JP2018036622A - 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】高温高湿環境下で画像を形成したときに生じる、スジ状の画像欠陥の発生を抑制する静電荷像現像用トナーを提供すること。【解決手段】非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含むトナー粒子を有し、50℃の温度で3日間、トナー粒子を加熱したとき、加熱前のトナー粒子の断面に存在する前記結晶性樹脂の面積率a(%)と、加熱後のトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率b(%)との関係が、式(1):0.9≦a/b≦1.0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、「DSC測定により得られる吸熱曲線は、温度40〜75℃の範囲における最大吸熱ピークのピーク温度をAとし、該トナーを40℃恒温槽で72時間保存した後、少なくともDSC測定により得られる吸熱曲線は、温度40〜75℃の範囲における最大吸熱ピークのピーク温度をBとした場合に、5≦B−A≦13であることを特徴とする画像形成用トナー」が開示されている。
そして、特許文献1には、5≦B−A≦13の制御は結晶性ポリエステル樹脂の非結晶樹脂との相溶状態の比率で制御することが記載されている。
特開2007−072333号公報
本発明の課題は、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含むトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーにおいて、式:0.9>a/bを満たす場合に比べ、高温高湿環境下、速いプロセス速度(記録媒体の搬送速度)で画像を形成したときに生じる、トナーが膜状に固着する現象(以下「トナーフィルミング」とも称する)の発生を抑制する静電荷像現像用トナーを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含むトナー粒子を有し、
温度50℃、湿度50%RHで3日間、前記トナー粒子を加熱したとき、加熱前の前記トナー粒子の断面に存在する前記結晶性樹脂の面積率a(%)と、加熱後の前記トナー粒子の断面に存在する前記結晶性樹脂の面積率b(%)との関係が、式(1):0.9≦a/b≦1.0を満たす静電荷像現像用トナー。
請求項2に係る発明は
前記トナー粒子が、光輝性顔料を含む請求項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、
請求項1又は請求項2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4に係る発明は、
請求項1又は請求項2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5に係る発明は、
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
請求項6に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
請求項7に係る発明は、
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
請求項1、又は2に係る発明によれば、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含むトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーにおいて、式:0.9>a/bを満たす場合に比べ、高温高湿環境下、速いプロセス速度(記録媒体の搬送速度)で画像を形成したときに生じる、トナーフィルミングの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項3、4、5、6、又は7に係る発明によれば、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含むトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーにおいて、式:0.9>a/bを満たす静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、高温高湿環境下、速いプロセス速度(記録媒体の搬送速度)で画像を形成したときに生じる、トナーフィルミングの発生を抑制する静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、又は画像形成方法が提供される。
本実施形態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、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含むトナー粒子を有する。そして、温度50℃、湿度50%RHで3日間、トナー粒子を加熱したとき、加熱前のトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率a(%)と、加熱後のトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率b(%)との関係が、式(1):0.9≦a/b≦1.0を満たす。
なお、結晶性樹脂の面積率とは、非晶性樹脂と相分離し、後述する四酸化ルテニウム染色により非晶性樹脂とは識別される結晶性樹脂の面積率を示す。
本実施形態に係るトナーは、上記構成により、高温高湿環境下(例えば温度35℃、湿度85%RHの環境下)、速いプロセス速度(例えば、445mm/sec以上の記録媒体の搬送速度)で画像を形成したときに生じる、トナーフィルミング(トナーが膜状に固着する現象)の発生を抑制する。その理由は、次の通り推測される。
近年、省エネルギー性の要求に対して、トナー画像を定着するときの消費電力を削減させる目的で、トナーの低温定着性を向上させる技術が知られている。その一つとして、トナー粒子に非晶性樹脂と共に結晶性樹脂を含ませるトナーが知られている。一方で、耐熱性の確保の観点から、トナー粒子中で、非晶性樹脂と結晶性樹脂との適度に相分離した構造(海島構造)を形成させる技術が知られている(例えば特許文献1等)。
しかし、非晶性樹脂と結晶性樹脂との適度に相分離していても、非晶性樹脂と結晶性樹脂とが相溶していると、高温高湿環境下(例えば温度35℃、湿度85%RHの環境下)、速いプロセス速度(例えば、445mm/sec以上の記録媒体の搬送速度)で画像を形成したとき、例えば、像保持体の表面、帯電手段(例えば帯電ロール)、中間転写体(例えば中間ベルト)等の表面にトナーが膜状に固着する現象(トナーフィルミング)が生じることがある。トナーフィルミングが生じると、画像にスジ状の画像欠陥として表れることが多い。
高温高湿環境下、速いプロセス速度で画像を形成すると、常温環境下(例えば温度22℃、湿度55%RHの環境下)で通常のプロセス速度(224mm/sec以上308mm/sec以下の記録媒体の搬送速度)で画像を形成したときに比べ、像保持体の表面、帯電手段(例えば帯電ロール)、中間転写体(例えば中間ベルト)等の表面で、トナーに強い熱又は機械的な負荷が掛かり、トナー粒子が変形又は破損し易くなるため、トナーフィルミングが発生しやすくなると考えられる。
そこで、本実施形態に係るトナーでは、トナー粒子中で、非晶性樹脂に対する結晶性樹脂の相分離量を多く、結晶性樹脂の相溶量を低減した状態とする。つまり、温度50℃、湿度50%RHで3日間、トナー粒子を加熱したとき、加熱前のトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率a(%)と、加熱後のトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率b(%)との関係が、式(1):0.9≦a/b≦1.0を満たすようにする。
ここで、トナー粒子を温度50℃、湿度50%RHで3日間加熱すると、トナー粒子中では、非晶性樹脂と結晶性樹脂との相分離が進行し、非晶性樹脂に対する結晶性樹脂の相溶量がゼロ又はゼロに近い状態となる。そして、相溶した状態から、相分離が進行すると、トナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率が増加する。
つまり、加熱前のトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率a(%)と、加熱後のトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率b(%)との関係が、式(1):0.9≦a/b≦1.0を満たすことは、加熱によってトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率の変動がない又は少ないことを意味している。これは、加熱前のトナー粒子中では、非晶性樹脂に対する結晶性樹脂の相分離量を多く、結晶性樹脂の相溶量をゼロ又は低減した状態であることを意味している。なお、「a/b」=1.0は、トナー粒子中で、結晶性樹脂の相溶量がゼロの状態を意味している。
一方で、トナー粒子中で、非晶性樹脂に対する結晶性樹脂の相分離量(つまり海島構造の島部の量)が多い程、トナー粒子の強度が高く、トナー粒子の変形又は破損が生じ難くなる。これは、海島構造の島部を構成する結晶性樹脂の充填剤効果(フィラー効果)が高まるためと考えられる。
つまり、上記式(1)中の「a/b」を0.9以上にして、非晶性樹脂に対する結晶性樹脂の相分離量を多くした状態(海島構造の島部の量を多くした状態)とすることで、結晶性樹脂による充填剤効果(フィラー効果)が高められるため、高温高湿環境下(例えば温度35℃、湿度85%RHの環境下)、速いプロセス速度(例えば、445mm/sec以上の記録媒体の搬送速度)で画像を形成し、像保持体の表面、帯電手段(例えば帯電ロール)、中間転写体(例えば中間ベルト)等の表面でトナーに強い熱又は機械的な負荷が掛かっても、トナー粒子が変形又は破損し難くなり、トナーフィルミングの発生が抑制される。
以上から、本実施形態に係るトナーは、高温高湿環境下、速いプロセス速度で画像を形成したときに生じる、トナーフィルミングの発生を抑制すると推測される。
なお、例えば、無機粒子、高いガラス転移温度Tgの有機粒子をトナー粒子に内添しても、充填剤効果(フィラー効果)でトナー粒子の強度は向上するが、トナー粒子自体の溶融粘度が上がるため、プロセス速度が速い画像形成を実施すると、定着時においてトナー粒子が溶融し切らずに、定着不良(例えばが画像の折り曲げ強度低下)が生じる。これに対して、本実施形態に係るトナーでは、結晶性樹脂による充填剤効果を利用してトナー粒子の強度を上げているため、定着不良が生じ難く、定着性も確保される。
本実施形態に係るトナーにおいて、式(1):0.9≦a/b≦1.0を満たすが、トナーフィルミングの発生抑制の観点から、式(12):0.92≦a/b≦1.0を満たすことが好ましく、式(13):0.94≦a/b≦1.0がより好ましい。
なお、「a/b」は、例えば、トナー粒子形成後の冷却速度、アニール処理の条件等により調整できる。
ここで、トナー粒子の加熱は、温度25℃、湿度50%RHの環境下から、トナー粒子を温度50℃、湿度50%RHまで加熱し、その温度を3日間保持することで行う。
一方、トナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率は、トナー粒子の断面をルテニウム染色した上で、走査型電子顕微鏡(SEM)の30000倍の拡大画像によってトナー粒子の断面を観察することで測定する。
具体的には、トナー粒子をエポキシ樹脂に混合して包埋し、エポキシ樹脂を固化する。得られた固化物を、ウルトラミクロトーム装置(Leica社製UltracutUCT)により切断し、厚さ80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。次に、得られた薄片試料を30℃のデシケータ内で四酸化ルテニウムにより3時間染色する。そして、超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(FE−SEM。日立ハイテクノロジーズ社製S−4800)にて、染色された薄片試料の透過像モードのSTEM観察画像を得る。トナー中、コントラストと形状から結晶性ポリエステル樹脂と離型剤の判断を実施した。SEM画像において、ルテニウム染色された結晶性樹脂は、非晶性樹脂、離型剤等と比べ、離型剤以外の結着樹脂は二重結合部分を多く有し四酸化ルテニウムによって染色されるため、離型剤部分と離型剤以外の樹脂部分が識別される。つまり、ルテニウム染色により、離型剤が一番薄く染色されるドメインであり、次いで結晶性樹脂(例えば、結晶性ポリエステル樹脂)が染色され、非晶性樹脂(例えば、非晶性ポリエステル樹脂)が一番濃く染色される。コントラストを調整することで、離型剤は白色に、非晶性樹脂は黒色に、結晶性樹脂はライトグレー色のように観察されるドメインとして判断することができる。このルテニウム染色された結晶性樹脂の領域を画像解析することで、トナー粒子の断面積に対する結晶性樹脂の領域の面積の比率を算出する。そして、この操作をトナー粒子100個について実施した比率の平均値をトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率とする。
なお、外添剤が外添されたトナー粒子の場合、外添剤が外添されたトナー粒子を加熱対象及び結晶性樹脂の面積率の測定対象とする。
本実施形態に係るトナーにおいて、トナー粒子は、非晶性樹脂を含む海部と結晶性樹脂を含む島部の海島構造を有している。
そして、トナーフィルミングの発生抑制の観点から、トナー粒子の断面において、結晶性樹脂を含む島部(つまり、結晶性樹脂のドメイン)のドメイン径は、5nm以上500nm以下が好ましく、10nm以上300nm以下がより好ましい。
なお、結晶性樹脂を含む島部(結晶性樹脂のドメイン)のドメイン径は、結晶性樹脂の面積率と同様に、トナー粒子の断面をルテニウム染色した上で、走査型電子顕微鏡(SEM)の30000倍の拡大画像によってトナー粒子の断面を観察することで測定する。
つまり、得られたSEM画像において、ルテニウム染色された結晶性樹脂の領域(結晶性樹脂のドメイン)の長軸径を測定する。この長軸径の測定は、1個のトナー粒子の断面あたり、50個の結晶性樹脂のドメインについて行う。そして、この操作をトナー粒子100個について実施した結晶性樹脂のドメインの長軸径の平均値を結晶性樹脂のドメイン径とする。
また、トナーフィルミングの発生抑制の観点から、トナー粒子の断面において、結晶性樹脂を含む島部の数(つまり、結晶性樹脂のドメインの数)は、単位面積(1μm×1μm)当たり10個以上200個以下が好ましく、20個以上100個以下がより好ましい。
なお、結晶性樹脂を含む島部の数(結晶性樹脂のドメインの数)は、結晶性樹脂の面積率と同様に、トナー粒子の断面をルテニウム染色した上で、走査型電子顕微鏡(SEM)の30000倍の拡大画像によってトナー粒子の断面を観察することで測定する。
つまり、得られたSEM画像において、1個のトナー粒子の断面における、ルテニウム染色された結晶性樹脂の領域(結晶性樹脂のドメイン)の数を数える。そして、この操作をトナー粒子100個について実施し、単位面積(1μm×1μm)当たりの結晶性樹脂のドメインの数の平均値を、結晶性樹脂のドメインの数とする。
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、例えば、トナー粒子と、外添剤とを有する。
(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、非晶性樹脂及び結晶性樹脂が適用される。
ただし、非晶性樹脂と結晶性樹脂との質量比(非晶性樹脂/結晶性樹脂)は、50/50以上97/3以下が好ましく、70/30以上93/7以下がより好ましい。
また、結着樹脂全体の含有量は、トナー粒子に対して、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。
ここで、樹脂の「結晶性」とは、ASTMD3418−8に準拠した示差走査熱量測定(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。
非晶性樹脂について説明する。
非晶性樹脂としては、例えば、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(例えばスチレン・アクリル樹脂等)、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の非晶性樹脂が挙げられる。これらの中でも、トナーの低温定着性および帯電性の点から、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(特にスチレン・アクリル樹脂)が好ましく、非晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
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。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。
ここで、非晶性ポリエステル樹脂は、上述した未変性の非晶性ポリエステル樹脂以外に、変性の非晶性ポリエステル樹脂も挙げられる。変性の非晶性ポリエステル樹脂とは、エステル結合以外の結合基が存在する非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂成分とは異なる樹脂成分が共有結合又はイオン結合等で結合された非晶性ポリエステル樹脂である。変性の非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、末端に酸基又は水酸基と反応するイソシアネート基等の官能基を導入した非晶性ポリエステル樹脂と、活性水素化合物と反応させて、末端を変性した樹脂が挙げられる。
変性の非晶性ポリエステル樹脂としては、ウレア変性の非晶性ポリエステル樹脂(以下、単に「ウレア変性ポリエステル樹脂」とも称する)が好ましい。
ウレア変性ポリエステル樹脂は、イソシアネート基を有する非晶性ポリエステル樹脂(非晶性ポリエステルプレポリマー)とアミン化合物との反応(架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応)により得られるウレア変性ポリエステル樹脂がよい。なお、ウレア変性ポリエステル樹脂中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。
イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマーとしては、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合物である非晶性ポリエステル樹脂であって、活性水素を有する非晶性ポリエステル樹脂に多価イソシアネート化合物を反応させた非晶性ポリエステルプレポリマー等が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂の有する活性水素を有する基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられ、アルコール性水酸基が好ましい。
イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマーにおいて、多価カルボン酸及び多価アルコールは、非晶性ポリエステル樹脂で説明した多価カルボン酸及び多価アルコールと同様な化合物が挙げられる。
多価イソシアネート化合物としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等のブロック化剤でブロックしたものが挙げられる。
多価イソシアネート化合物は、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。
多価イソシアネート化合物の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有する非晶性ポリエステルプレポリマーの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、好ましくは1/1以上5/1以下、より好ましくは1.2/1以上4/1以下、さらに好ましくは1.5/1以上2.5/1以下である。
イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマーにおいて、多価イソシアネート化合物に由来する成分の含有量は、イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマー全体に対して、好ましくは0.5質量%以上40質量%以下、より好ましくは1質量%以上30質量%以下、さらに好ましくは2質量%以上20質量%以下である。
イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマーの1分子当たりに含有するイソシアネート基の数は、好ましくは平均1個以上、より好ましくは平均1.5個以上3個以下、さらに好ましくは平均1.8個以上2.5個以下である。
イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマーと反応するアミン化合物としては、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸、これらのアミノ基をブロックした化合物等が挙げられる。
ジアミンとしては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。
3価以上のポリアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
アミノアルコールとしては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
アミノメルカプタンとしては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
アミノ酸としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
これらのアミノ基をブロックしたものとしては、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸などのアミン化合物とケトン化合物(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)とから得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。
これらアミン化合物のうち、ケチミン化合物が好ましい。
アミン化合物は、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。
なお、ウレア変性ポリエステル樹脂は、架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応を停止する停止剤(以下「架橋/伸長反応停止剤」とも称する)により、イソシアネート基を有する非晶性ポリエステル樹脂(非晶性ポリエステルプレポリマー)とアミン化合物との反応(架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応)を調整して、反応後の分子量が調整された樹脂であってもよい。
架橋/伸長反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
アミン化合物の比率は、イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマー中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、好ましくは1/2以上2/1以下、より好ましくは1/1.5以上1.5/1以下、さらに好ましくは1/1.2以上1.2/1以下である。
ウレア変性ポリエステル樹脂は、イソシアネート基を有するポリエステル樹脂(以下、「ポリエステルプレポリマー」という。)とアミン化合物との反応(架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応)により得られるウレア変性ポリエステル樹脂がよい。ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合が存在していてもよい。
ポリエステルプレポリマーとしては、活性水素を有する基を有するポリエステルと、多価イソシアネート化合物との反応物が挙げられる。活性水素を有する基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられ、アルコール性水酸基が好ましい。多価イソシアネート化合物としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート等);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等);イソシアヌレート類;ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等のブロック化剤でブロックした化合物:が挙げられる。多価イソシアネート化合物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステルプレポリマーにおける多価イソシアネート化合物に由来する部位の含有量は、ポリエステルプレポリマー全体に対して、0.5質量%以上40質量%以下が好ましく、1質量%以上30質量%以下がより好ましく、2質量%以上20質量%以下が更に好ましい。ポリエステルプレポリマー1分子当たりのイソシアネート基の平均個数は、1個以上が好ましく、1.5個以上3個以下がより好ましく、1.8個以上2.5個以下が更に好ましい。
ポリエステルプレポリマーと反応するアミン化合物としては、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸、これらアミン化合物のアミノ基をブロック化した化合物等が挙げられる。
ジアミンとしては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタン等);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミン等);脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等);などが挙げられる。3価以上のポリアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられる。アミノアルコールとしては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等が挙げられる。アミノメルカプタンとしては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン等が挙げられる。アミノ酸としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。
上記アミン化合物のアミノ基をブロック化した化合物としては、上記アミン化合物とケトン化合物(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)とから誘導されるケチミン化合物、オキサゾリン化合物等が挙げられる。
アミン化合物としては、ケチミン化合物が好ましい。アミン化合物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ウレア変性ポリエステル樹脂は、架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応を停止する停止剤(以下、「架橋/伸長反応停止剤」という。)により、ポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応を調整して、反応後の分子量が調整された樹脂であってもよい。架橋/伸長反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等)、モノアミンのアミノ基をブロック化した化合物(ケチミン化合物)などが挙げられる。
非晶性樹脂の特性について説明する。
非晶性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。
結晶性樹脂について説明する。
結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ビニル樹脂(例えば、ポリアルキレン樹脂、長鎖アルキル(メタ)アクリレート樹脂等)等の公知の結晶性樹脂が挙げられる。これらの中でも、トナーの機械的強度および低温定着性の点から、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
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は、例えば、非晶性ポリエステルと同様に、周知の製造方法により得られる。
結晶性樹脂の特性について説明する。
結晶性樹脂の融解温度は、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。
−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、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の平均円形度としては、0.94以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA−2100)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
(光輝性トナー粒子)
ここで、トナー粒子は、光輝性顔料を含む光輝性トナー粒子であってもよい。必要に応じて、光輝性トナー粒子は、光輝性顔料に加え、着色剤を含んでもよい。
なお、以下、上記トナー粒子と同じ組成及び特性である光輝性トナー粒子の成分及び特性ついての説明は省略する。
−光輝性顔料−
光輝性顔料としては、例えば、金属光沢のごとき光輝感を付与し得る顔料(光輝性顔料)が挙げられる。光輝性顔料として具体的には、例えば、アルミニウム(Al単体の金属)、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛等の金属粉末;酸化チタン、黄色酸化鉄等を被覆した雲母;硫酸バリウム、層状ケイ酸塩、層状アルミニウムのケイ酸塩等の被覆薄片状無機結晶基質;単結晶板状酸化チタン;塩基性炭酸塩;酸オキシ塩化ビスマス;天然グアニン;薄片状ガラス粉;金属蒸着された薄片状ガラス粉などが挙げられ、光輝性を有するものならば特に制限はない。
光輝性顔料の中でも、特に鏡面反射強度の観点で、金属粉末が好ましく、その中でもアルミニウムが最も好ましい。アルミニウムは高い光輝性に加え前述のフィラー効果からフィルミングに対して高い効果を有する。
光輝性顔料の形状は扁平状(鱗片状)であることが好ましい。
光輝性顔料の長軸方向の平均長さは、1μm以上30μm以下であることが好ましく、3μm以上20μm以下がより好ましく、5μm以上15μm以下が更に好ましい。
光輝性顔料の厚さ方向の平均長さを1としたときの長軸方向の平均長さの比率(アスペクト比)は、5以上200以下であることが好ましく、10以上100以下がより好ましく、30以上70以下が更に好ましい。
光輝性顔料の各平均長さおよびアスペクト比は、以下の方法により測定される。走査電子顕微鏡(S−4800,(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用い、測定し得る倍率(300から100,000倍)で顔料粒子の写真を撮影し、得られた顔料粒子の画像を二次元化した状態で、各粒子の長軸方向の長さおよび厚さ方向の長さを測定し、光輝性顔料長軸方向の平均長さおよびアスペクト比を算出する。
光輝性顔料の含有量としては、例えば、トナー粒子100質量部に対して1質量部以上50質量部以下が好ましく、15質量部以上25質量部以下がより好ましい。
−光輝性トナー粒子の特性等−
・光輝性
光輝性トナー粒子において、「光輝性」とは、光輝性トナー粒子を含むトナー(以下「光輝性トナー」とも称する)によって形成された画像を視認した際に金属光沢のごとき輝きを有することを表す。
具体的には、光輝性トナーは、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Xと受光角−30°での反射率Yとの比(X/Y)が2以上100以下であることが好ましい。
比(X/Y)が2以上であることは、入射光が入射する側(角度−側)への反射よりも入射する側とは反対側(角度+側)への反射が多いことを表し、即ち入射した光の乱反射が抑制されていることを表す。入射した光が様々な方向へ反射する乱反射が生じた場合、その反射光を目視にて確認すると色がくすんで見える。そのため、比(X/Y)が2未満である場合、その反射光を視認しても光沢が確認できず光輝性に劣る場合がある。
一方、比(X/Y)が100を超えると、反射光を視認し得る視野角が狭くなり過ぎ、正反射光成分が大きいために見る角度によって黒っぽく見えてしまう場合がある。
なお、上記比(X/Y)は、画像の光輝性及び光輝性トナー粒子の製造性の点から、4以上50以下であることがより好ましく、6以上20以下であることが更に好ましく、8以上15以下であることが特に好ましい。
・変角光度計による比(X/Y)の測定
ここで、まず入射角および受光角について説明する。変角光度計による測定の際には、入射角を−45°とするが、これは光沢度の広い範囲の画像に対して測定感度が高いためである。
また、受光角を−30°および+30°とするのは、光輝感のある画像と光輝感のない画像を評価するのに最も測定感度が高いためである。
次いで、比(X/Y)の測定方法について説明する。
測定対象となる画像(光輝性画像)に対して、変角光度計として日本電色工業社製の分光式変角色差計GC5000Lを用いて、画像への入射角−45°の入射光を入射し、受光角+30°における反射率Xと受光角−30°における反射率Yを測定する。尚、反射率Xおよび反射率Yは、400nmから700nmの範囲の波長の光について20nm間隔で測定を行い、各波長における反射率の平均値とした。これらの測定結果から比(X/Y)が算出される。
光輝性トナー粒子は、前述の比(X/Y)を満たす観点から下記(1)乃至(2)の要件を満たすことが好ましい。
(1)光輝性トナー粒子の平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長い。
(2)光輝性トナー粒子の厚さ方向への断面を観察した場合に、光輝性トナー粒子の該断面における長軸方向と光輝性顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる光輝性顔料の割合が、観察される全光輝性顔料のうち60%以上である。
光輝性トナー粒子が厚さよりも円相当径が長い扁平状であると、画像形成の定着工程において、定着する際の圧力によって、扁平状の光輝性トナー粒子はその扁平な面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。
そのため、この光輝性トナー粒子中に含有される扁平状(鱗片状)の光輝性顔料のうち上記(2)に示される「トナーの該断面における長軸方向と光輝性顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲にある」との要件を満たす光輝性顔料は、面積が最大となる面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。こうして形成された画像に対し光を照射した場合には、入射光に対して乱反射する光輝性顔料の割合が抑制されるため、前述の比(X/Y)の範囲が達成されるものと考えられる。
・光輝性トナー粒子の平均最大厚さCおよび平均円相当径D
光輝性トナー粒子は、扁平状であり、その平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長いことが好ましい。尚、平均最大厚さCと平均円相当径Dの比(C/D)が0.001以上0.500以下の範囲にあることがより好ましく、0.010以上0.200以下の範囲が更に好ましく、0.050以上0.100以下の範囲が特に好ましい。
比(C/D)が0.001以上であることにより、トナーの強度が確保され、画像形成の際における応力による破断が抑制され、顔料が露出することによる帯電の低下、その結果発生するカブリが抑制される。一方0.500以下であることにより、優れた光輝性が得られる。
光輝性トナー粒子の平均最大厚さCおよび平均円相当径Dは、以下の方法により測定される。
光輝性トナー粒子を平滑面にのせ、振動を掛けてムラのないように分散する。1000個の光輝性トナー粒子について、カラーレーザ顕微鏡「VK−9700」(キーエンス社製)により1000倍に拡大して光輝性トナー粒子における最大の厚さCと上から見た面の円相当径Dを測定し、それらの算術平均値を求めることにより算出する。
・光輝性トナー粒子の断面における長軸方向と光輝性顔料の長軸方向との角度
光輝性トナー粒子の厚さ方向への断面を観察した場合に、光輝性トナー粒子の該断面における長軸方向と光輝性顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる光輝性顔料の割合(個数基準)が、観察される全光輝性顔料のうち60%以上であることが好ましい。更には、上記割合が70%以上95%以下であることがより好ましく、80%以上90%以下であることが特に好ましい。
上記の割合が60%以上であることにより優れた光輝性が得られる。
ここで、光輝性トナー粒子の断面の観察方法について説明する。
光輝性トナー粒子をビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤とを用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機、例えばウルトラミクロトーム装置(UltracutUCT、Leica社製)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。観察サンプルを超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(S−4800、日立ハイテクノロジーズ社製)により1視野に光輝性トナー粒子が1から10個程度見える倍率で観察する。
具体的には、光輝性トナー粒子の断面(光輝性トナー粒子の厚み方向に沿った断面)を観察し、観察された100個の光輝性トナー粒子について、光輝性トナー粒子の断面における長軸方向と光輝性顔料の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる光輝性顔料の数を、たとえば三谷商事株式会社製の画像解析ソフト(Win ROOF)などの画像解析ソフトもしくは観察画像の出力サンプルと分度器を用いて数えその割合を計算する。
なお、「光輝性トナー粒子の断面における長軸方向」とは、前述の平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長い光輝性トナー粒子における厚さ方向と直交する方向を表し、また「光輝性顔料の長軸方向」とは、光輝性顔料における長さ方向を表す。
・光輝性トナー粒子の体積平均粒子径
光輝性トナー粒子の体積平均粒子径は1μm以上30μm以下であることが望ましく、より望ましくは3μm以上20μm以下である。
(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。
まず、トナー粒子を凝集合一法により製造する方法について説明する。
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。
ここで、樹脂粒子分散液は、非晶性樹脂粒子が分散された非晶性樹脂粒子分散液、及び結晶性樹脂粒子が分散された結晶性樹脂粒子分散液が適用される。なお、樹脂粒子分散液は、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含む樹脂粒子が分散された非晶性樹脂粒子分散液を適用してもよい。
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。
ただし、凝集粒子の表面に付着する樹脂粒子は、非晶性樹脂粒子であることがよい。
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、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
次に、ウレア変性ポリエステル樹脂(ウレア変性の非晶性ポリエステル樹脂)を含むトナー粒子を製造する場合について説明する。
ウレア変性ポリエステル樹脂を含むトナー粒子は、次に示す溶解懸濁法により得ることがよい。なお、結着樹脂として、ウレア変性ポリエステル樹脂(ウレア変性の非晶性ポリエステル樹脂)と未変性の結晶性ポリエステル樹脂とを含むトナー粒子を得る方法について示すが、トナー粒子は結着樹脂として未変性の非晶性ポリエステル樹脂を含んでもよい。また、着色剤、及び離型性を含むトナー粒子を得る方法について示すが、着色剤、及び離型性は、必要に応じてトナー粒子に含む成分である。
[油相液調製工程]
未変性の結晶性ポリエステル樹脂(以下、単に「結晶性ポリエステル樹脂」とも称する)、イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマー、アミン化合物、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子材料を有機溶媒に溶解又は分散させた油相液を調整する(油相液調製工程)。この油相液調製工程では、トナー粒子材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて、トナー材料の混合液を得る工程である。
油相液は、1)トナー材料を一括して有機溶媒に溶解又は分散して、調製する方法、2)予めトナー材料を混練した後、この混練物を有機溶媒に溶解又は分散して、調製する方法、3)結晶性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマー、アミン化合物を有機溶媒に溶解させた後、この有機溶媒に、着色剤、及び離型剤を分散させて、調整する方法、4)着色剤及び離型剤を有機溶媒に分散させた後、この有機溶媒に、結晶性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマー、アミン化合物を溶解して、調製する方法、5)イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマー及びアミン化合物以外のトナー粒子材料(結晶性ポリエステル樹脂、着色剤、及び離型剤)を有機溶媒に溶解又は分散させた後、この有機溶媒に、イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマー及びアミン化合物を溶解して調製する方法、6)イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマー又はアミン化合物以外のトナー粒子材料(結晶性ポリエステル樹脂、着色剤、及び離型剤)を有機溶媒に溶解又は分散させた後、この有機溶媒に、イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマー又はアミン化合物を溶解して調製する方法等が挙げられる。なお、油相液の調製方法は、これらに限られるわけではない。
油相液の有機溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン等のケトン系溶媒;ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、トリクロロエチレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。これらの有機溶媒は、結着樹脂を溶解するものであって、かつ、水に溶解する割合が0質量%以上30質量%以下程度のものであり、沸点が100℃以下であることが好ましい。これらの有機溶媒の中でも、酢酸エチルが好ましい。
−懸濁液調製工程−
次に、得られた油相液を水相液中に分散させて懸濁液を調製する(懸濁液調製工程)。
そして、懸濁液の調製と共に、イソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマーとアミン化合物とを反応を行う。そして、この反応によりウレア変性ポリエステル樹脂を生成する。なお、この反応は、分子鎖の架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応が伴う。なお、このイソシアネート基を有する非晶性ポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応は、後述する有機溶媒除去工程と共に行ってもよい。
ここで、反応条件は、非晶性ポリエステルプレポリマーの有するイソシアネート基構造とアミン化合物との反応性により選択される。一例として、反応時間は、10分以上40時間以下が好ましく、2時間以上24時間以下が好ましい。反応温度は、0℃以上150℃以下が好ましく、40℃以上98℃以下が好ましい。なお、ウレア変性ポリエステル樹脂の生成には、必要に応じて公知の触媒(ジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート等)を使用してもよい。つまり、油相液、又は懸濁液に、触媒を添加してもよい。
水相液は、有機粒子分散剤、無機粒子分散剤等の粒子分散剤を水系溶媒に分散させた水相液が挙げられる。また、水相液は、粒子分散剤を水系溶媒に分散させると共に、高分子分散剤を水系溶媒に溶解させた水相液も挙げられる。なお、水相液には、界面活性剤等の周知の添加剤を添加してもよい。
水系溶媒は、水(例えば、通常、イオン交換水、蒸留水、純水)挙げられる。水系溶媒は、水と共に、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含む溶媒であってもよい。
有機粒子分散剤としては、親水性の有機粒子分散剤が挙げられる。有機粒子分散剤としては、ポリ(メタ)アクリル酸アルキルエステル樹脂(例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂)、ポリスチレン樹脂、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)樹脂等の粒子が挙げられる。有機粒子分散剤としては、スチレンアクリル樹脂の粒子も挙げられる。
無機粒子分散剤としては、親水性の無機粒子分散剤が挙げられる。無機粒子分散剤としては、具体的には、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウム、粘土、珪藻土、ベントナイト等の粒子が挙げられるが、炭酸カルシウムの粒子が好ましい。無機粒子分散剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
粒子分散剤は、その表面がカルボキシル基を有する重合体で表面処理されていてもよい。
上記カルボキシル基を有する重合体としては、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸またはα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸のカルボキシル基がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、アミン等により中和された塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等)から選ばれる少なくとも1種と、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合物が挙げられる。上記カルボキシル基を有する重合体としては、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸とα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合物のカルボキシル基がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、アミン等により中和された塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等)も挙げられる。上記カルボキシル基を有する重合体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸の代表的なものとしては、α,β−不飽和モノカルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等)、α,β−不飽和ジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等)などが挙げられる。また、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルの代表的なものとしては、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル類、アルコキシ基を有する(メタ)アクリレート、シクロヘキシル基を有する(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
高分子分散剤としては、親水性の高分子分散剤が挙げられる。高分子分散剤としては、具体的には、カルボキシル基を有し、かつ親油基(ヒドロキシプロポキシ基、メトキシ基等)を有さない高分子分散剤(例えば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース等の水溶性のセルロースエーテル)が挙げられる。
−溶媒除去工程−
次に、得られた懸濁液から有機溶媒を除去してトナー粒子分散液を得る(溶媒除去工程)。この溶媒除去工程では、懸濁液に分散した水相液の液滴中に含まれる有機溶媒を除去して、トナー粒子を生成する工程である。懸濁液からの有機溶媒除去は、懸濁液調製工程の直後に行ってもよいが、懸濁液調製工程終了後、1分以上経過した後に行ってもよい。
溶媒除去工程では、得られた懸濁液を例えば0℃以上100℃以下の範囲に冷却または加熱することにより、懸濁液から有機溶媒を除去することがよい。
有機溶媒除去の具体的な方法には、次の方法が挙げられる。
(1)懸濁液に気流を吹き付けて、懸濁液面上の気相を強制的に更新する方法。この場合には、懸濁液中に気体を吹き込んでもよい。
(2)圧力を減圧する方法。この場合には、気体の充填により懸濁液面上の気相を強制的に更新してもよいし、さらに懸濁液中に気体を吹き込んでもよい。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
ここで、溶媒除去工程終了後は、トナー粒子分散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、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
次に、アニール工程について説明する。
トナー粒子の製造では、例えば、上記工程を経て得られたトナー粒子にアニール処理(加熱処理)を施すことがよい。
具体的には、例えば、得られたトナー粒子を40℃以上70℃以下の温度まで加熱し、その温度で0.5時間以上15時間以下の範囲で保持する。この処理により、得られたトナー粒子中で、結晶性樹脂と非晶性樹脂との相分離を十分進行させられる。そのため、トナーが上記式(1):0.9≦a/b≦1.0を満たし易くなる。
なお、アニール工程の実施時期は、アニール工程後にトナー粒子における「非晶性樹脂と結晶性樹脂を相溶状態」が過度に変化する処理(トナーが上記式(1):式(1):0.9≦a/b≦1.0の範囲外となる処理)を行わなければ、上記に限られず、例えば、トナー粒子を形成した分散液、又は、分散液の溶媒量を低減したスラリー状態で実施してもよい。
また、その他、例えば、次の処理を実施してもよい。まず、得られたトナー粒子を分散媒(例えば、水等)に再分散した分散液する。そのトナー粒子分散液中で、非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上(具体的には、好ましくは非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度+5℃以上、より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂の+10℃以上)の温度まで加熱した後、その温度で0.5時間以上10時間以下(好ましくは2時間以上8時間以下)で保持する。その後、トナー粒子を急冷(例えば、好ましくは3℃/分以上30℃/分以下、好ましくは5℃/分以上20℃/分以下の急冷)する。この処理により、一旦、非晶性樹脂と結晶性樹脂との相溶化が過度に進行したトナー粒子を得る。その後、上記条件でアニール処理すると、得られたトナー粒子中で、結晶性樹脂と非晶性樹脂との相分離が進行すると共に、相分離した結晶性樹脂のドメインの分散性が高いトナー粒子(つまり、結晶性樹脂の充填剤効果が高められたトナー粒子)が得られ易くなり、トナーフィルミングの発生が抑制され易くなる。
なお、トナー粒子を凝集合一法で作製する場合、凝集・合一工程において、凝集・合一した温度で、0.5時間以上20時間以下(好ましくは5時間以上15時間以下)で保持した後、上記条件で急冷することで、一旦、非晶性樹脂と結晶性樹脂との相溶化が過度に進行したトナー粒子を得ることができる。その後、上記条件でアニール処理すれば、得られたトナー粒子中で、結晶性樹脂と非晶性樹脂との相分離が進行すると共に、相分離した結晶性樹脂のドメインの分散性が高いトナー粒子(つまり、結晶性樹脂の充填剤効果が高められたトナー粒子)が得られ易くなり、トナーフィルミングの発生が抑制され易くなる。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、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−アクリル酸エステル共重合体、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の内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用され、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ロール24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ/トナーカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下、実施例及び比較例を挙げ、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(A1)の作製>
(非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)の調製)
・テレフタル酸 :30モル部
・フマル酸 :70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 :10モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 :90モル部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ、及び精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間を要して温度を220℃まで上げ、上記材料100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して230℃まで温度を上げ、該温度で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。こうして、重量平均分子量20,000、酸価13mgKOH/g、ガラス転移温度60℃の非晶性ポリエステル樹脂(A1)を合成した。
次に、温度調節手段及び窒素置換手段を備えた容器に、酢酸エチル40部及び2−ブタノール25部を投入し、混合溶剤とした後、非晶性ポリエステル樹脂(A1)100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10質量%アンモニア水溶液(樹脂の酸価に対してモル比で3倍量相当量)を入れて30分間攪拌した。
次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を攪拌しながらイオン交換水400部を2部/分の速度で滴下し、乳化を行った。滴下終了後、乳化液を室温(20℃乃至25℃)に戻し、攪拌しつつ乾燥窒素により48時間バブリングを行うことにより、酢酸エチル及び2−ブタノールを1,000ppm以下まで低減させ、体積平均粒径200nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。該樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)とした。
(結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)の調製)
・1,10−ドデカン二酸: 50モル部
・1,9−ノナンジオール: 50モル部
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマー成分を入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイド(試薬)を前記モノマー成分100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間攪拌反応させた後、温度を更に210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間攪拌反応させて、結晶性ポリエステル樹脂(A1)を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂(A1)は、DSCによる融解温度が73.6℃、GPCによる質量平均分子量Mwが25,000、数平均分子量Mnが10,500、酸価AVが10.1mgKOH/gであった。
次に、コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)に、結晶性ポリエステル樹脂(1)300部と、メチルエチルケトン(溶剤)160部と、イソプロピルアルコール(溶剤)100部とを入れ、水循環式恒温槽にて70℃に維持しながら、100rpmで攪拌混合しつつ樹脂を溶解させた(溶解液調製工程)。
その後攪拌回転数を150rpmにし、水循環式恒温槽を66℃に設定し、10%アンモニア水(試薬)17部を10分間かけて投入した後、66℃に保温されたイオン交換水を7部/分の速度で、合計900部滴下し転相させて、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株))にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは130nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調製し、これを結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)とした。
(着色剤粒子分散液(A1)の調製)
・シアン顔料 :C.I.PigmentBlue15:3(大日精化製、ECB301) :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) :30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質量%となるようイオン交換水を加え、体積平均粒径140nmの着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液(A1)を得た。
(離型剤粒子分散液(A1)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(A1)(固形分量20質量%)を得た。
(トナー粒子の作製)
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1) :425部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1) : 32部
・着色剤分散液(A1) :20部
・離型剤分散液(A1) :50部
・アニオン性界面活性剤(テイカ(株)製TaycaPower) :30部
上記仕込みの材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10質量%の硝酸水溶液30部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で40℃まで加熱し30分間保持した。その後、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)100部を緩やかに追加し1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、攪拌を継続しながら100℃まで加熱し、10時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却後、55℃まで再加熱(アニール処理)し、6時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却した。そして、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径4.0μmのトナー粒子を得た。そして、得られたトナー粒子をトナー粒子(A1)とした。
<トナー粒子(A2)の作製>
55℃での再加熱処理(アニール処理)の条件を、0.5時間放置とした以外は、トナー粒子(A1)と同様にして、トナー粒子(A2)を得た。
<トナー粒子(A3)の作製>
55℃での再加熱処理(アニール処理)の条件を、10時間放置とした以外は、トナー粒子(A1)と同様にして、トナー粒子(A3)を得た。
<トナー粒子(A4)の作製>
表1に従って、仕込みの非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)及び結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)の部数を変更した以外は、トナー粒子(A1)と同様にしてトナー粒子(A4)を得た。
<トナー粒子(A5)の作製>
表1に従って、仕込みの非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)及び結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)の部数を変更し、55℃での再加熱処理(アニール処理)の条件を7時間放置とした以外は、トナー粒子(A1)と同様にしてトナー粒子(A5)を得た。
<トナー粒子(P1)の作製>
(結晶性ポリエステル樹脂(P1)の合成)
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ、及び精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、フマル酸80.9部、及び1,10−デカンジオール46.3部と共に、上記材料(フマル酸及び1,10−デカンジオール)100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を除去しながら150℃で4時間反応を行い、その後、窒素気流下、6時間時間かけて180℃まで昇温し、180℃で6時間反応した。その後減圧下で1時間反応をさせ冷却することで未変性の結晶性ポリエステル樹脂(P1)を得た。
(非晶性ポリエステル樹脂(P1)の合成)
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ、及び精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、イソフタル酸30部、フマル酸70部、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物5モル部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物95部を仕込み、1時間を要して温度を220℃まで上げ、上記材料(イソフタル酸、フマル酸、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、及びビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物)100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して230℃まで温度を上げ、該温度で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。その後、この樹脂1部に対してイソホロンジイソシアネートを2部となるように投入し、酢酸エチル5部を加えて溶解後、200℃で3時間反応後に冷却することで、末端にイソシアネート基を持つ非晶性ポリエステル樹脂(P1)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質量%)を得た。
(マスターバッチの作製)
非晶性ポリエステル樹脂(P1)150部、シアン顔料(pigment15:3、大日精化製)80部、イオン交換水20部を、ヘンシェルミキサーを用いて混合した。得られた混合物を粉砕することでマスターバッチを作製した。
(油相(A)/水相の作製)
非晶性ポリエステル樹脂(P1)107部、離型剤分散液75部、マスターバッチ18部、酢酸エチル73部を入れて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にて撹拌し、溶解、分散させて油相(A)を得た。また、別のフラスコにイオン交換水990部、アニオン性界面活性剤100部、及び酢酸エチル100部を混合撹拌して水相を得た。
(乳化分散)
油相(A)450部に、結晶性ポリエステル樹脂(P1)を酢酸エチルで溶解させた溶液(固形分濃度10%)100部、及びイソホロンジアミン3部を添加し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にて撹拌し、溶解させ50℃で分散し、油相(B)を得た。次いで、別の容器内に水相400部を入れ、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にて50℃で撹拌した。この水相に、油相(B)50部加え、50℃でホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて5分間撹拌することで乳化スラリーを得た。この乳化スラリーを50℃で15時間脱溶剤することでトナースラリーを得た。トナースラリーを減圧濾過した後、洗浄処理を行って、トナー粒子を得た。
その後、洗浄後、攪拌装置、窒素導入管、温度センサ、及び精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、トナー粒子50部とイオン交換水500部に加えた分散液を、撹拌した後、85℃まで昇温した。昇温後、昇温温度を維持しながら分散液を24時間攪拌した。これにより、トナー粒子を85℃で24時間加熱した。その後、分散液に液体窒素を投入して、室温(25℃)まで、トナー粒子を20℃/分で冷却(急冷)した。その後、55℃まで再加熱し、7時間保持。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却した。
(乾燥、篩分)
得られたトナー粒子を乾燥、篩分することで、体積平均粒径7μmのトナー粒子を作製した。
以上の工程を経て、トナー粒子(P1)を得た。
<光輝性トナー粒子(B1)の作製>
(光輝性顔料分散液の調製)
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA 6μm):100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):1.5部
・イオン交換水:400部
アルミニウム顔料のペーストから溶剤を除去し、スターミル(アシザワ・ファインテック(株)製、LMZ)を用いて、上記顔料を機械的に5.2μmまで粉砕、分級した。その後、上記界面活性剤およびイオン交換水と混合し、乳化分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間ほど分散して、光輝性顔料粒子(アルミニウム顔料)を分散させてなる光輝性顔料分散液を調製した(固形分濃度:20質量%)。顔料分散径は5.2μmであった。
(光輝性トナー粒子の作製)
・光輝性顔料分散液:150部
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1) :380部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1) :75部
・離型剤分散液(A1) :75部
上記成分を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により4000rpmでせん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、4枚パドルの撹拌翼を用いた撹拌装置、および温度計を備えた重合釜に分散液を移し、撹拌回転数を1000rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、54℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3mol/Lの硝酸や1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて分散液のpHを2.2乃至3.5の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。
次に、非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1):70部を追添加し、前記凝集粒子の表面に非晶性ポリエステル樹脂粒子を付着させた。さらに56℃に昇温し、光学顕微鏡及びマルチサイザーIIで粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、キレート剤3.25部(HIDS、(株)日本触媒製)を添加し、次いで、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.8に調整し、15分間保持した。その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、67.5℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、67.5℃で保持したままpHを6.0まで下げ、1時間後に加熱を止め、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後55℃まで再加熱(アニール処理)し6時間保持した後、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後40μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積平均粒径は11.5μmであった。そして、得られたトナー粒子を光輝性トナー粒子(B1)とした。
<トナー粒子(C1)の作製>
トナー粒子(A1)の作製において、55℃までの再加熱処理を実施しなかった以外は、トナー粒子(A1)と同様にして、トナー粒子(C1)を得た。
<トナー粒子(C2)の作製>
トナー粒子(A1)の作製において、pHを8.5に調整した後、攪拌を継続しながら100℃まで加熱し、10時間保持した後、1℃/分の速度で20℃まで冷却、55℃まで再加熱し、0.2時間保持、20℃/分の速度で20℃まで冷却を実施した以外は、トナー粒子(A1)と同様にして、トナー粒子(C2)を得た。
<トナー粒子(C3)の作製>
結晶性樹脂粒子分散液(A1):32部の代わりに、下記シリカ粒子分散液(無機フィラー分散液):30部を使用した以外は、トナー粒子(A1)と同様にして、トナー粒子(C3)を得た。
なお、トナー粒子(C3)において、非晶性樹脂に対するシリカ粒子の含有量は7質量%であった。
(シリカ粒子分散液の調製)
・シリカ粒子 (信越化学工業製、QSG−100) :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) :30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質量%となるようイオン交換水を加え、体積平均粒径110nmのシリカ粒子が分散されたシリカ粒子分散液を得た。
<トナー粒子(C4)の作製>
結晶性樹脂粒子分散液(A1):32部の代わりに、下記PMMA粒子分散液(高ガラス転移温度の有機フィラー分散液):32部を使用した以外は、トナー粒子(A1)と同様にして、トナー粒子(C4)を得た。
なお、トナー粒子(C4)において、非晶性樹脂に対するPMMA粒子の含有量は7質量%であった。
(PMMA粒子分散液の調製)
・PMMA(ポリメチルメタクリレート)粒子 (綜研化学製、MP−1451、Tg128) :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) :30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質量%となるようイオン交換水を加え、体積平均粒径150nmのPMMA粒子が分散されたPMMA粒子分散液を得た。
<実施例1〜7、比較例1〜4>
得られた各トナー粒子100部とジメチルシリコーンオイル処理シリカ粒子(日本アエロジル社製RY200)0.7部とを、ヘンシェルミキサーにより混合し、各例のトナーを得た。
そして、得られた各トナー8部と下記キャリア100部とを混合して、各例の現像剤を得た。
−キャリアの作製−
・フェライト粒子(平均粒径50μm) 100部
・トルエン 14部
・スチレン/メチルメタクリレート共重合体(共重合比15/85) 3部
・カーボンブラック 0.2部
フェライト粒子を除く上記成分をサンドミルにて分散して分散液を調製し、この分散液をフェライト粒子とともに真空脱気型ニーダに入れ、攪拌しながら減圧し乾燥させることによりキャリアを得た。
<測定>
各例の現像剤のトナーについて、既述の方法に従って、加熱前のトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率a(%)[表中「加熱前の結晶性樹脂の面積率a」と表記]と、加熱後のトナー粒子の断面に存在する結晶性樹脂の面積率b(%)[表中「加熱後の結晶性樹脂の面積率b」と表記]と、を求めた。
また、既述の方法に従って、トナー粒子の断面における、結晶性樹脂のドメイン径、単位面積当たり結晶性樹脂のドメインの数も求めた。
これらの結果を表2に示す。
<評価>
得られた現像剤を用いて、次の評価を行った。その結果を表2に示す。なお、評価を行う作業、および画像形成は、温度33℃/湿度90%の環境下で行った。
〔トナーフィルミングによる画像欠陥評価〕
評価用画像を形成する画像形成装置として、富士ゼロックス社製ApeosPort IV C4470を用意し、得られた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、画像形成装置により、プロセス速度445mm/secで、上質紙(P紙、富士ゼロックス社製、品名P、坪量64g/m、紙厚:88μm、温度33℃/湿度90%にて1週間放置)に対して、画像面積率50%の5cm×5cmのハーフトーン画像と画像面積率100%の5cm×5cmベタ画像とを、25000枚連続出力した。そして、10000枚目のハーフトーン画像に対してトナーフィルミングによる画質欠陥の目視評価と、25000枚目のハーフトーン画像に対してトナーフィルミングによる画質欠陥の目視評価、及びベタ画像に対して折り曲げ強度の評価と、を行った。評価基準は、以下の通りである。
ここで、トナーフィルミングによる画質欠陥は、帯電ロールの表面へのトナーフィルミングによるハーフトーン画像中での色むらについて評価した。
評価基準は下記の通りである。なお、A、Bを合格とした。
A:トナーフィルミングによる画質欠陥なし。
B:分的(ハーフトーン画像中10%未満の範囲)に軽微なトナーフィルミングによる画質欠陥(色むら)発生。
C:部分的(ハーフトーン画像中10〜50%の範囲)にトナーフィルミングによる画質欠陥(色むら)発生。
D:全面(ハーフトーン画像中50%を超える範囲)にトナーフィルミングによる画質欠陥(色むら)発生。
〔定着性評価〕
定着性の評価として、ベタ画像部分の画像面を一定荷重の重りを用いて折り曲げ、折れ目部分をガーゼで擦り、その擦りによって生じた画像欠損度合いを目視により観察し、以下の基準で、画像の折り曲げ強度を評価した。なお、G4、G5を合格とした。
G1:ガーゼで擦ったと同時に、折り曲げ部分以外の部分も画像欠損してしまい、殆ど定着できていない状態。
G2:ガーゼで擦ると、折り曲げ部分とその周辺が、幅広い白筋となって画像欠損する。
G3:ガーゼで擦ると、折り曲げ部分が白筋となって画像欠損し、その周辺部分もひび割れ等が発生する。
G4:ガーゼで擦ると、折り曲げ部分だけに極細い白筋の画像欠損のみが生じる。実用上問題ないレベル。
G5:ガーゼで擦っても、画像欠損がほとんどなく、折り曲げた履歴が分かる程度。
上記結果から、本実施例では、比較例に比べて、高温高湿環境下、速いプロセス速度(記録媒体の搬送速度)で画像を形成したときでも、トナーフィルミングの発生が抑制されており、それに起因する画像欠陥の発生も抑制されていることがわかる。また、本実施例では、定着性も良好な結果が得られたこともわかる。
ただし、比較例3、4は、トナーフィルミングの発生が抑制されており、それに起因する画像欠陥の発生も抑制されているもの、トナー粒子内にシリカ粒子又はPMMA粒子が配合されていることから、定着性が悪化していることがわかる。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
118 露光のための開口部
117 筐体
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (7)

  1. 非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含むトナー粒子を有し、
    温度50℃、湿度50%RHで3日間、前記トナー粒子を加熱したとき、加熱前の前記トナー粒子の断面に存在する前記結晶性樹脂の面積率a(%)と、加熱後の前記トナー粒子の断面に存在する前記結晶性樹脂の面積率b(%)との関係が、式(1):0.9≦a/b≦1.0を満たす静電荷像現像用トナー。
  2. 前記トナー粒子が、光輝性顔料を含む請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  4. 請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  5. 請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
  6. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
    を備える画像形成装置。
  7. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
    請求項3に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。
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