JP2019113685A - 白色トナー、静電潜像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

白色トナー、静電潜像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーを提供すること。
【解決手段】
結着樹脂と、白色着色剤と、を含む白色トナー粒子を有し、
白色トナーの載り量が8.0g/mの白色ベタ画像を形成した場合の、
前記白色ベタ画像における、隠蔽率が70%以上80%以下、彩度が9以上12以下、色相角が210°以上270°以下、明度が70以上80以下、である白色トナーである。
【選択図】図1

Description

本発明は、白色トナー、静電潜像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置に関する。
従来から、電子写真方式の画像形成において、白色トナーを用いる技術が知られている。
例えば、特許文献1には、「転写材上に固着される白色トナーにおいて、白色部を核とし、外側に透明部を有することを特徴とする白色トナー」が開示されている。また、この構成により「転写材の持つ色等の下地の色による、仕上がり画像の色味の変化及び画質の劣化を防止することや、転写材表面の凹凸に起因する転写条件の乱れを無くし、画質が劣化するのを防止すること、また白色トナー像とその上に設けられた通常のトナー像との混合による色の濁りやくすみを防止すること」が、開示されている。
また、特許文献2には、「定着樹脂媒質中に白色顔料と青色系着色剤とを含有させた白トナーにおいて、白色顔料がアルミニウムとケイ素の少なくとも一方の含水酸化物で表面処理していない高純度酸化チタンであり、且つ青色系着色剤が疎水性の青色顔料であることを特徴とする白トナー」が開示されている。
特願2002−108021号公報 特願昭62−273877号公報
ところで、彩度及び明度の低い記録媒体に、有色トナーをそのまま使用すると、記録媒体の色が透過し、所望する色再現が得られ難くなる傾向にある。
本発明の課題は、結着樹脂と、白色着色剤と、を含む白色トナー粒子を有し、白色トナーの載り量が8.0g/mのベタ画像を形成した場合において、隠蔽率が90%以上、彩度が5以下及び明度が85以上の白色(つまり純白)である場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーを提供することにある。
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、
結着樹脂と、白色着色剤と、を含む白色トナー粒子を有し、
白色トナーの載り量が8.0g/mの白色ベタ画像を形成した場合の、
前記白色ベタ画像における、隠蔽率が70%以上80%以下、彩度が9以上12以下、色相角が210°以上270°以下、明度が70以上80以下、である白色トナーである。
請求項2に係る発明は、
前記白色トナーの載り量を8.0g/m以上12.0g/m以下に変動させ白色ベタ画像を形成し、前記白色トナーの載り量と白色ベタ画像の色相角の関係から、最小二乗法による線形近似式を求めたとき、前記線形近似式の傾きmが、−1≦m≦0である請求項1に記載の白色トナーである。
請求項3に係る発明は、
前記白色トナー粒子の体積平均粒子径D50vが6.0μm以上9.0μm以下である請求項1又は請求項2に記載の白色トナー。
請求項4に係る発明は、
前記白色トナー粒子の体積粒度分布指標が、1.4以上1.5以下である請求項3に記載の白色トナーである。
請求項5に係る発明は、
前記白色トナー粒子の体積粒子径D84vが10.5μm未満であり、且つ、体積粒子径D16vが6.5μm以上である請求項3又は請求項4に記載の白色トナーである。
請求項6に係る発明は、
前記白色着色剤の個数平均粒子径D50pが220nm以上300nm未満である請求項1〜請求項5に記載の白色トナーである。
請求項7に係る発明は、
前記白色着色剤の個数粒度分布指標が、1.6以上1.7以下である請求項6に記載の白色トナーである。
請求項8に係る発明は、
前記白色着色剤の個数粒子径D84pが330nm未満であり、且つ、個数粒子径D16pが220nm以上である請求項6又は請求項7に記載の白色トナーである。
請求項9に係る発明は、
前記白色着色剤の含有量が、前記結着樹脂に対して、15質量%以上45質量%以下である請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の白色トナーである。
請求項10に係る発明は、
前記結着樹脂が、ポリエステル樹脂及びスチレンアクリル樹脂、からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の白色トナーである。
請求項11に係る発明は、
前記ポリエステル樹脂が、ウレア変性ポリエステル樹脂を含む請求項10に記載の白色トナーである。
請求項12に係る発明は、
請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の白色トナーを含む静電潜像現像剤である。
請求項13に係る発明は、
請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の白色トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。
請求項14に係る発明は、
請求項12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である。
請求項15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12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である。
請求項16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12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である。
請求項1、10、又は11に記載の発明によれば、
結着樹脂と、白色着色剤と、を含む白色トナー粒子を有し、白色トナーの載り量が8.0g/mのベタ画像を形成した場合において、隠蔽率が90%以上、彩度が5以下及び明度が85以上の白色(つまり純白)である場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供される。
請求項2に記載の発明によれば、
白色トナーの載り量を8.0g/m以上12.0g/m以下に変動させ白色ベタ画像を形成した際に、トナー載り量と白色ベタ画像の色相角の関係から求めた最小二乗法による線形近似式における傾きmが、−1>mとなる白色トナーである場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供される。
請求項3に記載の発明によれば、
前記白色トナー粒子の体積平均粒子径D50vが6.0μm未満又は9.0μm超えである白色トナー粒子を含む白色トナーである場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供される。
請求項4に記載の発明によれば、
前記白色トナー粒子の体積粒度分布指標が、1.4未満又は1.5超えである白色トナー粒子を含む白色トナーである場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供される。
請求項5に記載の発明によれば、
前記白色トナー粒子の体積粒子径D84vが10.5μm以上であり、且つ、体積粒子径D16vが6.5μm未満である、白色トナー粒子を含む白色トナーである場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供される。
請求項6に記載の発明によれば、
前記白色着色剤の個数平均粒子径D50pが220nm未満300nm以上である白色トナーである場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供される。
請求項7に記載の発明によれば、
前記白色着色剤の個数粒度分布指標が1.6未満又は1.7超えである場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供される。
請求項8に記載の発明によれば、
前記白色着色剤の個数粒子径D84pが330nm以上であり、且つ、個数粒子径D16pが220nm未満である白色トナーである場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供される。
請求項9に記載の発明によれば、
前記白色着色剤の含有量が、結着樹脂に対して15質量%未満である白色トナーである場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供される。
請求項12、13、14、15又は16に記載の発明によれば、
結着樹脂と、白色着色剤と、を含む白色トナー粒子を有し、白色トナーの載り量が8.0g/mのベタ画像を形成した場合において、隠蔽率が90%以上、彩度が5以下及び明度が85以上の白色(つまり純白)である白色トナーを適用した場合に比べ、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際に、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下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、画像形成方法又は画像形成装置が提供される。
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。 実施例1及び比較例1における、白色トナーによる白色ベタ画像の色相角を示すグラフである。 実施例1及び比較例1における、白色トナーによる白色ベタ画像の色相角と白色トナーの載り量の関係を表すグラフである。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
[白色トナー]
本実施形態に係る白色トナーは、結着樹脂と、白色着色剤と、を含む白色トナー粒子を有し、白色トナーの載り量が8.0g/mの白色ベタ画像を形成した場合の、前記白色ベタ画像における、隠蔽率が70%以上80%以下、彩度が9以上12以下、色相角が210°以上270°以下、明度が70以上80以下である。
本実施形態に係る白色トナーは、その他の外添剤を含んで構成されてもよい。
本実施形態に係る白色トナーは、上記構成を有することで、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際に、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供される。上記効果を奏する詳細な理由は必ずしも明らかではないが、以下の様に考えることができる。
近年、有色紙や特殊コート紙、フィルムなど多様な記録媒体への出力を要求される機会が増加している。黒紙などの彩度及び明度の低い記録媒体(以下、便宜上「用紙」と称すこともある)の上に、既存の有色トナーによる有色画像を、そのまま形成すると、下地である記録媒体の色が透過され、所望する色の再現が得られ難くなる傾向にある。この対策として、有色トナーによる有色画像の下層に、白色トナーによる白色画像を形成し、その上層に有色トナーによる有色画像を形成する手法が知られている。
しかしながら、従来の白色トナーは、白色トナー載り量が少量になった場合において、短波長側の入射光を散乱及び屈折し難い傾向にあった。短波長側の入射光を散乱及び屈折し難いと、散乱及び屈折されない入射光は下地の用紙に吸収され易くなる。入射光が下地の用紙に吸収されると、白色トナーにより形成される白色画像の彩度が、好適である高白色から黄色等の有色へと変動し易くなる。その結果、高白色から変動した色味を有する白色画像の上に、有色トナーによる画像が形成され、上層の有色トナーの発色の低下が生じやすくなると考えられる。
一方、本実施形態の白色トナーは、トナー載り量が8.0g/mの白色ベタ画像を形成した場合、白色ベタ画像の色相角が210°以上270°以下という性質を有する。すなわち、青みがかった彩度を有する白色画像が形成できる。青みがかった彩度を有する白色画像であると、上層の有色トナーによる有色画像に対する補色として作用し、上層の有色画像の発色の再現性が向上し易くなると考えられる。従って、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供されると考えられる。
(白色トナーの特性)
以下、白色トナーの特性について説明する。
本実施形態の白色トナーの第一態様は、白色トナー載り量が8.0g/mの白色ベタ画像を形成した場合の、前記白色ベタ画像における、隠蔽率が70%以上80%以下、彩度が9以上12以下、色相角が210°以上270°以下、明度が70以上80以下である。
本実施形態の白色トナーは、上記特性を満たすことで、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際に、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する。
上記隠蔽率としては、72%以上80%以下であることが好ましく、75%以上80%以下であることがより好ましく、77%以上80%以下であることが更に好ましい。
上記彩度としては、白色トナー載り量が8.0g/mの白色ベタ画像を形成した場合、9以上11以下であることが好ましく、9以上10以下であることがより好ましく、9であることが更に好ましい。
上記色相角としては、白色トナー載り量が8.0g/mの白色ベタ画像を形成した場合、215°以上265°以下であることが好ましく、220°以上260°以下であることがより好ましく、225°以上255°以下であることが更に好ましい。
上記明度としては、白色トナー載り量が8.0g/mの白色ベタ画像を形成した場合、72以上80以下であることが好ましく、75以上80以下であることがより好ましく、77以上80以下であることが更に好ましい。
白色ベタ画像は、富士ゼロックス株式会社製のColor Press1000の改造機により、白色トナーの載り量8.0g/m、定着温度180℃、定着圧力4.0kg/cmの条件で、記録媒体として富士ゼロックス株式会社製のPPCレーザー用OHPフィルムクリアA4を用いて、形成する。
本実施形態の白色トナーよる白色ベタ画像の隠蔽率、彩度、色相角及び明度を、それぞれ上記の好適な範囲とする手段としては、例えば、白色トナー粒子又は白色トナー粒子に含まれる白色着色剤の個数平均粒子径を小径化したり、粒度分布をせばめたりする手法が挙げられる。
隠蔽率、彩度、色相角、明度は、上述の条件により形成された白色ベタ画像を用いて、以下の様に測定される。
隠蔽率は、まず、上述の手法により得られた記録媒体上の白色ベタ画像の下に、JIS K5600−4記載の隠蔽率試験紙の白色部と黒色部を敷き、エックスライト社製の製品名X−Rite938を用いて、白色ベタ画像の三刺激値Yを測定する。次に、隠蔽率試験紙の白色部を下敷きにした際のY値をYw、黒色部を下敷きにした際のY値をYbとして、隠蔽率(Yb/Yw)を百分率で算出する。
彩度(C)及び色相角(h)は、X−Rite939(アパーチャー4mm:X−Rite社製)を用いて、上述の手法により得られた記録媒体上の白色ベタ画像を、ランダムに10回測定し、その平均値の白色ベタ画像の色域を、色再現測定値(L、a、b)とした。得られた色再現測定値(L、a、b)から、以下の式にて算出した。
彩度(C)=((a+(b))1/2
色相角(h)=tan−1(b/a
なお、本開示の白色トナーにおける色相角は、degree[°]表記を用いている。
明度は、CIE1976(L、a、b)表色系において、明度を表す指数L値で表される。L値が100に近いほど白に近くなり、L値が低いほど暗い色となる。記録媒体の明度をL値で表すことで、記録媒体上に形成される白色ベタ画像に及ぼす影響が適切に表現される。なお、L値は、特に指定しない場合は、市販の反射分光濃度計を用いて測定した値である。
本実施形態の白色トナーは、白色トナーの載り量を8.0g/m以上12.0g/m以下に変動させて白色ベタ画像を形成した際に、白色トナー載り量と白色ベタ画像の色相角の関係から、最小二乗法による線形近似式を求めたときの、線形近似式の傾きmが、−1≦m≦0であることが好ましい。
以下、前述した線形近似式の傾きmの求め方について説明する。
上述の白色ベタ画像を形成方法において、白色トナーの載り量の条件のみを、8.0g/m、9.0g/m、10.0g/m、11.0g/m及び12.0g/mに変動させ、白色ベタ画像を形成する。次に、得られた白色トナー載り量の異なる各白色ベタ画像について、上述した手法により色相角を測定し、各白色トナーの載り量に対する白色ベタ画像の色相角の値をプロットする。得られたグラフに対し、最小二乗法による線形近似を行い、近似式を求める。
白色トナーの載り量を8.0g/m以上12.0g/m以下に変動させて白色ベタ画像を形成した際に、前述した線形近似式の傾きmが−1≦m≦0であるということは、白色トナーの載り量が少量になるなど変動しても、白色トナーによる白色ベタ画像の彩度が、好適な高白色を有していることを意味する。従って、前述した線形近似式の傾きmが−1≦m≦0であることで、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供され易くなる。
なお、白色トナーの載り量は、測定試料となる白色トナーを備えた静電荷像現像剤を、富士ゼロックス株式会社製のColor Press1000の改造機に充填し、記録媒体(ファンタスブラック紙:富士共和製紙社製)上に未定着の白色ベタ画像を形成し、この未定着の白色ベタ画像をブローする前後の差分を、白色トナーの載り量として計測する。
(白色トナー粒子)
以下、白色トナー粒子について説明する。
本実施形態に係る白色トナーは、白色トナー粒子を含んで構成される。
白色トナー粒子は、結着樹脂と、白色着色剤と、を含む。
白色トナー粒子は、離型剤及びその他の添加剤を含んで構成されてもよい。
−白色トナー粒子の特性−
以下、白色トナー粒子の特性について説明する。
前記白色トナー粒子の体積平均粒子径D50vは、6.0μm以上9.0μm以下であることが好ましく、7.0μm以上9.0μmであることがより好ましく、7.5μm以上9.0μm以下であることが更に好ましく、8.0μm以上9.0μm以下であることが最も好ましい。
特に、白色トナー粒子の体積平均粒子径D50vが、6.0μm以上9.0μm以下であると、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供され易くなる。
白色トナー粒子の体積粒子径D84vは、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際に高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーを得る観点から、10.5μm未満であることが好ましく、10.3μm未満であることがより好ましく、10.1μm以下であることが更に好ましく、10.0μm以下であることが最も好ましい。
また、白色トナー粒子の体積粒子径D16vは、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際に高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーを得る観点から、6.5μm以上であることが好ましく、6.6μm以上であることがより好ましく、6.7μm以上であることが更に好ましく、6.8μm以下であることが最も好ましい。
白色トナー粒子の体積粒度分布指標は、1.4以上1.5以下であることが好ましく、1.4以上1.48以下であることがより好ましく、1.4以上1.46以下であることがさらに好ましい。
特に、白色トナー粒子の体積粒度分布指標が1.4以上1.5以下であると、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供され易くなる。
なお、白色トナー粒子の各種平均粒子径、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以下の範囲の粒子径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積を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粒子径D16v、累積50%となる粒子径を体積平均粒子径D50v、累積84%となる粒子径を体積粒子径D84v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−3000)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。
−結着樹脂−
以下、結着樹脂について説明する。
本実施形態の白色トナー粒子は、結着樹脂を含む。
特に、結着樹脂として非晶性樹脂と共に、結晶性樹脂を併用することが好ましい。
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85質量%以下が好ましく、50質量%以上80質量%以下がより好ましく、60質量%以上75質量%以下がさらに好ましい。
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(メタ)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(例えばスチレン(メタ)アクリル樹脂等)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。
非晶性ビニル樹脂としては、スチレン(メタ)アクリル樹脂が特に好ましい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂としては、スチレン系モノマー及び(メタ)アクリル系モノマー以外に、その他のモノマーを共重合した共重合体であってもよい。
ここで、「(メタ)アクリル」等の記述は、「アクリル」及び「メタクリル」等のいずれをも含む表現である。
スチレン系モノマーは、スチレン骨格を有する単量体であり、具体的には、スチレン;ビニルナフタレン;α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等のアルキル置換スチレン;p−フェニルスチレン等のアリール置換スチレン;p−メトキシスチレン等のアルコキシ置換スチレン;p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、4−フルオロスチレン、2,5−ジフルオロスチレン等のハロゲン置換スチレン;m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレン等のニトロ置換スチレン;などが挙げられる。これらの中でも、スチレン系モノマーとしては、スチレン、p−エチルスチレン、p−n−ブチルスチレン等がよい。
これらのスチレン系モノマーは、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
(メタ)アクリル系モノマーは、(メタ)アクリロイル基を有する単量体であり、具体的には、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
例えば、(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸n−メチル、(メタ)アクリル酸n−エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸n−ラウリル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸n−ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。
また、(メタ)アクリル系モノマーとしては、上記した(メタ)アクリル酸エステルの他、(メタ)アクリル酸、デカンジオールジアクリレート等が挙げられる。
これらの(メタ)アクリル系モノマーは、単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
その他のモノマーとしては、例えば、エチレン性不飽和ニトリル類(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(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)、ジビニル類(アジピン酸ジビニル等)、オレフィン類(エチレン、プロピレン、ブタジエン等)等が挙げられる。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の製造方法は、特に制限されず、従来公知の方法により製造することができる。
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、結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂がよい。
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。
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、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。
特に、結晶性ポリエステル樹脂は、炭素数5以上12以下(好ましくは、炭素数7以上10以下)である脂肪族カルボン酸を含む多価カルボン酸成分に由来する構成単位と、炭素数4以上10以下(好ましくは、炭素数6以上10以下)である脂肪族ジオールを含む多価アルコール成分に由来する構成単位と、を含むものが好ましい。
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。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。
結晶性樹脂の含有量は、トナー粒子に対して5質量%以上25質量%以下であることが好ましく、5質量%以上15質量%以下あることがより好ましく、10質量%以上15質量%以下であることがさらに好ましい。
結晶性樹脂の含有量を上記範囲にすると、トナーに特定の粘度特性が得られやすい。具体的に結晶性樹脂の含有量が、トナー粒子に対して5質量%以上であれば、定着時においてトナーの粘度が十分に低下するため、離型剤の染み出し性が向上し易い。また、結晶性樹脂の含有量が、トナー粒子に対して25質量%以下であれば、長期保管したときにトナー表面への結晶性樹脂の染み出し量が抑制されるため、トナー保管性の観点から有利である。
−白色着色剤−
以下、白色着色剤について説明する。
本実施形態の白色トナー粒子は、白色着色剤を含む。
白色着色剤としては、例えば、白色顔料、及びこれらを樹脂に分散・含有した白色樹脂粒子が挙げられる。
白色顔料として具体的には、例えば、無機顔料(例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、酸化チタン、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、サチンホワイト、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、非晶質シリカ、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン、カオリン、塩基性炭酸鉛(2PbCOPb(OH)、鉛白)、硫化亜鉛−硫酸バリウム混合物(リトポン)、硫化亜鉛(ZnS)、二酸化ケイ素(SiO、シリカ)、酸化アルミニウム(Al、アルミナ)、焼成カオリン、デラミネートカオリン、アルミノ珪酸塩、セリサイト、ベントナイト、スメクサイト等)、有機顔料(例えば、ポリスチレン樹脂粒子、尿素ホリマリン樹脂粒子等)が挙げられる。
上記の中でも白色顔料は、酸化チタン及び酸化亜鉛であることが好ましく、酸化チタンであることがより好ましい。
白色顔料として酸化チタンが用いられる場合、酸化チタンは市販品を用いても合成されたものを用いてもよい。
酸化チタンを合成する場合、合成方法に特に限定はない。例えば、四塩化チタン水溶液に、グリセリンを添加して加熱した後、ろ過する。得られた白色粉体をイオン交換水に分散し、塩酸を加えて再度加熱する。水酸化ナトリウムによりpHを7に調整した後、ろ過し、水洗し、乾燥して含水二酸化チタン粒子を得る。次いで、含水二酸化チタン粒子に、Al、KO及びPを混合して焼成することで、酸化チタン粒子を得ることができる。
上述の方法で酸化チタン粒子を得る場合、酸化チタン粒子を得るときに添加するAl、KO及びPの添加量及び添加比率並びに焼成温度を変えて粒子径の異なる酸化チタン粒子を得ることができる。粒子径の異なる酸化チタン粒子を混合することで、酸化チタン粒子の平均粒子径、粒度分布を任意に調整することができる。また、Al、KO及びPを混合する際の混合条件を弱くする(部分的に不均一状態を得る)ことで、粒度分布の広い酸化チタン粒子を得ることができる。なお、リン酸化合物(P)の量を増加すると酸化チタン粒子の粒子径は小さくなる傾向にある。カリウム化合物(KO)を増加すると酸化チタン粒子の粒子径は大きくなる傾向にある。焼成温度を上げると酸化チタン粒子の粒子径が大きくなる傾向にある。
白色顔料は、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。また、白色顔料は必要に応じて表面処理された顔料を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。
白色樹脂粒子を構成する樹脂としては、例えば、前述した結着樹脂が挙げられる。
白色着色剤の個数平均粒子径D50pは、220nm以上300nm未満であることが好ましく、220nm以上280nm未満であることがより好ましく、240nm以上280nm未満であることが更に好ましい。
白色着色剤の個数粒子径D84pは、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際に高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーを得る観点から、330nm未満であることが好ましく、320nm以下であることがより好ましく、310nm以下であることが更に好ましい。
また、白色着色剤の個数粒子径D16pは、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際に高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーを得る観点から、220nm以上であることが好ましく、225nm以上であることがより好ましく、230nm以上であることが更に好ましい。
白色着色剤の個数粒度分布指標は、1.6以上1.7以下であることが好ましく、1.6以上1.69以下であることがより好ましく、1.6以上1.68以下であることがさらに好ましい。
特に、白色着色剤の個数粒度分布指標が1.6以上1.7以下であると、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供され易くなる。
特に、白色着色剤の個数平均粒子径D50pが、220nm以上300nm未満であると、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供され易くなる。その作用機構としては、必ずしも明らかではないが、以下の様に推定される。
従来の白色トナーでは、白色トナーに含まれる白色着色剤の一次粒子が、互いに凝集し、より粒子径の大きい二次粒子としてふるまう傾向にある。白色着色剤が凝集し二次粒子としてふるまうと、当該白色トナーを用いて白色画像を形成した際に、入射光が粒子径の大きい二次粒子に合わせて散乱及び屈折され易くなるため、粒子径のより小さい一次粒子に対する入射光の散乱及び屈折は抑えられる傾向にある。
一方、本実施形態の白色トナーに含まれる白色着色剤は、個数平均粒子径D50pを小粒子径とする。また、粒度分布を制御する。これにより、白色トナー内における白色着色剤の凝集が少なく抑えられ、白色トナー全体に高分散化され易くなる。白色トナー内において白色着色剤の凝集が少なく抑えられ高分散化されると、当該白色トナーを用いて白色画像を形成した際に、入射光が広く散乱及び屈折され、入射光が下地の用紙に吸収されることが抑制され易くなる。すなわち、白色トナーによる白色画像の彩度が、好適な高白色を維持し易くなる。その結果、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際にも、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制する白色トナーが提供され易くなると考えられる。
白色着色剤の粒度分布は、以下の様にして算出する。
本実施形態に係る白色トナー粒子を、エポキシ樹脂に混合し包埋し終夜放置することで固化した後、ウルトラミクロトーム装置(UltracutUCT、Leica社製)を用いて、たとえば厚み250nm以上450nm以下程度の薄片を作製する。
得られた薄片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)にて観察し、白色トナー粒子内部の白色着色剤を確認する。白色着色剤の輪郭部がはっきりしない場合は、観察薄片の厚さを調整して観察しなおすことができる。白色トナー粒子の内部に空白欠損部が多い場合、薄片作製時に白色着色剤が脱落した可能性があるため、薄片の厚さを厚めに調整することが好ましい。白色トナー粒子内部の白色着色剤の多くが重なって見えることで白色着色剤の輪郭が判別しにくい場合は、薄片の厚さが厚すぎて複数の白色着色剤が重なって観察されている可能性があるため、薄片の厚さを薄めに調整することが好ましい。
観察した写真を電子化し、三谷商事株式会社製の画像解析ソフト(Win ROOF)に取り込み、例えば次のような手順で白色トナー粒子中の白色着色剤の粒子径が求められる。
つまり、包埋剤の中のトナー断面領域を選択対象として選択し、「2値化処理」コマンドの「自動2値化−判別分析法」を用い、2値化処理を行ない、白色着色剤と結着樹脂部を分離する。このとき、2値化前の画像と比較し、2値化画像の白色着色剤領域部分は白色着色剤が1粒子ずつ分離されているか確認する。複数の粒子がつながって2値化されているものは2値化の閾値を調整して1粒子ずつ独立して2値化されるようにするか、又は手動で領域分割して白色着色剤1粒子で各々の白色着色剤領域部分が形成されるように修正する。抽出された白色着色剤領域を選択し最大フェレ径を求めて白色着色剤の粒子径とした。
写真の撮影濃度やノイズなどにより2値化が正常に行なえない場合は「フィルタ−メディアン」処理やエッジ抽出処理を行なうことにより画像の鮮明化を行なったうえで、手動で境界を設定するなどしてもよい。
白色着色剤の個数平均粒子径の算出には、1視野に白色着色剤が10個以上100個以下程度見える画像を用いて白色着色剤300個以上の測定値を求める。測定値から、粒度分布を得て、この粒度分布に基づき、数基準で、小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒子径を個数粒子径D16p、累積50%となる粒子径を個数平均粒子径D50p、累積84%となる粒子径を個数粒子径D84pと定義する。これらを用いて、個数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
白色着色剤単独で白色着色剤の個数平均粒子径を算出する場合は、たとえば白色着色剤と100μmのジルコニア粒子とを軽く混合し、ジルコニア粒子表面に付着している白色着色剤を電子顕微鏡(たとえばS−4800、日立ハイテクノロジーズ社製)で観察して得られた電子化画像を用いて、上記と同様に画像解析を行なって算出することができる。このとき、白色着色剤が凝集状態である場合は手動で領域分割して白色着色剤1粒子で各々の白色着色剤領域部分が形成されるように修正する。また、あらかじめ白色着色剤を導電テープ上に付着させて電子顕微鏡観察した画像を用意しておき、観察される白色着色剤の形状を比較し、ジルコニア粒子と混合時につぶれたりして変形した白色着色剤は測定対象から除外する。
ジルコニア粒子表面の白色着色剤が重なっていたり凝集したりして観察しにくい場合は混合する白色着色剤の比率を下げたり、混合条件を調整することで改善できる。
白色着色剤の含有量は、結着樹脂に対して、15質量%以上45質量%以下であることが好ましく、25質量%以上45質量%以下であることがより好ましく、30質量%以上45質量%以下であることが更に好ましい。
特に、白色着色剤の含有量が、結着樹脂に対して15質量%以上であると、本実施形態の白色トナーを彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際に、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下が抑制され易くなる。
一方、白色着色剤の含有量が、結着樹脂に対して40質量%以下であると、本実施形態の白色トナーを記録媒体に印刷した際の、白色画像の定着性の低下が抑制され易くなる。
−白色トナー粒子に含まれるその他の添加剤−
以下、その他の添加剤について説明する。
本実施形態の白色トナー粒子は、結着樹脂及び白色着色剤の他に、離型剤及びその他の添加剤を含んで構成されてもよい。
(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、白色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、内添剤として白色トナー粒子に含まれる。
−白色トナーに含まれる外添剤−
(外添剤)
白色トナーに含まれるその他の外添剤としては、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、高級アルコール類)等も挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、白色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。
(白色トナーの製造方法)
次に、本実施形態に係る白色トナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係る白色トナーは、白色トナー粒子を製造後、白色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。白色トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、白色トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、白色トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、白色トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、白色トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含む白色トナー粒子を得る方法について説明する。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個数平均粒子径としては、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、樹脂粒子の個数平均粒子径は、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、体積について小粒子径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒子径を個数平均粒子径D50pとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の個数平均粒子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個数平均粒子径、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白色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、白色トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、白色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/シェル構造の白色トナー粒子を形成する工程と、を経て、白色トナー粒子を製造してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成された白色トナー粒子を、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白色トナー粒子を得る。
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。
ここで、結着樹脂としてウレア変性ポリエステル樹脂を含む白色トナー粒子は、次に示す溶解懸濁法により得ることがよい。なお、次に示す溶解懸濁法の説明では、結着樹脂として未変性ポリエステル樹脂とウレア変性ポリエステル樹脂を含む白色トナー粒子を得る方法について示すが、白色トナー粒子は結着樹脂としてウレア変性ポリエステル樹脂のみを含んでもよい。
[油相液調製工程]
未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン化合物、白色着色剤又は有色着色粒子、及び離型剤を含む白色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製する(油相液調製工程)。この油相液調製工程は、白色トナー粒子材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて、白色トナー材料の混合液を得る工程である。
油相液は、1)白色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)予め白色トナーの材料を混練した後、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)未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有する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、白色着色剤又は有色着色粒子、及び離型剤を分散させて、調製する方法、4)白色着色剤又は有色着色粒子、及び離型剤を有機溶媒に分散させた後、この有機溶媒に、未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有する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ポリエステルプレポリマー及びアミン化合物以外の白色トナー粒子材料(未変性ポリエステル樹脂、白色着色剤又は有色着色粒子、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ポリエステルプレポリマー又はアミン化合物以外の白色トナー粒子材料(結着樹脂、白色着色剤、その他添加剤等)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ポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応を行う。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、後述する溶媒除去工程と共に行ってもよい。
ここで、反応条件は、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℃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)が挙げられる。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、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、アンモニア、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、アンモニア、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白色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、白色トナー粒子が得られる。
ここで、溶媒除去工程終了後は、白色トナー粒子分散液中に形成された白色トナー粒子を、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白色トナー粒子として得る。
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。
そして、本実施形態に係る白色トナーは、例えば、得られた乾燥状態の白色トナー粒子に、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白色トナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
[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及び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;等の公知の画像形成装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が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。
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、画像形成装置に着脱す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。
本実施形態に係る画像形成装置は、白色トナー像を形成する画像形成ユニットと、有色トナー像を形成する画像形成ユニットの少なくとも1つとを並列配置させたタンデム方式の画像形成装置であってもよく、白色画像のみを形成する単色の画像形成装置であってもよい。後者の場合、一の記録媒体上に、本実施形態に係る画像形成装置により白色画像が形成され、別の画像形成装置により有色画像が形成される。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を説明するが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、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り、5連タンデム方式且つ中間転写方式の画像形成装置を示す図である。
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)、白色(W)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第5の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K、10W(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、10W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。これらユニット10Y、10M、10C、10K、10Wは、画像形成装置に着脱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、10Wの下方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20の内面に接する、駆動ロール22、支持ロール23、及び対向ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第5のユニット10Wに向う方向に走行するようになっている。中間転写ベルト20の像保持面側には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置21が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10K、10Wの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4K、4Wのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8K、8Wに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、白色の各トナーの供給がなされる。
第1乃至第5のユニット10Y、10M、10C、10K、10Wは、同等の構成及び動作を有しているため、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の画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。
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)3Y、静電荷像に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(一次転写手段の一例)5Y、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。
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。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5K、5W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の値を変える。
以下、第1のユニット10Yにおいてイエローの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3Yからレーザ光線を照射する。それにより、イエローの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、露光装置3Yからのレーザ光線によって、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する。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現像され可視化される。
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位置へ搬送されると、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し、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、第1のユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+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。
第2ユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5K、5W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にてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第5のユニット10M、10C、10K、10W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5のユニットを通して5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、中間転写ベルトの内面に接する対向ロール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対向ロール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し、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。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。記録媒体としては、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の表面も平滑であることが好ましく、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。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、現像手段と、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。以下の説明においては、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。
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、本実施形態に係る白色トナーを収容し、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。
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、8Wが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、4Wは、各々の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。本実施形態に係るトナーカートリッジの一例が、トナーカートリッジ8Wであり、本実施形態に係る白色トナーが収容されている。トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kにはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーが収容されている。
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、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は「質量部」及び「質量%」を表す。
[実施例1]
(結着樹脂(結晶性ポリエステル樹脂及びその粒子分散液)の調製)
−結晶性ポリエステル樹脂の合成−
加熱乾燥した三口フラスコに、1,12−ドデカンジカルボン酸266部、及び、1,10−デカンジオール169部と、触媒としてテトラブトキシチタネートを0.035部を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、更に窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械撹拌にて180℃で6時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて220℃まで徐々に昇温を行い2.5時間撹拌し、粘稠な状態となったところで樹脂酸価を測定し、樹脂酸価が15.0mgKOH/gになったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル樹脂を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)を前述の方法にて測定したところ13,000であった。また、得られた結晶性ポリエステル樹脂の融解温度を、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ73℃であった。
−結晶性ポリエステル樹脂の粒子分散液の調整−
次に、得られた結晶性ポリエステル樹脂を180部、及び、脱イオン水585部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、95℃に加熱した。結晶性ポリエステル樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて8,000rpmで撹拌し、同時に希アンモニア水を添加しpHを7.0に調整した。ついでアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンR)0.8部を希釈した水溶液20部を滴下しながら、乳化分散を行い、個数平均粒子径が0.23μmの結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(樹脂粒子濃度:40質量%)を調製した。
(結着樹脂(非晶性ポリエステル樹脂及びその粒子分散液)の調製)
−非結晶性ポリエステル樹脂の合成−
加熱乾燥した二口フラスコに、アジピン酸ジメチル74部、テレフタル酸ジメチル192部、ビスフェノールAエチレンオキシド付加物216部、エチレングリコール38部と、触媒としてテトラブトキシチタネート0.037部とを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち撹拌しながら昇温した後、160℃で約7時間共縮重合反応させ、その後、10Torrまで徐々に減圧しながら220℃まで昇温し4時間保持した。一旦常圧(大気圧、以下同様)に戻し、無水トリメリット酸9部を加え、再度10Torrまで徐々に減圧し1時間保持することにより非晶性ポリエステル樹脂を合成した。なお、1Torr=(101,325/760)Paである。
得られた非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度を、前述の測定方法により示差走査熱量系(DSC)を用いて測定したところ、60℃であった。得られた非晶性ポリエステル樹脂の分子量を前述の測定方法によりGPCを用いて測定したところ、重量平均分子量(Mw)は12,000であった。また、得られた非晶性ポリエステル樹脂の酸価を測定したところ、25.0mgKOH/gであった。
−非結晶性ポリエステル樹脂の粒子分散液の調整−
次に、得られた非晶性ポリエステル樹脂を115部と、脱イオン水180部と、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンR)5部とを混合して120℃に加熱した後、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理を1時間行うことにより、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(樹脂粒子濃度:40質量%)を調整した。
(白色着色剤を含む分散液の調整)
白色着色剤(酸化チタン、KRONOS株式会社製、商品名2500)45部、アニオン性界面活性剤0.3部、イオン交換水100部、イオン交換水に0.1mol/lの塩化水素水溶液を加えてpHを4.5に調整し、100μmのジルコニアビーズと混合しボールミルにて24時間撹拌・解砕した後、ジルコニアビーズを除去して白色着色剤を含む分散液を得た。
なお、白色着色剤の個数平均粒子径(D50p)は253nmであった。
(離型剤粒子分散液の調製)
・離型剤(東亜合成社製、カルナバワックスRC−160)90部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬株式会社製、ネオゲンR、20%水溶液)15部
・イオン交換水400部
以上を混合し、100℃に加熱した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、離型剤粒子分散液を得た。得られた離型剤粒子分散液内における離型剤粒子の個数平均粒子径を、レーザー回折粒度測定器を用いて測定したところ、個数平均粒子径は0.20μmであった。また、離型剤粒子分散液の固形分比率は20質量%であった。
(白色トナー粒子の作製)
・結晶性ポリエステル樹脂分散液 80部
・非晶性ポリエステル樹脂分散液 265部
・白色着色剤を含む分散液 522部
・離型剤粒子分散液 98部
・イオン交換水 500部
上記成分を、円筒型ステンレス容器に加えて撹拌した後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で1分間分散した。次いで、凝集剤として硫酸アルミニウムの1質量%水溶液1.5質量部を滴下して、更に5分間分散混合し、凝集スラリーを得た。次いで、前記容器に攪拌機と温度計とを設置し、適度な撹拌を継続しながらマントルヒーターで徐々に加熱し、45°で1時間保持した。次いで、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液56質量部を添加して50℃に昇温し、前記凝集粒子の表面に樹脂粒子を付着させた。光学顕微鏡で、樹脂被覆槽の厚みが増したことを確認した後、凝集粒子スラリーのpHを8.0に調整して80℃に昇温し、光学顕微鏡で合一度合を確認しながら適当な時間保持して冷却した。
この合一スラリーを冷却し、20μmのナイロン網で濾した後、吸引濾過器でケーキを形成してイオン交換水で十分にケーキ洗浄を行った。この洗浄ケーキをバットに移し、真空乾燥機で水分率が1%以下になるまで乾燥し、白色トナー粒子を得た。
得られた白色トナー粒子の体積平均粒子径D50vは8.7μmであった。
(現像剤の作製)
上記の白色トナー粒子の50部に対し、疎水性シリカ(キャボット社製、TS720)1.2部を添加し、サンプルミルで混合して外添トナーを得た。そして、ポリメチルメタアクリレート(綜研化学社製)を1%(フェライトに対しての質量%)被覆した個数平均粒子径50μmのフェライトキャリアを用い、白色トナーの濃度が5%(現像剤に対しての質量%)になるように外添トナーを秤量し、両者をボールミルで5分間撹拌、混合して現像剤を調製した。
[実施例2]
実施例1の白色トナーの作製において、白色着色剤を、酸化チタン(KRONOS株式会社製、商品名2450)へと変更し、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液56質量部を添加した後の昇温温度を、50℃から43℃へと変更した以外は、実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。得られた白色着色剤及び白色トナー粒子の粒子径の情報は、表1に示す通りとなった。
[実施例3]
実施例1の白色トナーの作製において、白色着色剤を含む分散液を、pH4.5からpH5.5へと変更し、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液56質量部を添加した後の昇温温度を、50℃から53℃へと変更した以外は、実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
[実施例4]
実施例1の白色トナーの作製において、45℃で1時間保持を、43℃で1時間保持へと変更し、白色トナー粒子の体積平均粒子径D50vを、7.9μmとした以外は、実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
[実施例5]
実施例1の白色トナーの作製において、白色着色剤を含む分散液を、pH4.5からpH4.0へと変更し、白色着色剤の個数粒子径D84p及びD16pを、329nm、及び220nmとした以外は、実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
[実施例6]
実施例1の白色トナーの作製において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液56質量部を添加した後の昇温温度を、50℃から47℃へと変更して、白色トナー粒子の体積粒度分布指標D84v/D16vを、1.61とした以外は、実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
[実施例7]
実施例1の白色トナーの作製において白色着色剤を、白色着色剤(酸化チタン、KRONOS株式会社製、商品名2230)へと変更し、白色着色剤を含む分散液を、pH4.5からpH6.0へと変更し、白色着色剤の個数平均粒子径D50pを302nm、個数粒子径D84p及びD16pを360nm及び210nmとした以外は、実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
[実施例8]
(スチレンアクリル樹脂分散液Aの調製)
スチレン370g、n−ブチルアクリレート30g、アクリル酸8g、ドデカンチオール24g四臭化炭素4gを混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6g及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)10gをイオン交換水550g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、これに過硫酸アンモニウム4gを溶解したイオン交換水50gを投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪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、体積平均粒径150nm、固形分濃度35%のスチレンアクリル樹脂分散液Aを得た。得られたスチレンアクリル樹脂分散液Aを乾燥させたところ重量平均分子量は11500、ガラス転位温度は58℃、樹脂比重は1.0g/cmであった。
(離型剤分散液Aの調製)
・パラフィンワックスHNP9(融点:74℃、日本精蝋社製, 比重:0.925g/cm3):45部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK):5部
・イオン交換水:200部
以上の材料を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザー(ゴーリン社)で分散処理し、体積平均粒径が0.21μmである離型剤分散液(a)(離型剤濃度:20%)を調製した。
(白色顔料分散液Aの調製)
白色着色剤(酸化チタン、KRONOS株式会社製、商品名2500)45部、アニオン性界面活性剤0.3部、イオン交換水100部、イオン交換水に0.1mol/lの塩化水素水溶液を加えてpHを4.5に調整し、100μmのジルコニアビーズと混合しボールミルにて24時間撹拌・解砕した後、ジルコニアビーズを除去して白色顔料分散液Aを得た。なお、白色着色剤の個数平均粒子径(D50p)は268nmであった。
(白色トナー粒子Aの作製)
・スチレンアクリル樹脂分散液A・・・94部
・離型剤分散液A・・・35部
・白色顔料分散液A・・・174部
・イオン交換水・・・900部
以上の材料を丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中に投入し、ポリ塩化アルミニウム(PAC100W:浅田化学社製)1.8gを添加し、ウルトラタラックスT50(IKA社製)を用いて混合、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら45℃まで、0.5℃/分で昇温し、45℃で15分保持した後、0.05℃/分で昇温しながら、10分ごとに粒径を測定し、体積平均粒径が4.8μmとなったところで追加用スチレンアクリル樹脂分散液A 100部を3分間かけて投入した。投入後30分間保持した後、0.1N水酸化ナトリウムを追加して、pHを7に調整した後、攪拌を継続しながら、昇温速度1℃/分で95℃まで昇温し、95℃で保持した。30分ごとに光学顕微鏡と走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状及び表面性を観察し、凝集粒子が十分融合した後、氷水にて冷却し、粒子を固定化させた。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水にて十分に洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させることにより、白色トナー粒子Aを得た。
そして、上述の白色トナー粒子Aを使用した以外は、実施例1と同様にして白色現像剤を得た。
[実施例9]
(結晶性ポリエステル樹脂(1)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(1)を得た。
(未変性ポリエステル樹脂(1)の調製)
・テレフタル酸 :1243部
・ビスフェノールA エチレンオキサイド付加物 :1800部
・ビスフェノールA プロピレンオキサイド付加物 :800部
上記成分を185℃で加熱混合した後、ジブチル錫オキサイド2.5部を加え、225℃で加熱しながら水を留去し、未変性ポリエステル樹脂(1)を得た。
(ポリエステルプレポリマー(1)の調製)
・テレフタル酸 :1255部
・ビスフェノールA エチレンオキサイド付加物 :1845部
・ビスフェノールA プロピレンオキサイド付加物 :850部
上記成分を180℃で加熱混合した後、ジブチル錫オキサイド2.5部を加え、225℃で加熱しながら水を留去し、ポリエステルを得た。得られたポリエステル350部、トリレンジイソシアネート55部、酢酸エチル500部を容器に入れ、この混合物を120℃で5時間加熱して、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(1)(以下「イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)」)を得た。
(ケチミン化合物(1)の調製)
容器にメチルエチルケトン60部とヘキサメチレンジアミン155部を入れ、65℃で撹拌してケチミン化合物(1)を得た。
(白色着色粒子(1)の製造)
酸化チタン粒子(1)30部と酸化チタン粒子(2)70部を0.1規定塩化水素溶液を用いてpH4に調整したイオン交換水200部と混合して一晩ボールミル分散したのちに、静置して上澄みを除去して凍結真空乾燥機で12時間乾燥してから、ジェットミルで解砕し、篩分して粗大粉を除去して、個数平均粒径280nm、個数粒子径が350nm以上600nm以下の白色着色粒子の割合が18個数%の白色着色粒子(1)を得た。
(白色着色粒子分散液(11)の調製)
白色着色剤(酸化チタン、KRONOS株式会社製、商品名2500)45部、アニオン性界面活性剤0.3部、イオン交換水100部、イオン交換水に0.1mol/lの塩化水素水溶液を加えてpHを4.5に調整し、100μmのジルコニアビーズと混合しボールミルにて24時間撹拌・解砕した後、ジルコニアビーズを除去して白色着色粒子分散液(11)を得た。なお、白色着色剤の個数平均粒子径(D50p)は268nmであった。
(離型剤粒子分散液(2)の調製)
・パラフィンワックス(融解温度89℃) :30部
・酢酸エチル :270部
上記成分を10℃に冷却した状態で、マイクロビーズ型分散機(DCPミル)により湿式粉砕し、離型剤粒子分散液(2)を得た。
(油相液(1)の調製)
・未変性ポリエステル樹脂(1) :136部
・白色着色粒子分散液(11) :630部
・酢酸エチル :56部
上記成分を撹拌混合後、得られた混合物に離型剤粒子分散液(2)75部を加え、撹拌して、油相液(1)を得た。
(スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)の調製)
・スチレン :400部
・n−ブチルアクリレート :30部
・アクリル酸 : 4部
・ドデカンチオール :25部
・四臭化炭素 : 5部
上記成分を混合し、溶解した混合物を、非イオン系界面活性剤(三洋化成工業(株)製:ノニポール400)5部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)10部をイオン交換水560部に溶解した水溶液に、フラスコ中で乳化した後、10分間混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4部をイオン交換水50部に溶解した水溶液を投入し、窒素置換を行った後、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て、樹脂粒子を分散させてなるスチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)を得た。
(水相液(1)の調製)
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1) :60部
・セロゲンBS−H(第一工業製薬(株))の2%水溶液 :200部
・イオン交換水 :200部
上記成分を撹拌混合し、水相液(1)を得た。
(トナー粒子Bの調製)
・結晶性ポリエステル樹脂(1):80部
・油相液(1) :300部
・イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1) :25部
・ケチミン化合物(1) :1.5部
上記成分のうち、油相液(1)300部に結晶性ポリエステル樹脂(1)80部を溶解させたのち、残りの成分を容器に入れ、ホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)により2分間撹拌して油相液(1P)を得た後、容器に水相液(1)1000部を加え、ホモジナイザーで20分間撹拌した。次に、室温(25℃)、常圧(1気圧)で48時間、プロペラ型撹拌機でこの混合液を撹拌し、イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)とケチミン化合物(1)とを反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を生成すると共に、有機溶媒を除去し、粒状物を形成した。次に、粒状物を水洗し、乾燥し、分級して、トナー粒子Bを得た。
そして、上述の白色トナー粒子Bを使用した以外は、実施例1と同様にして白色現像剤を得た。
[比較例1]
実施例1の白色トナーの作製において、白色着色剤を含む分散液を、pH4.5からpH8.5へと変更した以外は、実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
[比較例2]
実施例1の白色トナーの作製において、白色着色剤を、白色着色剤(酸化チタン、KRONOS株式会社製、商品名2450)へと変更し白色着色剤を含む分散液を、pH4.5からpH8.5へと変更した以外は、実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。

[比較例3]
実施例1の白色トナーの作製において、白色着色剤を、白色着色剤(酸化チタン、テイカ株式会社製、商品名JR301)へと変更した以外は、実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
[比較例4]
実施例1の白色トナーの作製において、白色着色剤を、白色着色剤(酸化チタン、KRONOS株式会社製、商品名2230)へと変更し白色着色剤を含む分散液を、pH4.5からpH8.5へと変更した以外は、実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
各実施例及び比較例における白色着色剤及び白色トナー粒子の粒子径、粒度分布、及び結着樹脂の種類を表1に示す。また、各実施例及び比較例の白色トナーを用いて形成した白色ベタ画像における彩度、明度、色相角及び隠蔽率を、表2に示す。
[評価]
(白色トナーの載り量と白色ベタ画像の色相角の関係式の作成)
実施例1及び比較例1においては、白色トナーの載り量を8.0g/mから12.0g/mまで変動させて各白色ベタ画像を形成し、色相角を測定した。その後、白色トナーの載り量と白色ベタ画像の色相角との関係から、線形近似式及びそこから得られる傾きmを、先述した手法により、下記の通り求めた(図3参照)。また、このとき得られた実施例1及び比較例1における色相角のプロットを図2に示す。
[実施例1]
・線形近似式:Y=−0.5745X+253.08
・ 傾きm:−0.5745
[比較例1]
・線形近似式:Y=−1.0563X+255.02
・ 傾きm:−1.0563
(有色画像の彩度、色相角及び明度の評価)
トナーの載り量を6.0g/mに調整した有色画像を連続して100枚出力し、その中から任意に10枚を抽出し、各画像の周辺部(端部から10mm)と、画像内部のそれぞれ10箇所について、エックスライト社製X−Rite939(アパーチャー径4mm)を用いてCIE1976L*a*b*表色系の座標値(L*値、a*値及びb*値)を求めた。
なお、有色画像の彩度、明度、色相角の評価の出力チャートは、電子写真学会テストチャートNo.5−1の画像サンプルを用いた。具体的に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、サイアン(C)で構成されるYMCKの各下層に、本実施形態の白色トナーによる白色ベタ画像を出力した。
白ベタ画像及び白色ベタ画像の上層に設けた有色画像における、彩度、色相角及び明度は、先述した手法を用いて求めた。また、白色ベタ画像の上層に設けた有色画像の彩度、色相角及び明度については、下記の評価基準に沿って評価を行った。
評価は、明度の最も高いイエロー画像について実施した。イエロー画像の基準値としては、隠蔽率が90%以上、彩度が5以下、明度が85以上、(且つ、色相角については彩度が低いため問わない)である白色(つまり純白)のベタ画像をまず形成し、その上にトナーの載り量が6.0g/mとなるイエローベタ画像を出力した際の数値と比較し、その平均値の差異(Δ)で判断した。
−彩度(C)−
A(◎):上層の有色画像の彩度が阻害されずに良好に表れている(82以上;ΔC≦12)。
B(〇):上層の有色画像の彩度が阻害されずに表れている(79以上82未満;12<ΔC≦15)。
C(×):上層の有色画像の彩度が阻害され低下している(79未満;15<ΔC)。
−色相角(θ)−
A(◎):上層の有色画像の色相角が阻害されずに良好に表れている(94;Δθ≦1)。
B(〇):上層の有色画像の色相角が阻害されずに表れている(1<θ≦4)。
C(×):上層の有色画像の色相角が阻害され低下している(4<θ)。
−明度(L)−
A(◎):上層の有色画像の明度が阻害されずに良好に表れている(87以上;ΔL≦5)。
B(〇):上層の有色画像の明度が阻害されずに表れている(80以上87未満;5<ΔL≦12)。
C(×):上層の有色画像の明度が阻害され低下している(80未満;12<ΔL)。
(有色画像の最大色差の評価)
前述の有色画像の各測定値に対して、最小値と最大値との色差ΔEが小さいほど色再現性に優れる。得られた結果を表2に示す。
−白ベタ画像上の有色画像の最大色差(ΔE)−
A(◎):上層の有色画像の発色が阻害されずに良好に表れている。(ΔE≦3)
B(〇):上層の有色画像の発色が阻害されずに表れている。(3<ΔE≦4)
C(×):上層の有色画像の発色が阻害され低下している。(4<ΔE)
(有色画像の発色の評価)
前述の有色画像の色相角θの各測定値に対して、最小値と最大値との色差Δθが小さいほど色再現性に優れる。得られた結果を表2に示す。また、得られた有色画像の最大色差の値から、下記の評価基準にそって有色画像の発色の評価を行った。
−有色画像の発色の評価(Δθ)−
A(◎):上層の有色画像の発色が阻害されずに良好に表れている(Δθ≦2)。
B(〇):上層の有色画像の発色が阻害されずに表れている(2<Δθ≦5)。
C(×):上層の有色画像の発色が阻害され低下している(5<Δθ)。
表1及び表2で示されるように、結着樹脂と白色着色剤とを含む白色トナー粒子を有し、白色トナーの載り量が8.0g/mの白色ベタ画像を形成した場合の、白色ベタ画像の隠蔽率が70%以上80%以下、彩度が9以上12以下、色相角が210°以上270°以下、明度が70以上80以下、である実施例1〜3の白色トナーは、彩度及び明度の低い記録媒体に印刷した際に、高隠蔽性を有しつつ、上層の有色画像の発色の低下を抑制することがわかった。
1Y、1M、1C、1K、1W 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K、2W 帯電ロール(帯電手段の一例)
3Y、3M、3C、3K、3W 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
4Y、4M、4C、4K、4W 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K、5W 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K、6W 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、8W トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K、10W 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
21 中間転写体クリーニング装置
22 駆動ロール
23 支持ロール
24 対向ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (16)

  1. 結着樹脂と、白色着色剤と、を含む白色トナー粒子を有し、
    白色トナーの載り量が8.0g/mの白色ベタ画像を形成した場合の、
    前記白色ベタ画像における、隠蔽率が70%以上80%以下、彩度が9以上12以下、色相角が210°以上270°以下、明度が70以上80以下、である白色トナー。
  2. 前記白色トナーの載り量を8.0g/m以上12.0g/m以下に変動させ白色ベタ画像を形成し、前記白色トナーの載り量と白色ベタ画像の色相角の関係から、最小二乗法による線形近似式を求めたとき、前記線形近似式の傾きmが、−1≦m≦0である請求項1に記載の白色トナー。
  3. 前記白色トナー粒子の体積平均粒子径D50vが6.0μm以上9.0μm以下である請求項1又は請求項2に記載の白色トナー。
  4. 前記白色トナー粒子の体積粒度分布指標が、1.4以上1.5以下である請求項3に記載の白色トナー。
  5. 前記白色トナー粒子の体積粒子径D84vが10.5μm未満であり、且つ、体積粒子径D16vが6.5μm以上である請求項3又は請求項4に記載の白色トナー。
  6. 前記白色着色剤の個数平均粒子径D50pが220nm以上300nm未満である請求項1〜請求項5に記載の白色トナー。
  7. 前記白色着色剤の個数粒度分布指標が、1.6以上1.7以下である請求項6に記載の白色トナー。
  8. 前記白色着色剤の個数粒子径D84pが330nm未満であり、且つ、個数粒子径D16pが220nm以上である請求項6又は請求項7に記載の白色トナー。
  9. 前記白色着色剤の含有量が、前記結着樹脂に対して、15質量%以上45質量%以下である請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の白色トナー。
  10. 前記結着樹脂が、ポリエステル樹脂及びスチレンアクリル樹脂、からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の白色トナー。
  11. 前記ポリエステル樹脂が、ウレア変性ポリエステル樹脂を含む請求項10に記載の白色トナー。
  12. 請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の白色トナーを含む静電潜像現像剤。
  13. 請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の白色トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  14. 請求項12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。
  15. 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12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。
  16. 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12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。
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