JP2018146935A - トナー、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

トナー、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】低温定着を実現しつつ、高速印刷下においても帯電安定性が保たれ、トナーブロッキング及び画像上の白スジが抑制されたトナーを提供する。【解決手段】結晶性樹脂と着色剤とを含有するコア粒子と、コア粒子の表面に粒子状に付着したビニル系樹脂微粒子からなるシェルとを含有するトナーであって、コア粒子が、特定構造の化合物である芳香族化合物を含有する。【選択図】図1

Description

本発明は、複写機、プリンター等の電子写真プロセスを利用した電子写真装置に利用し得るトナー、及びプロセスカートリッジ、並びに画像形成装置に関する。
近年では、複写機・プリンターの高速化・高信頼化・省エネルギー化に対する市場からの要求は益々大きくなり、高速で印刷しながらも長期間安定して画像を出力し、低温定着性に優れているトナーが求められている。
高速化・高信頼化を達成するための手段の一つとして、トナー劣化時における帯電安定性の向上が挙げられる。特に低印字率でかつ高速での印刷が多い場合に、プロセスカートリッジ内のトナーが印刷されずに劣化していき、トナーの帯電能が悪化することで、白紙部でのトナー付着(以下、地汚れと呼ぶ)が起こりやすくなってしまう問題があった。
そこで、耐久性及び帯電安定性を向上させる技術として、コアシェル構造を有するトナーが知られている(例えば、特許文献1参照)。表面にシェルを有することで、トナー劣化時にもトナーの帯電性が低下せず、安定して画像を出力することができる。
しかしながら、シェル層の離脱が発生することにより、コア表面のWAXや離脱したシェル層による、部材(現像ローラ、規制ブレード)汚染が起こり、画像上の白スジを引き起こすという問題があった。
また、低温定着性を達成するためには、トナーの結着樹脂の軟化温度を低くする必要があるが、結着樹脂の軟化温度が低いと、定着時にトナー像の一部が定着部材の表面に付着し、これがコピー用紙上に転移する、いわゆるオフセット(以下、ホットオフセットとも呼ぶ)が発生しやすくなる。
この問題を解決できる技術として、トナーの結着樹脂に結晶性樹脂を用いることが知られている。即ち、結晶性樹脂は、樹脂の融点で急激に軟化することができ、融点以下における耐熱保存性を担保しながら、トナーの軟化温度を融点付近にまで下げることが可能である。したがって、低温定着性と耐熱保存性を両立することができる。
しかしながら、結晶性樹脂を用いたトナーの場合、トナーの硬度が低下し、トナー保管時でのトナー粒子同士のブロッキングや、現像・転写など電子写真法による画像形成の主要な工程でのトナー凝集体形成による画像異常の発生が起こりやすくなるという問題があった。
前記問題を解決するため、結晶性樹脂の中に、ビフェニル・ターフェニルなどの低分子化合物を添加するという方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。これらの低分子化合物を添加することで、室温での硬度がある程度上昇し、トナーブロッキングやそれに伴う画像異常が抑制されるという効果がある。
しかしながら、この低分子化合物を用いたトナーでは、近年の複写機・プリンターの高速化・高信頼化に対して要求されるトナー粒子同士の耐ブロッキング性を満たしておらず、更なる耐ブロッキング性の向上が求められる。
本発明は、低温定着を実現しつつ、高速印刷下においても帯電安定性が保たれ、トナーブロッキング及び画像上の白スジが抑制されたトナーを提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
本発明のトナーは、
結晶性樹脂と着色剤とを含有するコア粒子と、
前記コア粒子の表面に粒子状に付着したビニル系樹脂微粒子からなるシェルと、
を含有するトナーであって、
前記コア粒子が、更に下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物の少なくともいずれかである芳香族化合物を含有することを特徴とする。
ただし、前記一般式(1)中、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR11(R11は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR12(R12は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表し、n、及びmは、それぞれ独立して、0〜5の整数を表す(nが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。mが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)。
ただし、前記一般式(2)中、R、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR21(R21は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR22(R22は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表し、pは、0〜5の整数を表し(pが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)、qは、0〜4の整数を表し(qが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)、rは、0〜5の整数を表す(rが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)。
本発明によると、低温定着を実現しつつ、高速印刷下においても帯電安定性が保たれ、トナーブロッキング及び画像上の白スジが抑制されたトナーを提供することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略断面図である。 図2は、感光体を配設する作像形成部の構成の一例を示す概略断面図である。 図3は、現像装置の構成の一例を示す概略断面図である。 図4は、プロセスカートリッジの構成の一例を示す概略断面図である。 図5は、プロセスカートリッジの構成の他の一例を示す概略断面図である。
(トナー)
本発明のトナーは、コア粒子と、シェルとを含有する。
前記コア粒子は、結晶性樹脂と着色剤とを含有する。
前記シェルは、前記コア粒子の表面に粒子状に付着したビニル系樹脂微粒子からなる。
前記コア粒子は、更に下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物の少なくともいずれかである芳香族化合物を含有する。
ただし、前記一般式(1)中、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR11(R11は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR12(R12は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表し、n、及びmは、それぞれ独立して、0〜5の整数を表す(nが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。mが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)。
ただし、前記一般式(2)中、R、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR21(R21は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR22(R22は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表し、pは、0〜5の整数を表し(pが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)、qは、0〜4の整数を表し(qが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)、rは、0〜5の整数を表す(rが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)。
本発明のトナーでは、結晶性樹脂を含有するコア粒子を、前記コア粒子に粒子状に付着したビニル系樹脂微粒子からなるシェルで被覆することにより、コア粒子と比較して硬度の高い該シェル同士が緩衝材となり、トナー同士のブロッキングが抑制される。
更に前記芳香族化合物が、前記結晶性樹脂と前記シェルとの相溶化剤となり、前記トナーからの前記シェルの離脱が抑制される。そのため、高速印刷下で長時間印刷した後でも帯電性が低下せず、更に画像上の白スジが抑制される。
このように、本発明では、低分子化合物を含まずシェル被覆した場合の欠点であるシェル粒子の離脱と、シェル被覆せず低分子化合物を含有した場合に不十分であるトナー同士の耐ブロッキング性を、両方改善している。
前記トナーにおける前記芳香族化合物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5質量%〜30質量%が好ましく、10質量%〜20質量%がより好ましい。前記含有量が、より好ましい範囲内であることにより、コア粒子の樹脂の硬度上昇が十分となり、かつ過剰な芳香族化合物自体の特性の影響を受けにくい。
前記トナーにおける前記シェルの被覆率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20%〜95%が好ましく、30%〜90%がより好ましく、45%〜75%が特に好ましい。前記被覆率が、より好ましい範囲内であることにより、耐ブロッキング性がより優れ、かつ地汚れの抑制もより優れるとともに、低温定着性もより優れる。
<コア粒子>
前記コア粒子は、結着樹脂としての結晶性樹脂と、着色剤と、前記芳香族化合物とを少なくとも含有し、更に必要に応じて、前記結着樹脂しての非結晶性樹脂などのその他の成分を含有する。
<<結晶性樹脂>>
前記結晶性樹脂は、低温定着性を向上させるために前記トナーに含有される。
前記結晶性樹脂としては、例えば、結晶性を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン変性ポリエステル樹脂、ウレア変性ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂等が挙げられる。中でも、ウレタン変性ポリエステル樹脂、ウレア変性ポリエステル樹脂が、樹脂としての結晶性を保持しつつ、高い硬度を示す点で好ましい。
前記芳香族化合物の相溶化剤としての機能が高まる点で、前記結晶性樹脂は、芳香族骨格を有することが好ましい。前記芳香族骨格としては、ベンゼン環であることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、ポリオールとポリカルボン酸の重縮合物として得られる。
前記ポリオールとしては、脂肪族ジオールが好ましく、具体的には、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,10−デカンジオール、1,9−ノナンジオール等が挙げられ、その中でも1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールや1,8−オクタンジオールが好ましく、さらに好ましくは1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、1,10−デカンジオール、1,9−ノナンジオールである。
前記ポリカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸や、アジピン酸、1,10−ドデカン二酸などの炭素数2〜12の脂肪族カルボン酸が好ましいが、結晶化度を高くするためには脂肪族カルボン酸がより好ましい。
結晶性ポリウレア樹脂としては、ジアミン成分とジイソシアネート成分とから合成されるポリウレア樹脂等が挙げられるが、必要に応じて3価以上のアミン成分やイソシアネート成分を用いても良い。
前記アミン成分としては、例えば、脂肪族アミン類、芳香族アミン類が挙げられ、中でも炭素数2〜18の脂肪族ジアミン類、炭素数6〜20の芳香族ジアミン類が挙げられる。また、必要により、3価以上のアミン類を使用してもよい。
前記炭素数2〜18の脂肪族ジアミン類としては、炭素数2〜6のアルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど);炭素数4〜18のポリアルキレンジアミン〔ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン,トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなど〕;これらの炭素数1〜4のアルキルまたは炭素数2〜4のヒドロキシアルキル置換体(ジアルキルアミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサメチレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミンなど);脂環または複素環含有脂肪族ジアミン{炭素数4〜15の脂環式ジアミン〔1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4’−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)など〕、炭素数4〜15の複素環式ジアミン〔ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、1,4−ジアミノエチルピペラジン、1,4ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなど〕};炭素数8〜15の芳香環含有脂肪族アミン類(キシリレンジアミン、テトラクロル−p−キシリレンジアミンなど)、等が挙げられる。
前記炭素数6〜20の芳香族ジアミン類としては、非置換芳香族ジアミン〔1,2−、1,3−および1,4−フェニレンジアミン、2,4’−および4,4’−ジフェニルメタンジアミン、クルードジフェニルメタンジアミン(ポリフェニルポリメチレンポリアミン)、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、チオジアニリン、ビス(3,4−ジアミノフェニル)スルホン、2,6−ジアミノピリジン、m−アミノベンジルアミン、トリフェニルメタン−4,4’,4’’−トリアミン、ナフチレンジアミンなど〕;炭素数1〜4の核置換アルキル基を有する芳香族ジアミン〔2,4−および2,6−トリレンジアミン、クルードトリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ビス(o−トルイジン)、ジアニシジン、ジアミノジトリルスルホン、1,3−ジメチル−2,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジメチル−2,6−ジアミノベンゼン、1,4−ジイソプロピル−2,5−ジアミノベンゼン、2,4−ジアミノメシチレン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン、2,3−ジメチル−1,4−ジアミノナフタレン、2,6−ジメチル−1,5−ジアミノナフタレン、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジエチル−3’−メチル−2’,4−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−2,2’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルスルホンなど〕、およびこれらの異性体の種々の割合の混合物;核置換電子吸引基(Cl、Br、I、Fなどのハロゲン;メトキシ、エトキシなどのアルコキシ基;ニトロ基など)を有する芳香族ジアミン〔メチレンビス−o−クロロアニリン、4−クロロ−o−フェニレンジアミン、2−クロル−1,4−フェニレンジアミン、3−アミノ−4−クロロアニリン、4−ブロモ−1,3−フェニレンジアミン、2,5−ジクロル−1,4−フェニレンジアミン、5−ニトロ−1,3−フェニレンジアミン、3−ジメトキシ−4−アミノアニリン;4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチル−5,5’−ジブロモ−ジフェニルメタン、3,3’−ジクロロベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、ビス(4−アミノ−3−クロロフェニル)オキシド、ビス(4−アミノ−2−クロロフェニル)プロパン、ビス(4−アミノ−2−クロロフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−メトキシフェニル)デカン、ビス(4−アミノフェニル)スルフイド、ビス(4−アミノフェニル)テルリド、ビス(4−アミノフェニル)セレニド、ビス(4−アミノ−3−メトキシフェニル)ジスルフイド、4,4’−メチレンビス(2−ヨードアニリン)、4,4’−メチレンビス(2−ブロモアニリン)、4,4’−メチレンビス(2−フルオロアニリン)、4−アミノフェニル−2−クロロアニリンなど〕;二級アミノ基を有する芳香族ジアミン〔前記非置換芳香族ジアミン、前記炭素数1〜4の核置換アルキル基を有する芳香族ジアミン、およびこれらの異性体の種々の割合の混合物、前記核置換電子吸引基を有する芳香族ジアミンの一級アミノ基の一部または全部がメチル、エチルなどの低級アルキル基で二級アミノ基に置き換ったもの〕〔4,4’−ジ(メチルアミノ)ジフェニルメタン、1−メチル−2−メチルアミノ−4−アミノベンゼンなど〕が挙げられる。
3価以上のアミン類としては、ポリアミドポリアミン〔ジカルボン酸(ダイマー酸など)と過剰の(酸1モル当り2モル以上の)ポリアミン類(上記アルキレンジアミン,ポリアルキレンポリアミンなど)との縮合により得られる低分子量ポリアミドポリアミンなど〕、ポリエーテルポリアミン〔ポリエーテルポリオール(ポリアルキレングリコールなど)のシアノエチル化物の水素化物など〕等が挙げられる。
なお、結晶性樹脂は、例えばDSC測定において融点で吸熱量が極大値を示す樹脂を指す。一方、非結晶性樹脂はガラス転移に基づく緩やかなカーブが観測される。
前記結晶性樹脂の融点としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50℃〜100℃が好ましく、60℃〜80℃がより好ましい。前記融点が50℃以上であることによりトナーが真夏などの高温環境下に置かれたときに変形する、トナー粒子同士がくっついてしまい本来の粒子としての振る舞いができなくなるということがない。また100℃以下であることにより定着性が良好となる。
前記トナーにおける前記結晶性樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記結着樹脂に対して、30質量%〜100質量%が好ましく、30質量%〜80質量%がより好ましく、40質量%〜60質量%が特に好ましい。
<<着色剤>>
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。
前記トナーにおける前記着色剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナーに対して、1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
<<芳香族化合物>>
前記芳香族化合物は、下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物の少なくともいずれかである。
前記コア粒子に前記芳香族化合物を含有させることで、トナーの硬さが向上し変形しにくくなる。これは、前記芳香族化合物が、結晶性樹脂中の非結晶部に存在する自由体積部分に入っていき、当該部分の分子の動きを抑制することに起因すると考えられる。その結果、コア粒子の硬さが向上すると考えられる。
本発明において、前記芳香族化合物は、コア粒子とシェル層の間での相溶化剤の働きも有しており、コアシェル構造の欠点であったシェル層の離脱を抑制する効果も有している。シェル層は、低分子化合物含有トナーの欠点である、高速印刷時におけるトナーブロッキングを抑制しており、前記芳香族化合物とコアシェル構造は相互に補完的な役割を担い、一体不可分の効果を発揮している。このような作用効果は、特開2011−07366号公報、及び特開2006−330278号公報の記載からは容易に想到されない。
ただし、前記一般式(1)中、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR11(R11は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR12(R12は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表し、n、及びmは、それぞれ独立して、0〜5の整数を表す(nが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。mが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)。
ただし、前記一般式(2)中、R、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR21(R21は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR22(R22は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表し、pは、0〜5の整数を表し(pが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)、qは、0〜4の整数を表し(qが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)、rは、0〜5の整数を表す(rが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)。
前記炭素数1〜5のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基などが挙げられる。
前記一般式(1)で表される化合物としては、結晶性樹脂の硬度向上効果がより高い点で、下記一般式(1−1)で表される化合物が好ましい。
前記一般式(2)で表される化合物としては、結晶性樹脂の硬度向上効果がより高い点で、下記一般式(2−1)で表される化合物が好ましく、下記一般式(2−2)で表される化合物がより好ましい。
ただし、前記一般式(1−1)中、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR11(R11は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR12(R12は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表す。
ただし、前記一般式(2−1)中、R、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR21(R21は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR22(R22は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表す。
前記これらの芳香族化合物は、1種単独で使用してもよいし、複数種類を併用してもよい。
前記トナーにおける前記芳香族化合物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5質量%〜30質量%が好ましく、10質量%〜20質量%がより好ましい。前記含有量が、より好ましい範囲内であることにより、コア粒子の樹脂の硬度上昇が十分となり、かつ過剰な芳香族化合物自体の特性の影響を受けにくい。
前記芳香族化合物の融点としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、70℃以上が好ましく、70℃〜120℃がより好ましい。
<<その他の成分>>
前記その他の成分としては、例えば、非結晶性樹脂が挙げられる。
また、前記その他の成分としては、例えば、無機微粒子、帯電制御剤、離型剤等の公知の各種添加剤等が挙げられる。
<<<非結晶性樹脂>>>
前記非結晶性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、定着性、帯電性などの点からポリエステル骨格を有する非結晶性樹脂が好ましい。
前記芳香族化合物の相溶化剤としての機能が高まる点で、前記非結晶性樹脂は、芳香族骨格を有することが好ましい。前記芳香族骨格としては、ベンゼン環であることが好ましい。
前記ポリエステル骨格を有する非結晶性樹脂としては、非結晶性ポリエステル樹脂や、非結晶性ポリエステルと他の骨格を有する樹脂とのブロックポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、非結晶性ポリエステル樹脂を用いたほうが得られる着色樹脂粒子の均一性が高く好ましい。
前記非結晶性ポリエステル樹脂の分子構造は、非晶性の構造を有するものであればよく、特に制約されない。前記非結晶性ポリエステル樹脂としては、トナー用結着樹脂として一般的に使用されている各種の構造の非晶性ポリエステルが使用可能である。
前記非結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価アルコールと多価カルボン酸から合成される。
前記多価アルコールや前記多価カルボン酸は、上述の結晶性ポリエステル樹脂に使われるものが使用可能であり、これ以外にもビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物である、ビスフェノールAエチレンオキサイドやビスフェノールAプロピオンオキサイドや、イソフタル酸、テレフタル酸およびそれらの誘導体などが挙げられる。
<<<無機微粒子>>>
本発明の一例で用いられる着色粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するために、無機微粒子を用いることができる。
この無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、特に5nm〜500nmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20m/g〜500m/gであることが好ましい。
この無機微粒子の含有量は、トナーの0.01質量%〜5質量%であることが好ましく、特に0.01質量%〜2.0質量%であることがより好ましい.無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、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、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
<<<帯電制御剤>>>
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
前記帯電制御剤の含有量は、結着樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、通常、結着樹脂に対して、0.1質量%〜10質量%の範囲で用いられる。好ましくは、0.2質量%〜5質量%の範囲がよい。
<<<離型剤>>>
本発明のトナーには公知の離型剤を含有させてもよい。その例としては、ポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナウバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);及びジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。中でも、極性が小さく溶融粘度が低い点で、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素が好ましく、特にパラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスが好ましい。
本発明のトナーには、離型剤の分散を助ける離型剤分散剤を含有させても良い。離型剤分散剤としては特に限定はなく、公知のものを使用することができる。その例としては、離型剤との相溶性の高いユニットと樹脂との相溶性の高いユニットがブロック体として存在するポリマーやオリゴマー、離型剤との相溶性の高いユニットと、樹脂との相溶性の高いユニットの一方のユニットに他方のユニットがグラフトしているポリマーもしくはオリゴマー、エチレン・プロピレン・ブテン・スチレン・α−スチレンなどの不飽和炭化水素と、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸などのα,β−不飽和カルボン酸やそのエステル又はその無水物との共重合体、ビニル系樹脂とポリエステルとのブロック又はグラフト共重合体などが挙げられる。
<シェル>
前記シェルは、前記コア粒子の表面に粒子状に付着したビニル系樹脂微粒子からなる。
<<ビニル系樹脂微粒子>>
前記ビニル系樹脂微粒子としては、ビニル系モノマーを単独又は共重合して得られる微粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ビニル系樹脂微粒子としては、例えば、スチレン系微粒子、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体微粒子、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体微粒子、スチレン−(メタ)アクリル酸−ジビニルベンゼン共重合体微粒子、スチレン−スチレンスルホン酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体微粒子等が挙げられる。
前記ビニル系モノマーとしては、例えば、スチレン系モノマー、(メタ)アクリル系モノマーなどが挙げられる。
前記スチレン系モノマーとは、ビニル重合性官能基を有する芳香族化合物のことを指す。ビニル重合性可能基としては、ビニル基、イソプロペニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などが挙げられる。
前記スチレン系モノマーとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−エチルスチレン、4−tert−ブチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−エトキシスチレン、4−カルボキシスチレンもしくはその金属塩、4−スチレンスルホン酸もしくはその金属塩、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、アリルベンゼン、フェノキシアルキレングリコールアクリレート、フェノキシアルキレングリコールメタクリレート、フェノキシポリアルキレングリコールアクリレート、フェノキシポリアルキレングリコールメタクリレート等が挙げられる。
この中では、入手が容易で反応性に優れ帯電性の高いスチレンを主に用いるのが好ましい。
前記(メタ)アクリル系モノマーとは、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有するモノマーを指す。
前記(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、例えば、アクリル酸、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、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル等のアクリル酸類;メタクリル酸、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、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル等のメタクリル酸類;が挙げられる。
前記芳香族化合物の相溶化剤としての機能が高まる点で、前記ビニル系樹脂微粒子は、芳香族骨格を有することが好ましい。前記芳香族骨格としては、ベンゼン環であることが好ましい。
<<被覆率>>
前記トナーにおける前記シェルの被覆率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20%〜95%が好ましく、30%〜90%がより好ましく、45%〜75%が特に好ましい。前記被覆率が、より好ましい範囲内であることにより、耐ブロッキング性がより優れ、かつ次汚れの抑制もより優れるとともに、低温定着性もより優れる。
前記被覆率は、以下の方法により求められる。
・トナーに接する平行する2線の最短長さを求め、それぞれの接点をA、Bとする。
・その線分ABの中点Oを中心として線分AOの長さを直径とする円の面積と、その円内に含まれる突起部の面積からトナーに対する突起部の被覆率を算出する。
・100個のトナー粒子に対して上記方法で被覆率を計算し、平均値を求める。
なお、前記突起部は、ビニル系樹脂微粒子に由来する。
<トナーの製造方法>
前記トナーを製造する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、コア粒子造粒工程と、被覆工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
<<コア粒子造粒工程>>
前記コア粒子造粒工程としては、前記結晶性樹脂、前記着色剤、及び前記芳香族化合物を有機溶媒中に溶解又は分散させた後、得られた溶解物又は分散物を水系媒体中に分散させコア粒子を造粒する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<<被覆工程>>
前記被覆工程としては、ビニル系樹脂微粒子が分散された水系分散液を、前記コア粒子が分散された分散液に添加して前記コア粒子に該微粒子を被覆させる工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
(トナー収容ユニット)
本発明におけるトナー収容ユニットとは、トナーを収容する機能を有するユニットに、トナーを収容したものをいう。ここで、トナー収容ユニットの態様としては、例えば、トナー収容容器、現像器、プロセスカートリッジが挙げられる。
トナー収容容器とは、トナーを収容した容器をいう。
現像器は、トナーを収容し現像する手段を有するものをいう。
プロセスカートリッジとは、少なくとも静電潜像担持体(像担持体ともいう)と現像手段とを一体とし、トナーを収容し、画像形成装置に対して着脱可能であるものをいう。前記プロセスカートリッジは、更に帯電手段、露光手段、クリーニング手段から選ばれる少なくとも一つを備えてもよい。
本発明のトナー収容ユニットを、画像形成装置に装着して画像形成することで、低温定着を実現しつつ、高速印刷下においても帯電安定性が保たれ、トナーブロッキング及び画像上の白スジが抑制された前記トナーの特徴を活かした画像形成を行うことができる。
(画像形成装置、及び画像形成方法)
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体(以下、「感光体」と称することがある。)と、静電潜像形成手段と、現像手段とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
本発明に関する画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記画像形成方法は、前記画像形成装置により好適に行うことができ、前記静電潜像形成工程は、前記静電潜像形成手段により好適に行うことができ、前記現像工程は、前記現像手段により好適に行うことができ、前記その他の工程は、前記その他の手段により好適に行うことができる。
前記静電潜像形成手段としては、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光部材とを少なくとも有する手段などが挙げられる。
前記静電潜像形成工程としては、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記現像手段としては、前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成する、トナーを備える現像手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記現像工程としては、前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
(プロセスカートリッジ)
本発明に関するプロセスカートリッジは、各種画像形成装置に着脱可能に成型されており、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に担持された静電潜像を本発明のトナーで現像してトナー像を形成する現像手段を少なくとも有する。なお、本発明のプロセスカートリッジは、必要に応じて、他の手段を更に有していてもよい。
ここで、本実施形態に係る画像形成装置(プリンタ)の基本的な構成について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。画像形成装置は、イエロー(以下、「Y」と記す。)、シアン(以下、「C」と記す。)、マゼンタ(以下、「M」と記す。)、ブラック(以下、「K」と記す。)の4色のトナーから、カラー画像を形成するものである。
まず、複数の潜像担持体を備え、該複数の潜像担持体を表面移動部材の移動方向に並列させる画像形成装置(「タンデム型画像形成装置」)の基本的な構成について説明する。この画像形成装置は、潜像担持体として4つの感光体1Y、1C、1M、1Kを備えている。なお、ここではドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体1Y、1C、1M、1Kは、それぞれ表面移動部材である中間転写ベルト10に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体1Y、1C、1M、1Kは、それぞれ中間転写ベルト10に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体1Y、1C、1M、1Kは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したものであり、また、感光層と保護層との間に中間層を設けてもよい。
図2は、感光体を配設する作像形成部2の構成を示す概略図である。なお、画像形成部2Y、2C、2M、2Kにおける各感光体1Y、1C、1M、1K周りの構成はすべて同じであるため、1つの作像形成部2についてのみ図示し、色分け用の符号Y、C、M、Kについては省略してある。感光体1の周りには、その表面移動方向に沿って、帯電手段としての帯電装置3、現像手段としての現像装置5、感光体1上のトナー像を記録媒体又は中間転写体10に転写する転写装置6、感光体1上の未転写トナーを除去するクリーニング装置7の順に配置されている。帯電装置3と現像装置5との間には、潜像形成手段としての露光装置4から発せられる光が感光体1まで通過できるようにスペースが確保されている。
帯電装置3は、感光体1の表面を負極性に帯電する。本実施形態における帯電装置3は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラを備えている。即ち、この帯電装置3は、帯電ローラを感光体1の表面に接触又は近接させ、その帯電ローラに負極性バイアスを印加することで、感光体1の表面を帯電する。感光体1の表面電位が−500Vとなるような直流の帯電バイアスを帯電ローラに印加している。
なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。また、帯電装置3には、帯電ローラの表面をクリーニングするクリーニングブラシが設けてもよい。なお、帯電装置3として、帯電ローラの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体1の表面に当接するように設置してもよい。この構成においては、帯電ローラの表面と感光体1の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。したがって、帯電ローラに印加される帯電バイアスによって、帯電ローラの表面と感光体1の表面との間に放電が発生し、その放電によって感光体1の表面が帯電される。
このようにして帯電した感光体1の表面には、露光装置4によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置4は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体1に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置4は、レーザ方式であるが、LEDアレイと結像手段とからなる他の方式を採用することもできる。
トナーボトル31Y、31C、31M、31Kから現像装置5内に補給されたトナーは、供給ローラ5bによって搬送され、現像ローラ5a上に担持されることになる。この現像ローラ5aは、感光体1と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ5aは、感光体1と対向する領域(以下、「現像領域」と記す。)において感光体1の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ5a上のトナーが、感光体1の表面を摺擦しながら、トナーを感光体1の表面に供給する。このとき、現像ローラ5aには、図示しない電源から−300Vの現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体1上の静電潜像と現像ローラ5aとの間では、現像ローラ5a上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ5a上のトナーは、感光体1上の静電潜像に付着することになる。この付着によって感光体1上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像される。
転写装置6における中間転写ベルト10は、3つの支持ローラ11、12、13に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト10上には、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない一次転写ローラ14を用いた構成を採用している。具体的には、各感光体1Y、1C、1M、1Kと接触する中間転写ベルト10の部分の裏面に、それぞれ転写装置6としての一次転写ローラ14Y、14C、14M、14Kを配置している。ここでは、各一次転写ローラ14Y、14C、14M、14Kにより押圧された中間転写ベルト10の部分と各感光体1Y、1C、1M、1Kとによって、一次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像を中間転写ベルト10上に転写する際には、各一次転写ローラ14に正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像は、中間転写ベルト10上に静電的に付着し、転写される。
中間転写ベルト10の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置15が設けられている。このベルトクリーニング装置15は、中間転写ベルト10の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置15内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。
また、支持ローラ13に張架された中間転写ベルト10の部分には、二次転写ローラ16が接触して配置されている。この中間転写ベルト10と二次転写ローラ16との間には二次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録部材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置4の図中下側にある給紙カセット20内に収容されており、給紙ローラ21、レジストローラ対22等によって、二次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト10上に重ね合わされたトナー像は、二次転写ニップ部において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ16に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト10上のトナー像が転写紙上に転写される。
二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置23が配置されている。この加熱定着装置23は、ヒータを内蔵した加熱ローラ23aと、圧力を加えるための加圧ローラ23bとを備えている。二次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ24によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。
現像装置5は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ5aが部分的に露出している。また、ここでは、キャリアを含まない一成分現像剤を使用している。
現像装置5は、図1に示したトナーボトル31Y、31C、31M、31Kから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル31Y、31C、31M、31Kは、それぞれが単体で交換できるように、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル31Y、31C、31M、31Kだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。
図3は、現像装置の構成を示す概略図である。
トナー補給部の現像剤(トナー)は、供給ローラ5bで攪拌されながら、現像ローラ5aのニップ部分に運ばれる。更に、規制ブレード5cで現像ローラ5a上のトナー量が規制され、現像ローラ5a上のトナー薄層が形成される。また、トナーは、供給ローラ5bと現像ローラ5aのニップ部と規制ブレード5cと現像ローラ5aの間で摺擦され、適正な帯電量に制御される。
図4は、プロセスカートリッジの構成の一例を示す概略断面図である。
本発明のトナー及び該トナーを含む現像剤は、例えば図4に示すようなプロセスカートリッジ及び該プロセスカートリッジを備えた画像形成装置において使用することができる。
本発明のプロセスカ−トリッジは、静電潜像担持体、静電潜像帯電手段、現像手段、電潜像担持体等の構成要素のうち、複数のものを一体化して具備してなり、このプロセスカ−トリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。図4に示したプロセスカートリッジ40は、静電潜像担持体として感光体1、静電潜像帯電手段として帯電装置3、図3で説明した現像装置5、クリーニング装置7、及びトナー入り容器50を備えている。
図5は、プロセスカートリッジの構成の他の一例を示す概略断面図である。
図5に示したプロセスカートリッジは、静電潜像担持体1K、帯電手段3K、静電潜像担持体から次工程へ転写後に、静電潜像担持体面上に残存するトナーを再度帯電させるための帯電付与部材10K、現像手段40K、を備えている。このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。
動作を説明すると、静電潜像担持体1Kが所定の周速度で回転駆動される。静電潜像担持体1Kは回転過程において、帯電手段3Kによりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受ける。次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光Lを受け、静電潜像担持体1K表面に静電潜像が順次形成される。形成された静電潜像は、次いで現像手段40Kによりトナー現像される。現像されたトナー像は、不図示の給紙部から静電潜像担持体1Kと転写手段66Kとの間に静電潜像担持体1Kの回転と同期されて給送された転写材61に、転写手段66Kにより順次転写されていく。
像転写を受けた転写材61は静電潜像担持体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピ−)又は印刷物(プリント)として装置外へプリントアウトされる。
像転写後の静電潜像担持体1Kの表面は、静電潜像担持体から次工程へ転写後に、静電潜像保持体面上に残存するトナーを再度帯電させるための弾性部8Kおよび導電性材料からなる導電性シート9Kで構成された帯電付与部材10Kによって転写残りトナーが再帯電され、静電潜像担持体帯電部を通過し、現像工程で回収され、繰り返し画像形成に使用される。
現像手段40Kは、ケーシング41Kに設けられた開口から周面の一部を露出させる現像ローラ42Kを有している。現像剤担持体たる現像ローラ42Kは、その長手方向の両端からそれぞれ突出している軸が、図示しない軸受けによってそれぞれ回転自在に支持されている。ケーシング41Kには、Kトナーが内包されており、回転駆動されるアジテータ43Kによって図中右側から左側へと搬送される。アジテータ43Kの図中左側方には、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されるトナー供給ローラ44Kが配設されている。
このトナー供給ローラ44Kのローラ部はスポンジ等の弾性発泡体からなり、アジテータ43Kから送られてくるKトナーを良好に捕捉する。
このようにして捕捉されたKトナーは、トナー供給ローラ44Kと現像ローラ42Kとの当接部で現像ローラ42Kに供給される。そして、現像剤担持体たる現像ローラ42K内の表面に担持されたKトナーは、現像ローラ42Kの図中反時計回り方向の回転駆動に伴って規制ブレード45Kとの接触位置を通過する際にその層厚が規制されたり、摩擦帯電が促されたりした後、静電潜像担持体(感光体)1Kと対向する現像領域に搬送される。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。「部」は、特に明示しない限り「質量部」を表す。「%」は、特に明示しない限り「質量%」を表す。
(トナー原料の調製)
<結晶性ポリエステル樹脂>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、1,9−ノナンジオール160部、1,10−ドデカン二酸208部、イソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム5.92部、5−t−ブチルイソフタル酸16.7部、及びジブチルスズオキシド0.4部を仕込み、常圧下、180℃で6.5時間反応させた。次いで、温度を220℃とし、10mmHg〜15mmHgの減圧下で4時間反応させて[結晶性ポリエステル樹脂]を得た。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液>
金属製2L容器に[結晶性ポリエステル樹脂]を100g、酢酸エチル100gを入れ、75℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷した。これにガラスビーズ(3mmφ)500mlを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で10時間粉砕を行い、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]を得た。
<非結晶性ポリエステル樹脂>
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部、及びジブチルスズオキシド2部を投入し、常圧下、230℃で8時間反応させた。次いで、10mmHg〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応槽中に無水トリメリット酸44部を添加し、常圧下、180℃で2時間反応させて[非結晶性ポリエステル樹脂]を得た。
<着色剤分散液>
ビーカー内に、銅フタロシアニン20部、着色剤分散剤(ソルスパーズ28000;アビシア社製)4部、及び酢酸エチル76部を入れ、攪拌して均一分散させた後、ビーズミルによって銅フタロシアニンを微分散して[着色剤分散液]を得た。
<離型剤分散剤>
温度計及び撹拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン454部、及び低分子量ポリエチレン(三洋化成工業社製サンワックスLEL−400:軟化点128℃)150部を投入し、窒素置換後、170℃に昇温して十分溶解し、スチレン595部、メタクリル酸メチル255部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート34部、及びキシレン119部の混合溶液を170℃で3時間かけて滴下して重合させ、更にこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い[離型剤分散剤]を得た。
<ワックス分散液>
温度計及び撹拌機の付いた反応容器中に、パラフィンワックス(融点73℃)10部、[離型剤分散剤]1部、及び酢酸エチル33部を投入し、78℃に加熱して充分溶解させ、1時間で30℃まで冷却を行ってワックスを微粒子状に晶析させ、更にウルトラビスコミル(アイメックス製)で湿式粉砕して、[ワックス分散液]を得た。
<ビニル系樹脂微粒子分散液>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7部、及びイオン交換水498部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6部をイオン交換水104部に溶解させたものを加え、その15分後に、スチレンモノマー200部、及びn−オクタンチオール4.2部の単量体混合液を90分かけて滴下し、次いで、更に60分間80℃に保ち重合させた。
その後、冷却して体積平均粒子径130nmの白色のビニル系樹脂微粒子を含有する[ビニル系樹脂微粒子分散液](固形分約25%)を得た。
(実施例1)
<樹脂溶液の製造>
温度計及び撹拌機の付いた反応容器中に、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]100部、[非結晶性ポリエステル樹脂]100部、メタターフェニル28部、及び酢酸エチル78部を入れ、均一に溶解し[樹脂溶液1]を得た。
<トナー材料液の製造>
次いで、ビーカー内に[樹脂溶液1]60部、[ワックス分散液]13部、及び[着色剤分散液]10部を入れ、TK式ホモミキサーを用いて8,000rpmで撹拌し、均一に分散させて[トナー材料液1]を得た。
<スラリーの製造>
一方、他のビーカー内に、イオン交換水97部、分散安定用の有機樹脂微粒子(スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の25%水性分散液6部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1部、及びドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(三洋化成工業社製:エレミノールMON−7)10部を入れて均一に溶解した。
次いで、TK式ホモミキサーを用いて10,000rpmで撹拌しながら、[トナー材料液1]75部を投入して2分間撹拌し、[スラリー1]を得た。
<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>
25℃で[スラリー1]を、スリーワンモーターを用いて200rpmで攪拌しながら、[ビニル系樹脂微粒子分散液]30部を5分間かけて滴下し、そのまま30分攪拌し続けて[突起部作製後スラリー1]を得た。この[突起部作製後スラリー1]からサンプルを少量採取して10倍の水で希釈し、遠心分離装置を用いて遠心分離したところ、試験管の底にトナー母体粒子が沈降し、上澄み液はほぼ透明であった。
<脱溶剤>
撹拌機及び温度計をセットした容器に、[突起部作製後スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤を行い、[分散スラリー1]を得た。
<洗浄→乾燥>
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、下記(1)〜(4)の操作により洗浄・乾燥して、実施例の[トナー1]を得た。
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μS/cm以下となるように、この操作を繰り返した。
(3):(2)のリスラリー液のpHが4となるように10%塩酸を加え、そのままスリーワンモーターで攪拌し30分後に濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μS/cm以下となるように、この操作を繰り返し[濾過ケーキ1]を得た。残りの[分散スラリー1]も同様に洗浄し、[濾過ケーキ1]として追加混合した。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機により38℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体1]を得た。
この[トナー母体1]50部に、無機微粒子としてRY50 [日本アエロジル社製; 平均一次粒径40nm]3部を加えてヘンシェルミキサーで混合し、[トナー1]を得た。
(実施例2)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニルを28部から10部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー2]を得た。
(実施例3)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニルを28部から15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から4部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー3]を得た。
(実施例4)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]を100部から200部に変え、[非結晶性ポリエステル樹脂]を100部から0部に変え、メタターフェニルを28部から15部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー4]を得た。
(実施例5)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]を100部から200部に変え、[非結晶性ポリエステル樹脂]を100部から0部に変え、メタターフェニルを28部から15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から28部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー5]を得た。
(実施例6)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニルを28部から15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から6部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー6]を得た。
(実施例7)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニルを28部から15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から7部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー7]を得た。
(実施例8)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニルを28部から15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から26部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー8]を得た。
(実施例9)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニルを28部から15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から25部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー9]を得た。
(実施例10)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニル28部を4−アセトキシビフェニル22部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から23部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー10]を得た。
(実施例11)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニルを28部から22部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から23部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー11]を得た。
(実施例12)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニル28部を4−アセトキシビフェニル15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から10部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー12]を得た。
(実施例13)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニルを28部から15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から10部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー13]を得た。
(実施例14)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニル28部を4−アセトキシビフェニル15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から23部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー14]を得た。
(実施例15)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニル28部を15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から23部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー15]を得た。
(比較例1)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]100部及び[非結晶性ポリエステル樹脂]100部を[非結晶性ポリエステル樹脂]200部に変え、メタターフェニルを28部から15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]を30部から23部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー16]を得た。
(比較例2)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニルを28部から0部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>において、[ビニル系樹脂微粒子分散液]30部を23部に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー17]を得た。
(比較例3)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニルを28部から15部に変え、<コア粒子への樹脂微粒子付着工程>を行わなかった点以外は、実施例1と同様にして[トナー18]を得た。
(比較例4)
実施例1の<樹脂溶液の製造>において、メタターフェニル28部からパラターフェニル15部に変えた以外は、実施例1と同様にして[トナー19]を得た。
(評価)
上記実施例及び比較例で得た各トナーについて、以下のようにして特性を測定し、評価した。結果を纏めて表1に示す。なお、ここではトナーを一成分トナーとして用いた場合について評価したが、本発明のトナーは、好適な外添処理とキャリアを採用して二成分トナーとして用いてもよい。
<被覆率>
シェルの被覆率は、以下の方法により求めた。
・トナーに接する平行する2線の最短長さを求め、それぞれの接点をA、Bとした。
・その線分ABの中点Oを中心として線分AOの長さを直径とする円の面積と、その円内に含まれる突起部の面積からトナーに対する突起部の被覆率を算出した。
・100個のトナー粒子に対して上記方法で被覆率を計算し、平均値を求めた。
なお、前記突起部は、ビニル系樹脂微粒子に由来する。
<定着性(低温安定性)>
改造したリコー社製のプリンタIPSiO SP C220にトナーを入れ、リコー社製のタイプ6200Y目紙上に、トナー付着量が10g/mになるように設定して50mm角の未定着ベタ画像をプリントアウトしたものを19枚用意した。
次に、改造した定着ユニットを用い、システムスピードを280mm/secに設定し、用意した未定着のベタ画像を通紙して画像を定着させた。定着温度を80℃から5℃刻みで200℃まで上げて試験を行った。定着画像を内側にして紙を折り曲げ、再度広げた後、消しゴムで軽く擦り、折り目が消えなかった最低温度を定着下限温度とした。
[評価基準]
◎:定着下限温度が100℃未満
○:定着下限温度が100℃以上110℃未満
△:定着下限温度が110℃以上120℃未満
×:定着下限温度が120℃以上
<耐ブロッキング性評価>
トナー試料25gを50mlのガラス瓶に入れ、55℃の恒温槽にて24時間静置した後、このトナーを24℃に冷却し、針入度試験(JIS K2235−1991)にて針入度の測定を行った。この値が大きいトナー程、熱に対する保存性が優れている。この値が10mm未満の場合は、使用上問題が発生する可能性が高い。
針入度に基づく熱保存性の評価基準は次の通りである。
[評価基準]
◎:針入度が20mm以上
○:針入度が15mm以上20mm未満
△:針入度が10mm以上15mm未満
×:針入度が10mm未満
<画像白スジ評価>
カラー電子写真装置(IPSiO SP C220)を用いて、1%画像面積の画像チャートを2000枚出力後、現像ローラ当接部材表面を目視により4段階で評価した。
[評価基準]
◎:融着が無く、非常に良好なレベル
○:わずかに融着はあるが、画像上に白スジが見られず、実用上問題ないレベル
△:はっきり融着は確認できるが、画像上に白スジが見られず、実用上問題ないレベル
×:融着が目立ち、画像上に白スジが見られ、実用上問題があるレベル
<耐久後地汚れ評価>
IPSiO SP C220のBkカートリッジにトナーを入れ、白紙を3000枚印字後に、更に白紙をプリントアウトしたときの白紙上および感光体上を観察した。
〔評価基準〕
◎:白紙上にも感光体上にもトナーの付着は見られない。
○:白紙上にはトナーの付着は見られないが、感光体を斜めにして観察するとうっすらとトナーの付着が見られる。
△:白紙を斜めにして観察するとうっすらとトナーの付着が見られる。
×:白紙に明らかにトナーの付着が見られる。
実施例1〜15のトナーについて、低温定着を実現しつつ、高速印刷下においても帯電安定性が保たれ、トナーブロッキング及び画像上の白スジが抑制されたトナーであることが確認できた。
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1> 結晶性樹脂と着色剤とを含有するコア粒子と、
前記コア粒子の表面に粒子状に付着したビニル系樹脂微粒子からなるシェルと、
を含有するトナーであって、
前記コア粒子が、更に下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物の少なくともいずれかである芳香族化合物を含有することを特徴とするトナー。
ただし、前記一般式(1)中、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR11(R11は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR12(R12は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表し、n、及びmは、それぞれ独立して、0〜5の整数を表す(nが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。mが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)。
ただし、前記一般式(2)中、R、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR21(R21は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR22(R22は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表し、pは、0〜5の整数を表し(pが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)、qは、0〜4の整数を表し(qが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)、rは、0〜5の整数を表す(rが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)。
<2> 前記芳香族化合物の含有量が、5質量%〜30質量%である前記<1>に記載のトナーである。
<3> 前記芳香族化合物の含有量が、10質量%〜20質量%である前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> 前記シェルの被覆率が、20%〜95%である前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> 前記シェルの被覆率が、30%〜90%である前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーである。
<6> 前記シェルの被覆率が、45%〜75%である前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーである。
<7> 前記結晶性樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂である前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーである。
<8> 前記結晶性樹脂が、芳香族骨格を有する前記<1>から<7>のいずれかに記載のトナーである。
<9> 前記ビニル系樹脂微粒子が、芳香族骨格を有する前記<1>から<8>のいずれかに記載のトナーである。
<10> 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成する、トナーを備える現像手段とを有し、
前記トナーが、前記<1>から<9>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
<11> 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成する、トナーを備える現像手段とが、一体に支持されており、
前記トナーが、前記<1>から<9>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジである。
前記<1>から<9>に記載のトナー、前記<10>に記載の画像形成装置、及び前記<11>に記載のプロセスカートリッジは、従来における前記諸問題を解決することができ、本発明の効果を得ることができる。
1 感光体
2 作像形成部
3 帯電装置(帯電ローラ)
4 露光装置
5 現像装置
5a 現像ローラ
5b 供給ローラ
5c 規制ブレード
6 転写装置
7 クリーニング装置
10 中間転写ベルト
11、12、13 支持ローラ
14 一次転写ローラ
15 ベルトクリーニング装置
16 二次転写ローラ
特開2011−07366号公報 特開2006−330278号公報

Claims (6)

  1. 結晶性樹脂と着色剤とを含有するコア粒子と、
    前記コア粒子の表面に粒子状に付着したビニル系樹脂微粒子からなるシェルと、
    を含有するトナーであって、
    前記コア粒子が、更に下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物の少なくともいずれかである芳香族化合物を含有することを特徴とするトナー。
    ただし、前記一般式(1)中、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR11(R11は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR12(R12は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表し、n、及びmは、それぞれ独立して、0〜5の整数を表す(nが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。mが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)。
    ただし、前記一般式(2)中、R、R、及びRは、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、−OCOR21(R21は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)、又は−COR22(R22は、水素原子、又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)を表し、pは、0〜5の整数を表し(pが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)、qは、0〜4の整数を表し(qが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)、rは、0〜5の整数を表す(rが、2以上の場合、複数のRは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。)。
  2. 前記芳香族化合物の含有量が、10質量%〜20質量%である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記シェルの被覆率が、30%〜90%である請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
  4. 前記シェルの被覆率が、45%〜75%である請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
  5. 静電潜像担持体と、
    前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
    前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成する、トナーを備える現像手段とを有し、
    前記トナーが、請求項1から4のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。
  6. 静電潜像担持体と、
    前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成する、トナーを備える現像手段とが、一体に支持されており、
    前記トナーが、請求項1から4のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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