JP2017146538A - 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】中間転写方式の画像形成装置で同じ画像密度の画像の出力を続けたときに生じる、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生と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】トナー粒子と、個数粒度分布が2つのピークを持つ研磨剤粒子と、個数粒度分布が1つのピークを持つ脂肪酸金属塩粒子と、を有し、研磨剤粒子の個数粒度分布の2つのピークのうち、小径側ピークの粒径をDaとし、大径側ピークの粒径をDbとし、脂肪酸金属塩粒子の個数粒度分布の1つのピークの粒径をDcとし、前記トナー粒子の体積平均粒径をDtとしたとき、式(1): Da≦0.5×Dt、式(2): Dc≦0.5×Dt、及び式(3): Dt≦Dbの関係を満たす静電荷像現像用トナーである。【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
電子写真方式の画像形成においては、画像形成材料としてトナーが用いられ、例えば、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と、このトナー粒子に外添される外添剤と、を含むトナーが多く使用されている。
例えば、特許文献1には、「少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と、少なくとも粒子形状が立方体または直方体であるペロブスカイト型結晶であり個数平均粒子径が80nm以上300nm未満である無機微粉体A及び個数平均粒径が300nm以上3000nm未満である無機微粉体Bを含有するトナー」が開示されている。
また、特許文献2には、「少なくとも、トナー粒子、無機微粉体、樹脂微粒子及び金属酸化物粒子を有する静電荷像現像用トナーであり、該静電荷像現像用トナーの重量平均粒径が4〜12μmであり、3.17μm以下の個数%が30個数%以下であり、該無機微粉体の一次粒子は平均粒径が1〜50nmであり、該樹脂微粒子は、平均粒径が0.1〜2μmであり、その形状係数SF1が100以上150未満であり、該金属酸化物は、平均粒径が0.3〜3μmであり、その形状係数SF1が150乃至250である静電荷像現像用トナー」が開示されている。
特開2006−285145号公報 特許3262505号公報
本発明の課題は、トナー粒子、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子を有する静電荷像現像用トナーにおいて、下記式(1)〜式(3)の少なくとも一つを満たさない場合に比べ、中間転写方式の画像形成装置で同じ画像密度の画像の出力を続けたときに生じる、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生と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、
トナー粒子と、個数粒度分布が2つのピークを持つ研磨剤粒子と、個数粒度分布が1つのピークを持つ脂肪酸金属塩粒子と、を有し、
研磨剤粒子の個数粒度分布の2つのピークのうち、小径側ピークの粒径をDaとし、大径側ピークの粒径をDbとし、脂肪酸金属塩粒子の個数粒度分布の1つのピークの粒径をDcとし、前記トナー粒子の体積平均粒径をDtとしたとき、下記式(1)〜式(3)の関係を満たす静電荷像現像用トナー。
・式(1): Da≦0.5×Dt
・式(2): Dc≦0.5×Dt
・式(3): Dt≦Db
請求項2に係る発明は、
前記研磨剤粒子の小径側ピークの粒径Daが、0.3μm以上4.0μm以下であり、
前記研磨剤粒子の大径側ピークの粒径Dbが、4.0μm以上20μm以下であり、
前記脂肪酸金属塩粒子のピークの粒径Dcが、0.1μm以上5.0μm以下であり、
前記トナー粒子の体積平均粒径をDtが、3.0μm以上10.0μm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、
前記トナー粒子の表面に、窪みを有する請求項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、
前記脂肪酸金属塩粒子が表面に付着している前記トナー粒子の割合が、前記トナー粒子全体の30個数%以上90個数%以下であり、
かつ、前記トナー粒子の表面に付着している前記脂肪酸金属塩粒子のうち、前記トナー粒子の表面に強付着している前記脂肪酸金属塩粒子の割合が、50個数%以上である請求項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、
前記トナー画像が表面に転写される中間転写体と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、
前記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、
前記中間転写体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
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中間転写体の表面に一次転写する一次転写工程と、
前記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工程と、
前記中間転写体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、
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、2、又は3に係る発明によれば、トナー粒子、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子を有する静電荷像現像用トナーにおいて、式(1)〜式(3)の少なくとも一つを満たさない場合に比べ、中間転写方式の画像形成装置で同じ画像密度の画像の出力を続けたときに生じる、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生とを抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項4に係る発明によれば、脂肪酸金属塩粒子が表面に付着しているトナー粒子の割合が30個数%未満、又はトナー粒子の表面に強付着している脂肪酸金属塩粒子の割合が50個数%未満である場合に比べ、中間転写体のクリーニング性が向上する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項5、6、又は7に係る発明によれば、トナー粒子、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子を有し、式(1)〜式(3)の少なくとも一つを満たさない静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、中間転写方式の画像形成装置で同じ画像密度の画像の出力を続けたときに生じる、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生とを抑制する静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、又はプロセスカートリッジが提供される。
請求項8、又は9に係る発明によれば、トナー粒子、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子を有し、式(1)〜式(3)の少なくとも一つを満たさない静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、同じ画像密度の画像の出力を続けたときに生じる、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生とを抑制する中間転写方式の画像形成装置、又は画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置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を示す概略構成図である。
以下、本発明について、一例である実施形態を示し詳細に説明する。
<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(単に「トナー」とも称す)は、トナー粒子と、個数粒度分布が2つのピークを持つ研磨剤粒子と、個数粒度分布が1つのピークを持つ脂肪酸金属塩粒子と、を有する。
そして、研磨剤粒子の個数粒度分布の2つのピークのうち、小径側ピークの粒径(以下「研磨剤粒子の小径側粒径」とも称する)をDaとし、大径側ピークの粒径(以下「研磨剤粒子の大径側粒径」とも称する)をDbとし、脂肪酸金属塩粒子の個数粒度分布の1つのピークの粒径(以下「脂肪酸金属塩粒子の粒径」とも称する)をDcとし、前記トナー粒子の体積平均粒径(以下「トナー粒子の粒径」とも称する)をDtとしたとき、下記式(1)〜式(3)の関係を満たす。
・式(1): Da≦0.5×Dt
・式(2): Dc≦0.5×Dt
・式(3): Dt≦Db
本実施形態に係るトナーは、上記構成により、中間転写方式の画像形成装置で同じ画像密度の画像の出力を続けたときに生じる、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生とを抑制する。その理由は、次の通り推測される。
従来、像保持体の表面に形成したトナー画像を中間転写体に一次転写した後、さらに中間転写体の表面に一次転写されたトナー画像を記録媒体に二次転写する中間転写方式の画像形成装置が知られている。そして、中間転写方式の画像形成装置では、二次転写後の中間転写体の表面をクリーニングするクリーニングブレードが設けられることがある。
ここで、像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを設けた場合、トナーから遊離した遊離外添剤が、クリーニングブレードと像保持体との接触部(以下「像保持体クリーニング部」とも称する)の先端(像保持体の回転方向下流側の部位)において、堰き止められ、クリーニングブレードからの圧力により凝集した凝集体(以下「外添ダム」とも称する)を形成する。この外添ダムは、クリーニング性の向上に寄与する。
中間転写体の表面にクリーニングブレードを設けた場合、遊離外添剤は、中間転写体へ移行し難く、クリーニングブレードと中間転写体との接触部(以下「中間転写体クリーニング部」とも称する)の先端(中間転写体の回転方向下流側の部位)に到達する量が少なくなる。
このため、トナーに、トナー粒子よりも粒径の小さい脂肪酸金属塩粒子を含ませると、脂肪酸金属塩粒子は、トナー粒子と連れ回り(トナー粒子に付着し、遊離し難い状態で)、トナー粒子と共に中間転写体の表面に転写され、二次転写後の転写残トナー中に存在し易くなる。これにより、中間転写体クリーニング部の先端に、脂肪酸金属塩粒子を到達させ、脂肪酸金属塩粒子の滞留物(以下「脂肪酸金属塩ダム」とも称する)を形成させる。そして、脂肪酸金属塩ダムにより、中間転写体のクリーニング性が向上する。
一方で、脂肪酸金属塩ダム中の脂肪酸金属塩粒子によって、中間転写体の表面に脂肪酸金属塩の被膜が形成され、中間転写体表面の摩擦係数が低下することがある。そして、中間転写体表面の摩擦係数が低下すると、転写されたトナー画像を構成するトナー層からトナーが飛散することがある。特に、中間転写体上に、多層のトナー画像が転写された場合、下層のトナー層が移動し、トナーの飛散が生じ易い。
このトナーの飛散を抑制するためには、トナーに、脂肪酸金属塩粒子と共に、研磨剤粒子を含ませることが有効である。トナーに研磨剤粒子を含ませると、研磨剤粒子により中間転写体の表面に形成された脂肪酸金属塩の被膜が除去され、トナーの飛散は抑制される。
しかし、同じ画像密度の画像の出力を続けた場合、中間転写体上の画像部では、脂肪酸金属塩の被膜が形成され易くなるため、高い研磨力が求められ、逆に、中間転写体上の非画像部では、脂肪酸金属塩の被膜が形成され難いため、低い研磨力が求められる。このため、中間転写体上の画像部において、脂肪酸金属塩の被膜を除去するだけの研磨力を付与するように研磨剤粒子をトナーに含ませると、中間転写体上の非画像部では中間転写体が過度に摩耗し、筋状の画像欠陥が生じるのに対して、中間転写体上の非画像部において、中間転写体が過度に摩耗しないように研磨剤粒子をトナーに含ませると、中間転写体上の画像部では脂肪酸金属塩の被膜が除去され難くなり、トナーの飛散が発生し易くなる。
これに対して、本実施形態に係るトナーでは、トナー粒子と、個数粒度分布が2つのピークを持つ研磨剤粒子と、個数粒度分布が1つのピークを持つ脂肪酸金属塩粒子と、を有する構成とし、トナー粒子、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子の各粒径を式(1)〜式(3)の関係を満たすようにする。
まず、式(2)を満たすことで、つまり、脂肪酸金属塩粒子の粒径Dcをトナー粒子の粒径よりも半分以下にすることで、脂肪酸金属塩粒子は、特に、トナー粒子と連れ回り易くなる(トナー粒子に付着し、遊離し難い状態となり易くなる)。これにより、トナー粒子と共に中間転写体の表面に転写され、中間転写体クリーニング部の先端に到達して、脂肪酸金属塩ダムを形成する傾向が高まる。そして、脂肪酸金属塩ダムにより、中間転写体のクリーニング性が向上する。
次に、式(1)を満たすことで、つまり、研磨剤粒子の小径側粒径Daをトナー粒子の半分以下にすることで、小径側の研磨剤粒子は、特に、トナー粒子と連れ回り易くなる(トナー粒子に付着し、遊離し難い状態となり易くなる)。これにより、トナー粒子と共に中間転写体の表面に転写され、中間転写体クリーニング部に到達し易くなる。つまり、中間転写体上の画像部において、中間転写体クリーニング部に小径側の研磨剤粒子が到達し易くなる。小径側の研磨剤粒子は、粒径が小さいため、中間転写体クリーニング部の先端まで侵入し、クリーニングブレードに強く押し付けられ、高い研磨力を付与する。これにより、同じ画像密度の画像の出力を続けたときでも、脂肪酸金属塩の皮膜が形成され易い画像部においてのみ、小径側の研磨剤粒子による高い研磨力が付与され、脂肪酸金属塩の皮膜が除去され易くなる。
次に、式(3)を満たすことで、つまり、研磨剤粒子の大径側粒径Dbをトナー粒子の粒径と同じ又はトナー粒子の粒径よりも大きくすることで、大径側の研磨剤粒子は、トナー粒子から遊離し易くなる。遊離した大径側の研磨剤粒子は、静電的な作用に加えて粒径が大きく非静電的な付着力が弱いため、現像電界及び現像部材の回転の遠心力で、像保持体上の非画像部に移行し、さらに、転写電界及び像保持体の回転の遠心力で、中間転写体上の非画像部へも移行し易くなる。つまり、中間転写体上の非画像部において、中間転写体クリーニング部に大径側の研磨剤粒子が到達し易くなる。大径側の研磨剤粒子は、粒径が大きいため、中間転写体クリーニング部の先端まで侵入し難く、クリーニングブレードによる押付けが弱く、低い研磨力しか付与しない。これにより、同じ画像密度の画像の出力を続けたときでも、脂肪酸金属塩の皮膜が形成され難い非画像部において、高い研磨力が付与されず、過度な中間転写体の摩耗が抑制される。
以上から、本実施形態に係るトナーでは、中間転写方式の画像形成装置で同じ画像密度の画像の出力を続けたときに生じる、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生とを抑制すると推測される。
ここで、本実施形態に係るトナーにおいて、研磨剤粒子、脂肪酸金属塩粒子、トナー粒子の各粒径Da、Db、Dc、及びDtは、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生とを抑制する観点から、下記式(1−2)〜式(3−2)の関係を満たすことが好ましい。
・式(1−2): Da≦0.3×Dt
・式(2−2): Dc≦0.4×Dt
・式(3−2): Dt≦0.7×Db
また、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生とを抑制す観点から、研磨剤粒子、脂肪酸金属塩粒子、トナー粒子の各粒径Da、Db、Dc、及びDtは、次の範囲が好ましい。
・研磨剤粒子の小径側粒径Da:0.3μm以上4.0μm以下(好ましくは0.3μm以上2.5μm以下)
・研磨剤粒子の大径側粒径Db: 4.0μm以上20μm以下(好ましくは5.0μm以上15μm以下)
・脂肪酸金属塩粒子の粒径Dc: 0.1μm以上5.0μm以下(好ましくは0.5μm以上3μm以下)
・トナー粒子の粒径Dt: 3.0μm以上10.0μm以下(好ましくは3.5μm以上7.0μm以下)
なお、研磨剤粒子の個数粒度分布が2つのピークを持つとは、研磨剤粒子の個数基準の粒度分布において、最も頻度が高い第一ピークと、第一ピークを除いて、最も頻度が高い第二ピークと、を少なくとも有することが意味する。第一ピークと第二ピークとは同じ頻度であってもよい。研磨剤粒子の個数粒度分布は、第一ピーク及び第二ピークよりも頻度が小さい一つ又は複数の他のピークを有していてもよい。個数粒度分布が2つのピークを持つ研磨剤粒子は、例えば、異なる個数平均粒径の研磨剤粒子を準備し、これを混合することで得られる。この異なる個数平均粒径の研磨剤粒子は、種類が異なっていてもよい。つまり、小径側研磨粒子と大径側研磨粒子とは種類が異なっていてもよい。
また、脂肪酸金属塩粒子の個数粒度分布が1つのピークを持つとは、脂肪酸金属塩粒子の個数基準の粒度分布において、最も頻度が高いピークを少なくとも有することが意味する。研磨剤粒子の個数粒度分布は、最も頻度が高いピークよりも頻度が小さい一つ又は複数の他のピークを有していてもよい。
そして、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子の各粒子(各ピークの粒径)は、ピーク頂点での粒径を示す。
研磨剤粒子、脂肪酸金属塩粒子の個数粒度分布、並びに、各粒径Da、Db、及びDcは、次に示す方法により測定される。
まず、測定対象となるトナー粒子に外添された研磨剤粒子および脂肪族金属塩粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察する。そして、画像解析によって、測定対象となる研磨剤粒子および脂肪族金属塩粒子を100個それぞれの円相当径を求め、その個数基準の粒度分布を求める。得られた個数基準の粒度分布から、研磨剤粒子、脂肪酸金属塩粒子の各粒径Da、Db、及びDcを求める。
測定対象となる粒子100個の円相当径を求める画像解析は、解析装置(ERA−8900:エリオニクス社製)を用いて、倍率10,000倍の二次元画像を撮影し、画像解析ソフトWinROOF(三谷商事社製)を用いて、0.010000μm/pixel条件で投影面積を求め、式:円相当径=2√(投影面積/π)で円相当径を求める。
なお、脂肪酸金属塩粒子と研磨剤粒子と他の外添剤との区別は、次に示す方法により行う。トナーをヨウ化カリウムなど溶解させることにより比重1.5〜2.0に調整したを水溶液に界面活性剤を添加して撹拌することで分散させる。その後、分散液を24時間放置することで水溶液よりも比重の軽いトナーおよび脂肪酸金属塩粒子は、水溶液上部に分離し、水溶液よりも比重の重い研磨剤は水溶液の下部に沈殿する。上部に分離したトナー粒子および脂肪酸金属塩粒子を取り除き、室温(25℃)で乾燥させたサンプルをSEM観察しトナー粒子を除く0.1μm以上の粒子を脂肪酸金属塩粒子とする。また残った水溶液の50℃程度で加熱しすることで除去し、残った粒子を研磨剤粒子とする。これらの処理を経て、分離した粒子の上記観察手段によってDa、Db,Dcを求めることができる。
また、別途、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子を入手、又はトナーから採取する場合は、入手又は採取した研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子を測定対象とし、上記測定を行う。
一方、トナー粒子の粒径Dtは、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマンー・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%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)に対して体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径Dt(=D50v)と定義する。
なお、トナーから測定する場合、例えば、トナーに対し水中で超音波処理(20kHz、10分)を施して表面に付着又は遊離している外添剤(研磨剤粒子、脂肪酸金属塩粒子、他の外添剤)を除去した上で、上記粒径測定を行う。
本実施形態に係るトナーにおいて、脂肪酸金属塩粒子が表面に付着しているトナー粒子の割合(以下「脂肪酸金属塩付着トナー粒子の割合」とも称する)が、トナー粒子全体の30個数%以上90個数%以下であり、かつ、トナー粒子の表面に付着している脂肪酸金属塩粒子のうち、トナー粒子の表面に強付着している前記脂肪酸金属塩粒子の割合(以下「脂肪酸金属塩粒子の強付着割合」とも称する)」が、50個数%以上であることが好ましい。
脂肪酸金属塩付着トナー粒子の割合、及び脂肪酸金属塩粒子の強付着割合を上記範囲にすると、脂肪酸金属塩粒子は、特に、トナー粒子と連れ回り易くなる(トナー粒子に付着し、遊離し難い状態となり易くなる)。これにより、トナー粒子と共に中間転写体の表面に転写され、中間転写体クリーニング部の先端に到達して、脂肪酸金属塩ダムを形成する傾向が更に高まる。そして、脂肪酸金属塩ダムにより、中間転写体のクリーニング性が向上する。そして、この態様でも、トナー粒子、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子の各粒径を式(1)〜式(3)の関係を満たすことで、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生とが抑制され易くなる。
ここで、脂肪酸金属塩付着トナー粒子の割合(脂肪酸金属塩粒子が表面に付着しているトナー粒子の割合)は、トナー粒子全体の30個数%以上であるが、中間転写体のクリーニング性向上の観点から、35個数%以上が好ましく、40個数%以上がより好ましい。脂肪酸金属塩付着トナー粒子の割合は、製法上の制約の観点から90個数%以下が好ましい一方で、脂肪酸金属塩の適度な被膜形成の観点から、70個数%以下が好ましく、60個数%以下がより好ましい。
脂肪酸金属塩粒子の強付着割合(トナー粒子の表面に付着している脂肪酸金属塩粒子のうち、トナー粒子の表面に強付着している脂肪酸金属塩粒子の割合)は、50個数%であるが、中間転写体のクリーニング性向上の観点から、55個数%以上が好ましく、60個数%以上がより好ましい。なお、脂肪酸金属塩粒子の強付着割合の上限値は特に制限はないが、脂肪酸金属塩の適度な被膜形成の観点からは、脂肪酸金属塩粒子の強付着割合は90個数%以下とすることがよい。
脂肪酸金属塩付着トナー粒子の割合、及び脂肪酸金属塩粒子の強付着割合を各々上記範囲とする方法としては、せん断力を利用して脂肪酸金属塩粒子をトナー粒子表面に付着させる方法が挙げられる。この方法は、トナー粒子への機械的負荷が少なく、脂肪酸金属塩粒子が強く付着されるため好ましい。当該方法に使用される装置として、ノビルター(例えば、ノビルタNOB130:ホソカワミクロン製など)が挙げられる。ノビルターは、粒子を入れる自由空間(クリアランス)を狭くすることで、粒子に高い圧力をかけながら攪拌する攪拌装置である。そして、ノビルターでは、クリアランス及び攪拌回転数により、脂肪酸金属塩付着トナー粒子の割合、及び脂肪酸金属塩粒子の強付着割合が調整される。
なお、脂肪酸金属塩付着トナー粒子の割合、及び脂肪酸金属塩粒子の強付着割合を各々上記範囲とする方法としては、その他、外添後のトナーに熱を掛けトナー粒子表面との外添剤の付着力を強くする方法等も挙げられる。
脂肪酸金属塩付着トナー粒子の割合、及び脂肪酸金属塩粒子の強付着割合は、次に示す方法により測定される値である。
まず。測定対象のトナーに、次の第一前処理を施す。
トナー10gを界面活性剤0.2質量%の水溶液40mlに分散させる。これをマグネチックスターラーと撹拌子を用いて500rpmで30秒間撹拌する。その後50mLの沈殿管付き遠心分離機にかけて10000rpmx2分の条件でトナーを分離して上澄み液を除去した後、室温(25℃)で24時間乾燥して第一前処理したトナーを得る。
次に、第一前処理したトナーを用いて、脂肪酸金属塩付着トナー粒子の割合を次に示す方法により測定する。なお、第一前処理したトナーの下記観察において、脂肪酸金属塩粒子と接触又は重なって観察されるトナー粒子は、脂肪酸金属塩粒子が付着しているトナー粒子と見なす。
測定対象となるトナーを100個、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察する。そして、トナー表面に脂肪酸金属塩が付着しているトナー割合を算出する。測定対象となる粒子100個のSEM観察は、ERA−8900:エリオニクス社製)を用いて行う。
一方、第一前処理したトナーを用いて、脂肪酸金属塩粒子の強付着割合を次に示す方法により測定する。
第一前処理したトナーに対して、さらに、弱付着している脂肪酸金属塩粒子を除く、次の第二前処理を行う。トナー10gを界面活性剤0.2質量%の水溶液40mlに分散後に超音波ホモジナイザーUS300T(日本精機製作所製)を使用し、出力60W、周波数20kHzの超音波振動を1時間加えた。その後、50mLの沈殿管付き遠心分離機にかけて10000rpm×2分の条件でトナーを分離して上澄み液を除去した後、室温(25℃)で24時間乾燥して第二前処理したトナーを得る。
そして、第一前処理したトナーおよび第二前処理したトナーに対し蛍光X線測定を実施し、脂肪酸金属塩粒子に含まれる金属元素(亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バリウムなど)のNet強度を測定する。第二前処理したトナーのNet強度を第一前処理したトナーのNet強度で割って、100をかけた値(第二前処理したトナー/のNet強度/第一前処理したトナーのNet強度×100)を脂肪酸金属塩粒子の強付着割合とする。蛍光X線測定は、蛍光X線装置により測定されるが、本実施形態においては、(株)島津製作所の蛍光X線測定装置であるXRF1500を用いて測定する。
本実施形態において、トナー粒子の表面には窪みを有することが好ましい。トナー粒子の表面に有する窪みの大きさは、小径側研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子が入り込む大きさであることが好ましい。トナー粒子の表面に有する窪みは、一つでもよいし、複数でもよいが、複数有することが好ましい。
トナー粒子の表面には窪みを有すると、小径側研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子は、トナー粒子の表面の窪みに入り込んだ状態となり易く、この状態によりトナー粒子と共にと共に中間転写体の表面に転写され、中間転写体クリーニング部の先端に到達し易くなる。このため、画像部でのトナー飛散の発生と非画像部での筋状の画像欠陥の発生とが抑制され易くなる。
具体的に、窪みを有するトナー粒子は、収縮率が2.0%以上40%以下(好ましくは、4.0以上25%以下、より好ましくは6.0%以上20%以下)のトナー粒子であることがよい。
測定対象となるトナー粒子100個を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察する。そして、画像解析によって、トナー粒子の収縮率により窪みを特定する。窪みのあるトナー粒子のSEM画像を2値化すると、窪みの両側に凸部が発生する。トナー粒子1個分の前記凸部を直線で結んだ長さを包絡周囲長とし、この包絡周囲長をトナー粒子1個分の実際の周囲長で割った値を1から引いた値に100かけた値を収縮率とし、窪みを特定する値とする。窪みがない場合は、収縮率は0となり、窪みが大きく、もしくは窪みの数が増えると収縮率は高くなる。測定対象となるトナー粒子100個の収縮率を求める画像解析は、解析装置(ERA−8900:エリオニクス社製)を用いて、倍率10,000倍の二次元画像を撮影し、画像解析ソフトWinROOF(三谷商事社製)を用いて、0.010000μm/pixel条件で包絡周囲長と実際の周囲長から収縮率を求める。
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、外添剤とをする。
(トナー粒子)
トナー粒子は、結着樹脂を含む。トナー粒子は、必要に応じて、着色剤、離型剤、その他添加剤を含んでもよい。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 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。
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。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
−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−
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)
外添剤は、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子を含む。外添剤は、他の外添剤を含んでもよい。つまり、トナー粒子は、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子のみ外添されていてもよいし、研磨剤粒子、及び脂肪酸金属塩粒子と他の外添剤とが外添されていてもよい。
−研磨剤粒子−
研磨剤粒子としては、特に限定されないが、例えば、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化亜鉛、ジルコニア等の金属酸化物;炭化ケイ素等の炭化物;窒化ホウ素等の窒化物;ピロリン酸カルシウム粒子等のピロリン酸塩;炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の炭酸塩;チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム等のチタン酸金属塩粒子;などの無機粒子が挙げられる。研磨剤粒子は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、研磨剤粒子は、チタン酸金属塩の粒子が好ましく、研磨剤としての機能、入手性、コストの点から、チタン酸ストロンチウム粒子がより好ましい。
研磨剤粒子は、例えば、疎水化処理剤により表面に疎水化処理が施されていてもよい。疎水化処理剤としては、例えば、アルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)を有する公知の有機珪素化合物が挙げられ、具体例には、例えば、シラザン化合物(例えばメチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシランなどのシラン化合物、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン等)等が挙げられる。疎水化処理剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
研磨剤粒子の含有量(外添量)としては、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、0.02質量%以上2質量%以下がより好ましく、0.05質量%以上1.5質量%以下が更に好ましく、0.1質量%以上1質量%以下が最も好ましい。
−脂肪酸金属塩粒子−
脂肪酸金属塩粒子は、脂肪酸と金属とからなる塩の粒子である。
脂肪酸は、飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸の何れでもよい。脂肪酸の炭素数は、10以上25以下(好ましくは、12以上22以下)の脂肪酸が挙げられる。なお、脂肪酸の炭素数は、カルボキシ基の炭素を含む。
脂肪酸としては、例えば、ベヘン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸等の不飽和脂肪酸;オレイン酸、リノール酸、リシノール酸等の不飽和脂肪酸;が挙げられる。これらの脂肪酸の中でも、ステアリン酸、ラウリン酸が好ましく、ステアリン酸がより好ましい。
金属としては、2価の金属がよい。金属としては、例えば、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、バリウム、亜鉛が挙げられる。これらの中でも、金属は、亜鉛が好ましい。
脂肪酸金属塩粒子としては、例えば、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸銅、ステアリン酸鉛、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸ナトリウム等のステアリン酸の金属塩;パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸コバルト、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸アルミニウム、パルミチン酸カルシウム等のパルミチン酸の金属塩;ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸マンガン、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸鉄、ラウリン酸マグネシウム、ラウリン酸アルミニウム等のラウリン酸の金属塩;オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸アルミニウム、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸カルシウム等のオレイン酸の金属塩;リノール酸亜鉛、リノール酸コバルト、リノール酸カルシウム等のリノール酸の金属塩;リシノール酸亜鉛、リシノール酸アルミニウム等のリシノール酸の金属塩;などの各粒子が挙げられる。
これらの中でも、脂肪酸金属塩粒子としては、ステアリン酸の金属塩、又はラウリン酸の金属塩の各粒子が好ましく、ステアリン酸亜鉛、又はラウリン酸亜鉛の各粒子がより好ましく、ステアリン酸亜鉛粒子がさらに好ましい。
脂肪酸金属塩粒子の製造方法としては、特に限定されず、例えば、脂肪酸アルカリ金属塩をカチオン置換する方法;直接脂肪酸と水酸化金属とを反応させる方法;などが挙げられる。
脂肪酸金属塩粒子として、ステアリン酸亜鉛粒子の製造方法を例に挙げると、例えば、ステアリン酸ナトリウムをカチオン置換する方法;ステアリン酸と水酸化亜鉛とを反応させる方法;などが挙げられる。
脂肪酸金属塩粒子の含有量(外添量)は、トナー粒子100質量部に対して、0.02質量部以上5質量部以下が好ましく、0.05質量部以上3.0質量部以下がより好ましく、0.08質量部以上1.0質量部以下が更に好ましい。
−他の外添剤−
他の外添剤としては、例えば、個数平均粒径1μm以下(好ましくは500nm以下)の無機粒子(以下、「小径無機粒子」とも称する)が挙げられる。なお、小径無機粒子の個数平均粒径は、研磨剤粒子の個数平均粒径と同じ方法により測定される値である。
小径無機粒子として、SiO、TiO、CuO、SnO、Fe、BaO、CaO、KO、NaO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
他の外添剤としての小径無機粒子の表面は、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、小径無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
他の外添剤としては、樹脂粒子(ポリスレン、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、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
他の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、必要に応じて、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を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、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)、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。
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。
−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、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、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。
なお、表面に窪みを有するトナーは、融合・合一工程の温度と時間を調整することにより製造する。
<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、トナー画像が表面に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、中間転写体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、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中間転写体の表面に一次転写する一次転写工程と、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工程と、中間転写体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、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、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。
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。中間転写体クリーニング装置30には、中間転写ベルト20の表面をクリーニングするクリーニングブレード30−1が設けられている。
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。
一方、中間転写ベルト20上に残留したトナーは、中間転写体クリーニング装置30のクリーニングブレード30−1で除去されて回収される。
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、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。また、「部」及び「%」は特に断りがない限り質量基準である。
<トナー粒子の作製>
(トナー粒子(1))
−ポリエステル樹脂分散液の調製−
・エチレングリコール〔和光純薬工業(株)製〕 37部
・ネオペンチルグリコール〔和光純薬工業(株)製〕 65部
・1,9 ノナンジオール〔和光純薬工業(株)製〕 32部
・テレフタル酸〔和光純薬工業(株)製〕 96部
上記モノマーをフラスコに仕込み、1時間をかけて温度200℃まで上げ、反応系内が攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを1.2部投入した。更に、生成する水を留去しながら同温度から6時間をかけて240℃まで温度を上げ、240℃で更に4時間脱水縮合反応を継続し、酸価が9.4mgKOH/g、重量平均分子量13,000、ガラス転移温度62℃であるポリエステル樹脂Aを得た。
次いで、ポリエステル樹脂Aを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010((株)ユーロテック製)に毎分100部の速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクに試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cmの条件でキャビトロンを運転し、
体積平均粒径160nm、固形分30%、ガラス転移温度62℃、重量平均分子量Mwが13,000の樹脂粒子が分散された非晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
−着色剤粒子分散液の調製−
・シアン顔料〔PigmentBlue15:3、大日精化工業(株)製〕 10部
・アニオン性界面活性剤〔ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製〕 2部
・イオン交換水 80部
上記の成分を混合し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー〔HJP30006、(株)スギノマシン製〕により1時間分散し、体積平均粒径180nm、固形分20%の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〔HNP 9、日本精鑞社製〕 50部
・アニオン性界面活性剤〔ネオゲンSC、第一工業製薬製〕 2部
・イオン交換水 200部
上記成分を120℃に加熱して、IKA社製、ウルトラタラックスT50で十分に混合・分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が200nm、固形分20%の離型剤粒子分散液を得た。
−トナー粒子(1)の作製−
・ポリエステル樹脂粒子分散液 200部
・着色剤粒子水分散液 25部
・離型剤粒子分散液 30部
・ポリ塩化アルミニウム 0.4部
・イオン交換水 100部
上記の成分をステンレス製フラスコに投入し、IKA社製のウルトラタラックスを用い十分に混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら45℃まで加熱した。45℃で15分保持した後、ここに上記と同じポリエステル樹脂分散液を緩やかに70部追加した。
その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを8.0 に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、攪拌軸のシールを磁力シールして攪拌を継続しながら90℃まで加熱して3時間保持した。反応終了後、降温速度を2℃/分で冷却し、濾過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これをさらに30℃のイオン交換水3Lを用いて再分散し、15分間300rpmで攪拌・洗浄した。この洗浄操作をさらに6回繰り返し、濾液のpHが7.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5A ろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー粒子(1)を得た。
トナー粒子(1)の体積平均粒径Dt(=D50v)は、3.2μmであり、SF1は130、収縮率は18.4%であった。
(トナー粒子(2))
フラスコ加熱温度を50℃に変更し、保持時間を60分に変更した以外は、トナー粒子(1)の作製と同様にして、体積平均粒径Dt(=D50v)が9.6μmであり、SF1が132、収縮率が16.21であるトナー粒子(2)を作製した。
トナー粒子(3)
攪拌を継続しながら加熱し、保持する温度を95℃、6時間に変更した以外は、トナー粒子(1)と同様にして、体積平均粒径Dt(=D50v)が3.5μmであり、SF1が120、収縮率が4.5%である窪みのが少ないトナー粒子(3)を作製した。
<外添剤の作製>
(研磨剤粒子の作製)
−研磨剤粒子(A1)〜(A12)−
メタチタン酸スラリーに、酸化チタンと等モル量の塩化ストロンチウムを加えた後、炭酸ガスを1L/minの流量で酸化チタンの2倍のモル量吹き込むと同時にアンモニア水を添加した。この時のpH値は8であった。沈殿物を水洗した後、110℃で24時間乾燥後、800℃で焼結させて、機械粉砕し、分級することでチタン酸ストロンチウム粒子からなる研磨剤粒子(Ab1)を作製した。また、粉砕条件及び分級条件を調整することで、チタン酸ストロンチウム粒子からなる研磨剤粒子(A2)〜(A12)を作製した。得られた研磨剤粒子(A1)〜(A10)は、個数粒度分布が一つのピークを持ち、ピークの粒径は以下のとおりである。
・研磨剤粒子(A1):チタン酸ストロンチウム粒子(ピークの粒径0.12μm)
・研磨剤粒子(A2):チタン酸ストロンチウム粒子(ピークの粒径1.50μm)
・研磨剤粒子(A3):チタン酸ストロンチウム粒子(ピークの粒径2.00μm)
・研磨剤粒子(A4):チタン酸ストロンチウム粒子(ピークの粒径4.60μm)
・研磨剤粒子(A5):チタン酸ストロンチウム粒子(ピークの粒径5.00μm)
・研磨剤粒子(A6):チタン酸ストロンチウム粒子(ピークの粒径3.0μm)
・研磨剤粒子(A7):チタン酸ストロンチウム粒子(ピークの粒径3.5μm)
・研磨剤粒子(A8):チタン酸ストロンチウム粒子(ピークの粒径8.0μm)
・研磨剤粒子(A9):チタン酸ストロンチウム粒子(ピークの粒径10.0μm)
・研磨剤粒子(A10):チタン酸ストロンチウム粒子(ピークの粒径18.0μm)
また、研磨剤粒子として、上記研磨剤粒子(A1)〜(A10)以外に、個数粒度分布が一つのピークを持つ下記研磨剤粒子(A11)〜(A12)も準備した。
・研磨剤粒子(A11):酸化セリウム粒子(ピークの粒径0.2μm)
・研磨剤粒子(A12):酸化セリウム粒子(ピークの粒径4.0μm)
−混合研磨剤粒子(Ab1)〜(Ab12)−
研磨剤粒子(A1)〜(A14)を用いて、表1に示す組合せ及び量で2種の研磨剤粒子(第一及び第二の研磨剤粒子)を混合し、研磨剤粒子(Ab1)〜(Ab12)を作製した。
(脂肪酸金属塩粒子の作製)
(脂肪酸金属塩粒子(FM1)〜(FM5)の作製)
エタノール10000部にステアリン酸1422部を加え、液温75℃で混合した後、水酸化亜鉛507部を少しずつ加え、投入終了後から1時間攪拌混合した。その後、液温20℃まで冷却し、生成物を濾別してエタノール及び反応残渣を除いて、固形物を取り出した。加熱型真空乾燥器を用いて、取り出した固形物を150℃で3時間乾燥させた。乾燥器から固形物を取り出して放冷した後、ステアリン酸亜鉛の固形物を得た。
得られた固形物をジェットミルで粉砕した後、エルボージェット分級機(マツボー社製)で分級し、ステアリン酸亜鉛粒子からなる脂肪酸金属塩粒子(FM1)を得た。また、粉砕条件及び分級条件を調整することで、ステアリン酸亜鉛粒子からなる脂肪酸金属塩粒子(FM2)〜(FM5)を作製した。得られた脂肪酸金属塩粒子(FM1)〜(FM5)個数粒度分布が一つのピークを持ち、ピークの粒径は以下のとおりである。
・脂肪酸金属塩粒子(FM1):ステアリン酸亜鉛粒子(ピークの粒径0.6μm)
・脂肪酸金属塩粒子(FM2):ステアリン酸亜鉛粒子(ピークの粒径1.5μm)
・脂肪酸金属塩粒子(FM3):ステアリン酸亜鉛粒子(ピークの粒径2.0μm)
・脂肪酸金属塩粒子(FM4):ステアリン酸亜鉛粒子(ピークの粒径4.2μm)
・脂肪酸金属塩粒子(FM5):ステアリン酸亜鉛粒子(ピークの粒径5.5μm)
(脂肪酸金属塩粒子(FM6)の作製)
エタノール10000部にラウリン酸1001部を加えて、液温75℃で混合した後、水酸化亜鉛507部を少しづつ加え、投入終了後から1時間撹拌混合した。その後、液温20℃まで冷却し、生成物を濾別してエタノールおよび反応残渣を除き、とりだした生成固形物を加熱真空乾燥機を用いて150℃で3時間乾燥させた。乾燥器から取り出し放冷後、ラウリン酸亜鉛の固形物を得た。得られたジェットミルで粉砕した後、エルボージェット分級機(マツボー社製)で分級し、個数粒度分布が1つのピークを持ち、ピークの粒径1.0μmラウリン酸亜鉛粒子からなる脂肪酸金属塩粒子(FM6)を得た。
<実施例1>
トナー粒子(1)100部に対して、脂肪酸金属塩粒子(FM1)を0.3部添加し、ノビルター(ノビルタNOB130、ホソカワミクロン社製)を用いて、クリアランス2mm、回転数3000rpm、攪拌時間10分の条件で攪拌して、トナー粒子(1)に脂肪酸金属塩粒子(FM1)を外添した。
次に、脂肪酸金属塩粒子(FM1)を外添したトナー粒子(1)に対して、研磨剤粒子(Ab1)0.3部、及びシリカ粒子(アエロジル社製A200)2.0部を添加し、ヘンシェルミキサーにて2000rpmで3分間混合し、トナーを得た。
そして、得られたトナー(1)とキャリア(1)とを、トナー:キャリア=5:95(質量比)の割合でVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、現像剤を得た。
なお、キャリア(1)は、次に示す方法により得られたキャリアを使用した。
ニーダーにMn−Mgフェライト(体積平均粒径:50μm、パウダーテック社製、形状係数SF1:120)を1,000部投入し、パーフルオロオクチルメチルアクリレート−メチルメタクリレート共重合体(重合比率:20/80、Tg:72℃、重量平均分子量:72,000、綜研化学(株)製〕1 50部をトルエン700部に溶かした溶液を加え、常温で20分混合した後、70℃に加熱して減圧乾燥した後、取り出し、コートキャリアを得た。さらに得たコートキャリアを75μm目開きのメッシュでふるい、粗粉を除去してキャリアを得た。キャリアの形状係数SF1は122であった。
<実施例2〜14、比較例1〜7>
表2に従って、脂肪酸金属塩粒子の種類及び添加量、ノビルターによる攪拌条件、研磨剤粒子の種類及び添加量、並びに、キャリアの種類を変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーと共に、現像剤を得た。
<物性測定>
得られた現像剤のトナーについて、既述の方法に従って、脂肪酸金属塩付着トナー粒子の割合、及び脂肪酸金属塩粒子の強付着割合を測定した。
<評価>
各例で得られた現像剤を用い、色筋(中間転体クリーニング部からのトナーすり抜けに起因する色筋A、中間転写体の摩耗に起因する色筋B)、及びトナー飛散について評価を行った。結果を表2に示す。
得られた現像剤を、低温低湿(10℃,15%RH)環境下で1日間放置した。
その後、現像剤を、画像形成装置「700 Digital Color Press(富士ゼロックス社製)」の現像装置に充填し、高温高湿(28.5℃、85%RH)環境下で、画像密度(エリアカバレッジ)1%の画像をA4紙に100,000枚を出力した。
出力された99,901枚から100,000枚までの100枚の画像について、中間転体クリーニング部からのトナーすり抜けに起因する色筋A、中間転写体の摩耗に起因する色筋Bの発生の有無を目視にて観察し、非画像部で、色筋が発生した枚数を数えた。
また、100枚の画像について、トナー飛散の発生の有無を目視にて観察し、画像部(画像部の周囲)で、トナー飛散が発生した枚数を数えた。
各評価基準は、以下の通りである。
−色筋Aの評価基準−
G1:非画像部で、長さが0.5〜5mmの色筋発生なし、又は5枚未満
G2:非画像部で、長さが0.5〜5mmの色筋発生が5枚以上10枚未満
G3:非画像部で、長さが0.5〜5mm色筋色筋発生が10枚超え
−色筋Bの評価基準−
G1:非画像部で、長さが10mm以上の色筋発生なし、又は5枚未満
G2:非画像部で、長さが10mm以上の色筋発生が5枚以上10枚以下
G3:非画像部で、長さが10mm以上の色筋色筋発生が10枚超え
−トナー飛散−
G1:画像部で、トナー飛散の発生なし。
G2:画像部で、トナー飛散の発生が1枚以上10枚未満
G3:画像部で、トナー飛散の発生が10枚超え
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、トナー飛散、及び中間転写体の摩耗に起因する色筋B)が共に良好な結果が得られていることがわかる。
また、本実施例では、中間転体クリーニング部からのトナーすり抜けに起因する色筋Aも良好な結果が得られていることもわかる。
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 (9)

  1. トナー粒子と、個数粒度分布が2つのピークを持つ研磨剤粒子と、個数粒度分布が1つのピークを持つ脂肪酸金属塩粒子と、を有し、
    研磨剤粒子の個数粒度分布の2つのピークのうち、小径側ピークの粒径をDaとし、大径側ピークの粒径をDbとし、脂肪酸金属塩粒子の個数粒度分布の1つのピークの粒径をDcとし、前記トナー粒子の体積平均粒径をDtとしたとき、下記式(1)〜式(3)の関係を満たす静電荷像現像用トナー。
    ・式(1): Da≦0.5×Dt
    ・式(2): Dc≦0.5×Dt
    ・式(3): Dt≦Db
  2. 前記研磨剤粒子の小径側ピークの粒径Daが、0.3μm以上4.0μm以下であり、
    前記研磨剤粒子の大径側ピークの粒径Dbが、4.0μm以上20μm以下であり、
    前記脂肪酸金属塩粒子のピークの粒径Dcが、0.1μm以上5.0μm以下であり、
    前記トナー粒子の体積平均粒径をDtが、3.0μm以上10.0μm以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記トナー粒子の表面に、窪みを有する請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記脂肪酸金属塩粒子が表面に付着している前記トナー粒子の割合が、前記トナー粒子全体の30個数%以上90個数%以下であり、
    かつ、前記トナー粒子の表面に付着している前記脂肪酸金属塩粒子のうち、前記トナー粒子の表面に強付着している前記脂肪酸金属塩粒子の割合が、50個数%以上である請求項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、
    前記トナー画像が表面に転写される中間転写体と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、
    前記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、
    前記中間転写体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
    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中間転写体の表面に一次転写する一次転写工程と、
    前記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工程と、
    前記中間転写体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、
    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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