JP2018054739A - 静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、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

静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下を抑制する静電荷像現像剤の提供。【解決手段】光輝性顔料を含有し、数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比が0.700<C/D<1.200の関係を満たすトナー粒子、を含む光輝性トナーと、界面活性剤を30ppm以上200ppm以下の範囲で含有するキャリアと、を含む静電荷像現像剤。【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、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。
電子写真法など、静電荷像を経て画像情報を可視化する方法は、現在さまざまな分野で利用されている。電子写真法においては、感光体や静電記録体等の像保持体上に種々の手段を用いて静電荷像を形成し、この静電荷像をトナーを含む現像剤によってトナー像として現像し、被転写体表面に転写し、加熱等により定着する、という複数の工程を経て、可視化する方法が一般的に使用されている。トナーの中でも、金属光沢のごとき輝きを有する画像を形成する目的から、光輝性のトナーが用いられている。
例えば、特許文献1には「乳化分散工程中の液温度において、有機溶媒に可溶な酸価10mgKOH/g未満の結着樹脂又はその前駆体(H)、有機溶媒に難溶な酸価20mgKOH/g以上50mgKOH/g以下のポリエステル系重合体(L)、金属系メタリック顔料を少なくとも含んだ前記有機溶媒に溶解乃至分散させたトナー組成液を、樹脂粒子を分散させた水系媒体中で、少なくとも乳化又は分散させ、収斂させて形成される母体粒子を有するトナーであって、該母体粒子は、金属顔料を内包した有機溶媒に難溶な酸価20mgKOH/g以上50mgKOH/g以下の前記ポリエステル系重合体(L)のドメインが有機溶媒に可溶な酸価10mgKOH/g未満の前記結着樹脂(H)のマトリックス内に分散されている電子写真用トナー」が開示されている。
特許文献2には「少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有する電子写真用トナーであって、該着色剤が、メタリック顔料であり、該トナーの粘弾性において、損失弾性率(G”)/貯蔵弾性率(G’)=正接損失(tanδ)で表される正接損失が80[℃]から160[℃]にピークを有し、且つ、正接損失のピーク値が3以上である電子写真現像用トナー」が開示されている。
また、電子写真法においては、現像剤として、トナーに加えてキャリアを含む2成分系の現像剤が用いられている。
特許文献3には「磁性体粒子よりなる芯材粒子の表面に樹脂被覆層が形成されてなる樹脂被覆キャリアであって、樹脂被覆層が樹脂粒子を用いた乾式法により形成され、樹脂粒子中における界面活性剤の残留量が60ppmから10000ppmの範囲にある静電像現像用キャリア」が開示されている。
特許文献4には「芯材の表面に樹脂被覆層を有する電子写真用キャリアにおいて、樹脂被覆層に残存する界面活性剤が、被覆樹脂全体に対して5PPMから1000PPMであることを電子写真用キャリア」が開示されている。
特開2013−57906号公報 特開2012−208142号公報 特開平6−43697号公報 特開平7−114219号公報
光輝性顔料を含有し、数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比が0.700<C/D<1.200の関係を満たすトナー粒子、を含む光輝性トナーによって画像を形成する場合、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下では、形成された画像において光輝感の低下が発生することがあった。
本発明の課題は、上記の光輝性トナーと共に含まれるキャリアとして、界面活性剤の含有量が30ppm未満であるキャリアを用いる場合に比べ、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下を抑制する静電荷像現像剤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、
光輝性顔料を含有し、数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比が0.700<C/D<1.200の関係を満たすトナー粒子、を含む光輝性トナーと、
界面活性剤を30ppm以上200ppm以下の範囲で含有するキャリアと、
を含む静電荷像現像剤。
請求項2に係る発明は、
前記キャリアが、前記界面活性剤を50ppm以上90ppm以下の範囲で含有するキャリアである請求項1に記載の静電荷像現像剤。
請求項3に係る発明は、
前記キャリアが、窒素元素を含む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剤。
請求項4に係る発明は、
前記窒素元素を含む樹脂が、少なくともアクリルアミドを含む組成物の重合物である請求項3に記載の静電荷像現像剤。
請求項5に係る発明は、
前記キャリアは、25℃のテトラヒドロフランに対して不溶な成分の含有量が5質量%以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
請求項6に係る発明は、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、
画像形成装置に着脱される現像剤カートリッジ。
請求項7に係る発明は、
請求項1〜請求項5のいずれか1項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1〜請求項5のいずれか1項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1〜請求項5のいずれか1項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、光輝性顔料を含有し、数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比が0.700<C/D<1.200の関係を満たすトナー粒子を含む光輝性トナーと共に含まれるキャリアとして、界面活性剤の含有量が30ppm未満であるキャリアを用いる場合に比べ、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項2に係る発明によれば、界面活性剤の含有量が50ppm未満であるキャリアを用いる場合に比べ、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項3、又は4に係る発明によれば、光輝性顔料を含有し、数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比が0.700<C/D<1.200の関係を満たすトナー粒子を含む光輝性トナーと共に含まれるキャリアとして、界面活性剤の含有量が30ppm未満であるキャリアを用いる場合に比べ、このキャリアに含有される樹脂が窒素元素を有していても、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項5に係る発明によれば、25℃のテトラヒドロフランに対して不溶な成分の含有量が5質量%を超えるキャリアのみを用いる場合に比べ、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項6、7、8、又は9に係る発明によれば、光輝性顔料を含有し、数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比が0.700<C/D<1.200の関係を満たすトナー粒子、を含む光輝性トナーと共に含まれるキャリアとして、界面活性剤の含有量が30ppm未満であるキャリアを用いた静電荷像現像剤を適用する場合に比べ、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下を抑制する現像剤カートリッジ、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。
本実施形態に係る静電荷像現像剤に含まれる光輝性トナー中のトナー粒子の一例を概略的に示す断面図である。 本実施形態に係る静電荷像現像剤に含まれる光輝性トナー中のトナー粒子の他の一例を概略的に示す断面図である。 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、本発明の一例である実施形態について説明する。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤(以下単に「現像剤」とも称する)は、光輝性トナーとキャリアとを含有する。
光輝性トナーはトナー粒子を含み、このトナー粒子は光輝性顔料を含有しかつ数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比が0.700<C/D<1.200の関係を満たす。
キャリアは界面活性剤を含有する。また、キャリアにおける前記界面活性剤の含有量は、キャリアの全質量に対して30ppm以上200ppm以下である。
本実施形態に係る現像剤は、上記構成を備えることにより、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下が抑制される。
この理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと考えられる。
本実施形態に係る現像剤に含まれる光輝性トナーは、数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比が0.700<C/D<1.200の関係を満たすトナー粒子を含有する。ここで、数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比(C/D)が上記関係を満たすことは、トナー粒子の形状が、板状や円盤状などの扁平形状ではなく、比較的球形に近い形状であることの指標と言える。したがって、比(C/D)が上記関係を満たすトナー粒子(以下単に「非扁平トナー粒子」とも称する)は、例えば図1Aや図1Bに示す樹脂2と光輝性顔料4とを含有するトナー粒子のような形状を有する。
また、非扁平トナー粒子は光輝性顔料を含有しており、特に光輝性顔料には光輝感を有する画像を形成する観点で比較的径の大きなもの(例えば長軸方向の平均長さが8μm以上20μm以下の光輝性顔料)が用いられることが多い。こうした径の大きな光輝性顔料を含むトナー粒子を、例えば乾式法(粉砕法)により製造する場合、粉砕の衝撃を受けて光輝性顔料の周りに亀裂が発生し易く、光輝性顔料がトナー粒子表面又は表面近傍に存在した構造になり易いことが見出された。また、湿式法によりトナー粒子を製造する場合には、特に溶解懸濁法を採用した場合に、有機溶媒に不溶な光輝性顔料や難溶性樹脂が核となり造粒が進行するが、光輝性顔料の径が大きくトナー粒子の粒径に近いことや、光輝性顔料と樹脂の親和性に差がある場合があることから、光輝性顔料がトナー粒子表面又は表面近傍に存在した構造になり易いことが見出された。
そのため、こうした比較的径の大きな光輝性顔料を用いる場合、図1Aや図1Bに示すトナー粒子のように、光輝性顔料がトナー粒子の表面に露出したり表面近くに存在した構造となる傾向が強い。そして、光輝性顔料が表面に露出したり表面近くに存在し易い非扁平トナー粒子では、この光輝性顔料を介して電荷の漏洩が生じやすく、その結果帯電し難い(帯電が立ち上がりにくい)という特性がある。
一方で、非扁平トナー粒子は、板状や円盤状などの扁平形状のトナー粒子に比べて体積が大きくなり易く、そのため含まれる樹脂(結着樹脂)の量も多くなる傾向にある。また、前記のように比較的径の大きな光輝性顔料(例えば長軸方向の平均長さが8μm以上20μm以下の光輝性顔料)を用いる場合、この光輝性顔料の径の大きさに伴ってトナー粒子自体の径も大きくなり易く、この観点からも含まれる樹脂(結着樹脂)の量が多くなり易い。そして、樹脂の量が多くなり易い非扁平トナー粒子では、トナー粒子1個あたりの帯電電荷量、つまり保持し得る電荷量が大きくなる。そのため、低温高湿環境(例えば5℃90%RH環境)で連続画像形成(例えば100,000枚の画像の連続形成)を行う条件下、つまりトナー粒子が帯電されやすい環境でありかつ継続して帯電され続ける条件下では、前述のように光輝性顔料を介して電荷の漏洩が生じ易いという特性を有する非扁平トナー粒子であっても、むしろ電荷漏洩が抑制されるため、帯電電荷量が大きくなり過ぎることがある。その結果、帯電電荷量が大きくなることで現像性が低下して、トナー画像における光輝性トナーの量が減少し、画像における光輝感の低下が発生することがあった。
これに対し本実施形態に係る現像剤では、キャリアが界面活性剤を前述の範囲で含有する。そのため、連続画像形成(例えば100,000枚の画像の連続形成)を行う条件下においてキャリアに対し継続して圧力が掛かり、界面活性剤がキャリアの表面染み出す。キャリアの表面に染み出した界面活性剤は非扁平トナー粒子の表面にも移行し、特に光輝性顔料が表面に露出したり表面近くに存在する箇所、つまり光輝性顔料の存在によって凸形状となった箇所を中心に非扁平トナー粒子の表面に付着する。界面活性剤は親水性基及び疎水性基を有しているためこの親水性基を介して電荷の漏洩を生じさせ易く、また特に高湿環境下(例えば90%RH環境下)においては親水性基に大気中の水分が吸着し、この水分によっても電荷の漏洩を生じさせ易くなる。そのため、表面に露出したり表面近くに存在する光輝性顔料と、表面に付着した界面活性剤とによって、非扁平トナー粒子からの電荷の漏洩が促進され、帯電電荷量の上昇が抑制される。その結果、帯電電荷量が大きくなり過ぎることによる現像性の低下が抑制され、画像における光輝感の低下が抑制されるものと考えられる。
以下、本実施形態に係る現像剤の詳細について説明する。
[キャリア]
本実施形態の静電荷像現像剤に用いられるキャリアは、界面活性剤を含有し、前記界面活性剤の含有量が、前記キャリアの全質量に対して、30ppm以上200ppm以下である。
・界面活性剤
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等のいずれも挙げられ、好ましくは25℃程度で固体のもの、さらに好ましくはアニオン性界面活性剤又はカチオン性界面活性剤であり、特に好ましくはアニオン性界面活性剤である。
また、本実施形態の静電荷像現像剤は、光輝性トナーも界面活性剤(以下「界面活性剤T」とも称す)を含むことが好ましく、光輝性トナーに含まれる界面活性剤Tと、キャリアに含まれる界面活性剤(以下「界面活性剤C」とも称す)とが同じ官能基(親水性基及び疎水性基の少なくとも一方)を有することがより好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム等のアルキル基又はフェニル基にスルホン酸塩が置換した化合物、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛、リシノール酸カルシウム、リシノール酸バリウム、リシノール酸亜鉛、オクチル酸亜鉛等の金属石鹸類、及び、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸カリウム、ミリスチル硫酸ナトリウム、セチル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸エステル類等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、オクタデシルアミン酢酸塩、テトラデシルアミン酢酸塩等のアミン酢酸類、塩化ラウリルトリメチルアンモニウム、塩化牛脂トリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム等のメチルアンモニウム塩酸塩類、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等のベンジルクロライド類、ジオレイルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸ステアリル、ラウリン酸ブチル、ラウリン酸ラウリル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸オクチル、グリセリンモノステアリルエーテル、グルセリンモノセチルエーテル、グルセリンモノオレイルエーテル、モノステアリン酸バチル、モノイソステアリン酸バチル、モノステアリン酸グリセリル、モノオレイン酸グリセリル、ジステアリン酸グリセリル、ジオレイン酸グリセリル等が挙げられる。
なお界面活性剤としては、これらの中でも、詳細なメカニズムは不明だが、トナー粒子表面に移行した際にトナーの帯電電荷量の上昇をより抑制させ易いとの観点で、アニオン性界面活性剤がより好ましい。
前記界面活性剤は、1種を単独で、又は、2種以上を併用してもよい。
前記界面活性剤の含有量は、キャリアの全質量に対して、30ppm以上200ppm以下であり、30ppm以上150ppm以下であることが好ましく、50ppm以上100ppm以下であることが特に好ましい。上記範囲であると、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下が抑制される。
界面活性剤の含有量は、液体クロマトグラフィー質量分析(LC/MS)装置(Waters社製ACQUITY UPLC/LCT−Premire/カラム:Waters社製ACQUITY UPLC BEH C8)/検出器:フォトダイオードアレイ検出器(PDA)(検出波長210nmから500nm)、MS(Negative、LC測定用液:60%アセトニトリル水溶液)を使用する方法により求める。具体的には、キャリア5gに溶液10ml(60%アセトニトリル水溶液)を加え一晩放置し、その溶液を用いて界面活性剤のピークをLC/MS測定する。データから組成を帰属し、一方で濃度を振ったデータに該当する界面活性剤を測定し、界面活性剤量の検量線を作成する。その検量線をもとにキャリア粒子に対する界面活性剤量を求める。
なお本実施形態では、キャリアは、(1)芯材粒子及び前記芯材粒子の表面を被覆する被覆層を有する態様、(2)被覆層を有さず芯材部分のみからなる態様、のいずれであってもよいが、特に(1)芯材粒子及び被覆層を有する態様であることが好ましい。
そして、前記界面活性剤は、前記被覆層に含有されることが好ましい。
−芯材粒子−
芯材粒子としては、特に限定されるものではなく、例えば、磁性粒子、磁性粒子が樹脂中に分散された磁性粒子分散樹脂粒子等の周知のものが挙げられる。
磁性粒子を構成する磁性材料としては、例えば、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属;これらの磁性金属とマンガン、クロム、希土類等との合金;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。
磁性粒子は、磁性造粒、焼結により得られるが、その前処理として、磁性材料を粉砕してもよい。粉砕方法は特に問わず、公知の粉砕方法が挙げられ、具体的には例えば、乳鉢、ボールミル、ジェットミル等が挙げられる。
磁性粒子分散樹脂粒子中における磁性粒子の含有量としては、例えば、80質量%以上99質量%以下が挙げられ、95質量%以上99質量%以下であってもよい。
磁性粒子分散樹脂粒子に含まれる磁性粒子の体積平均粒径は、例えば、0.05μm以上5.0μm以下が挙げられ、0.1μm以上1.0μm以下であってもよい。なお、磁性粒子の体積平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置により測定される。
磁性粒子分散樹脂粒子に含まれる磁性粒子は、必要に応じて表面改質剤としてカップリング剤も用いてもよい。
磁性粒子分散樹脂粒子に含まれる樹脂としては、特に限定されず、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。
磁性粒子分散樹脂粒子には、目的に応じて、さらに、帯電制御剤やフッ素含有粒子等のその他の成分を含有させてもよい。
芯材粒子の体積平均粒子径は、例えば、10μm以上500μm以下がよく、好ましくは20μm以上100μm以下、より好ましくは25μm以上60μm以下である。
芯材粒子の体積平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置により測定される。
−被覆層−
前記キャリアにおける被覆層は、樹脂(以下、「被覆樹脂」ともいう。)と、界面活性剤と、を含むことが好ましく、さらに必要に応じてその他の添加剤を含んでもよい。
・被覆樹脂
被覆樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルケトン樹脂、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有す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、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、被覆層を構成する樹脂としては、(メタ)アクリル酸シクロアルキルを重合成分として含む樹脂がよい(以下、シクロアルキル基を持つ(メタ)アクリル樹脂と称する)。
シクロアルキル基を持つ(メタ)アクリル樹脂としては、(メタ)アクリル酸シクロアルキルの単独重合体、(メタ)アクリル酸シクロアルキルと、それ以外の単量体との共重合体が挙げられる。
(メタ)アクリル酸シクロアルキルとしては、例えば、アクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロオクチル、メタクリル酸シクロオクチル等が挙げられる。
これらの中でも、(メタ)アクリル酸シクロアルキルとしては、アクリル酸シクロヘキシル、又はメタクリル酸シクロヘキシルが好ましく、メタクリル酸シクロヘキシルが特に好ましい。
なお、シクロヘキシル基を持つアクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸シクロアルキルに由来する重合成分を、例えば80質量%以上含むことがよい。
一方で、キャリアによる光輝性トナーへの帯電付与能を向上させる観点では、被覆層を構成する樹脂として、窒素(N)元素を有する樹脂が好ましく、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリビニルカルバゾール、ポリウレタン、アミノ樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、スチレン−ジメチルアミノアクリレート共重合体などが挙げられる。
ただし、キャリアの被覆層が窒素(N)元素を有する樹脂を含有する場合、上記の通り光輝性トナーへの帯電付与能を向上させ易い一方で、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下では、光輝性トナーに含まれるトナー粒子(非扁平トナー粒子)の帯電電荷量を大きくさせ易い。その結果、非扁平トナー粒子の帯電電荷量が大きくなり過ぎて、画像における光輝感の低下も発生させ易い。
しかし、本実施形態に係る現像剤では、前述の通りキャリアが界面活性剤を前述の範囲で含有するため、キャリアが窒素(N)元素を有する樹脂を含有する場合であっても、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下が抑制される。
窒素(N)元素を有する樹脂の材料となるモノマーとしては、例えば、アミド基を有する化合物、アミノ基を有する化合物、マレイミド構造を有する化合物等が挙げられる。具体的には例えば、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニル−6−メチルピリジン、2−ビニル−5−メチルピリジン、4−ブテニルピリジン、4−ペンテニルピリジン、N−ビニルピペリジン、4−ビニルピぺリジン、N−ビニルジヒドロピリジン、N−ビニルピロール、2−ビニルピロール、N−ビニルピロリン、N−ビニルピロリジン、2−ビニルピロリジン、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピペリドン、N−ビニルカルバゾール、ジメチルアミノメチルアクリレート、ジメチルアミノメチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジブチルアミノエチルアクリレート、ジブチルアミノメチルメタクリレート、N−シクロヘキシルマレイミド、メチルアミノプロピルメタクリルアミド、メチルアミノエチルメタクリレート、N−フェニルマレイミド等が挙げられる。
これらの中でも、アクリルアミド(メタクリルアミドを含む)が好ましく、つまり「CH=C(−RA1)−CO−N(−RA2」(RA1は水素原子又はメチル基を、RA2は1価の有機基を表し、2つのRA2は異なる基であってもよい)の構造を有するモノマーが好ましい。アクリルアミドとしては、例えばメチルアミノプロピルメタクリルアミドが挙げられる。
被覆樹脂の重量平均分子量としては、例えば、5,000以上1,000,000以下であることよく、10,000以上200,000以下であることが好ましい。
・その他の添加剤
前述の通り、被覆層はさらにその他の添加剤を含んでもよく、その他の添加剤としては、例えば導電剤(カーボンブラック等)、帯電制御剤等が挙げられる。
ただし、界面活性剤の染み出しが阻害されることを抑制する観点からは、キャリア中における前記その他の添加剤の含有量が少ない方が好ましい。
具体的には、キャリアにおける、25℃のテトラヒドロフランに対して不溶な成分の含有量が、キャリアの全質量に対して5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは1質量%以下であり、さらに好ましくは0.3質量%以下である。
ここで、その他の添加剤として添加される導電剤(カーボンブラック等)や帯電制御剤等は、主に常温(25℃)環境のテトラヒドロフラン(THF)に対して不溶な成分(具体的には)であると言える。なお、不溶な成分であるとは、具体的には25℃の環境でキャリア5gとテトラヒドロフラン100gとをビーカーに入れ、超音波分散機で充分に樹脂(芯材中の樹脂や、被覆層中の被覆樹脂)を溶解させ、かつ磁性粒子を含む場合には該磁性粒子を磁石で除去した後、不溶分をろ過洗浄して分離して得られる成分であることを指す。本実施形態では、この不溶分の量が5質量%以下であることが好ましく、25℃のテトラヒドロフランに対して不溶な成分の含有量が上記の範囲であることは、つまりキャリア中におけるその他の添加剤の含有量が少ないことの指標であると言える。
キャリアにおける25℃のテトラヒドロフランに対して不溶な成分の含有量が上記範囲であることで、キャリアからの界面活性剤の染み出しが良好に行われ、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下が抑制される。
なお被覆層は、界面活性剤の染み出しを良好に行う観点から、その他の添加剤を含まない、すなわち樹脂及び界面活性剤からなる層であることが特に好ましい。
・被覆率
被覆層の被覆率は、芯材粒子の表面に対して80%以上であることがよく、90%以上が好ましい。被覆率は、芯材粒子の表面に対する被覆樹脂の被覆の程度として示され、蛍光X線測定において被覆されていない部分の元素分析による測定された元素(例えば鉄)が、より広い範囲(例えばキャリア1個の投影面積に対して1/3以上2/3以下程度)に照射したとき、20%以下になっていれば被覆が十分であると言える。10%以下がより好ましい。
・被覆量
前記キャリアにおける被覆層の量(被覆量)は、芯材粒子の全質量に対し、1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、3質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、3.5質量%以上4.5質量%以下であることが特に好ましい。
この被覆量の測定は、キャリア2g、トルエン20mlを100mlビーカーに投入し、超音波洗浄器(シャープ(株)製:UT−105)に出力100%で10分間処理した後、キャリアを磁石でビーカー下部に固定した状態で上澄液を取り除く。この処理を3回繰り返した後、残渣分を乾燥させて質量を測定し、初期の質量からの減量分を求め、被覆量とする。
−キャリアの物性−
本実施形態に用いられるキャリアの流動度は、25℃において、25sec/50g以上55sec/50g以下であることが好ましく、30sec/50g以上50sec/50g以下であることがより好ましく、40sec/50g以上45sec/50g以下であることが特に好ましい。上記範囲であると、得られる画像の色ムラがより少なくなる。
本実施形態における流動度の測定は、JIS−Z2502(年号:2000)に準じて行う。
キャリアの体積平均粒径は、10μm以上500μm以下であることが好ましく、20μm以上100μm以下であることがより好ましく、20μm以上40μm以下であることが特に好ましい。
キャリアの体積平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置により測定される。
キャリアの体積電気抵抗(25℃)は、1×10Ω・cm以上1×1015Ω・cm以下であることが好ましく、1×10Ω・cm以上1×1014Ω・cm以下であることがより好ましく、1×10Ω・cm以上1×1013Ω・cm以下であることが特に好ましい。
−キャリアの製造方法−
本実施形態に用いられるキャリアの製造方法としては、例えば芯材粒子と被覆層とを有する態様である場合には、芯材粒子及び被覆樹脂の粒子に機械的衝撃を付与し、被覆樹脂の粒子を芯材粒子の表面に付着させた混合物を得る工程と、混合物を混練する工程と、再度、混練した混合物を機械的衝撃により粉砕する工程と、を経て製造する方法が挙げられる。これにより、芯材粒子の表面が被覆層で被覆されたキャリアが製造される。
機械的衝撃の付与は、例えば、ノビルタ(ホソカワミクロン(株)製)、バーチカルグラニュレーター((株)パウレック製)、ヘンシェルミキサー((株)島津製作所製)等の周知の乾式処理装置が好適に用いられる。
一方、混合物の混練は、例えば、一軸混練機、二軸混練機等の周知の混練機が好適に用いられる。
ここで、キャリアの製造方法において、界面活性剤の被覆層への導入源は、被覆樹脂の合成時に使用する界面活性剤としてもよい。つまり、界面活性剤を利用した合成により得られた被覆樹脂を用いて被覆層を形成することで、被覆層へ界面活性剤を配合することがよい。具体的には、界面活性剤を利用した湿式法(例えば、乳化重合法、懸濁重合法等)により被覆樹脂の粒子を作製し、この被覆樹脂の粒子を用いて、上記方法により被覆層を形成することが好ましい。そして、この場合、この使用する界面活性剤の添加量に応じて、被覆層の界面活性剤の含有量が調整される。
なお、界面活性剤の被覆層への配合は、被覆層を形成するとき、別途、界面活性剤を被覆樹脂に添加することで行ってもよい。具体的には、例えば、塊状の被覆樹脂に界面活性剤を添加し、これを混練した後、粉砕して、被覆樹脂の粒子を得て、この被覆樹脂の粒子を用いて被覆層を形成することで、界面活性剤を被覆層に配合してもよい。
また、キャリアが被覆層を有さず芯材部分のみからなる態様である場合には、界面活性剤の配合は、このキャリアを形成するときに界面活性剤を樹脂等に添加することで行ってもよい。
<光輝性トナー>
本実施形態の静電荷像現像剤に用いられる光輝性トナー(以下単に「トナー」とも称す)は、トナー粒子を含み、このトナー粒子は光輝性顔料を含有しかつ数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比が0.700<C/D<1.200の関係を満たす。
・トナー粒子の数平均最大厚さC及び数平均円相当径D
本実施形態では、トナー粒子における比(C/D)は0.700<C/D<1.220の関係を満たす。また、トナー粒子における比(C/D)の値は、0.750<C/D<0.850が好ましい。
比(C/D)が0.700を超える又は1.200未満であることは、前述の通り、トナー粒子が板状や円盤状などの扁平形状ではなく、比較的球形に近い形状(非扁平トナー粒子)であることの指標である言える。
上記数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dは、以下の方法により測定される。
トナーを平滑面にのせ、振動を掛けてムラのないように分散する。具体的には、スライドグラス上にトナー0.01gを載せ、スライドグラスを平地面に対して垂直に立てた状態で、振幅0.65mmの振動を10秒間与えたものを用いた。100個のトナーについて、カラーレーザー顕微鏡「VK−9700」((株)キーエンス製)により1,000倍に拡大して最大の厚さCと、上から見た面の投影面積より算出した円相当径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。
なお、円相当径Dは、投影面積が最大面となる面において、投影面積をXとしたとき、以下の式で与えられる。
D=2×(X/π)1/2
・変角光度計による比(A/B)
本実施形態に用いられる光輝性トナーは、トナーのベタ画像を形成した場合に、前記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Aと、受光角−30°での反射率Bと、の比(A/B)が2以上100以下であることが好ましい。
比(A/B)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、すなわち、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。比(A/B)が2以上である場合、その反射光を視認すれば光沢が確認されるようになり光輝性により優れる。また、比(A/B)が100以下であれば、反射光を視認し得る視野角が狭すぎないため、角度によって黒っぽく見えてしまう現象が発生しにくい。
上記比(A/B)は、20以上90以下であることが好ましく、40以上80以下であることがより好ましい。
ここで、入射角及び受光角について説明する。本実施形態において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°及び+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(A/B)の測定方法について説明する。
本実施形態においては、比(A/B)を測定するに際し、まず「ベタ画像」を形成する。なお、前記「ベタ画像」とは印字率100%の画像を指す。
形成したベタ画像の画像部に対し、変角光度計として日本電色工業(株)製の分光式変角色差計GC5000Lを用いて、ベタ画像への入射角−45°の入射光を入射し、受光角+30°における反射率Aと受光角−30°における反射率Bを測定する。なお、反射率A及び反射率B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(A/B)が算出される。
・光輝性顔料
前記光輝性トナーは、トナー粒子に光輝性顔料を含む。
光輝性顔料としては、金属顔料が好ましく挙げられる。
金属顔料としては、例えば、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛、銅、銀、金、白金などの金属粉末、金属蒸着された薄片状ガラス粉などが挙げられる。上記金属顔料の中でも特に、入手容易等の観点から、アルミニウムが好ましい。前記光輝性顔料の表面は、シリカ粒子、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などで被覆されていてもよい。光輝性顔料の形状は、鱗片状(平板状)又は扁平状であることが好ましく、鱗片状であることがより好ましく、また、光輝性顔料は、光輝性顔料の数平均最大厚さよりも光輝性顔料の数平均円相当径が長いことが好ましい。
光輝性顔料は、1種単独で含有しても、2種以上を含有してもよい。
前記光輝性トナーにおける光輝性顔料の含有量としては、トナー粒子の全量100質量部に対して、1質量部以上70質量部以下が好ましく、5質量部以上50質量部以下がより好ましい。
本実施形態に用いられる金属顔料は、表面処理を施されたものであることが好ましく、被覆層を有する金属顔料であることがより好ましく、金属顔料の表面を被覆した、シリカ、アルミナ及びチタニアよりなる群から選択された少なくとも1種の金属酸化物を含む第一の被覆層と、前記第一の被覆層の表面を被覆した、樹脂を含む第二の被覆層とを有するものであることが更に好ましい。
金属顔料の表面処理方法としては、特に制限はなく、公知の表面処理方法を用いてもよいが、後述する方法により、前記第一及び第二の被覆層を形成する方法が好ましく挙げられる。
前記第一の被覆層は、シリカ、アルミナ及びチタニアよりなる群から選択された少なくとも1種の金属酸化物を含み、これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
上記の中でも、トナー粒子を製造する際の耐薬品性に優れる点、また、顔料表面をより均一に近い状態で被覆しうる点から、シリカが好ましい。
なお、第一の被覆層は、上記の金属酸化物のみから形成されていてもよいが、製造の際に含まれる不純物等を含んでいてもよい。
金属顔料においては、金属顔料中の金属Maと第一の被覆層中の金属Mbとの元素比(モル比)Mb/Maが0.08以上0.20以下であることが好ましい。上記元素比Mb/Maが0.20以下であれば、第一の被覆層による光の反射率が低下せず、光輝性に優れる画像が形成できる。また、上記元素比Mb/Maが0.08以上である場合には、金属顔料表面への被覆の均一性が高くなることから、高温高湿下における転写性が向上する。
上記の元素比Mb/Maを求める際の元素量は、蛍光X線解析装置(XRF)を用いて測定される。
具体的には、加圧成型機を用いて、トナー粒子5gに10tonの圧縮圧力をかけて直径5cmのディスクを作製し、これを測定試料とした。これを(株)島津製作所製の蛍光X線分析装置(XRF−1500)を使用して、測定条件を、管電圧40KV、管電流90mA、測定時間30分として、金属顔料及び第一の被覆層中の金属元素量を測定できる。
金属酸化物による表面の被覆方法としては、例えば、ゾルゲル法により金属顔料の表面に金属酸化物の被覆層を形成する方法、金属水酸化物を金属顔料の表面に析出させ、低温で結晶化させて金属酸化物の被覆層を形成する方法等が挙げられる。
本実施形態においては、元素比Mb/Maが0.08以上0.20以下の範囲となるように有機金属化合物を添加し、金属顔料を含有する分散液中に、加水分解触媒を添加して分散液のpHを調整することにより、金属顔料の表面に析出させるとすることが好ましい。
第一の被覆層の被覆量は、金属顔料の質量に対して10質量%以上40質量%以下であることが好ましく、20質量%以上30質量%以下であることがより好ましい。
また、この第一の被覆層の被覆量は、蛍光X線解析装置(XRF)でアルミ顔料とシリカ粒子の混合物を予め測定した検量線により測定される。
前記金属顔料は、前記第一の被覆層と、第二の被覆層とを有することが好ましい。
前記第二の被覆層は、樹脂による被覆層であることが好ましい。
ここで用いられる樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等、後述するような、トナー粒子の結着樹脂として公知の樹脂が用いられる。
中でも、顔料表面を均一性の高い状態で被覆しうる点から、アクリル樹脂が好ましい。
また、トナー粒子を製造する際の耐薬品性に優れる点や、耐衝撃性の点から、第二の被覆層が架橋された樹脂からなる層であることが好ましい。
なお、第二の被覆層は、上記の樹脂のみから形成されていてもよいが、製造の際に含まれる不純物等を含んでいてもよい。
第二の被覆層の被覆量は、金属顔料の質量に対して、5質量%以上30質量%以下であることが好ましく、10質量%以上25質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上20質量%以下であることが更に好ましい。
なお、トナー粒子中の被覆顔料における第二の被覆層について、その被覆量を測定する際には、トナー粒子から結着樹脂(及び離型剤やその他の成分)等の成分を、溶解、燃焼等の方法により取り除いた後、上記のような方法を適用すればよい。
また、トナー粒子中の結着樹脂には、離型剤やその他の成分が混在していることから、これらの混在領域と被覆顔料における第二の被覆層とを区別することで、第二の被覆層の被覆量を測定してもよい。
光輝性顔料の長軸方向の平均長さは、1μm以上20μm以下であることが好ましく、8μm以上20μm以下がより好ましく、8μm以上15μm以下が更に好ましい。
光輝性顔料の長軸方向の平均長さが1μm以上であれば、トナー画像の光輝性を確保しやすい。光輝性顔料の長軸方向の平均長さが20μm以下であれば、トナーの誘電特性の悪化が抑制され、転写時の画像乱れが抑制される。
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及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及びアスペクト比を算出する。
・結着樹脂
本実施形態におけるトナー粒子は、結着樹脂を含有することが好ましい。
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、ジオールとともに、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ともに重縮合させるとよい。
ここで、ポリエステル樹脂としては、上述した未変性ポリエステル樹脂以外に、変性ポリエステル樹脂も挙げられる。変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ポリエステル樹脂、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ポリエステル樹脂である。変性ポリエステルとしては、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。
変性ポリエステル樹脂としては、ウレア変性ポリエステル樹脂が特に好ましい。ウレア変性ポリエステル樹脂の含有量は、全結着樹脂に対して2質量%以上25質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
ウレア変性ポリエステル樹脂は、用いられる単量体の種類、配合量等にもよるが、非晶性樹脂の1種であることが多い。
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ポリエステル樹脂(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ポリエステルであって、活性水素を有するポリエステルに多価イソシアネート化合物を反応させたプレポリマー等が挙げられる。ポリエステル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、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。なお、[NCO]/[OH]を5以下にすると低温定着性の低下が抑制され易くなる。
イソシアネート基を有する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。なお、多価イソシアネートに由来する成分の含有量を40質量%以下にすると低温定着性の低下が抑制され易くなる。
イソシアネート基を有する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ポリエステル樹脂(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。
なお、ウレア変性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は40℃以上65℃以下が好ましく、45℃以上60℃以下がさらに好ましい。数平均分子量は、2500以上50000以下であることが好ましく、2500以上30000以下がさらに好ましい。重量平均分子量は、1万以上50万以下であることが好ましく、3万以上10万以下がさらに好ましい。
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%以下が更に好ましい。
・離型剤
前記光輝性トナーは、トナー粒子に離型剤を含有することが好ましい。
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。
離型剤の具体例としては、例えば、エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリエチレンとポリプロピレンの共重合物が好ましいが、ポリグリセリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックス、脱酸カルナバワックス、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベフェニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類などの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの、不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
前記離型剤は、1種を単独で、又は、2種以上を併用してもよい。
離型剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下の範囲で含有することが好ましく、3質量部以上15質量部以下の範囲で含有することがより好ましい。上記範囲であると、良好な定着及び画質特性の両立が可能である。
・界面活性剤
前記光輝性トナーは、トナー粒子に界面活性剤(界面活性剤T)を含有することが好ましい。トナー粒子にも界面活性剤を含むことで、連続画像形成を行う条件下においてトナー粒子に対して継続して圧力が掛かり、界面活性剤がトナー粒子の表面染み出す。この染み出した界面活性剤によって、トナー粒子からの電荷の漏洩が促進され、帯電電荷量の上昇が抑制されるものと考えられる。その結果、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下が抑制される。
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、及び、ノニオン性界面活性剤等のいずれも挙げられ、25℃で固体の化合物であることが好ましく、また、アニオン性界面活性剤又はカチオン性界面活性剤であることが好ましく、アニオン性界面活性剤であることがより好ましい。上記態様であると、得られる画像の色ムラがより少なくなる。
アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、及び、ノニオン性界面活性剤の具体例としては、前記キャリアに含有されるものとして前述したものが好ましく挙げられる。
また、光輝性トナーに含まれる界面活性剤Tと、キャリアに含まれる界面活性剤Cとが同じ官能基(親水性基及び疎水性基の少なくとも一方)を有することがより好ましい。界面活性剤Cと界面活性剤Tとが同じ官能基を有することで、キャリアから光輝性トナーのトナー粒子表面に移行する界面活性剤Cの、トナー粒子に対する親和性が高まり、界面活性剤Cがトナー粒子表面により付着しやすくなるものと考えられる。その結果、低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下で発生する画像における光輝感の低下が抑制される。
さらには、光輝性トナーに含まれる界面活性剤Tと、キャリアに含まれる界面活性剤Cとが、同じ親水性基及び同じ疎水性基を有することが好ましく、同じ親水性基及び同じ疎水性基のみを有することがさらに好ましく、同じ分子構造であることが特に好ましい。
なお、光輝性トナーに含まれる界面活性剤Tと、キャリアに含まれる界面活性剤Cとは、イオンの性質(アニオン性、カチオン性、又はノニオン性)が同じである界面活性剤がより好ましく、光輝性トナーに含まれる界面活性剤Tと、キャリアに含まれる界面活性剤Cとがいずれもアニオン性界面活性剤であることがさらに好ましい。
光輝性トナー中において、前記界面活性剤は、1種を単独で、又は、2種以上を併用してもよい。
光輝性トナー中における界面活性剤の含有量としては、トナー粒子の全質量に対して、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.5質量%以上3質量%以下が特に好ましい。
・他の着色剤
前記光輝性トナーは、必要に応じ、光輝性顔料以外の着色剤を含有してもよい。
他の着色剤としては、公知のものを用いることができ、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透過性、トナー中での分散性の観点から任意に選択すればよい。
具体的には、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、デイポンオイルレッド、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などの種々の顔料や、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、チオインジコ系、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、チアジン系、チアゾール系、キサンテン系などの各種着色剤などが例示できる。
また、他の着色剤として、具体的には、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、アニリンブルー(C.I.No.50405)、カルコオイルブルー(C.I.No.azoic Blue3)、クロムイエロー(C.I.No.14090)、ウルトラマリンブルー(C.I.No.77103)、デュポンオイルレッド(C.I.No.26105)、キノリンイエロー(C.I.No.47005)、メチレンブルークロライド(C.I.No.52015)、フタロシアニンブルー(C.I.No.74160)、マラカイトグリーンオクサレート(C.I.No.42000)、ランプブラック(C.I.No.77266)、ローズベンガル(C.I.No.45435)、これらの混合物などを好ましく用いることができる。
他の着色剤の使用量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上20質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上10質量部以下であることがより好ましい。また、着色剤として、これらの顔料や染料等を1種単独で使用する、又は、2種以上を併せて使用することができる。
他の着色剤の分散方法としては、任意の方法、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、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用することができ、何ら制限されるものではない。また、これらの着色剤粒子は、その他の粒子成分とともに混合溶媒中に一度に添加してもよいし、分割して多段階で添加してもよい。
・外添剤
前記光輝性トナーは、外添剤を含有してもよい。
外添剤としては、無機粒子や有機粒子が挙げられ、無機粒子が好ましい。
無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、メタチタン酸、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、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。
中でも、チタン化合物粒子であることが好ましく、酸化チタン及びメタチタン酸粒子の少なくとも一方であることがより好ましく、メタチタン酸粒子であることが特に好ましい。
前記無機粒子は、表面が予め疎水化処理されていることが好ましい。
前記疎水化処理は、疎水化処理剤に前記無機粒子を浸漬等することにより行ってもよい。前記疎水化処理剤としては特に制限はないが、例えば、シランカップリング剤、シリコーンオイル、チタネートカップリング剤、アルミニウム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。これらの中でも、シランカップリング剤が好適に挙げられる。
有機粒子は、一般にクリーニング性や転写性を向上させる目的で使用され、具体的には例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂粉末、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
外添剤の数平均一次粒径は、1nm以上300nm以下であることが好ましく、10nm以上200nm以下であることがより好ましく、15nm以上180nm以下であることが更に好ましい。
また、外添剤は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
前記光輝性トナーにおける外添剤の割合は、トナー粒子100質量部に対し、0.01質量部以上5質量部以下の範囲が好ましく、0.1質量部3.5質量部以下の範囲がより好ましい。
・その他の成分
光輝性トナーには、上記成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を添加してもよい。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、又はこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。上記磁性体等を含有させて磁性トナーとして用いる場合、これらの強磁性体は、平均粒径が2μm以下のものが好ましく、0.1μm以上0.5μm以下のものがより好ましい。トナー中に含有させる量としては、樹脂成分100質量部に対し20質量部以上200質量部以下が好ましく、40質量部以上150質量部以下がより好ましい。また、10kエルステッド印加での磁気特性が、保磁力(Hc)が20エルステッド以上300エルステッド以下、飽和磁化(σs)が50emu/g以上200emu/g以下、残留磁化(σr)が2emu/g以上20emu/g以下のものが好ましい。
帯電制御剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤、サリチル酸金属錯体、アゾ系金属化合物の様な含金属染料、マレイン酸を単量体成分として含む重合体の如き高分子酸、四級アンモニウム塩、ニグロシン等のアジン系染料等が挙げられる。
光輝性トナーは、粘弾性調整を目的として、無機粉体を含んでもよい。無機粉体としては、例えば、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、燐酸カルシウム、酸化セリウム等の下記に詳細に列挙する、通常トナー表面の外添剤として使用されるすべての無機粒子が挙げられる。
・トナーの態様及び物性
トナーの体積平均粒径は、1μm以上30μm以下であることが好ましく、10μm以上20μm以下であることがより好ましい。
上記体積平均粒径D50vは、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)等の測定器で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%となる粒子径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒子径を体積D50v、数D50p、累積84%となる粒子径を体積D84v、数D84pと定義する。これらを用いて、粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v1/2として算出される。
トナー等の粒子の平均粒径測定には、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)を用いることができる。この場合、粒子の粒径レベルにより、最適なアパーチャーを用いて測定することができる。測定した粒子の粒径は体積平均粒径で表す。
粒子の粒径がおよそ5μm以下の場合は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(LA−700、(株)堀場製作所製)を用いて測定することができる。
更に、粒径がナノメーターオーダーの場合は、BET式の比表面積測定装置(Flow SorbII2300、(株)島津製作所製)を用いて測定することができる。
・光輝性トナーの製造方法
本実施形態において、光輝性トナーの製造方法は特に限定されず、公知の方法から適宜選択すればよく、公知の方法により製造したトナー粒子に、公知の方法により外添剤を外添することにより製造し得る。
トナー粒子の製造方法としては、例えば、結着樹脂と、光輝性顔料、及び必要に応じて離型剤、帯電制御剤等とを混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂を乳化して分散した分散液と、光輝性顔料、及び必要に応じて離型剤、帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化凝集法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、光輝性顔料、及び必要に応じて離型剤、帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、光輝性顔料、及び必要に応じて離型剤、帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と、光輝性顔料、及び必要に応じて離型剤、帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法;結着樹脂と、光輝性顔料、その他の添加物を有機溶媒に溶解分散させてなる油性成分を、水性媒体中で懸濁分散し、その後溶媒を除去する液中乾燥法;上記の方法で得られた粒子を加熱球形化処理する方法等、いかなる方法を用いてもよい。これら方法等により製造したトナー粒子に、外添剤を公知の方法により外添することにより製造される。
加熱球形化処理する方法としては、具体的には、オングミル(ホソカワミクロン(株)製)、ハイブリタイゼイション((株)奈良機械製作所製)、クリプトロン((株)アーステクニカ製)、ノビルタ(ホソカワミクロン(株)製)が挙げられる。撹拌羽根の周速、撹拌時間、トナー粒子及び樹脂粒子のガラス転移温度と撹拌時の装置内温度を制御することでトナー形状を制御することができる。また、前記方法で得られたトナー粒子をコアにして、更に凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造を持たせる製造方法を行ってもよい。
これらの中でも、本実施形態における光輝性トナーは、混練粉砕法により得られたトナー粒子を含むトナーであることが好ましい。
混練粉砕法によるトナー粒子の製造方法の具体例としては、例えば、結着樹脂、光輝性顔料、さらに必要に応じて離型剤等を、加圧ニーダ、ロールミル、エクストルーダ等により、溶融混練して分散し、冷却後に、ジェットミル等により微粉砕化し、分級機、例えば、風力分級機等により分級して求められる粒径のトナー粒子を得る方法が挙げられる。
得られたトナー粒子は、帯電調整、流動性付与、電荷交換性付与等を目的として、シリカ、チタニア、酸化アルミに代表される無機粒子を添加付着する外添工程を経てもよい。これらは、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等によって行われ、段階を分けて付着させてもよい。
また、上述した無機粒子以外にも、帯電制御剤、有機粒体、滑剤、研磨剤などのその他の成分(粒子)を外添剤として添加させてもよい。
帯電制御剤としては、特に制限はないが、無色または淡色のものが望ましく使用される。例えば、4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミニウム、クロムなどの錯体、トリフェニルメタン系顔料などが挙げられる。
有機粒体としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の通常トナー表面の外添剤として使用される粒子が挙げられる。なお、これらの無機粒体や有機粒体は、流動性助剤、クリーニング助剤等として使用される。
滑剤としては、例えば、エチレンビスステアリン酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩等が挙げられる。
研磨剤としては、例えば、前述のシリカ、アルミナ、酸化セリウムなどが挙げられる。
外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下の範囲が望ましく、0.3質量部以上2質量部以下の範囲がより望ましい。
上記外添工程の後に、必要に応じて篩分工程を設けてもよい。篩分方法としては、具体的には、例えば、ジャイロシフター、振動篩分機、風力篩分機等が挙げられる。
以上説明した本実施形態に係る静電荷像現像剤において、光輝性トナーとキャリアとの混合比(質量比)としては、例えば、光輝性トナー:キャリア=1:100から30:100までの範囲がよく、好ましくは3:100から20:100までの範囲である。
<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、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2は、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態を示す概略構成図である。
同図において、本実施形態に係る画像形成装置は、定められた方向に回転する像保持体としての感光体ドラム20を有し、この感光体ドラム20の周囲には、感光体ドラム20を帯電する帯電装置21と、この感光体ドラム20上に静電荷像Zを形成する静電荷像形成手段としての例えば露光装置22と、感光体ドラム20上に形成された静電荷像Zをトナー画像として可視像化する現像装置30と、感光体ドラム20上で可視像化されたトナー画像を記録媒体である記録紙28に転写する転写装置24と、感光体ドラム20上の残留トナーを清掃するクリーニング装置25と、を順次配設したものである。
本実施形態において、現像装置30は、図2に示すように、トナー40を含む現像剤Gが収容される現像ハウジング(現像容器)31を有し、この現像ハウジング31には感光体ドラム20に対向して現像用開口32を開設すると共に、この現像用開口32に面してトナー保持体としての現像ロール(現像電極)33を配設し、この現像ロール33に定められた現像バイアスを印加することで、感光体ドラム20と現像ロール33とに挟まれる領域(現像領域)に現像電界を形成する。さらに、現像ハウジング31内には前記現像ロール33と対向して電荷注入部材としての電荷注入ロール(注入電極)34を設けたものである。特に、図2では、電荷注入ロール34は現像ロール33にトナー40を供給するためのトナー供給ロールをも兼用したものになっている。
ここで、電荷注入ロール34の回転方向については選定して差し支えないが、トナーの供給性及び電荷注入特性を考慮すると、電荷注入ロール34としては、現像ロール33との対向部にて同方向で且つ周速差(例えば1.5倍以上)をもって回転し、電荷注入ロール34と現像ロール33とに挟まれる領域にトナー40を挟み、摺擦しながら電荷を注入する態様が好ましい。
次に、本実施形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
作像プロセスが開始されると、先ず、感光体ドラム20表面が帯電装置21により帯電され、露光装置22が帯電された感光体ドラム20上に静電荷像Zを書き込み、現像装置30が前記静電荷像Zをトナー画像として可視像化する。しかる後、感光体ドラム20上のトナー画像は転写部位へと搬送され、転写装置24が記録媒体である記録紙28に感光体ドラム20上のトナー画像を静電的に転写する。尚、感光体ドラム20上の残留トナーはクリーニング装置25にて清掃される。この後、定着部材36A(定着ベルト、定着ロール等)と加圧部材36Bとを備える定着装置36によって記録紙28上のトナー画像が定着され、画像が得られる。
<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3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3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3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ように構成されていてもよい。なお、本実施形態に係るトナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収められてもよい。
なお、図2に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ(図示せず)の着脱が自在な構成を有する画像形成装置であり、現像装置30は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納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を交換してもよい。
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明について更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例において、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を意味し、「%」は「質量%」を意味する。
(光輝性トナー粒子の作製)
<トナー粒子1の作製>
線状ポリエステル樹脂(テレフタル酸/ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物/シクロヘキサンジメタノールから得られた線状ポリエステル、Tg(ガラス転移温度)62℃、Mn(数平均分子量)4,000、Mw(重量平均分子量)35,000、酸価12mgKOH/g、水酸基価:25mgKOH/g)100部、光輝性顔料(昭和アルミニウムパウダー社製、2173EA)15部、及びノニオン性界面活性剤(Rhodia社製、IGEPAL CA897)1.40部の混合物をエクストルーダーで混練し、表面粉砕方式の粉砕機で粉砕した後、風力式分級機で細粒、粗粒を分級し、体積平均粒径D50が15.0μm、数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比(C/D)=0.780のトナー粒子を得た。
<トナー粒子2の作製>
表面粉砕方式の粉砕機での粉砕強度を調整する以外は、下記トナー粒子3と同様にして、体積平均粒径D50が9.0μm、C/D=0.800のトナー粒子を得た。
<トナー粒子3の作製>
ノニオン性界面活性剤(Rhodia社製、IGEPAL CA897)の代わりにアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR)を用いた以外は、トナー粒子1と同様にして、体積平均粒径D50が15.0μm、C/D=0.800のトナー粒子を得た。
<トナー粒子4の作製>
表面粉砕方式の粉砕機での粉砕強度を調整する以外は、トナー粒子3と同様にして、体積平均粒径D50が20.0μm、C/D=0.820のトナー粒子を得た。
<トナー粒子5の作製>
表面粉砕方式の粉砕機での粉砕強度を調整する以外は、トナー粒子1と同様にして、体積平均粒径D50が15.0μm、C/D=0.710のトナー粒子を得た。
<トナー粒子6の作製>
トナー粒子1を、ノビルタNOB−300(ホソカワミクロン(株)製)で、装置内温度を63℃に保ちつつ、3,000rpmで10分撹拌することで、体積平均粒径D50が15.0μm、C/D=0.900のトナー粒子を得た。
<トナー粒子7の作製>
光輝性顔料(昭和アルミニウムパウダー社製、2173EA)15部と、酢酸エチル412.4部と、溶媒除去したディスパロンDA−703−50(ポリエステル酸アマイドアミン塩、楠本化成(株)製)12.6部と、をDCPミルを用いて溶解、分散し、顔料分散液を作製した。
パラフィンワックス(融点75℃)30部と、酢酸エチル270部と、をDCPミルを用い5℃に冷却した状態で、湿式粉砕し、ワックス(離型剤)分散液を作製した。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物と、テレフタル酸誘導体からなるポリエステル樹脂(Mw50000、Mn3000、酸価15mgKOH/g、水酸基価27mgKOH/g、Tg65℃)300部と、上記顔料分散液267部と、上記ワックス分散液400部と、疎水性酸化けい素粒子(日本アエロジル(株)製R972、平均粒径16nm)20部と、を混合し均一に近い状態となるまで撹拌した(この液をA液とする)。
一方、炭酸カルシウム40部を水60部に分散した炭酸カルシウム分散液124部と、セロゲンBS−H(第一工業製薬(株))の2%水溶液99部と、水157部と、をホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)を用いて3分間攪拌した(この液をB液とする)。
さらに、ホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)を用いて、前記B液345部と、前記A液250部と、を10,000rpmで1分間攪拌し混合液を懸濁した後、0.3%アンモニア水110部を加え、室温、常圧で48時間プロペラ型攪拌機で攪拌し溶媒を除去した。次に塩酸を加えて、炭酸カルシウムを除去した後、水洗、乾燥、分級してトナー粒子を得た。
その後、ノビルタNOB−300(ホソカワミクロン(株)製)で、装置内温度を65℃に保ちつつ、得られたトナー粒子と、ノニオン性界面活性剤(Rhodia社製、IGEPAL CA897)1.40部と、を2,000rpmで10分撹拌することで、体積平均粒径D50が15.0μm、C/D=0.820のトナー粒子を得た。
(トナーの作製)
得れた各トナー粒子100部に対して、TiO粒子(日本アエロジル(株)製、T805)1.5部を添加して、ヘンシェルミキサーを用いて周速22m/sで3分間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、各実施例及び比較例に使用するトナーを調製した。
(キャリアの作製)
〔フェライト粒子1の作製〕
Feを1,318部、Mn(OH)を588部、Mg(OH)を98部混合した後、730℃の温度で3時間、仮焼成を行った。次に、仮焼成物に、ポリビニルアルコールを6.8部、ポリカルボン酸を0.25部加え、水とメディア径1mmのジルコニアビーズと共に、サンドミルで解砕、分散を行った。湿式分散粒径が5.6μmになるまで行い、次に、スプレードライヤーで乾燥粒径が37μmになるように造粒、乾燥させた。さらに、窒素と酸素の混合気体で、酸素分圧5%の混合雰囲気のもと、得られた粒子を解砕工程、磁力選別工程を経た後、追加で800℃の温度で4時間加熱した後、分級工程を経て、体積平均粒径(D50)35μmのフェライト粒子1を得た。
〔フェライト粒子2の作製〕
スプレードライヤーで乾燥粒径が32μmになるようにした以外は、フェライト粒子1と同様にして、体積平均粒径(D50)28μmのフェライト粒子2を得た。
〔フェライト粒子3の作製〕
スプレードライヤーで乾燥粒径が58μmになるようにした以外は、フェライト粒子1と同様にして、体積平均粒径(D50)50μmのフェライト粒子3を得た。
〔樹脂粒子1の作製〕
・シクロヘキシルメタクリレートモノマー:97部
・メチルアミノプロピルメタクリルアミドモノマー:3部
・ドデカンチオール:1部
以上の成分を混合して溶解したものを、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)0.2部をイオン交換水400部に溶解したフラスコ中で乳化重合させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに開始剤(過硫酸アンモニウム)0.5部を溶解したイオン交換水50部を投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。その結果、体積平均粒径300nmの樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を得、これを凍結乾燥して樹脂粒子1を得た。
〔樹脂粒子2の作製〕
メチルアミノプロピルメタクリルアミドモノマーの代わりに、メチルアミノエチルメタクリレートモノマーを用いた以外は樹脂粒子1と同様にして、樹脂粒子2を得た。
〔樹脂粒子3の作製〕
・メタクリル酸シクロヘキシル(CHMA、和光純薬工業(株)製):165部
・メタクリル酸メチル(MMA、和光純薬工業(株)製):35部
・ステアリン酸アルミニウム(日油(株)製):0.2部
・ノニオン性界面活性剤(Rhodia社製、IGEPAL CA897):0.20部
以上を撹拌しながら混合し、イオン交換水250部を徐々に加えた。白濁後、窒素置換しながら70℃まで5℃/分で昇温し、70℃になった段階で15分撹拌しながら放置した。過硫酸アンモニウム1.1部をイオン交換水50部に溶かした水溶液を30分かけて加え、添加後7時間放置した。
その後冷却し、1)遠心分離で粒子を沈降、2)イオン交換水を300部添加し30分25℃で撹拌、1)と2)の操作を繰り返し6回沈降させた後、40℃で12時間、凍結乾燥し、樹脂粒子3を得た。
〔樹脂粒子4の作製〕
アニオン性界面活性剤を0.35部用いた以外は樹脂粒子1と同様にして、樹脂粒子4を得た。
〔キャリア1の作製〕
芯材粒子としてフェライト粒子1:96部、被覆樹脂として樹脂粒子1:4部、及びノニオン性界面活性剤(Rhodia社製、IGEPAL CA897):0.0035部をプラネタリーミキサーにより60rpmで1時間の条件で予備混合した。その後、乾式処理装置(ノビルタNOB130、ホソカワミクロン(株)製)により2,000rpm、50℃でフェライト粒子の表面に被覆層を形成し、キャリア1を得た。
〔キャリア2〜5、10〜19の作製〕
表1及び表2にしたがって、芯材粒子としてのフェライト粒子の種類(No.)、被覆樹脂としての樹脂粒子の種類(No.)、被覆層における樹脂粒子の量(部)、キャリア作製時に添加する界面活性剤の種類及び量を変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア2〜17を作製した。
なお、表1及び表2に記載のキャリア作製時に添加する界面活性剤は、具体的には以下の通りである。
・ノニオン性界面活性剤(Rhodia社製、IGEPAL CA897)
・カチオン性界面活性剤(花王(株)製、コータミン86Pコンク)
〔キャリア6〜9の作製〕
原料混合(予備混合)時に、カーボンブラック(キャボット社製、モーガルL)を、表1及び表2に記載の量にて添加した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア6〜9を作製した。
[実施例及び比較例]
(現像剤の作製)
表1及び表2に記載のトナー粒子を用いたトナー:32部と、表1及び表2に記載のキャリア:418部と、を組合わせてVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して、各実施例及び比較例に用いる現像剤を作製した。
[評価試験]
以下の方法によりベタ画像を形成した。
試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)製DocuCentre−III C7600改造機の現像器に充填し、低温高湿(5℃90%RH)環境下で一晩シーズニングした後に、低温低湿(5℃10%RH)環境下で一晩シーズニングし、更に低温高湿(5℃90%RH)環境下で一晩シーズニングした。その後、記録紙(特殊東海製紙社製レザック66、A4用紙)上に、定着温度180℃、定着圧力4.0kg/mにて、トナー載り量が4.0g/mの3cm×4cmのベタ画像を120枚/分で100000枚連続で形成した。
その後、100000枚目の画像について、紙の端部色ムラ(光輝感のムラ)を目視で評価した。
−評価基準−
A+:色ムラ(光輝感のムラ)無し
A :ごく僅かに色ムラ(光輝感のムラ)あり
B+:AとBの中間
B :僅かに色ムラ(光輝感のムラ)あり
C+:BとCの中間 C :若干色ムラ(光輝感のムラ)あり
D :色ムラ(光輝感のムラ)あり
E :顕著な色ムラ(光輝感のムラ)あり
上記結果から、本実施例では、比較例に比べて低温高湿環境で連続画像形成を行う条件下であっても、画像における光輝感の低下が抑制されたことがわかる。
20 感光体ドラム(像保持体の一例)
21 帯電装置(帯電手段の一例)
22 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
24 転写装置(転写手段の一例)
25 クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
28 記録紙(記録媒体の一例)
30 現像装置(現像手段の一例)
31 現像ハウジング(現像容器)
32 現像用開口
33 現像ロール
34 電荷注入ロール
36 定着手段
40 トナー
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)
Z 静電荷像
G 現像剤

Claims (9)

  1. 光輝性顔料を含有し、数平均最大厚さC及び数平均円相当径Dの比が0.700<C/D<1.200の関係を満たすトナー粒子、を含む光輝性トナーと、
    界面活性剤を30ppm以上200ppm以下の範囲で含有するキャリアと、
    を含む静電荷像現像剤。
  2. 前記キャリアが、前記界面活性剤を50ppm以上100ppm以下の範囲で含有するキャリアである請求項1に記載の静電荷像現像剤。
  3. 前記キャリアが、窒素元素を含む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剤。
  4. 前記窒素元素を含む樹脂が、少なくともアクリルアミドを含む組成物の重合物である請求項3に記載の静電荷像現像剤。
  5. 前記キャリアは、25℃のテトラヒドロフランに対して不溶な成分の含有量が5質量%以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、
    画像形成装置に着脱される現像剤カートリッジ。
  7. 請求項1〜請求項5のいずれか1項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1〜請求項5のいずれか1項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1〜請求項5のいずれか1項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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