評価装置のニップ幅は6mm、ニップ厚は1.6kgf/cm、プロセス速度は175mm/secであった。
定着温度140℃から220℃まで、5℃間隔にて未定着画像の定着を行い、目視にてホットオフセットの有無を確認し、ホットオフセットが発生した最低温度をホットオフセット発生温度として評価した。評価基準は以下の通りである。得られた結果を表1に示す。なお、G1からG3までが実用上問題のない範囲である。
G1:ホットオフセット発生温度が220℃以上。
G2:ホットオフセット発生温度が200℃以上220℃未満。
G3:ホットオフセット発生温度が180℃以上200℃未満。
G4:ホットオフセット発生温度が160℃以上180℃未満。
G5:ホットオフセット発生温度が160℃未満。
−MFT(最低定着温度)の評価−
富士ゼロックス社製DocuCentreColor400により、トナー載り量が13.5g/mとなるように調整して未定着画像を出力した。記録媒体としては富士ゼロックス(株)社製のJD紙A4サイズを用いた。出力画像は25mm×25mmの画像密度100%のソリッド画像とした。
定着評価装置としては、富士ゼロックス(株)社製ApeosPortIV C3370の定着器を取り外し、定着温度が変更できるように改造したものを使用した。定着評価装置のニップ幅は6mm、ニップ厚は1.6kgf/cm、プロセス速度は175mm/secであった。
定着温度90℃から180℃まで、5℃間隔にて未定着画像の定着を行い、剥離不良による画像欠損および画像乱れの無い良好な定着画像を折り曲げて50g重の荷重をかけ、その部分の画像欠損度合いを観察し、多少の画像の剥がれが観測されるものの実用上の問題がないと判断されるレベル以上となる定着温度を最低定着温度として評価した。
G1:最低定着温度が120℃未満。
G2:最低定着温度が120℃以上130℃未満。
G3:最低定着温度が130℃以上140℃未満。
G4:最低定着温度が140℃以上150℃未満。
G5:最低定着温度が150℃以上。
[実施例2]
<トナー粒子2の調製>
実施例1の特定樹脂粒子分散液1を、特定樹脂粒子分散液2に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子2を得た。
<トナー2の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子2を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナー2を得た。
<現像剤2の調製>
トナー1に替えてトナー2を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤2を得た。
得られたトナー2及び現像剤2を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例3]
<トナー粒子3の調製>
実施例1の特定樹脂粒子分散液1を、特定樹脂粒子分散液3に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子3を得た。
<トナー3の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子3を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナー3を得た。
<現像剤3の調製>
トナー1に替えてトナー3を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤3を得た。
得られたトナー3及び現像剤3を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例4]
<トナー粒子4の調製>
実施例1の、凝集粒子を含む分散液に非晶性ポリエステル樹脂分散液1と特定樹脂粒子分散液1とを混合した分散液を追加する工程において、追加する非晶性ポリエステル樹脂分散液1を24部に、特定樹脂粒子分散液1を36部に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子4を得た。
<トナー4の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子4を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナー4を得た。
<現像剤4の調製>
トナー1に替えてトナー4を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤4を得た。
得られたトナー4及び現像剤4を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例5]
<トナー粒子5の調製>
実施例1の、凝集粒子を含む分散液に非晶性ポリエステル樹脂分散液1と特定樹脂粒子分散液1とを混合した分散液を追加する工程において、追加する非晶性ポリエステル樹脂分散液1を53部に、特定樹脂粒子分散液1を7部に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子5を得た。
<トナー5の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子5を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナー5を得た。
<現像剤5の調製>
トナー1に替えてトナー5を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤5を得た。
得られたトナー5及び現像剤5を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例6]
<トナー粒子6の調製>
実施例1の、結晶性ポリエステル樹脂分散液1と非晶性ポリエステル樹脂分散液1との混合比率を0:100に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子6を得た。
<トナー6の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子6を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナー6を得た。
<現像剤6の調製>
トナー1に替えてトナー6を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤6を得た。
得られたトナー6及び現像剤6を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例7]
<トナー粒子7の調製>
実施例1の特定樹脂粒子分散液1を、特定樹脂粒子分散液8に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子7を得た。
<トナー7の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子7を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナー7を得た。
<現像剤7の調製>
トナー1に替えてトナー7を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤7を得た。
得られたトナー7及び現像剤7を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例8]
<トナー粒子8の調整>
実施例1の、結晶性ポリエステル樹脂分散液1及び非晶性ポリエステル樹脂分散液1との混合樹脂分散液を175部に変更し、凝集粒子を含む分散液に非晶性ポリエステル樹脂分散液1と特定樹脂粒子分散液1とを混合した分散液を追加する工程において、追加する非晶性ポリエステル樹脂分散液1を31部に、特定樹脂粒子分散液1を4部に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子8を得た。
<トナー8の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子8を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナー8を得た。
<現像剤8の調製>
トナー1に替えてトナー8を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤8を得た。
得られたトナー8及び現像剤8を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例9]
<トナー粒子9の調製>
実施例1の、結晶性ポリエステル樹脂分散液1及び非晶性ポリエステル樹脂分散液1との混合樹脂分散液を140部に変更し、凝集粒子を含む分散液に非晶性ポリエステル樹脂分散液1と特定樹脂粒子分散液1とを混合した分散液を追加する工程において、追加する非晶性ポリエステル樹脂分散液1を30部に、特定樹脂粒子分散液1を40部に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子9を得た。
<トナー9の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子9を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナー9を得た。
<現像剤9の調製>
トナー1に替えてトナー9を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤9を得た。
得られたトナー9及び現像剤9を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例1]
<トナー粒子C1の調製>
実施例1の特定樹脂粒子分散液1を、特定樹脂粒子分散液4に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子C1を得た。
<トナーC1の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子C1を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナーC1を得た。
<現像剤C1の調製>
トナー1に替えてトナーC1を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤C1を得た。
得られたトナーC1及び現像剤C1を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例2]
<トナー粒子C2の調製>
実施例1の特定樹脂粒子分散液1を、特定樹脂粒子分散液5に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子C2を得た。
<トナーC2の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子C2を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナーC2を得た。
<現像剤C2の調製>
トナー1に替えてトナーC2を用いた以外は、現像剤1の調整と同様にして現像剤C2を得た。
得られたトナーC2及び現像剤C2を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例3]
<トナー粒子C3の調製>
実施例1の特定樹脂粒子分散液1を、特定樹脂粒子分散液6に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子C3を得た。
<トナーC3の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子C3を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナーC3を得た。
<現像剤C3の調製>
トナー1に替えてトナーC3を用いた以外は、現像剤1の調整と同様にして現像剤C3を得た。
得られたトナーC3及び現像剤C3を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例4]
<トナー粒子C4の調製>
実施例1の特定樹脂粒子分散液1を、特定樹脂粒子分散液7に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子C4を得た。
<トナーC4の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子C4を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナーC4を得た。
<現像剤C4の調製>
トナー1に替えてトナーC4を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤C4を得た。
得られたトナーC4及び現像剤C4を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例5]
<トナー粒子C5の調製>
結晶性ポリエステル樹脂分散液1及び非晶性ポリエステル樹脂分散液1を固形分の比率で10:90の割合で混合し、この混合樹脂分散液:128部と、特定樹脂粒子分散液1:12部と、着色剤粒子分散液:14部と、離型剤粒子分散液:15部と、ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学社製、Paho2S):8部と、イオン交換水:400部とを丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら50℃まで加熱した。50℃で保持し、D50vが5.5μm程度の凝集粒子が形成されていることを確認した。その後、この凝集粒子を含む分散液に、非晶性ポリエステル樹脂分散液1:70部を追加した後、60分間保持した。次いで、1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを8.5に調整した後ステンレスフラスコを密閉し、磁気シールを用いて撹拌を継続しながら85℃まで加熱し、2時間保持した。氷水で冷却後、このトナー粒子を濾別し、25℃のイオン交換水で5回洗浄した後、凍結乾燥してトナー粒子C5を得た。
<トナーC5の調製>
トナー粒子1に替えてトナー粒子C5を用いた以外は、トナー1の調製と同様にしてトナーC5を得た。
<現像剤C5の調製>
トナー1に替えてトナーC5を用いた以外は、現像剤1の調製と同様にして現像剤C5を得た。
得られたトナーC5及び現像剤C5を用いて実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
表1において「シェル部に含まれる割合」は、全特定樹脂粒子に占めるシェル部に含まれる特定樹脂粒子の割合を意味する。また、「シェル部に占める割合」は、シェル部に占める特定樹脂粒子の割合を意味する。
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 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (9)

  1. コア部と、前記コア部の表面に配置されるシェル部とを有し、
    非晶性ポリエステル樹脂と、30℃における貯蔵弾性率G’(30)が1×10Pa以上2×10Pa以下であり、100℃における貯蔵弾性率G’(100)が1×10Pa以上2×10Pa以下である樹脂粒子とを含有し、
    前記シェル部が、前記樹脂粒子の少なくとも一部を含む静電荷像現像用トナー。
  2. 前記樹脂粒子の含有率が、2質量%以上15質量%以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 結晶性ポリエステル樹脂を含有する請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記樹脂粒子のG’(30)とG’(100)との比(G’(30)/G’(100))が、0.3以上3.0以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー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。
  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. 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。
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