JP2020144317A - トナー、トナー収容ユニット、及び画像形成装置 - Google Patents

トナー、トナー収容ユニット、及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】画像の光輝性を担保しつつ、定着温度幅が広くかつ画像の剥がれを抑制することが可能なトナーを提供すること。【解決手段】金属を主成分とする平板状顔料を含むトナーであって、該トナーは、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定における重量平均分子量(Mw)が5000以上14000以下、かつ結着樹脂としてTHFに不溶なポリエステル樹脂(A)を含有し、該トナーのTHF不溶分の示差走査熱量測定(DSC)による昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移温度(Tg)が−60℃以上10℃以下であることを特徴とするトナー。【選択図】なし

Description

本発明は、トナー、トナー収容ユニット、及び画像形成装置に関する。
電子写真式カラー画像形成装置が広く普及するに従い、その用途も多種多様に広がり、従来のカラー画像に加え、メタリック調の画像も望まれている。
金属のごとき光輝感を持つ画像を形成する目的から、結着樹脂中に金属顔料を含有する光輝性トナーが用いられている。
金属光沢の画像は一定の角度から見た光の反射性が強いことが重要である。そのため鱗片状の平面を持つ反射性の高い顔料(光輝性顔料)を静電荷像現像用トナー(以下、トナーという)中に配合する必要がある。
このような反射性の高い顔料としては、金属や金属でコートされた顔料が適当であり、また反射性能を確保するためには顔料1粒子に一定の面積の平面がある顔料を、トナー定着画像中に面状に配列する必要がある。
優れた光輝性を有するために、画像に入射角−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)を2以上100以下であり、トナーの平均分子量が15000以上300000以下であるトナーが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、高い画像光輝性を得つつ、高温高湿環境においてトナーが飛散する現象を抑制するため、トナーの分子量を低くしたトナーが開示されている(例えば、特許文献2、3参照)。
本発明は、画像の光輝性を担保しつつ、定着温度幅が広くかつ画像の剥がれを抑制することが可能なトナーを提供することを目的とする。
上記課題は以下に記載する本発明のトナーによって解決することができる。
金属を主成分とする平板状顔料を含むトナーであって、
該トナーは、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定における重量平均分子量(Mw)が5000以上14000以下であり、かつ結着樹脂としてTHFに不溶なポリエステル樹脂(A)を含有し、該トナーのTHF不溶分の示差走査熱量測定(DSC)による昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移温度(Tg)が−60℃以上10℃以下であることを特徴とするトナー。
本発明によると、画像の光輝性を担保しつつ、定着温度幅が広くかつ画像の剥がれを抑制することが可能なトナーを提供することができる。
図1は、本発明の実施形態を示す画像形成装置の全体構成図である。 図2は、本発明のトナー粒子の一例の電子顕微鏡写真である。
従来、光輝性画像を実現するためには、トナーにより形成される画像表面で光輝性顔料の平面が並んで配置されており、光を効率よく反射する必要があると考えられてきた。
しかしながら、光輝性顔料は平板状の形状をしているため、画像上で平面が狭い間隔で並んで配置されると、特許文献1に記載されているトナーのようにトナーの分子量が高い場合、平板状の光輝性顔料と樹脂との接着力が弱くなり、画像を擦った際に光輝性顔料の界面で画像が剥がれてしまうという問題が生じてしまう。
また、特許文献2及び特許文献3に記載のトナーのように、分子量が低いと、光輝性顔料と樹脂との密着性は上がるが、定着温度の余裕度が低くなってしまうという問題が生じる。
そのため、画像の光輝性を担保しつつ、定着温度幅が広くかつ画像の剥がれを抑制することが可能なトナーを提供するという観点からは、上記引用文献1〜3に記載のトナーでは不十分であった。
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、トナーの分子量を低くしながらも、Tgが非常に低くかつ架橋構造をもった樹脂を併用することで、高温オフセットを防ぎ、定着余裕度が高いトナーを提供することが可能となった。また、Tgが低い高流動性の樹脂により光輝性顔料と結着樹脂との密着性を高めることができるため、顔料同士の近接や接着による画像の剥がれを抑制することが可能となった。
本発明のトナーの製造方法については、以下で詳しく説明する。
(トナー)
本発明のトナーは、金属を主成分とする平板状顔料とTHFに不溶なポリエステル樹脂(A)とを含み、更に必要に応じて、着色剤、離型剤などその他の成分を含有する。なお、本発明において、金属を主成分とする平板状顔料とは、金属の割合が50質量%を超える平板状顔料をいう。
本発明者らが鋭意検討を行ったところ、平板状顔料を含むトナーにおいては、顔料が鱗片状(平板状)又は扁平状であるため、定着後の画像において平板状顔料同士が近接または接触しやすく、顔料同士の界面において、画像の剥がれが起きやすいという問題があった。
そこで、トナーの分子量を低めの分子量とすることによって、具体的には、GPCにおけるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が5000〜14000である樹脂を使用することによって、顔料と樹脂とが密着し、顔料同士の接触を防ぐことができることを見出した。
トナーの重量平均分子量が5000未満であると、高温で定着した場合にホットオフセットが発生してしまう。また、トナーの重量平均分子量が14000を超えると、顔料と樹脂との密着性が悪くなってしまう。
また、THFに不溶な高分子量体または三次元架橋体であるポリエステル樹脂(A)、いわゆるゲル分のガラス転移温度(Tg)を−60℃以上10℃以下にすることで、トナーはゴム的な性質を振舞い、低温領域で変形しやすいが、過度のトナー流動を抑えることができる。このため、ホットオフセットの発生を抑え、定着の余裕度(定着が可能な温度幅)を上げることができる。また、ガラス転移温度(Tg)が一定の範囲内にあることによって、低温で高流動性であるため、顔料同士の隙間に入り込み、顔料同士の近接および接触を防ぐことができる。Tgが−60℃より低い場合は、トナーとしてのガラス転移点が低くなり過ぎるため、耐熱保存性の観点で好ましくない。一方、10℃を超えると、低温での流動性が不十分となり、顔料の隙間に入り込みにくくなってしまう。より好ましい温度範囲は−40℃以上0℃以下である。
THFに不溶なポリエステル樹脂の量は5%以上15%以下であるとよい。不溶分が5%以上であることにより、顔料と樹脂の接着が十分となり、顔料同士の接触を防ぐことができる。また、15%以下であることにより、定着下限を低くすることができ、定着余裕度が低くなることがない。
<THF可溶分の重量平均分子量(Mw)>
本発明において、トナーのテトラヒドロフラン可溶分および樹脂の分子量分布や重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフイー(GPC)測定装置(例えば、HLC−8220GPC(東ソー社製))を用いて測定できる。カラムとしては、TSKgel SuperHZM―H 15cm 3連(東ソー社製)を使用した。測定するトナーは、テトラヒドロフラン(THF)(安定剤含有、和光純薬製)にて0.15質量%溶液にし、0.2μmフィルターで濾過した後、その濾液を試料として用いた。前記THF試料溶液を測定装置に100μl注入し、温度40℃の環境下にて、流速 0.35ml/分間で測定した。
分子量は単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線を用いて計算を行った。前記標準ポリスチレン試料としては、昭和電工社製ShowdexSTANDARDシリーズおよびトルエンを用いた。 以下の3種類の単分散ポリスチレン標準試料のTHF溶液を作成し上記の条件で測定を行い、ピークトップの保持時間を単分散ポリスチレン標準試料の光散乱分子量として検量線を作成した。
溶液A:S-7450 2.5mg, S-678 2.5mg, S-46.5 2.5mg, S-2.90 2.5mg, THF 50ml
溶液B:S-3730 2.5mg, S-257 2.5mg, S-19.8 2.5mg, S-0.580 2.5mg, THF 50ml
溶液C:S-1470 2.5mg, S-112 2.5mg, S-6.93 2.5mg,トルエン2.5mg, THF 50ml
検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
<THFに不溶なポリエステル樹脂(A)>
トナーのTHF不溶分を得る手段としては、溶解濾過法や一般的なソックスレー抽出法を用いて抽出残渣を得る方法などがあり、いずれの方法でも問題なく利用できる。本発明では以下に記した溶解濾過法を用いてTHF不溶分を得た。また、THF不溶分とは顔料を除いた量をいう。
溶解濾過法によってトナーのTHF不溶分を得る方法を以下で説明する。
まず、トナー1gを秤量して100mLのTHF中に投入し、25℃の環境下にて撹拌子を用いて6時間撹拌を行い、トナーの可溶分が溶解した溶解液を得た。次いで前記溶解液を目開き0.2μmのメンブランフィルターにて濾過し、濾過物を再び50mLのTHF中に投入し、撹拌子を用いて10分間撹拌した。この作業を2、3回繰り返し、得られた濾過物を120℃、10kPa以下の環境下で乾燥させてTHF不溶分を得た。
ソックスレー抽出法を用いる場合は、トナー1部に対してTHF100部にて、6時間以上還流を行い、THF不溶分と可溶分を分取することが望ましい。
本発明におけるトナー、トナーのTHF不溶分、および樹脂などのガラス転移点は、示差走査熱量計(DSC)(例えば、Q−200(TAインスツルメント社製))を用いて測定できる。具体的には、対象試料5.0mgをアルミニウム製サンプルパンに入れ、ホルダーユニットに載せて電気炉中にセットする。測定は、窒素雰囲気下にて、−80℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱する(この過程を昇温1回目とする)。 次いで、150℃から降温速度10℃/minにて−80℃まで冷却して(降温過程)、再び昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱した(この過程を昇温2回目とする)。この過程の吸発熱変化を測定し、温度と吸発熱量とのグラフを描き、DSC曲線を得ることができる。
得られたDSC曲線は、Q−200システム中の解析プログラムを用いて解析を行い、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、吸熱量のエンタルピー緩和より低い温度におけるDSC曲線のベースラインの延長線と、エンタルピー緩和における最大傾斜を示す接線との交点から、対象試料のガラス転移温度を求めた。また、融点を有する試料においては、1回目の昇温時におけるDSC曲線の吸熱量ピークトップ温度を融点として求めた。
〜ポリエステル樹脂(A)〜
前記ポリエステル樹脂(A)は、THFに不溶な樹脂であり、本発明の条件を満たすものであれば使用することができるが、トナーの使用温度環境下においてゴム的な挙動を有する樹脂であることが望ましい。このため、ポリエステル樹脂(A)は架橋構造を有し、20℃以下の低温領域にガラス転移点を有し、室温以上の環境下ではゴム状平坦領域を有するような粘弾性挙動を示すものが好ましい。
また、前記ポリエステル樹脂(A)は、ウレタン結合またはウレア結合を構造中に導入することで、その分子間凝集力によってゴム弾性に優れた樹脂が得られ、耐熱保存性や機械的耐久性に優れたトナーが得られるので好ましい。また、樹脂構造中のウレタン結合またはウレア結合の濃度を調節することで、トナーのTHF不溶分の貯蔵弾性率を制御することができる。
架橋構造を有する前記ポリエステル樹脂(A)は、どのような手段で得られたものでも問題ないが、反応性前駆体(以下、「プレポリマー」とも称する。)と硬化剤を反応させて得ることができる。前記ポリエステル樹脂(A)をトナー中に導入する方法としては、反応して得られた架橋構造を有するポリエステル樹脂(A)を導入しても良いが、トナーの製造過程において、トナー粒子内で前記反応性前駆体と前記硬化剤を反応させながら、架橋構造を有するポリエステル樹脂(A)をトナー中に導入しても良く、トナー中にポリエステル樹脂(A)が均一に導入できるのでトナー品質の均一性の観点で好ましい。
前記反応性前駆体としては、前記硬化剤と反応可能な基を有するポリエステル樹脂であれば、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。
前記反応性前駆体における前記硬化剤と反応可能な基としては、例えば、活性水素基と反応可能な基などが挙げられる。前記活性水素基と反応可能な基としては、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基などが挙げられる。これらの中でも、前記非晶質ポリエステル樹脂にウレタン結合又はウレア結合を導入可能な点で、イソシアネート基が好ましい。
前記反応性前駆体は、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸の少なくともいずれかによって付与される分岐構造を有していても良い。
前記イソシアネート基を含有するポリエステル樹脂としては、例えば、活性水素基を有するポリエステル樹脂とポリイソシアネートとの反応生成物などが挙げられる。前記活性水素基を有するポリエステル樹脂は、例えば、ジオールと、ジカルボン酸と、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸の少なくともいずれかと重縮合することにより得られる。前記3価以上のアルコール及び前記3価以上のカルボン酸は、前記イソシアネート基を含有するポリエステル樹脂に分岐構造を付与する。
前記ジオールとしては、例えば、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、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール等の脂肪族ジオール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のオキシアルキレン基を有するジオール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の脂環式ジオール;脂環式ジオールに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類;ビスフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの等のビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物などが挙げられる。
これらの中でも、ポリエステル樹脂(A)のガラス転移点を20℃以下に制御する観点から、例えば、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、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等の炭素数3以上10以下の脂肪族ジオールを使用することが好ましく、樹脂中のアルコール成分の50mol%以上使用することがより好ましい。これらのジオールは、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。
前記ポリエステル樹脂(A)は非晶性樹脂であることが望ましく、また、樹脂鎖に立体障害を持たせることで定着時の溶融粘度が低下し、低温定着性がより発現しやすくなる。このため、前記脂肪族ジオールの主鎖は下記一般式(1)で表される構造を有することが好ましい。
[式中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を表し、nは3〜9の奇数を表す。但し、n個の繰り返し単位において、R及びRはそれぞれ同じであっても異なっていても良い。]
ここで、本発明における前記脂肪族ジオールの主鎖とは、前記脂肪族ジオールが有する二つのヒドロキシル基間を最短数で結ばれた炭素鎖のことである。前記主鎖の炭素数は奇数である場合、偶奇性により結晶性が低下するので好ましい。また、少なくとも1つ以上の炭素数1〜3のアルキル基を側鎖に有する場合、立体性により主鎖分子間の相互作用エネルギーが低下するのでより好ましい。
前記ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、マレイン酸、フマル酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。また、これらの無水物や低級(炭素数1〜3)アルキルエステル化物、ハロゲン化物を用いても良い。これらの中でも、ポリエステル樹脂(A)のTgを20℃以下に制御する観点から、炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸が好ましく、樹脂中のカルボン酸成分の50質量%以上使用することがより好ましい。これらのジカルボン酸は、1種単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。
前記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、ソルビトール等の3価以上の脂肪族アルコール;トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等の3価以上のポリフェノール類;3価以上のポリフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの等の3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキシド付加物などが挙げられる。
前記3価以上のカルボン酸としては、例えば、3価以上の芳香族カルボン酸などが挙げられ、特にはトリメリット酸、ピロメリット酸等の炭素数9以上20以下の3価以上の芳香族カルボン酸が好ましい。また、これらの無水物や、低級(炭素数1〜3)アルキルエステル化物、ハロゲン化物を用いても良い。
前記ポリイソシアネートとしては、例えば、ジイソシアネート、3価以上のイソシアネートなどが挙げられる。
前記ポリイソシアネートとしては、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、1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI[粗製ジアミノフェニルメタン〔ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)又はその混合物との縮合生成物;ジアミノジフェニルメタンと少量(たとえば5〜20質量%)の3官能以上のポリアミンとの混合物〕のホスゲン化物:ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)]、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−及びp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;エチレンジイソシアネート、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(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジ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、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等の脂肪族ジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−及び2,6−ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;m−及びp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の芳香脂肪族ジイソシアネート;リジントリイソシアネート、3価以上のアルコールのジイソシアネート変性物等の3価以上のポリイソシアネート;これらのイソシアネートの変性物が挙げられ、これらの2種以上の混合物であっても良い。前記イソシアネートの変性物としては、例えば、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物などが挙げられる。
前記硬化剤としては、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、活性水素基含有化合物などが挙げられる。
前記活性水素基含有化合物における活性水素基としては、例えば、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、メルカプト基などが挙げられる。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。
前記活性水素基含有化合物としては、ウレア結合を形成可能な点で、アミン類が好ましい。
前記アミン類としては、例えば、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の芳香族ジアミン;4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン等の脂環式ジアミン;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の脂肪族ジアミン;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の3価以上のアミン;エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等のアミノアルコール;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のアミノメルカプタン;アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等のアミノ酸;これらのアミノ基をアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類でブロックすることにより得ら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。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、ジアミン、ジアミンと少量の3価以上のアミンとの混合物が好ましい。
<平板状顔料>
本発明で使用する顔料は、平板状の形状を有している。前記顔料は、光を効率よく反射するため金属顔料であることが好ましい。係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。この中でも、光の反射率が高く、酸化による反射率の低下が低い、アルミニウムが好ましい。前記平板状顔料の表面は表面処理されていることが、分散性、耐汚触性の点で好ましい。前記平板状顔料は、各種表面処理剤、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、脂肪酸、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。
図2は平板状顔料aを含む本発明のトナーの一例の断面を示す顕微鏡写真である。
前記平板状顔料は、光の反射面を有するよう、鱗片状(平板状)又は扁平状であるとよい。これにより、光輝性を発現させることができる。前記平板状顔料は、1種単独で含有しても、2種以上を含有してもよい。また色調調製のために、染料や顔料などの各種色材と併用してもよい。
前記平板状顔料の含有量としては、トナーの全質量に対して、5質量%〜50質量%であることが好ましい。
<トナーの円形度>
本発明のトナーの円形度は、0.950以上0.985以下が好ましい。
トナーの円形度が一定の範囲で高いこと(つまりトナーの形状が丸いということ)により、前記平板状顔料が距離をおいてトナー中に存在できることになり、定着した後の画像で、平板状顔料同士の近接や接触を防止でき、定着画像の剥がれを抑制することが可能となる。
円形度が、0.950以上であることにより、光輝性顔料同士の近接や接触を防止することができ、定着画像の剥がれが発生することがない。円形度が、0.985以下であることにより、ブレードによるクリーニングが良好に行われるのでクリーニング性能が良好であり、スジ状の異常画像が発生することがない。なお、異常画像は画像表面が平滑ではないため、画像剥がれがおこりやすい。
ここで「円形度」は、フロー式粒子像分析装置FPIA−3000(東亜医用電子株式会社製、商品名)により計測した平均円形度をいう。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100mL〜150mL中に、分散剤として界面活性剤好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1mL〜0.5mL加え、更に測定試料(トナー)を0.1g〜0.5g程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1分間〜3分間分散処理し、分散液濃度が3,000個/μL〜1万個/μLとなるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定して、円形度を求める。
本発明で規定する所望の円形度を示す球形に近い形状のトナーを得るには、以下の手法を用いるのが、有効である。
(1)トナー形状、平板状顔料の間隔の調整方法1
トナーの好ましい製造方法として、平板状顔料と、針状及び板状の少なくともいずれかの状態を示す物質とを含有する有機液体を、水系媒体中に分散して水中油滴(O/W型)エマルションを作製する工程を含むことが挙げられる。水系媒体中で油滴が形成されるとその中で平板状顔料が自由に動くことができ、平板状顔料が同一方向に並ぶことを防止することができる。油滴はその後トナー粒子となるため、そのまま平板状顔料やその他の針状又は板状の物質が固定されトナーが形成される。その結果、扁平状のトナー形状になるのを防止することができる。
上記方法を実現するトナーの具体的な製造方法としては、トナー用樹脂や色材を有機溶剤に溶解、分散して油滴を作製する溶解懸濁法やラジカル重合性モノマーを用いた懸濁重合法が適している。
(2)トナー形状の調整方法2
トナー製造時において、水系媒体中でトナーの粘性を下げ、その時にせん断を与えることによってトナー粒子の扁平形状を補正することができる。溶解懸濁法においては脱溶剤を行う途中や、懸濁重合では重合転化率が途中の状態で、分散液にせん断を与え、粒子形状を楕円体から略球状に調整するとよい。
(3)トナー形状の調整方法3
平板状顔料を樹脂等でくるむ際にトナー表面の粘弾性を高くするとよい。
トナー表面に反応性官能基を優先的に配置し、高分子、架橋反応を生じさせるとよい。
例えば、トナー製造時において、水系媒体中における油滴と水系媒体との界面で反応を起こす別々の物質を存在させる。反応性プレポリマーを油滴側に、プレポリマーと反応する物質を水系側に入れておく。
またトナー表面の粘弾性を高く維持するために、固体微粒子をトナー表面に配置するようにすることも有効である。例えば油滴内に油水界面に配向しやすい有機変性無機微粒子を入れておくとよい。有機変性無機微粒子としては、有機変性ベントナイト、有機変性モンモリロナイト、有機溶媒分散型コロイダルシリカなどが挙げられる。
〜その他の材料〜
また、本発明のトナーは、結着樹脂以外にも本発明の効果を損なわない範囲で、その他の樹脂や、着色剤、ワックス、帯電制御剤、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などのその他の成分を必要に応じて含有していてもよい。
前記その他の樹脂としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ポリスチレン、ポリp−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン又はその置換体の単重合体、スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸共重合隊、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプロピル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリチメルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン樹脂、変性ロジン樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂など、及び活性水素基と反応可能な官能基を有するように変性されたこれらの樹脂類が挙げられる。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。
前記その他の樹脂としては、本発明におけるトナーのガラス転移温度と、前記トナーの貯蔵弾性率を特に好ましい値に制御する観点から、前記ポリエステル樹脂(A)と相溶可能な樹脂であることが特に好ましく、ポリエステル樹脂(B)であることが特に好ましい。高いゴム弾性を有するポリエステル樹脂(A)の架橋構造の間に、相溶可能な樹脂を存在させることで、高次の架橋構造を有するにも関わらず、定着温度領域では非常に溶融性に優れたトナーを得ることが可能である。
前記相溶可能なポリエステル樹脂(B)は、トナーのガラス転移温度の制御上の観点から、30℃以上80℃以下であることが好ましく、40℃以上75℃以下であることがより好ましい。
前記相溶可能なポリエステル樹脂としては、THFに溶解可能な線状または非線状のポリエステル樹脂が好ましく、未変性のポリエステル樹脂であることが好ましい。前記未変性ポリエステル樹脂とは、多価アルコールと、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸又はその誘導体とを用いて得られるポリエステル樹脂であって、イソシアネート化合物などにより変性されていないポリエステル樹脂である。
前記多価アルコールとしては、例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物;エチレングリコール、プロピレングリコール;水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物等のジオール;グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の3価以上のアルコール;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。
前記多価カルボン酸としては、例えば、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸;ドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸等の炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数2〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸等のジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸、又はそれらの酸無水物等の3価以上のカルボン酸;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。
前記ポリエステル樹脂(B)の分子量としては特に制限はないが、分子量が低すぎる場合、トナーの耐熱保存性、帯電性、現像機内での攪拌等のストレスに対する機械的耐久性に劣る場合があり、分子量が高すぎる場合、トナーの溶融時の粘弾性が高くなり低温定着性に劣る場合がある。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)測定における重量平均分子量(Mw)は5,000〜20,000であることが好ましく、7,000〜12,000であることがより好ましい。また、数平均分子量(Mn)は1,000〜4,000であることが好ましく、1,500〜3,000であることがより好ましい。また、Mw/Mnは1.0〜4.0であることが好ましく、1.0〜3.5であることがより好ましい。
前記ポリエステル樹脂の酸価としては特に制限はないが、1mgKOH/g〜50mgKOH/gが好ましく、5mgKOH/g〜30mgKOH/gがより好ましい。1mgKOH/g以上であることにより、トナーが負帯電性となりやすく、更には、紙とトナーの親和性が向上し、定着性が良好となる。50mgKOH/gを超えると、帯電安定性、特に環境変動に対する帯電安定性が低下することがある。
前記ポリエステル樹脂の水酸基価としては特に制限はないが、5mgKOH/g以上であることが好ましい。
前記その他の樹脂として、結晶性樹脂を含有していても良い。
前記結晶性樹脂は、定着温度付近において、融解するものが好ましい。このような結晶性樹脂をトナー中に含有させておくことによって、定着温度では、結晶性樹脂の融解に伴って結着樹脂と相溶化し、トナーのシャープメルト性を向上させ、低温定着性に優れた効果を発揮する。
前記結晶性樹脂としては、結晶性を有するもの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。例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ビニル樹脂、変性結晶性樹脂などが挙げられる。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。
前記結晶性樹脂の融点としては、特に制限はないが、60℃以上100℃以下であることが好ましい。前記融点が、60℃未満であると、結晶性樹脂が低温で融解が始まりやすいため、トナーの耐熱保存性が低下することがある。100℃を超えると、低温定着性への効果があまり得られない。
前記結晶性ポリエステル樹脂の分子量としては、特に制限はないが、前記結晶性ポリエステル樹脂のオルトジクロロベンゼン可溶分によるGPC測定において、重量平均分子量(Mw)が、3,000〜30,000、数平均分子量(Mn)1,000〜10,000、Mw/Mn1.0〜10であることが好ましく、重量平均分子量(Mw)5,000〜15,000、数平均分子量(Mn)2,000〜10,000、Mw/Mn1.0〜5.0であることがより好ましい。重量平均分子量および数平均分子量が小さすぎる場合は、耐熱保存性が悪化することがあり、逆に大きすぎると、低温定着性への効果が少なくなる。また、Mw/Mnが5.0を超える場合は、トナーに十分なシャープメルト性を付与することが出来ないことがある。
前記結晶性ポリエステル樹脂の酸価としては、特に制限はないが、紙と樹脂との親和性の観点から、所望の低温定着性を達成するためには、5mgKOH/g以上が好ましく、10mgKOH/g以上がより好ましい。一方、耐高温オフセット性を向上させるには、45mgKOH/g以下が好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂の水酸基価としては、特に制限はないが、所望の低温定着性を達成し、かつ良好な帯電特性を達成するためには、0mgKOH/g〜50mgKOH/gが好ましく、5mgKOH/g〜50mgKOH/gがより好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂のトナー中における含有量としては、特に制限はないが、前記トナー100質量部に対して、3質量部〜20質量部が好ましく、5質量部〜15質量部がより好ましい。前記含有量が、3質量部未満であると、低温定着性への効果が乏しく、20質量部を超えると、耐熱保存性が低下したり、トナーの機械的耐久性や耐擦性が悪化したりすることがある。
<<ワックス>>
前記ワックスとしては、特に制限はなく、公知の中から目的に応じて適宜選択することができる。
平板状顔料のスタックを防止したり、平板状顔料の面間隔を広げるために使用されるワックスとしては、ある程度の極性を持たせるためワックス製造途中で分岐させたり、極性基を導入したりしたワックスが好ましい。ワックスの融点はトナーに用いる樹脂の溶融温度と同程度、もしくは定着時の紙上画像の温度以下であれば高くてもよい。
極性基としては水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基などの極性基を導入した変性ワックスが例示できる。また空気酸化法によって炭化水素を酸化させた酸化変性ワックス、そのカリウム、ナトリウムなどの金属塩、酸性基の入った重合体、例えば無水マレイン酸の共重合体とアルファーオレフィンとの共重合体、これらの塩、イミドエステル、4級アミン塩、水酸基で変性された炭化水素をアルコキシ化したものなどが挙げられる。
本発明のワックスとして、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素系ワックスなどが挙げられる。
カルボニル基含有ワックスをエステル化したものとして、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトンなどが挙げられる。
前記ポリアルカン酸エステル系のワックスとしては、例えば、カルナバワックス、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が挙げられる。
前記ポリアルカノールエステルとしては、例えば、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が挙げられる。
前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミドなどが挙げられる。
前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミドなどが挙げられる。
前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトンなどが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが特に好ましい。
前記ポリオレフィンワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどが挙げられる。
前記長鎖炭化水素系ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、サゾールワックスなどが挙げられる。
前記ワックスの融点としては、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℃〜90℃がより好ましい。前記融点が50℃以上であれば、耐熱保存性を良好に維持することができ、100℃以下であれば、低温での定着時にコールドオフセットを生じさせない。
前記ワックスの融点は、例えば、示差走査熱量計(TA−60WS及びDSC−60(島津製作所製))を用いて測定することができる。即ち、まず、ワックス5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、該試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次いで、窒素雰囲気下、0℃から昇温速度10℃/minで150℃まで昇温し、その後、150℃から降温速度10℃/minで0℃まで降温した後、更に昇温速度10℃/minで150℃まで昇温してDSC曲線を計測する。得られたDSC曲線から、DSC−60システム中の解析プログラムを用いて、2回目の昇温時における融解熱の最大ピーク温度を融点として求めることができる。
前記ワックスの溶融粘度としては、100℃における測定値として、5mPa・sec〜100mPa・secが好ましく、5mPa・sec〜50mPa・secがより好ましく、5mPa・sec〜20mPa・secが特に好ましい。前記溶融粘度が、5mPa・sec以上であれば、離型性の低下を防止でき、100mPa・sec以下であれば、耐ホットオフセット性、及び低温での離型性の悪化を有効に防止することができる。
針状又は板状の物質に加工したワックスとトナー中に含有されるそれ以外のワックスも含めたワックスの総含有量は、トナーに対して1質量%〜30質量%が好ましく、5質量%〜10質量%がより好ましい。前記総含有量が、5質量%以上であれば、トナーの耐ホットオフセット性の悪化を有効に防止でき、10質量%以下であれば、トナーの耐熱保存性、帯電性、転写性、耐ストレス性の悪化を有効に防止することができる。
針状又は板状の物質としてのワックスの含有量は、前記平板状顔料に対し1質量%〜30質量%が好ましく、5質量%〜10質量%がより好ましい。
<<着色剤>>
平板状顔料と併用できる着色剤としては、特に制限はなく、公知の着色剤から目的に応じて適宜選択することができる。
ブラック用のものとしては、例えばファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料等が挙げられる。
マゼンタ用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、48:1、49、50、51、52、53、53:1、54、55、57、57:1、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、150、163、177、179、184、202、206、207、209、211、269;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35等が挙げられる。
シアン用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、60;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45又フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料、グリーン7、グリーン36等が挙げられる。
イエロー用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、55、65、73、74、83、97、110、139、151、154、155、180、185;C.I.バットイエロー1、3、20、オレンジ36等が挙げられる。
トナー中における着色剤の含有量は、1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。前記含有量が、1質量%以上であれば、トナーの着色力の低下を防止でき、15質量%以下であれば、トナー中での顔料の分散不良を防止でき、着色力の低下及びトナーの電気特性の低下の問題を有効に防止できる。
着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。このような樹脂としては、特に制限はないが、結着樹脂との相溶性の点から、結着樹脂、又は結着樹脂と類似した構造の樹脂を用いることが好ましい。
前記マスターバッチは、高せん断力をかけて、樹脂と着色剤を混合又は混練させて製造することができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶媒を添加することが好ましい。また、いわゆるフラッシング法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができ、乾燥する必要がない点で好適である。フラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶媒と共に混合又は混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水及び有機溶媒を除去する方法である。混合又は混練には、例えば、三本ロールミル等の高せん断分散装置を用いることができる。
<<帯電制御剤>>
また、トナーに適切な帯電能を付与するために、必要に応じて帯電制御剤をトナーに含有させることも可能である。
帯電制御剤としては、公知の帯電制御剤がいずれも使用可能である。有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましく、例えば、トリフェニルメタン系染料、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、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。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。
前記帯電制御剤の含有量は、結着樹脂の種類、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あり、一義的に限定されるものではないが、前記結着樹脂に対し0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.02質量%〜2質量%がより好ましい。前記添加量が、5質量%以下であれば、トナーの帯電性が大きすぎることなく、帯電制御剤の効果を発揮でき、現像ローラとの静電気的吸引力を抑制し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下という問題を有効に防止することができる。0.01質量%以上であれば、帯電立ち上り性や帯電量が十分である。
<<外添剤>>
トナーは流動性改質や帯電量調整、電気特性の調整などの目的として各種の外添剤を添加することが出来る。外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、脂肪酸金属塩(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど);金属酸化物(例えばチタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど)又はこれらの疎水化物、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、チタニア粒子、疎水化されたチタニア微粒子、が好適に挙げられる。
前記疎水化されたシリカ微粒子としては、例えばHDK H2000、HDK H2000/4、HDK H2050EP、HVK21、HDK H1303(いずれも、ヘキスト社製);R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(いずれも日本アエロジル株式会社製)などが挙げられる。前記チタニア微粒子としては、例えばP−25(日本アエロジル株式会社製);STT−30、STT−65CS(いずれも、チタン工業株式会社製);TAF−140(富士チタン工業株式会社製);MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(いずれも、テイカ株式会社製)などが挙げられる。前記疎水化された酸化チタン微粒子としては、例えばT−805(日本アエロジル株式会社製);STT−30A、STT−65S−S(いずれも、チタン工業株式会社製);TAF−500T、TAF−1500T(いずれも、富士チタン工業株式会社製);MT−100S、MT−100T(いずれも、テイカ株式会社製);IT−S(石原産業株式会社製)などが挙げられる。
前記疎水化されたシリカ微粒子、疎水化されたチタニア微粒子、疎水化されたアルミナ微粒子は、親水性の微粒子をメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤で処理して得ることができる。前記疎水化処理剤としては、例えばジアルキルジハロゲン化シラン、トリアルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハロゲン化シラン、ヘキサアルキルジシラザンなどのシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、シリコーンワニスなどが挙げられる。
前記外添剤の一次粒子の平均粒径は、1nm〜100nmが好ましく、3nm〜70nmがより好ましい。前記平均粒径が1nm以上であれば、外添剤がトナー中に埋没し、その機能が有効に発揮されにくいという問題を有効に防止できる。100nm以下であれば、感光体表面が不均一に傷つけられるという問題を有効に防止できる。前記外添剤としては、無機微粒子や疎水化処理無機微粒子を併用することができるが、疎水化処理された一次粒子の平均粒径が20nm以下の無機微粒子を少なくとも2種類含み、かつ30nm以上の無機微粒子を少なくとも1種類含むことがより好ましい。また、前記無機微粒子のBET法による比表面積は、20m/g〜500m/gであることが好ましい。
前記外添剤の添加量は、前記トナーに対し0.1質量%〜5質量%が好ましく、0.3質量%〜3質量%がより好ましい。
前記外添剤として樹脂微粒子も添加することができる。例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン;メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルの共重合体;シリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系;熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。このような樹脂微粒子を併用することによってトナーの帯電性が強化でき、逆帯電のトナーを減少させ、地肌汚れを低減することができる。
前記樹脂微粒子の添加量は、前記トナーに対し0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.1質量%〜2質量%がより好ましい。
<トナーの製造方法>
トナーの製造方法や使用する材料は、本発明で規定する上記要件を満たすことができれば公知のものが適宜使用可能である。本発明のトナーの製造方法として、例えば、混練粉砕法や、水系媒体中にてトナー粒子を造粒する、いわゆるケミカル工法が挙げられる。
しかし、特に上記要件を実現する製造方法としては、トナー用樹脂や色材を有機溶剤に溶解、分散して油滴を作製する溶解懸濁法や、ラジカル重合性モノマーを用いた懸濁重合法が適している。
より好ましい製造方法としては、平板状顔料と、必要に応じ針状及び板状の少なくともいずれかの状態を示す物質とを含有する有機液体を、水系媒体中に分散して水中油滴(O/W型)エマルションを作製する工程を含むトナーの製造方法が挙げられる。水系媒体中で油滴が形成されるとその中で平板状顔料やその他の針状、板状粒子が自由に動くことができ、平板状顔料が同一方向に並ぶのを防止することができる。油滴はその後トナー粒子となるため、そのまま平板状顔料やその他の針状、板状物質が固定化される。
<<溶解懸濁法及び懸濁重合法>>
前記溶解懸濁法は、例えば、少なくとも結着樹脂乃至樹脂前駆体、着色剤、及びワックスを含有してなるトナー組成物を有機溶剤中に溶解乃至分散させた油相組成物を、水系媒体中で分散乃至乳化させることにより、トナーの母体粒子を製造する方法である。
前記トナー組成物を溶解乃至分散させる場合に用いる有機溶剤としては、沸点が100℃未満の揮発性であることが、後の溶剤除去が容易になる点から好ましい。
該有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のエステル系又はエステルエーテル系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ−n−ブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール系溶剤、これらの2種以上の混合溶剤が挙げられる。
前記溶解懸濁法では、油相組成物を水系媒体中で分散乃至乳化させる際に、必要に応じて、乳化剤や分散剤を用いてもよい。
該乳化剤又は分散剤としては、公知の界面活性剤、水溶性ポリマー等を用いることができる。該界面活性剤としては、特に制限はなく、アニオン界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸、リン酸エステル等)、カチオン界面活性剤(四級アンモニウム塩型、アミン塩型等)、両性界面活性剤(カルボン酸塩型、硫酸エステル塩型、スルホン酸塩型、リン酸エステル塩型等)、非イオン界面活性剤(AO付加型、多価アルコール型等)等が挙げられる。
界面活性剤は、1種単独又は2種以上の界面活性剤を併用してもよい。
該水溶性ポリマーとしては、セルロース系化合物(例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びそれらのケン化物など)、ゼラチン、デンプン、デキストリン、アラビアゴム、キチン、キトサン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンイミン、ポリアクリルアミド、アクリル酸(塩)含有ポリマー(ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリアクリル酸の水酸化ナトリウム部分中和物、アクリル酸ナトリウム−アクリル酸エステル共重合体)、スチレン−無水マレイン酸共重合体の水酸化ナトリウム(部分)中和物、水溶性ポリウレタン(ポリエチレングリコール、ポリカプロラクトンジオール等とポリイソシアネートの反応生成物等)などが挙げられる。
また、乳化又は分散の助剤として、上記の有機溶剤及び可塑剤等を併用することもできる。
トナーは、溶解懸濁法において、少なくとも結着樹脂、活性水素基と反応可能な官能基を有する結着樹脂前駆体(反応性基含有プレポリマー)、着色剤、及びワックスを含む油相組成物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中に分散乃至乳化させ、該油相組成物中及び/又は水系媒体中に含まれる活性水素基含有化合物と、前記反応性基含有プレポリマーとを反応させる方法によりトナーの母体粒子を造粒して得ることが好ましい。
前記樹脂微粒子は、公知の重合方法を用いて形成することができるが、樹脂微粒子の水性分散液として得ることが好ましい。
樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法としては、例えば、以下の(a)〜(h)に示す方法が挙げられる。
(a)ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法のいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(b)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(c)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましく、加熱により液状化してもよい。)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(d)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(e)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を形成した後、樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(f)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液に貧溶剤を添加する、又は予め溶剤に加熱溶解させた樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、溶剤を除去して樹脂微粒子を形成した後、樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(g)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液を、適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、減圧等によって溶剤を除去して、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(h)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
前記樹脂微粒子の体積平均粒径は10nm以上300nm以下が好ましく、30nm以上120nm以下がより好ましい。該樹脂微粒子の体積平均粒径が10nm以上で、及び300nm以下であれば、トナーの粒度分布が悪化するという問題を有効に防止できる。
前記油相の固形分濃度は、40%〜80%であることが好ましい。濃度が高すぎると、溶解乃至分散が困難になり、また粘度が高くなって扱いづらく、濃度が低すぎると、トナーの製造性が低下する。
前記着色剤やワックス等の結着樹脂以外のトナー組成物、及びそれらのマスターバッチ等は、それぞれ個別に有機溶剤に溶解乃至分散させた後、結着樹脂溶解液又は分散液に混合してもよい。
前記水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、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)等が挙げられる。
前記水系媒体中への分散乃至乳化の方法としては、特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。中でも、粒子の小粒径化の観点からは、高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1,000rpm〜30,000rpm、好ましくは5,000rpm〜20,000rpmである。分散時の温度としては、通常、0℃〜150℃(加圧下)、好ましくは20℃〜80℃である。
前記有機溶剤を、得られた乳化分散体から除去するためには、特に制限はなく、公知の方法を使用することができ、例えば、常圧または減圧下で系全体を撹拌しながら徐々に昇温し、液滴中の有機溶剤を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。
水系媒体に分散されたトナーの母体粒子を洗浄、乾燥する方法としては、公知の技術が用いられる。即ち、遠心分離機、フィルタープレスなどで固液分離した後、得られたトナーケーキを常温〜約40℃程度のイオン交換水に再分散させ、必要に応じて酸やアルカリでpH調整した後、再度固液分離する。この工程を数回繰り返すことにより不純物や界面活性剤などを除去した後、気流乾燥機や循環乾燥機、減圧乾燥機、振動流動乾燥機などにより乾燥することによってトナー粉末を得る。この際、遠心分離などでトナーの微粒子成分を取り除いてもよいし、また、乾燥後に必要に応じて公知の分級機を用いて所望の粒径分布にすることができる。
有機溶剤の代わりにラジカル重合性モノマーと重合開始剤を用いて油相を作製し、同様に乳化を行い油滴を作製してから重合反応を熱等で行えば懸濁重合法となる。ラジカル重合性モノマーはスチレン、アクリル酸エステル、メタアクリル酸エステル系モノマーが好ましく、重合開始剤としてはアゾ系、過酸化物系の開始剤が選ばれる。懸濁重合法の場合は有機溶剤を除去する工程が必要ない。
また、トナーの流動性や保存性、現像性、転写性を高めるために、以上のようにして製造されたトナー母体粒子に更に疎水性シリカ微粉末等の無機微粒子を添加混合してもよい。
添加剤の混合は一般の粉体の混合機が用いられるがジャケット等装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。なお、添加剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中又は漸次添加剤を加えていけばよい。この場合、混合機の回転数、転動速度、時間、温度等を変化させてもよい。又はじめに強い負荷を、次に、比較的弱い負荷を与えてもよいし、その逆でもよい。使用できる混合設備としては、例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー等が挙げられる。次いで、250メッシュ以上の篩を通過させて、粗大粒子、凝集粒子を除去し、トナーが得られる。
(現像剤)
本発明の現像剤は、少なくとも前記トナーを含み、必要に応じてキャリア等の適宜選択されるその他の成分を含む。
このため、転写性、帯電性等に優れ、高画質な画像を安定に形成することができる。なお、現像剤は、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。
前記トナーを二成分系現像剤に用いる場合には、キャリアと混合して用いればよい。前記二成分現像剤中の前記キャリアの含有量としては、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、90質量%〜98質量%が好ましく、93質量%〜97質量%がより好ましい。
<キャリア>
前記キャリアとしては、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、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有するものが好ましい。
−芯材−
前記芯材としては、磁性を有する粒子であれば特に限定されるものではなく、例えば、フェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル等が好適に挙げられる。また、近年著しく進む環境面への適応性を配慮した場合には、フェライトであれば、従来の銅−亜鉛系フェライトではなく、例えば、マンガンフェライト、マンガン−マグネシウムフェライト、マンガン−ストロンチウムフェライト、マンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト、リチウム系フェライト等を用いることが好適である。
(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、画像の光輝性を担保しつつ、高精細、高画質な画像を形成できる。
本発明のトナーを用いて画像を形成するについて以下説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示す画像形成装置の全体構成図である。
図1に示す画像形成装置1は、タンデム型の画像形成部(以下、作像部という)によってカラー画像を形成するカラー画像形成装置であり、画像読取部10、作像部11、給紙部12、転写部13、定着部14、排紙部15から構成される。
(画像読取部10)
画像読取部10は、原稿の画像を読み取り、画像情報を生成するためのものである。コンタクトガラス101及び読取センサ102から構成される。画像読取部10では、原稿に光を照射し、その反射光をCCD(電荷結合素子)やCIS(密着型イメージセンサ)等のセンサで受光し、光の3原色であるRGB各色の電気的な色分解信号を読み込む。
(作像部11)
作像部11は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色に加え、無色透明(クリア)や白色などの特色(S)のトナー像を形成・出力する5つの作像ユニット110S、110Y、110M、110C、110Kから構成されている。
5つの作像ユニット110S、110Y、110M、110C、110Kは、画像形成材料として、互いに異なる色のS、Y、M、C、Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。各作像ユニット110S、110Y、110M、110C、110Kは、装置本体2に対して着脱可能に構成されていて、所謂プロセスカートリッジを構成している。以下、共通する構成については、Kトナー像を形成するための作像ユニット110Kを例にとって説明する。
作像ユニット110Kは、帯電装置111K、K色トナー像を表面に担持するK色トナー用像担持体としての感光体112K、現像装置114K、除電装置115K、感光体クリーニング装置116K等を備えている。これらの装置が共通の保持体に保持されていて、装置本体2に対して一体的に着脱することで、それらを同時に交換できるようになっている。
感光体112Kは、基板の表面上に有機感光層が形成された外径60mmのドラム形状であり、駆動手段により反時計回りに回転駆動される。帯電装置111Kは、帯電チャージャ(帯電器)の帯電電極である帯電ワイヤに帯電バイアスを印加することで、帯電ワイヤと感光体112Kの外周表面との間に放電を発生させ、感光体112Kの表面を一様に帯電させる。本実施形態では、トナーの帯電極性と同じマイナスの極性に帯電させている。帯電バイアスとしては、直流電圧に交流電圧を重畳したものを採用している。尚、帯電チャージャに代えて、感光体112Kに接触あるいは近接して設けられる帯電ローラを用いる方式を採用してもよい。
一様に帯電された感光体112Kの表面には、後述する露光装置113から照射されるレーザ光により光走査されて、K用の静電潜像が形成される。感光体112Kの一様帯電した表面の全域のうち、レーザ光が照射された箇所は電位が減衰し、レーザ照射箇所の電位が、それ以外の箇所(地肌部)の電位よりも小さい静電潜像となる。このK用の静電潜像は、後述するKトナーを用いる現像装置114Kによって現像されてKトナー像になる。そして、後述する中間転写ベルト131上に1次転写される。
現像装置114Kは、Kトナーとキャリアを含む2成分現像剤が収容される容器を有し、この容器内に具備される現像スリーブ内部のマグネットローラの磁力によって現像剤を現像スリーブ表面に担持する。上記現像スリーブには、トナーと同極性であって、感光体112Kの静電潜像よりも大きく、感光体112Kの帯電電位よりも小さな現像バイアスが印加される。上記現像スリーブと感光体112Kの静電潜像との間には、上記現像スリーブから静電潜像に向かう現像ポテンシャルが作用する。また、上記現像スリーブと感光体112Kの地肌部との間には、上記現像スリーブ上のトナーをスリーブ表面に向けて移動させる非現像ポテンシャルが作用する。現像ポテンシャル及び非現像ポテンシャルの作用により、上記現像スリーブ上のKトナーが感光体112Kの静電潜像に選択的に付着され現像されることで、感光体112K上にK色のトナー像が形成される。
除電装置115Kは、中間転写ベルト131にトナー像が1次転写された後の感光体112Kの表面を除電する。感光体クリーニング装置116Kは、クリーニングブレードとクリーニングブラシとを備えており、除電装置115Kによって除電された感光体112Kの表面に残った転写残トナー等を除去する。
図1において、作像ユニット110Sは、帯電装置111S、特色トナー像を表面に担持する特色トナー用像担持体としての感光体112S、現像装置114S、除電装置115S、感光体クリーニング装置116S等を備えている。他の作像ユニット110C、110M、110Yについても同様である。よって、作像ユニット110C、110M、110Y、110Sにおいても、作像ユニット110Kと同様にして、各感光体112S、112Y、112M、112C上にS、Y、M、Cトナー像が形成される。
作像ユニット110S、110Y、110M、110C、110Kの上方には、潜像書込手段ないしは露光手段としての露光装置113が配置されている。露光装置113は、画像読取部10やパーソナルコンピュータ等の外部機器から送られてくる画像情報に基づいてレーザダイオードから発したレーザ光により、感光体112S、112Y、112M、112C、112Kを光走査する。
露光装置113は、光源から発せられたレーザ光をポリゴンモータによって回転駆動されるポリゴンミラーによって主走査方向に偏光させながら複数の光学レンズやミラーを介して感光体112S、112Y、112M、112C、112Kに照射するものである。レーザ光に代えて、複数のLEDから発せられるLED光によって光書込み、照射する構成を採用してもよい。
(給紙部12)
給紙部12は、転写部13に対して紙の一例である用紙を供給するものであり、用紙収容部121、給紙ピックアップローラ122、給紙ベルト123及びレジストローラ124を備えている。給紙ピックアップローラ122は、用紙収容部121に収容されている用紙を給紙ベルト123の方へ移動させるために回転するように設けられている。このように設けられている給紙ピックアップローラ122は、収容されている用紙のうち最上段にある用紙を一枚ずつ取り出し、給紙ベルト123に載置する。給紙ベルト123は、給紙ピックアップローラ122によって取り出された用紙を転写部13に搬送する。レジストローラ124は、中間転写ベルト131上のトナー像が形成されている部分が転写部13の転写ニップとしての2次転写ニップ139に到達されるタイミングで用紙を送り出すものである。
(転写部13)
転写部13は、作像ユニット110S、110Y、110M、110C、110Kの下方に配置されている。転写部13は、駆動ローラ132、従動ローラ133、中間転写ベルト131、1次転写ローラ134S、134Y、134M、134C、134K、2次転写ローラ135、2次転写対向ローラ136、トナー付着量センサ137、ベルトクリーニング装置138を備えている。
中間転写ベルト131は、無端状の中間転写体として機能し、そのループの内側に配設された駆動ローラ132、従動ローラ133、2次転写対向ローラ136、1次転写ローラ134S、134Y、134M、134C、134K等によって張架されている。尚、配設とは、配置して設けること、あるいは位置を決めて設けることを、張架とは、張力がかかった状態で掛け渡すことを、それぞれ意味する。
駆動手段により図中時計回りに回転駆動される駆動ローラ132によって、中間転写ベルト131は同方向に無端移動・走行し、感光体112S、112Y、112M、112C、112Kに接しながら移動する。
中間転写ベルト131としては、厚み20〜200[μm]、好ましくは60[μm]程度のものを用いている。また、体積抵抗率は1×10〜1×1012[Ω・cm]、好ましくは1×10[Ω・cm]程度の(三菱化学製ハイレスターUP MCP HT45にて、印加電圧100Vの条件で測定)のカーボン分散ポリイミド樹脂が望ましい。
駆動ローラ132に巻き掛けられている中間転写ベルト131近傍上には、トナー付着量センサ137が配置されている。トナー付着量センサ137は、中間転写ベルト131上に転写されたトナー像の量を検出するトナー量検出手段として機能する。トナー付着量センサ137は、光反射型のフォトセンサからなる。トナー付着量センサ137は、中間転写ベルト131上に付着・形成されているトナー像(特色トナーを含む)からの反射光量を検出する事により、トナー付着量を測定するものである。尚、トナー付着量センサ137としては、上記機能から、従来から一般的に使用されているトナー濃度を検出・測定するトナー濃度検出手段としてのトナー濃度センサなどを兼ねて用いても良い。その場合、新規なトナー量検出手段を配設することが回避できるので、部品点数を減らしてコストダウンに寄与できる。なお、中間転写ベルト131の対向位置に代えて、トナー付着量センサ137は感光体112上のトナー像を検出する位置に配置してもよい。
1次転写ローラ134S、134Y、134M、134C、134Kは、中間転写ベルト131を挟んで、それぞれ感光体112S、112Y、112M、112C、112Kと対向して配置され、中間転写ベルト131を移動させるように従動回転する。これにより、中間転写ベルト131の表の面と、感光体112S、112Y、112M、112C、112Kとが当接(突き当てた状態に接することを意味する)する1次転写ニップが形成される。1次転写ローラ134S、134Y、134M、134C、134Kには、1次転写バイアス電源によってそれぞれ1次転写バイアスが印加される。これにより、感光体112S、112Y、112M、112C、112K上のS、Y、M、C、Kトナー像と、1次転写ローラ134S、134Y、134M、134C、134Kとの間に1次転写バイアスが形成される。そして、中間転写ベルト131に対して順次、各色トナー像が転写される。
S用の感光体112S表面に形成されたSトナー像は、感光体112Sの回転に伴ってS用の1次転写ニップに進入する。そして、転写バイアスやニップ圧の作用により、感光体112S上から中間転写ベルト131上に1次転写される。このようにしてSトナー像が1次転写された中間転写ベルト131は、その後、Y、M、C、K用の1次転写ニップを順次通過する。そして、感光体112Y、112M、112C、112K上のY、M、C、Kトナー像が、Sトナー像上に順次重ね合わせて1次転写される。この重ね合わせの1次転写により、中間転写ベルト131上にはカラートナー像とクリアトナーなどの特色トナー像とを具備する重ね合わせトナー像が形成される。すなわち、中間転写ベルト131には、有色トナー用像担持体及び特色トナー用像担持体の表面にそれぞれ担持されるトナー像が重ね合わせて転写される。
1次転写ローラ134S、134Y、134M、134C、134Kは、金属製の芯金と、この表面上に固定された導電性のスポンジ層とを具備する弾性ローラからなり、外径16[mm]、芯金径10[mm]で構成されている。また、接地された外径30[mm]の金属ローラを10[N]の力でスポンジ層に押し当てた状態で、1次転写ローラ134S、134Y、134M、134C、134Kの芯金に1000[V]の電圧を印加したときに流れる電流Iから、スポンジ層の抵抗値Rを算出した。具体的には、上記芯金に1000[V]の電圧を印加したときに流れる電流Iから、オームの法則(R=V/I)に基づいて算出したスポンジ層の抵抗値Rは、約3×10[Ω]である。このような1次転写ローラ134S、134Y、134M、134C、134Kに対して、1次転写バイアス電源から定電流制御で出力される1次転写バイアスが印加される。尚、1次転写ローラ134S、134Y、134M、134C、134Kに代えて、転写チャージャや転写ブラシ等を採用してもよい。
2次転写ローラ135は、2次転写対向ローラ136との間に中間転写ベルト131と用紙を挟み込んで、駆動手段により回転駆動される。2次転写ローラ135は、中間転写ベルト131の表の面に接触して転写ニップとしての2次転写ニップ139を形成するとともに、2次転写ニップで挟まれた記録媒体に中間転写ベルトのトナー像を転写するニップ形成部材及び転写部材として機能する。2次転写対向ローラ136は、ニップ形成部材及び対向部材として機能する。2次転写ローラ135は接地されているのに対し、2次転写対向ローラ136には、2次転写バイアス電源130によって2次転写バイアスが印加される。
2次転写バイアス電源130は、直流電源と交流電源とを有しており、2次転写バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳したものを出力することができる。2次転写バイアス電源130の出力端子は、2次転写対向ローラ136の芯金に接続されている。2次転写対向ローラ136の芯金の電位は、2次転写バイアス電源130からの出力電圧値とほぼ同じ値になる。
2次転写バイアスを2次転写対向ローラ136に印加することで、2次転写対向ローラ136と2次転写ローラ135との間に、マイナス極性のトナーを2次転写対向ローラ136側から2次転写ローラ135側に向けて静電移動させる2次転写バイアスが形成される。これにより、中間転写ベルト131上のマイナス極性のトナーを2次転写対向ローラ136側から2次転写ローラ135側へ移動させることができる。
2次転写バイアス電源130には、直流成分としてトナーと同じマイナス極性のものを用い、重畳バイアスの時間平均の電位をトナーと同じマイナス極性にする。尚、重畳バイアスを2次転写対向ローラ136に印加しつつ、2次転写ローラ135を接地する代わりに、重畳バイアスを2次転写ローラ135に印加しつつ、2次転写対向ローラ136の芯金を接地してもよく、その場合は直流電圧・直流成分の極性を異ならせる。
エンボス加工が施された用紙等、表面の凹凸が大きい紙を用いる場合には、前述の重畳バイアスを印加することによりトナーを往復移動させつつ相対的には中間転写ベルト131側から紙側に移動させて紙上に転移させる。これにより、用紙凹部への転写性を向上させて転写率の向上や中抜け等の異常画像を改善することができる。一方、通常の転写紙等の凹凸の小さい紙を用いる場合には、凹凸パターンにならった濃淡パターンが出現しないので、直流成分のみによる2次転写バイアスを印加することで十分な転写性を得ることができる。
2次転写対向ローラ136は、ステンレスやアルミニウム等からなる芯金に抵抗層を積層したものからなる。2次転写対向ローラ136は、次の特性を有している。即ち、外径は約24[mm]である。また、芯金の径は約16[mm]である。抵抗層は、ポリカーボネート、フッ素系ゴム、シリコン系ゴムにカーボンや金属錯体等の導電粒子を分散させたもの、あるいはNBRやEPDM等のゴム、NBR/ECO共重合のゴム、ポリウレタン製の半導電性ゴム等よりなる。その体積抵抗は10〜1012[Ω]、望ましくは10〜10[Ω]である。また、ゴム硬度(ASKER−C)は20〜50度の発泡タイプでもゴム硬度30〜60度のゴムタイプでもよいが、中間転写ベルト131を介して2次転写ローラ135と接触するので小さな接触圧力でも非接触部分が生じないスポンジタイプが望ましい。
2次転写ニップを通過した2次転写後の中間転写ベルト131上には、紙に転写されなかった転写残トナーが残留している。これは、中間転写ベルト131の表面に当接しているクリーニングブレードを備えたベルトクリーニング装置138によって中間転写ベルト131表面から除去・クリーニングされる。
(定着部14)
定着部14は、ベルト定着方式であり、無端状のベルトである定着ベルト141に加圧ローラ142を押し当てて構成されている。定着ベルト141は、定着ローラ143と加熱ローラ144とに掛け回されており、少なくとも一方のローラには熱源・加熱手段(ヒータ、ランプ、あるいは電磁誘導式の加熱装置等)が設けられている。定着ベルト141は、定着ローラ143と加圧ローラ142との間に挟持・押し付けられる状態で、定着ベルト141と加圧ローラ142との間に定着ニップを形成している。
定着部14に送り込まれた紙は、その未定着トナー像担持面を定着ベルト141に密着させる姿勢で、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧によってトナー像中のトナーが軟化するため、トナー像が定着され、紙は機外へと排出される。また、紙のトナー像を転写した面の反対側の面にも画像を形成する場合には、トナー像を定着させた後に、紙反転機構に搬送させ、同紙反転機構により紙を反転させる。その後は、上述した画像形成工程と同様にして、反対面にもトナー像が形成される。
定着部14でトナーが定着された紙は、排紙部15を構成する排紙ローラを経由して画像形成装置本体2から機外へ排出され、排紙トレイなどの用紙収容部151に収容される。
本発明は下記(1)に記載のトナーに係るものであるが、下記(2)〜(7)を発明の実施形態として含む。
(1)金属を主成分とする平板状顔料を含むトナーであって、
該トナーは、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定における重量平均分子量(Mw)が5000以上14000以下であり、かつ結着樹脂としてTHFに不溶なポリエステル樹脂(A)を含有し、該トナーのTHF不溶分の示差走査熱量測定(DSC)による昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移温度(Tg)が−60℃以上10℃以下であることを特徴とするトナー。
(2)前記トナー中のTHF不溶分の量が5質量%以上15質量%以下であることを特徴とする上記(1)に記載のトナー。
(3)前記ポリエステル樹脂(A)が、ウレタン結合またはウレア結合の少なくともいずれかを有することを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のトナー。
(4)前記ポリエステル樹脂(A)が、構成成分としてアルコール成分を含有し、炭素数3〜10の脂肪族ジオールを前記アルコール成分の50mol%以上含有し、前記脂肪族ジオールの主鎖は下記一般式(1)で表される構造を有することを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のトナー。
[式中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を表し、nは3〜9の奇数を表す。但し、n個の繰り返し単位において、R及びRはそれぞれ同じであっても異なっていても良い。]
(5)トナーの円形度が0.950〜0.985であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のトナー。
(6)前記上記(1)〜(5)のいずれかに記載のトナーを収容した、トナー収容ユニット。
(7)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に形成された前記静電潜像を、トナーを用いて現像してトナー像を形成する、トナーを備える現像手段と、
前記静電潜像担持体上に形成されたトナー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像を定着する定着手段と、を含み、
前記トナーが、上記(1)〜(5)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。
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。尚、「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。
(製造例1)
〜ポリエステル樹脂(A)(プレポリマー)〜
<ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体(a1)の製造>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分として3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸/アジピン酸(モル比55/45)、全モノマー量に対して0.5mol%の無水トリメリット酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.5となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて200℃まで昇温し、更に2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら3時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、重量平均分子量が10,000の[中間体ポリエステル1]を得た。
次いで、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、[中間体ポリエステル1]と、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、IPDIのイソシアネート基と[中間体ポリエステル1]の水酸基のモル比(NCO/OH)が、2.0となる量を入れ、50%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて溶解した。その後、窒素気流下にて80℃まで昇温して5時間反応させ、ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体である[反応性前駆体(a1)]の酢酸エチル溶液を得た。
前記[反応性前駆体(a1)]は、後述する実施例においては、トナーの作製時にアミンと反応し、アミン伸張物となる。得られたトナーから[反応性前駆体(a1)]のアミン伸張物を取り出して物性を測定することは困難である。そこで、トナー作製時に[反応性前駆体(a1)]のアミン伸張物が作製される条件と同様の条件で、以下のように[反応性前駆体(a1)]のアミン伸張物を作製し、得られた[反応性前駆体(a1)]のアミン伸長物について、DSCによる昇温1回目のDSC曲線からガラス転移点を求めた。
([反応性前駆体(a1)]のアミン伸長物の作製)
まず、[反応性前駆体(a1)]が20%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて調整し、撹拌しながらイソホロンジアミン(IPDA)の20%酢酸エチル溶液を、[反応性前駆体(a1)]のイソシアネート基とIPDAのアミノ基のモル比(NH/NCO)が1.1となる量を滴下し、十分に撹拌した。得られたアミン伸長物の酢酸エチル溶液を、テフロン(登録商標)シャーレ上にキャストし、80℃の環境下で10時間乾燥し、更に120℃、10kPa以下の環境下で減圧乾燥し、十分に溶媒を除去し、[反応性前駆体(a1)]のアミン伸長物を得た。
得られた[反応性前駆体(a1)]のアミン伸長物のDSCによる昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移点は−35℃であった。
<ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体(a2)の製造>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分として3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸/アジピン酸(モル比55/45)、全モノマー量に対して1.0mol%のトリメチロールプロパン、全モノマー量に対して0.5mol%の無水トリメリット酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.7となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて200℃まで昇温し、更に2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら3時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、重量平均分子量が18,000の[中間体ポリエステル2]を得た。
次いで、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、[中間体ポリエステル2]と、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、IPDIのイソシアネート基と[中間体ポリエステル1]の水酸基のモル比(NCO/OH)が、2.0となる量を入れ、50%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて溶解した。その後、窒素気流下にて80℃まで昇温して5時間反応させ、ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体である[反応性前駆体(a2)]の酢酸エチル溶液を得た。
得られた[反応性前駆体(a2)]を用いて、前記[反応性前駆体(a1)]のアミン伸長物の作製と同様にして、[反応性前駆体(a2)]のアミン伸長物を得て、ガラス転移点を測定した。
得られた[反応性前駆体(a2)]のアミン伸長物のDSCによる昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移点は8℃であった。
<ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体(a3)の製造>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分として3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジカルボン酸成分としてイソフタル酸/アジピン酸(モル比30/70)、全モノマー量に対して0.5mol%の無水トリメリット酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.5となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて200℃まで昇温し、更に2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら3時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、重量平均分子量が5,500の[中間体ポリエステル3]を得た。
次いで、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、[中間体ポリエステル3]と、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、IPDIのイソシアネート基と[中間体ポリエステル3]の水酸基のモル比(NCO/OH)が、2.0となる量を入れ、50%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて溶解した。その後、窒素気流下にて80℃まで昇温して5時間反応させ、ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体である[反応性前駆体(a3)]の酢酸エチル溶液を得た。
得られた[反応性前駆体(a3)]を用いて、前記[反応性前駆体(a1)]のアミン伸長物の作製と同様にして、[反応性前駆体(a3)]のアミン伸長物を得て、ガラス転移点を測定した。
得られた[反応性前駆体(a3)]のアミン伸長物のDSCによる昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移点は−51℃であった。
<ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体(a4)の製造>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分として3−メチル−1,5−ペンタンジオール/ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物(モル比45/55)、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸/アジピン酸(モル比55/45)、全モノマー量に対して0.5mol%の無水トリメリット酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.5となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて200℃まで昇温し、更に2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら3時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、重量平均分子量が12,000の[中間体ポリエステル4]を得た。
次いで、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、[中間体ポリエステル4]と、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、IPDIのイソシアネート基と[中間体ポリエステル4]の水酸基のモル比(NCO/OH)が、2.0となる量を入れ、50%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて溶解した。その後、窒素気流下にて80℃まで昇温して5時間反応させ、ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体である[反応性前駆体(a4)]の酢酸エチル溶液を得た。
得られた[反応性前駆体(a4)]を用いて、前記[反応性前駆体(a1)]のアミン伸長物の作製と同様にして、[反応性前駆体(a3)]のアミン伸長物を得て、ガラス転移点を測定した。
得られた[反応性前駆体(a4)]のアミン伸長物のDSCによる昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移点は−45℃であった。
<ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体(a5)の製造>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分として1,6ーヘキサンジオール、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸/アジピン酸(モル比55/45)、全モノマー量に対して0.5mol%の無水トリメリット酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.5となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて200℃まで昇温し、更に2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら3時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、重量平均分子量が10,000の[中間体ポリエステル5]を得た。
次いで、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、[中間体ポリエステル5]と、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、IPDIのイソシアネート基と[中間体ポリエステル5]の水酸基のモル比(NCO/OH)が、2.0となる量を入れ、50%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて溶解した。その後、窒素気流下にて80℃まで昇温して5時間反応させ、ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体である[反応性前駆体(a5)]の酢酸エチル溶液を得た。
得られた[反応性前駆体(a5)]を用いて、前記[反応性前駆体(a1)]のアミン伸長物の作製と同様にして、[反応性前駆体(a5)]のアミン伸長物を得て、ガラス転移点を測定した。
得られた[反応性前駆体(a5)]のアミン伸長物のDSCによる昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移点は−35℃であった。
<ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体(a6)の製造>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分として3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジカルボン酸成分としてセバシン酸、全モノマー量に対して0.5mol%の無水トリメリット酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.6となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて200℃まで昇温し、更に2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら3時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、重量平均分子量が7,500の[中間体ポリエステル6]を得た。
次いで、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、[中間体ポリエステル6]と、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、IPDIのイソシアネート基と[中間体ポリエステル6]の水酸基のモル比(NCO/OH)が、2.0となる量を入れ、50%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて溶解した。その後、窒素気流下にて80℃まで昇温して5時間反応させ、ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体である[反応性前駆体(a6)]の酢酸エチル溶液を得た。
得られた[反応性前駆体(a6)]を用いて、前記[反応性前駆体(a1)]のアミン伸長物の作製と同様にして、[反応性前駆体(a6)]のアミン伸長物を得て、ガラス転移点を測定した。
得られた[反応性前駆体(a6)]のアミン伸長物のDSCによる昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移点は−70℃であった。
<ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体(a7)の製造>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ジオール成分としてビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加物(モル比90/10)、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、全モノマー量に対して0.5mol%の無水トリメリット酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.5となるように投入した。更に、縮合触媒としてジブチルチンオキサイドを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて200℃まで昇温し、更に2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら3時間反応させた。その後、10mHg〜15mHgの減圧下で、5時間反応させて、重量平均分子量(Mw)が9,600の[中間体ポリエステル7]を得た。
次いで、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、[中間体ポリエステル7]と、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、IPDIのイソシアネート基と[中間体ポリエステル7]の水酸基のモル比(NCO/OH)が、2.0となる量を入れ、50%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて溶解した。その後、窒素気流下にて80℃まで昇温して5時間反応させ、ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体である[反応性前駆体(a7)]の酢酸エチル溶液を得た。
得られた[反応性前駆体(a7)]を用いて、前記[反応性前駆体(a1)]のアミン伸長物の作製と同様にして、[反応性前駆体(a7)]のアミン伸長物を得て、ガラス転移点を測定した。
得られた[反応性前駆体(a7)]のアミン伸長物のDSCによる昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移点は55℃であった。
(製造例2)
〜非晶性ポリエステル樹脂(B)〜
<非晶性ポリエステル樹脂(B1)の合成>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分としてビスフェノールAのエチレンオキサイド2mol付加物/ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2mol付加物(モル比50/50)、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸/アジピン酸(モル比80/20)を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.2となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら5時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させた。これにより、重量平均分子量が4000の[非晶性ポリエステル樹脂(B1)]を得た。
<非晶性ポリエステル樹脂(B2)の合成>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分としてビスフェノールAのエチレンオキサイド2mol付加物/ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3mol付加物(モル比30/70)、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸/アジピン酸(モル比80/20)、全モノマー量に対して3.5mol%のトリメチロールプロパンを、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.2となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら5時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、180℃まで冷却させた後、全モノマー量に対して1.0mol%の無水トリメリット酸と、全モノマー量に対して200ppmのオルトチタン酸テトラブチルを入れ、常圧にて180℃で1時間反応させた後、更に5mmHg〜20mmHgの減圧下にて3時間反応させた。これにより、重量平均分子量が9000の[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]を得た。
<非晶性ポリエステル樹脂(B3)の合成>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分としてビスフェノールAのエチレンオキサイド2mol付加物/ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3mol付加物(モル比10/90)、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸/アジピン酸(モル比90/10)、全モノマー量に対して3.5mol%のトリメチロールプロパンを、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.2となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら5時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、180℃まで冷却させた後、全モノマー量に対して1.0mol%の無水トリメリット酸と、全モノマー量に対して200ppmのオルトチタン酸テトラブチルを入れ、常圧にて180℃で1時間反応させた後、更に5mmHg〜20mmHgの減圧下にて3時間反応させた。これにより、重量平均分子量が12000の[非晶性ポリエステル樹脂(B3)]を得た。
〜製造例3〜
<結晶性ポリエステル樹脂(C)の合成>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分として1,6−ヘキサンジオール、ジカルボン酸成分としてセバシン酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.2となるように投入した。
次に、チタンテトライソプロポキシドを全モノマー量に対して500ppmを入れ、2時間かけて180℃まで昇温し、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで、200℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下にて生成する水を留去しながら3時間反応させ、さらに5mmHg〜20mmHgの減圧下にて、融点67℃、重量平均分子量が20,000である[結晶性ポリエステル樹脂(C)]を得た。
<結晶性ポリエステル樹脂(C)分散液の調製>
冷却管、温度計及び撹拌機を装備した反応容器に、[結晶性ポリエステル樹脂(C)]10部、酢酸エチル90部を入れた後、撹拌下、80℃まで昇温し、十分に溶解した。その後30℃まで冷却した後、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、送液速度を1kg/h、ディスクの周速度を6m/s、直径が0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填して、6パスの条件で湿式粉砕し、酢酸エチルを加えて、固形分濃度10%の[結晶性ポリエステル樹脂(C)分散液]を作製した。
〜製造例4〜
<ワックス分散剤の合成>
攪拌棒及び温度計を備えた反応槽中に、キシレン480部、パラフィンワックスHNP−9(日本精鑞社製)100部を入れて溶解するまで加熱した後、窒素置換し、170℃まで昇温した。次に、スチレン740部、アクリロニトリル100部、アクリル酸ブチル60部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート36部、及びキシレン100部の混合液を3時間で滴下した後、170℃で30分間保持した。さらに、脱溶剤し、[ワックス分散剤]を得た。
<ワックス分散液の調製>
撹拌棒及び温度計を備えた容器中に、エステルワックスLW−12(三洋化成社製)100部、[ワックス分散剤]40部、及び酢酸エチル300部を入れた後、撹拌下、80℃まで昇温し、十分に溶解した。その後30℃まで冷却した後、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、送液速度を1kg/h、ディスクの周速度を6m/s、直径が0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填して、3パスの条件で、分散させ、[ワックス分散液]を得た。得られたワックス分散液の粒子径はLA−920(堀場製作所製)で測定したところ350nmであった。(ワックスの固形分濃度20%)。
〜製造例5〜
<有機変性層状無機化合物のマスターバッチの調製>
水200部、有機変性層状無機化合物(CLAYTONE APA/SCP社製)500部、及び非晶性ポリエステル樹脂B1の500部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合した。混合物を2本ロールを用いて120℃で30分間混練後、圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、[有機変性層状無機化合物のマスターバッチ]を得た。
〜製造例6〜
<有機微粒子エマルション(微粒子分散液)の合成>
撹拌棒及び温度計を備えた反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)16部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸n−ブチル110部、及び過硫酸アンモニウム1部を入れた。その後、400rpmで15分間撹拌した。次に、75℃まで昇温した後、5時間反応させた。さらに、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加えた後、75℃で5時間熟成して、ビニル系樹脂分散液(スチレン−メタクリル酸−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)の水性分散液[微粒子分散液]を得た。
[微粒子分散液]をLA−920(HORIBA社製)で測定した体積平均粒径は、0.14μmであった。
〜製造例7〜
<水相の調製>
水2,240部、[微粒子分散液]80部、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(エレミノールMON−7:三洋化成工業社製)80部、及び酢酸エチル200部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相]とした。
〜着色剤マスターバッチ〜
着色剤マスターバッチとして以下のものを使用した。
小粒径アルミニウムペースト顔料(東洋アルミ社製 2172YC、体積平均粒径D50:7μm、厚み:1μm以下、酢酸プロピル分散体 固形分50%)
<実施例1>
[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]83部、[結晶性ポリエステル樹脂(C)分散液]50部、ワックス分散液W 35部、[有機変性層状無機化合物のマスターバッチ]2部、[着色剤マスターバッチ]30部を入れ、十分に攪拌させた。更に、TK式ホモミキサー(特殊機化社製)を用いて、6,000rpmで、均一に溶解、分散させた。更に、イソホロンジアミン(IPDA)を、IPDAのアミノ基と[反応性前駆体(a1)]のイソシアネート基のモル比(NH2/NCO)が、0.98となる量を入れ、TK式ホモミキサーを用いて回転数6,000rpmで15秒間撹拌し、次いで、50%酢酸エチル溶液に調製した[反応性前駆体(a1)]10部を加え、TK式ホモミキサーを用いて回転数6,000rpmで30秒間撹拌し、[油相1](固形分50%)を得た。
撹拌機及び温度計を備えた容器中に、水相174部を入れた後、水浴上20℃で保持した。
[油相1]は調製後、水相中に[油相1]に投入し、液温20℃にてTKホモミキサー(特殊機化株式会社製)で回転数8,000rpmで2分間混合し、乳化スラリーを得た。光学顕微鏡による観察では得られた油滴はやや楕円形であった。
得られたスラリーを40℃に保持しながら、TK式ホモミサー(特殊機化工業社製)を用いて、8,000rpmで5分間混合し、スラリーにせん断応力をかけた。光学顕微鏡による観察では、得られた油滴はほぼ球形に近い形状を有していた。さらに40℃で減圧下脱溶剤して、有機溶剤揮発分が0%のスラリーを得た。
次に得られたスラリーを室温まで冷却後、減圧濾過した。濾過ケーキにイオン交換水200部を加え、スリーワンモーター(新東科学社製)を用いて、800rpmで5分間混合しリスラリー後、濾過した。さらに、濾過ケーキに1質量%水酸化ナトリウム水溶液10部とイオン交換水190部を加え、同様にリスラリーした後、濾過した。次に、濾過ケーキに1質量%塩酸10部とイオン交換水190部を加え、同様にリスラリーした後、濾過した。さらに、濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、リスラリーした後、濾過する操作を2回繰り返した。
循風乾燥機を用いて、45℃で48時間濾過ケーキを乾燥させた後、目開きが75μmのメッシュを用いて篩い、[トナー母体粒子1]を得た。
トナー母体粒子100部及び疎水化処理シリカHDK−2000(ワッカー・ケミー社製)1部、表面処理酸化チタンJMT−150IB(テイカ社製)1部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて、周速を30m/sとして30秒間混合した後、1分間休止する操作を5回繰り返した。次に、目開きが35μmのメッシュを用いて篩い、トナー1を得た。
<実施例2>
[反応性前駆体(a1)]に代えて[反応性前駆体(a2)]用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[油相2]および[トナー母体粒子2]を得た。また、[トナー母体粒子1]に代えて[トナー母体粒子2]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[トナー2]を作成した。
<実施例3>
[反応性前駆体(a1)]に代えて[反応性前駆体(a3)]、[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]に代えて[非晶性ポリエステル樹脂(B1)]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[油相3]および[トナー母体粒子3]を得た。また、[トナー母体粒子1]に代えて[トナー母体粒子3]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[トナー3]を作成した。
<実施例4>
[反応性前駆体(a1)]5部に代えて[反応性前駆体(a1)]10部、[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]83部に代えて[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]78部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[油相4]および[トナー母体粒子4]を得た。また、[トナー母体粒子1]に代えて[トナー母体粒子4]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[トナー4]を作成した。
<実施例5>
[反応性前駆体(a1)]5部に代えて[反応性前駆体(a1)]15部、[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]83部に代えて[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]73部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[油相5]および[トナー母体粒子5]を得た。また、[トナー母体粒子1]に代えて[トナー母体粒子5]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[トナー5]を作成した。
<実施例6>
[反応性前駆体(a1)]5部に代えて[反応性前駆体(a4)]10部、[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]83部に代えて[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]78部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[油相6]および[トナー母体粒子6]を得た。また、[トナー母体粒子1]に代えて[トナー母体粒子6]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[トナー6]を作成した。
<実施例7>
[反応性前駆体(a1)]5部に代えて[反応性前駆体(a5)]10部、[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]83部に代えて[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]78部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[油相7]および[トナー母体粒子7]を得た。また、[トナー母体粒子1]に代えて[トナー母体粒子7]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[トナー7]を作成した。
<比較例1>
[反応性前駆体(a1)]5部に代えて[反応性前駆体(a2)]10部、[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]83部に代えて[非晶性ポリエステル樹脂(B3)]78部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[油相8]および[トナー母体粒子8]を得た。また、[トナー母体粒子1]に代えて[トナー母体粒子8]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[トナー8]を作成した。
<比較例2>
[反応性前駆体(a1)]に代えて[反応性前駆体(a6)]、[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]に代えて[非晶性ポリエステル樹脂(B1)]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[油相9]および[トナー母体粒子9]を得た。また、[トナー母体粒子1]に代えて[トナー母体粒子9]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[トナー9]を作成した。
<比較例3>
[反応性前駆体(a1)]に代えて[反応性前駆体(a7)]、[非晶性ポリエステル樹脂(B2)]に代えて[非晶性ポリエステル樹脂(B1)]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[油相10]および[トナー母体粒子10]を得た。また、[トナー母体粒子1]に代えて[トナー母体粒子10]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、[トナー10]を作成した。
実施例1〜7、比較例1〜3の[トナー1]〜[トナー10]の処方を下記表1に示す。
また、得られた[トナー1]〜[トナー10]の物性値を表2に示す。
なお、表1中のトナーの各成分の配合量を示す数値は固形分換算の数値である。
<現像剤1〜現像剤10の製造>
[キャリア]100部に対し、[トナー1]7部を、容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて48rpmで5分間均一混合し、二成分現像剤である[現像剤1]を作製した。
また、[現像剤1]の製造における[トナー1]を[トナー2]〜[トナー10]代えたこと以外は[現像剤1]の製造と同様にして[現像剤2]〜[現像剤10]を作製した。
[評価]
上記[現像剤1]〜[現像剤10]を用いて[トナー1]〜[トナー10]について定着温度幅及び画像剥がれについて評価した。評価結果を表3に示す。
表3に示されるように、本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。
<評価方法>
評価方法を以下に示す。
≪定着温度幅≫
リコー社製カラープロダクションプリンター RICOH Pro C7200Sに入れて、評価を実施した。転写紙(リコービジネスエキスパート株式会社製、複写印刷用紙<70>)上に、転写後のトナー付着量が0.85±0.1mg/cmのベタ画像(画像サイズ3cm×8cm)を、転写紙上において、通紙方向先端から3.0cmの位置に作像し、定着ベルトの温度を変化させて定着を行った。
定着下限温度はオフセットがほぼ発生しない温度(オフセットの発生数が5個未満)である温度を定着下限温度とする。また、定着上限温度は光沢低下が最大光沢度より10%以内である温度とした場合、定着下限と定着上限の温度幅のことをいう。定着温度幅が広いほど、定着性に優れる。
≪定着剥がれランク≫
定着温度幅と同様にして得られた定着下限温度のベタ画像において、定着画像表面を描画試験器AD−401(上島製作所製)を用いて、ルビー針(先端半径260μmR〜320μmR、先端角60度)、荷重50gで描画し、繊維(ハニコット#440、ハニロン社製)で描画表面を強く10回擦り、画像の削れ度合いをランクで評価した。
〔評価基準〕
ランク5:画像が剥がれない
ランク4:描画部分がやや剥がれる
ランク3:描画部分が半分剥がれる
ランク2:描画部分がすべて剥がれる
ランク1:描画部分以外の部分も剥がれる
1 画像形成装置
10 画像読取部
101コンタクトガラス
102読取センサ
11 作像部
110S、110Y、110M、110C、110K作像ユニット
111K 帯電装置
111S 帯電装置
112S、112Y、112M、112C、112K 感光体
114K 現像装置
115K 除電装置
116K 感光体クリーニング装置
113 露光装置
114S 現像装置
115S 除電装置
116S 感光体クリーニング装置
12 給紙部
121 用紙収容部
122 給紙ピックアップローラ
123 給紙ベルト
124 レジストローラ
13 転写部
131 中間転写ベルト
132 駆動ローラ
133 従動ローラ
134S、134Y、134M、134C、134K 1次転写ローラ
135 2次転写ローラ
136 2次転写対向ローラ
137 トナー付着量センサ
138 ベルトクリーニング装置
139 2次転写ニップ
130 2次転写バイアス電源
138 ベルトクリーニング装置
14 定着部
141 定着ベルト
142 加圧ローラ
143 定着ローラ
144 加熱ローラ
15 排紙部
151 用紙収容部
a 平板状顔料
特許第5617427号公報 特開2017−062410号公報 特開2017−097019号公報

Claims (7)

  1. 金属を主成分とする平板状顔料を含むトナーであって、
    該トナーは、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定における重量平均分子量(Mw)が5000以上14000以下であり、かつ結着樹脂としてTHFに不溶なポリエステル樹脂(A)を含有し、該トナーのTHF不溶分の示差走査熱量測定(DSC)による昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移温度(Tg)が−60℃以上10℃以下であることを特徴とするトナー。
  2. 前記トナー中のTHF不溶分の量が5質量%以上15質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記ポリエステル樹脂(A)が、ウレタン結合またはウレア結合の少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記ポリエステル樹脂(A)が、構成成分としてアルコール成分を含有し、炭素数3〜10の脂肪族ジオールを前記アルコール成分の50mol%以上含有し、前記脂肪族ジオールの主鎖は下記一般式(1)で表される構造を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のトナー。
    [式中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を表し、nは3〜9の奇数を表す。但し、n個の繰り返し単位において、R及びRはそれぞれ同じであっても異なっていても良い。]
  5. トナーの円形度が0.950〜0.985であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のトナー。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載のトナーを収容した、トナー収容ユニット。
  7. 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に形成された前記静電潜像を、トナーを用いて現像してトナー像を形成する、トナーを備える現像手段と、
    前記静電潜像担持体上に形成されたトナー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像を定着する定着手段と、を含み、
    前記トナーが、請求項1〜5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。
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