JP2021051237A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

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

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【課題】低温低湿環境下で、記録媒体を横送りで連続して画像を出力した後、記録媒体を縦送りで画像を形成したときに生じる、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーを提供する。【解決手段】結着樹脂、並びに、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体を含有するトナー粒子と、外添剤としての、研磨剤粒子及び体積平均粒径0.5μm以上2.0μmの脂肪酸金属塩粒子と、を有する静電荷像現像用トナー。【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
特許文献1には、「回転しながら、画像情報に応じたトナーの密度分布からなるトナー像が形成される、配列された複数の像形成体と、前記複数の像形成体に沿う移動経路を含んで循環し、該複数の像形成体それぞれに形成されたトナー像の転写を受けて該トナー像を一括して記録媒体に転写する中間転写体と、前記複数の像形成体それぞれの、前記中間転写体へのトナー像の転写後の領域に接触して、残存するトナーを除去する複数の清掃器と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体上に定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する定着器と、前記複数の像形成体のうちの前記移動経路に沿う最上流に位置する像形成体を除く各像形成体それぞれを着目像形成体としたときに、当該着目像形成体上に、当該着目像形成体よりも上流側に位置する上流側像形成体上に形成されたトナー像を構成するトナーの密度に応じた量のトナーからなるトナーバンドを形成させるトナー量調整制御を実行する制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置」が開示されている。
特許文献2には、「結着樹脂、及び離型剤を含有するトナー粒子と、脂肪酸金属塩粒子、及び研磨剤粒子を含有する外添剤と、を有し、超音波遊離処理後のトナー粒子から遊離している前記脂肪酸金属塩粒子の遊離量Aと、超音波遊離処理後のトナー粒子から遊離している前記研磨剤粒子の遊離量Bとの比(B/A)が、0.3≦B/A≦2.0である静電荷像現像用トナー」が開示されている。
特許文献3には、トナー粒子と、体積平均一次粒径が80nm以上200nm以下のシリカ粒子を前記トナー粒子に対して0.5質量%以上3.0質量%以下と、負帯電性の潤滑剤粒子Nを前記トナー粒子に対して0.005質量%以上0.5質量%以下と、正帯電性の潤滑剤粒子Pを前記トナー粒子に対して0.001質量%以上0.5質量%以下と、を含有し、水系分散液中の超音波処理後における、前記シリカ粒子の遊離率s質量%、前記潤滑剤粒子Nの遊離率n質量%、及び前記潤滑剤粒子Pの遊離率p質量%が、式1:5≦s≦50、式2:0.10≦p/s≦0.95、及び式3:0.10≦n/s≦0.95を満たす静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献4には、「ドデセニルコハク酸構造を構成単位として有するポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体と、を含有し、前記固溶体のトナー全質量に対する配合量が2質量%以上30質量%以下であるマゼンタトナー」が開示されている。
特開2014−160185号公報 特開2017−134266号公報 特開2018−159864号公報 特開2012−150163号公報
本開示は、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体を含む顔料を含有するトナー粒子、又は、平均分散径が0.15μm以上0.3μm以下の顔料を含有するトナー粒子と、外添剤としての、研磨剤粒子及び脂肪酸金属塩粒子と、を有する静電荷像現像用トナーにおいて、脂肪酸金属塩粒子の体積平均粒径が0.5μm未満又は2.0μm超えである場合に比べ、低温低湿環境下で、記録媒体を横送りで連続して画像を出力した後、記録媒体を縦送りで画像を形成したときに生じる、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーを提供することを課題とする。
ここで、横送りとは、記録媒体の長辺方向に移動させる送りをいい、縦送りとは、記録媒体の短辺方向に移動させる送りをいう。
以下、「低温低湿環境下で、記録媒体を横送りで連続して画像を出力した後、記録媒体を縦送りで画像を形成したときに生じる、記録媒体端部の画像抜け」を単に「記録媒体端部の画像抜け」ともいう。
前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。
<1> 結着樹脂、並びに、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体を含有するトナー粒子と、
外添剤としての、研磨剤粒子及び体積平均粒径0.5μm以上2.0μmの脂肪酸金属塩粒子と、
を有する静電荷像現像用トナー。
<2> 前記研磨剤粒子と前記脂肪酸金属塩粒子との質量比(研磨剤粒子/脂肪酸金属塩粒子)が、0.8以上1.1以下である前記<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3> 前記外添剤として、オイル処理シリカ粒子を有する前記<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4> 前記オイル処理シリカ粒子が、ジメチルシリコーンオイル処理シリカ粒子である前記<3>に記載の静電荷像現像用トナー。
<5> 前記外添剤として、メタチタン酸粒子を有する前記<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<6> 前記メタチタン酸粒子の結晶子径が12nm以上16nm以下である前記<5>に記載の静電荷像現像用トナー。
<7> 前記研磨剤粒子が、チタン酸ストロンチウム粒子である前記<1>〜<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<8> 前記脂肪酸金属塩粒子が、ステアリン酸亜鉛粒子である前記<1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<9> 結着樹脂及び平均分散径が0.15μm以上0.3μm以下の顔料を含有するトナー粒子と、
外添剤として、研磨剤粒子及び体積平均粒径0.5μm以上2.0μmの脂肪酸金属塩粒子と、
を有する静電荷像現像用トナー。
<10> 前記<1>〜<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<11> 前記<1>〜<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
<12> 前記<10>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。
<13> 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、
前記<10>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が一次転写される中間転写体と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、
前記中間転写体の表面の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、
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。
<14> 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、
前記<10>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中間転写体の表面に一次転写する一次転写工程と、
前記中間転写体の表面のトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写工程と、
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。
<1>、<7>又は<9>に係る発明によれば、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体を含む顔料を含有するトナー粒子、又は、平均分散径が0.15μm以上0.3μm以下の顔料を含有するトナー粒子と、外添剤としての、研磨剤粒子及び脂肪酸金属塩粒子と、を有し、前記脂肪酸金属塩粒子の体積平均粒径が0.5μm未満又は2.0μm超えである場合に比べて、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<2>に係る発明によれば、前記(研磨剤粒子/脂肪酸金属塩粒子)が0.8未満又は1.1超である場合に比べて、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<3>又は<4>に係る発明によれば、外添剤として、オイル処理シリカ粒子を含まない場合に比べて、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<5>に係る発明によれば、外添剤として、メタチタン酸粒子を含まない場合に比べて、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<8>に係る発明によれば、前記脂肪酸金属塩粒子がステアリン酸マグネシウム粒子である場合に比べて、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<10>に係る発明によれば、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体を含む顔料を含有するトナー粒子、又は、平均分散径が0.15μm以上の顔料を含有するトナー粒子と、外添剤としての、研磨剤粒子及び脂肪酸金属塩粒子と、を有し、前記脂肪酸金属塩粒子の体積平均粒径が0.5μm未満又は2.0μm超えである静電荷像現像用トナーに比べて、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤が提供される。
<11>に係る発明によれば、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体を含む顔料を含有するトナー粒子、又は、平均分散径が0.15μm以上の顔料を含有するトナー粒子と、外添剤としての、研磨剤粒子及び脂肪酸金属塩粒子と、を有し、前記脂肪酸金属塩粒子の体積平均粒径が0.5μm未満又は2.0μm超えである静電荷像現像用トナーに比べて、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーを収容したトナーカートリッジが提供される。
<12>に係る発明によれば、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体を含む顔料を含有するトナー粒子、又は、平均分散径が0.15μm以上の顔料を含有するトナー粒子と、外添剤としての、研磨剤粒子及び脂肪酸金属塩粒子と、を有し、前記脂肪酸金属塩粒子の体積平均粒径が0.5μm未満又は2.0μm超えである静電荷像現像用トナーを含む場合に比べて、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像剤を適用したプロセスカートリッジが提供される。
<13>又は<14>に係る発明によれば、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体を含む顔料を含有するトナー粒子、又は、平均分散径が0.15μm以上0.3μm以下の顔料を含有するトナー粒子と、外添剤としての、研磨剤粒子及び脂肪酸金属塩粒子と、を有し、前記脂肪酸金属塩粒子の体積平均粒径が0.5μm未満又は2.0μm超えである静電荷像現像用トナーを含む場合に比べて、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する静電荷像現像剤を適用した、画像形成装置又は画像形成方法が提供される。
本開示に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本開示に係る画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下に、本開示の実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において、「静電荷像現像用トナー」を単に「トナー」ともいい、「静電荷像現像剤」を単に「現像剤」ともいう。
<静電荷像現像用トナーの第1態様>
本開示に係る第1態様のトナーは、結着樹脂、並びに、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体と、を含有するトナー粒子と、外添剤としての、研磨剤粒子及び体積平均粒径0.5μm以上2.0μmの脂肪酸金属塩粒子と、を有する。
本開示に係る第1態様のトナーにおけるトナー粒子は、以下、「トナー粒子(1)」として説明する。
<静電荷像現像用トナーの第2態様>
本開示に係る第2態様のトナーは、結着樹脂及び平均分散径が0.15μm0.3μm以下の顔料を含有するトナー粒子と、外添剤としての、研磨剤粒子及び体積平均粒径0.5μm以上2.0μmの脂肪酸金属塩粒子と、を有する。
本開示に係る第2態様のトナーにおけるトナー粒子は、以下、「トナー粒子(2)」として説明する。
近年ブランドイメージ戦略としてコーポレートカラーの重要性が再認識されており、コーポレートカラーを正確に画像出力することが望まれている。
電子写真方式において青色は、CyanトナーとMagentaトナーの重ね合わせにより再現するが、Magenta顔料としてC.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体を用いることで青色領域の色再現域を拡大可能なことが知れられている。
一方で、中間転写体と中間転写体の表面をブレードによりクリーニングするブレード方式のクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、脂肪酸金属塩粒子及び研磨剤粒子を外添剤として有するトナーを用いることが知られている。
このような装置において、低温低湿環境下では、記録媒体を横送りで連続して画像を出力した後、記録媒体を縦送りで画像を形成したときに、記録媒体端部に画像抜けが発生することがあった。
特に、脂肪酸金属塩粒子及び研磨剤粒子を含む外添剤と、凝集性の高い上記Magenta顔料(即ちC.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体)を含有するトナー粒子と、を有するトナーを用いた場合に、上記の記録媒体端部に画像抜けの発生が顕著であった。
これは、脂肪酸金属塩粒子が正極性を有することから、静電的に非通紙部(即ち非画像部)に移行しやすいことと、凝集性の高い顔料を含有することでトナー粒子の表面硬度が不均一化することにより、高硬度領域から脂肪酸金属塩粒子が遊離しやすいこと、に起因していると推測される。
低温低湿環境下で、記録媒体を横送りで連続して画像を出力する際、トナーから遊離した脂肪酸金属塩粒子は、中間転写体の非通紙部(即ち非画像部)へと移行する。その後、記録媒体を縦送りで画像を形成したときには、非通紙部(即ち非画像部)であった領域が画像部となることから、中間転写体上に存在する脂肪酸金属塩粒子の分布の不均衡が際立ってしまう。中間転写体上で脂肪酸金属塩粒子の分布が不均衡であるとブレードの姿勢がばらつき、クリーニングの際に脂肪酸金属塩粒子がすり抜けてしまい、その結果、画像抜けが形成されるものと考えられる。
本開示に係る第1態様及び第2態様のトナーは、上記の課題、即ち、温低湿環境下で、記録媒体を横送りで連続して画像を出力した後、記録媒体を縦送りで画像を形成したときに生じる、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する。
この効果は、以下のような理由により奏されるものと推測される。
本開示に係る第1態様及び第2態様のトナーは、凝集性が高い顔料を用い、表面硬度が不均一化するトナー粒子(1)又は(2)に対し、外添剤として、研磨剤粒子及び体積平均粒径0.5μm以上2.0μmの脂肪酸金属塩粒子を組み合わせている。
体積平均粒径0.5μm以上2.0μmの脂肪酸金属塩粒子は、粒径が小さいことから、トナー粒子(1)又は(2)から遊離せず、トナー粒子(1)又は(2)と共に移動しやすい粒子である。そのため、上記のように、記録媒体を横送りで連続して画像を出力する際、脂肪酸金属塩粒子は、中間転写体の非通紙部(即ち非画像部)へと移行することを低減させうる。
その結果、記録媒体を横送りで連続して画像を出力した後、記録媒体を縦送りで画像を形成したときに生じる、中間転写体上に存在する脂肪酸金属塩粒子の分布の不均衡度が低減し、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制しうるものと推測される。
以下、本開示に係るトナーの詳細について説明する。
まず、本開示に係る第1態様のトナーにおけるトナー粒子(1)について説明する。
[トナー粒子(1)]
トナー粒子(1)は、例えば、結着樹脂、並びに、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体と、を含有する。トナー粒子(1)は、必要に応じて、離型剤、添加剤等を更に含有してもよい。
(結着樹脂)
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
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。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。
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 K7121:1987「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。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
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。
非晶性ポリエステル樹脂は、公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。
原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と重縮合させるとよい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結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重縮合体が挙げられる。結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、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℃以下が更に好ましい。
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。
結晶性ポリエステル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、公知の製造方法により得られる。
結着樹脂の含有量は、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下が更に好ましい。
(特定固溶体:C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体)
トナー粒子(1)は、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体(以下、特定固溶体ともいう)を含有する。
特定固溶体中に含まれるC.I.ピグメントバイオレット19とC.I.ピグメントレッド122との比率(質量基準)は、80:20乃至20:80が望ましく、60:40乃至40:60が更に望ましい。
特定固溶体の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、米国特許3160510号公報明細書に記載の、固溶体成分を硫酸又は適当な溶媒から同時に再結晶させ、(塩磨砕後に)続いて溶剤処理する方法、ドイツ特許出願公告1217333号公報に記載の、適当に置換されたジアミノテレフタル酸混合物の環化後に溶剤処理する方法等が挙げられる。
特定固溶体は、市販品を用いてもよく、例えば、DIC(株)のFASTOGEN(登録商標) SUPER MAGENTA RE−05、BASFのCinquasia(登録商標) Pink K 4430 FP(旧CROMOPHTAL PINK PT)等が挙げられる。
特定固溶体の含有量は、トナー粒子全体に対して、2質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下であり、更に望ましくは7質量%以上15質量%以下である。
−併用可能な着色剤−
トナー粒子(1)においては、トナーに求められる色相に応じて、特定固溶体以外に、他の着色剤を併用してもよい。
他の着色剤としては、トナーに用いられる従来公知の着色剤であれば、制限なく用いることができる。
他の着色剤を併用する場合、特定固溶体の割合としては、全着色剤の総質量に対して60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、その全てが特定固溶体であることが最も好ましい。
(離型剤)
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。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。
離型剤の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
(その他の添加剤)
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公知の添加剤が挙げられる。
これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
続いて、本開示に係る第2態様のトナーにおけるトナー粒子(2)について説明する。
[トナー粒子(2)]
トナー粒子(2)は、結着樹脂及び平均分散径が0.15μm以上0.3μm以下の顔料を含有する。トナー粒子(2)は、必要に応じて、離型剤、添加剤等を更に含有してもよい。
(結着樹脂)
トナー粒子(2)における結着樹脂は、トナー粒子(1)における結着樹脂と同様であり、好ましい例も同様である。
更に、トナー粒子(2)における結着樹脂の含有量も、トナー粒子(1)における結着樹脂と同様である。
(顔料)
トナー粒子(2)は、平均分散径が0.15μm以上0.3μm以下の顔料を含有する。
ここで、上記平均分散径とは、トナー粒子中に分散している顔料の粒径を指す。
トナー粒子中の顔料の平均分散径が0.15μm以上0.3μm以下となるためには、凝集性の高い顔料が用いられる。凝集性の高い顔料を用い、上記の平均分散径を満たすトナー粒子(2)は、顔料の凝集に起因して、不均一の表面硬度を有する。
顔料の平均分散径は、0.17μm以上であることが好ましく、0.18μm以上であることがより好ましく、0.20μm以上であることが更に好ましい。
顔料の平均分散径の上限値は、0.28μm以下であることが好ましく、0.26μmであることがより好ましい。
ここで、顔料の平均分散径は、TEM(透過型電子顕微鏡)写真を、画像解析装置((株)ニレコ製、Luzex画像解析装置)で解析し、100個のトナー粒子中の顔料の分散径(=(長径+短径)/2)の平均値を計算することで求められる。
トナー粒子(2)に用いられる顔料としては、上記の平均分散径を達成する観点から、凝集性が高い顔料であることが好ましい。具体的には、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体(既述の特定固溶体)、C.I.ピグメントバイオレット19とC.I.ピグメントレッド122とC.I.ピグメントレッド202との固溶体等が挙げられる。
トナー粒子(2)中の顔料の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
(離型剤)
トナー粒子(2)における離型剤は、トナー粒子(1)における離型剤と同様であり、好ましい例も同様である。
更に、トナー粒子(2)における離型剤の含有量も、トナー粒子(1)における離型剤と同様である。
(その他の添加剤)
トナー粒子(2)におけるその他の添加剤も、トナー粒子(1)におけるその他の添加剤と同様である。
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子(1)及び(2)は、それぞれ、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子(1)及び(2)の体積平均粒径(D50v)は、それぞれ、2.0μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
トナー粒子(1)及び(2)の各種平均粒径及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%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100μmのアパーチャーを用いて2.0μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子(1)及び(2)の平均円形度は、それぞれ、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(1)及び(2)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(株)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。
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、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
[外添剤]
本開示に係る第1態様及び第2態様のトナーは、共に、外添剤としての、研磨剤粒子及び体積平均粒径0.5μm以上2.0μm以下の脂肪酸金属塩粒子を有する。
以下、各外添剤について説明する。
(研磨剤粒子)
研磨剤粒子は、像保持体の表面を研磨する機能を有する無機粒子である。
研磨剤粒子としては、無機酸化物、窒化物、ホウ化物、炭酸塩等の周知の研磨剤の粒子が挙げられる。無機研磨剤粒子として具体的には、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の粒子が挙げられる。
これらの中でも、研磨剤粒子としては、研磨性、入手性、及びコスト等の観点から、酸化セリウムの粒子及びチタン酸ストロンチウムの粒子からなる群より選択される少なくとも1種の粒子(特に、チタン酸ストリンチウム粒子)が好ましい。
なお、研磨剤粒子は、疎水化処理剤により表面に疎水化処理が施されていてもよい。
疎水化処理剤としては、例えば、テトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート、ビス(ジオクチルパイロフォスフェート)オキシアセテートチタネート等のチタンカップリング剤;3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(N−ビニルベンジルアミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、o−メチルフェニルトリメトキシシラン、p−メチルフェニルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤;シリコーンオイル;ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の高級脂肪酸金属塩;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。
研磨剤粒子の体積平均粒径は、0.1μm以上10.0μm以下が好ましく、1.0μm以上10.0μm以下がより好ましく、2.0μm以上8.0μm以下が更に好ましい。
研磨剤粒子の体積平均粒径は、次に示す方法により測定される値である。
即ち、測定装置としては、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置「LA−920」((株)堀場製作所製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、LA−920に付属の専用ソフト「HORIBA LA−920 for Windows(登録商標) WET(LA−920) Ver.2.02((株)堀場製作所製)」を用いる。また、測定溶媒としては、予め不純固形物などを除去したイオン交換水を用いる。
研磨剤粒子の外添量(添加量)は、例えば、トナー粒子(1)又は(2)100質量部に対して、0.01質量部以上5質量部以下が好ましく、0.01質量部以上1.5質量部以下がより好ましく、0.02質量部以上1質量部以下であることが更に好ましい。
(脂肪酸金属塩粒子)
脂肪酸金属塩粒子としては、例えば、脂肪酸(例えば、ステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸、ラウリン酸、その他有機酸等の脂肪酸)と、金属(例えばカルシウム、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、その他金属(Na、Li等))との塩の粒子が挙げられる。
脂肪酸金属塩粒子として具体的には、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉛、ラウリン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛等の粒子が挙げられる。
脂肪酸金属塩粒子は、これらの中でも、潤滑性、疎水性、及び濡れ性等の観点から、ステアリン酸亜鉛粒子が好ましい。
なお、脂肪酸金属塩粒子は、複数種の脂肪酸金属塩の混合粒子であってもよい。また、脂肪酸金属塩粒子は、脂肪酸金属塩と他の成分とを含む粒子であってもよい。他の成分としては、例えば、高級脂肪酸アルコール等が挙げられる。ただし、脂肪酸金属塩粒子には、脂肪酸金属塩を10質量%以上含む。
脂肪酸金属塩粒子の体積平均粒径は、0.5μm以上2.0μm以下であり、0.5μm以上1.5μm以下がより好ましく、0.8μm以上1.5μm以下が更に好ましい。
脂肪酸金属塩粒子の体積平均粒径は、研磨剤粒子の体積平均粒径と同じ方法で測定される値である。
脂肪酸金属塩粒子の外添量は、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する観点から、トナー粒子(1)又は(2)100質量部に対して、0.01質量部以上5質量部以下であることがよく、0.02質量部以上3.0質量部以下であることが好ましく、0.03質量部以上1.0質量部以下であることがより好ましい。
−研磨剤粒子と脂肪酸金属塩粒子との質量比−
本開示において、研磨剤粒子と脂肪酸金属塩粒子との質量比(研磨剤粒子/脂肪酸金属塩粒子)は、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制する観点から、0.8以上1.1以下であることが好ましく、0.85以上1.05以下であることがより好ましく、0.9以上1.0以下であることが更に好ましい。
(オイル処理シリカ粒子)
本開示に係る第1態様及び第2態様のトナーは、外添剤として、更に、オイル処理シリカ粒子を含有することが好ましい。
オイル処理シリカ粒子を外添剤として用いることで、液架橋力を有するオイルが脂肪酸金属塩粒子の画像部への移動を促進し、記録媒体端部の画像抜けの発生を更に効果的に抑制しうる。
ここで、「オイル処理シリカ粒子」とは、オイルにて表面処理されたシリカ粒子である。
オイル処理の対象となるシリカ粒子としては、シリカ、即ちSiOを主成分とする粒子であればよく、結晶性でも非晶性でもよい。また、シリカ粒子は、水ガラス、アルコキシシラン等のケイ素化合物を原料に製造された粒子であってもよいし、石英を粉砕して得られる粒子であってもよい。
具体的には、シリカ粒子としては、例えば、ゾルゲルシリカ粒子、水性コロイダルシリカ粒子、アルコール性シリカ粒子、気相法により得られるフェームドシリカ粒子、溶融シリカ粒子が挙げられる。
シリカ粒子に表面処理するオイルとしては、潤滑油及び油脂からなる群から選択される1以上の化合物が挙げられる。オイルとして具体的には、例えば、シリコーンオイル、パラフィンオイル、フッ素オイル、植物性オイル等が挙げられる。オイルは、1種で用いてもよいし、複数種用いてもよい。
シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル、メタクリル変性シリコーンオイル、αメチルスチレン変性シリコーンオイル等が挙げられる。
パラフィンオイルとしては、例えば、流動パラフィン等が挙げられる。
フッ素オイルとしては、例えば、フッ素オイル、フッ素塩化オイル等が挙げられる。
鉱物油としては、例えば、機械油等が挙げられる。
植物性オイルとしては、例えば、ナタネ油、パーム油等が挙げられる。
これらオイルの中でも、シリコーンオイルが好ましく、その中でも、ジメチルシリコーンオイルが特に好ましい。
つまり、オイル処理シリカ粒子は、液架橋力に優れる観点から、ジメチルシリコーンオイル処理シリカ粒子であることが好ましい。
オイル処理シリカ粒子の体積平均粒径は、30nm以上200nm以下が好ましく、30nm以上150nm以下がより好ましく、30nm以上100nm以下が更に好ましい。
オイル処理シリカ粒子の体積平均粒径は、次に示す方法により測定される値である。
オイル処理シリカ粒子の一次粒子100個をSEM(Scanning Electron Microscope)装置により観察する。次に、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径及び最短径を測定し、この中間値から球相当径を測定する。得られた球相当径の体積基準での累積頻度における50%径(D50v)をオイル処理シリカ粒子の体積平均粒径とする。
オイル(好ましくはシリコーンオイル)の処理量としては、シリカ粒子(非処理のシリカ粒子)に対して3質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下であることがより好ましい。
オイル処理シリカ粒子の外添量は、トナー粒子(1)又は(2)100質量部に対して、0.5質量部以上5.0質量部以下であることが好ましく、0.8質量部以上3.0質量部以下であることがより好ましく、1.0質量部以上2.0質量部以下であることが更に好ましい。
また、オイル処理シリカ粒子の外添量は、脂肪酸金属塩粒子に対して、質量基準にて、20倍以上45倍以下であることが好ましく、25倍以上40倍以下であることがより好ましく、30倍以上38倍以下であることが更に好ましい。
(メタチタン酸粒子)
本開示に係る第1態様及び第2態様のトナーは、外添剤として、更に、メタチタン酸粒子を含有することが好ましい。
「メタチタン酸」とは、チタン酸水和物TiO・nHOのうち、n=1のものをいう。
メタチタン酸粒子は静電的に負極性を示す粒子であることから、メタチタン酸粒子を外添剤として用いることで、正極性を示す脂肪酸金属塩粒子(及び研磨剤粒子)との静電的付着力が高まり、脂肪酸金属塩粒子(及び研磨剤粒子)がトナー粒子(1)又は(2)から遊離し難くなると考えられる。その結果、低温低湿環境下で、記録媒体を横送りで連続して画像を出力する際、トナーから遊離した脂肪酸金属塩粒子の、中間転写体の非通紙部(即ち非画像部)への移行が低減され、結果として、記録媒体端部の画像抜けの発生を更に効果的に抑制しうる。
メタチタン酸粒子は、通常、溶媒中で化学反応させるという湿式法によって精製される。湿式法は、硫酸法及び塩酸法に分けられる。硫酸法では、液相中で下記の反応が進行し、TiO(OH)が加水分解により得られる。
FeTiO+2HSO→FeSO+TiOSO+2H
TiOSO+2HO→TiO(OH)+HSO
また、塩酸湿式法では、まず、乾式法と同様の方法により塩素化して4塩化チタンを生成し、その後、水に溶解させ、これに強塩基を投入しながら加水分解させることによりTiO(OH)が得られる。これを化学反応式で示すと、以下のようになる。
TiCl+HO→TiOCl+2HCl
TiOCl+2HO→TiO(OH)+2HCl
本開示においてメタチタン酸粒子の結晶子径は、トナーの帯電性を制御する観点から、12.0nm以上16.0nm以下であることが好ましく、12.5nm以上15.8nm以下がより好ましく、13.0nm以上15.0nm以下が更に好ましい。
なお、メタチタン酸粒子の結晶子とは、多結晶体を構成する個々の単結晶、又は、非晶質中に観測される単結晶を意味する。
メタチタン酸粒子の結晶子径は、結晶体を構成する最小単位の結晶子の平均径を表す。
メタチタン酸粒子の結晶子径は、次のようにして求められる。
粉末X線回折法にてチメタチタン酸粒子の(101)面のピークを測定し、シェラー(Scherrer)の下記式(1)から結晶子径Lを得る。
L=Kλ/(βcosθ) (1)
ここで、Kは定数、λは波長、βは半値幅、θは入射角を示す。
メタチタン酸粒子の体積平均粒径は、10nm〜100nmが好ましく、10nm〜50nmがより好ましく、10nm〜30nmが更に好ましい。
メタチタン酸粒子の体積平均粒径は、以下の方法で測定する。
動的光散乱式粒度測定装置(例えば、マイクロトラック・ベル社製ナノトラックUPA−ST)を用いて測定する。測定条件は、サンプル濃度を20%、測定時間を300秒とする。動的光散乱式粒度測定装置は、分散質のブラウン運動を利用して粒子径を測定するものであり、溶液にレーザー光を照射し、その散乱光を検出することにより粒子径を測定する。そして、動的光散乱式粒度測定装置により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)に対して個々の粒子の体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径として求める。
メタチタン酸粒子の外添量は、トナー粒子(1)又は(2)100質量部に対して、0.5質量部以上5.0質量部以下であることがよく、0.8質量部以上3.0質量部以下であることが好ましく、0.8質量部以上1.5質量部以下であることがより好ましい。
また、メタチタン酸粒子の外添量は、脂肪酸金属塩粒子及び研磨剤粒子の総量に対して、質量基準にて、1倍以上20倍以下であることが好ましく、5倍以上20倍以下であることがより好ましく、7倍以上15倍以下であることが更に好ましい。
(その他の外添剤)
本開示に係る第1態様及び第2態様のトナーは、記録媒体端部の画像抜けの発生を抑制しうる範囲において、既述の、研磨剤粒子、脂肪酸金属塩粒子、オイル処理シリカ粒子、及びメタチタン酸粒子以外の、その他の外添剤を更に含んでいてもよい。
[トナーの製造方法]
本開示に係るトナーは、トナー粒子(1)又は(2)を製造後、トナー粒子(1)又は(2)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。これらの製法に特に制限はなく、公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、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、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を加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−樹脂粒子分散液準備工程−
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。
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、転相乳化法によって分散媒に樹脂粒子を分散させてもよい。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、水系媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの転相を行い、樹脂を水系媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下が更に好ましい。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量は、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。
樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2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に近い温度(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)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℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2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、加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に含まれ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。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。
凝集剤と共に、該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;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;などが挙げられる。
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;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、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を、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、を更に混合し、凝集粒子の表面に更に樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア・シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
融合・合一工程終了後、溶液中に形成されたトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程、及び乾燥工程を施して乾燥した状態のトナー粒子を得る。洗浄工程は、帯電性の観点から、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。固液分離工程は、生産性の観点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。乾燥工程は、生産性の観点から、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、本開示に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、既述の各外添剤を添加し、混合することにより製造される。
混合は、例えば、Vブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<静電荷像現像剤>
本開示に係る静電荷像現像剤は、本開示に係るトナーを少なくとも含むものである。
本開示に係る静電荷像現像剤は、本開示に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
磁性粉分散型キャリア、樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、この表面を樹脂で被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物;などが挙げられる。
被覆用の樹脂及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。被覆用の樹脂及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
芯材の表面を樹脂で被覆するには、被覆用の樹脂、及び各種添加剤(必要に応じて使用する)を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する樹脂の種類や、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法;被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法;芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法;ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、その後に溶剤を除去するニーダーコーター法;等が挙げられる。
二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置、画像形成方法>
本開示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。
本開示に係る画像形成装置は、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、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が一次転写される中間転写体と、前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、前記中間転写体の表面の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、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.そして、静電荷像現像剤として、本開示に係る静電荷像現像剤が適用される。
本開示に係る画像形成装置は、トナー画像の転写後、中間転写体の表面をクリーニングするクリーニング手段を更に備えることが好ましい。
本開示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、本開示に係る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中間転写体の表面に一次転写する一次転写工程と、前記中間転写体の表面のトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写工程と、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(本開示に係る画像形成方法)が実施される。
本開示に係る画像形成方法は、更に、トナー画像の転写後、中間転写体の表面をクリーニングするクリーニング工程を更に有することが好ましい。
本開示に係る画像形成装置は、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。
本開示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、本開示に係る静電荷像現像剤を収容し、現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本開示に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。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、本開示に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10K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の上方には、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、駆動ロール22及び支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行するようになっている。支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して、ブレードを備えた中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成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3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
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3からレーザ光線3Y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、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。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のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロー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4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と、中間転写ベルトの内面に接する支持ロール24と、中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用し、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更に向上させるには、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>
本開示に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本開示に係るプロセスカートリッジは、本開示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。
本開示に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像手段と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本開示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、本開示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、本開示に係るトナーカートリッジについて説明する。
本開示に係るトナーカートリッジは、本開示に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
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は、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
<マゼンタ顔料分散液1の調製>
・C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体顔料(DIC(株):FASTOGEN(登録商標) SUPER MAGENTA RE−05):200部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンSC):33部(有効成分60%。着色剤に対して10%)
・イオン交換水:750部
上記成分をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水を280部とアニオン系界面活性剤33部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、前記固溶体顔料すべてを投入し、攪拌機を用いて濡れていない顔料がなくなるまで攪拌するとともに、充分に脱泡させた。脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。脱泡後、再度ホモジナイザーを用いて、6000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン社製、HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して25パス相当行った。得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて、固形分濃度を15%に調製した。このマゼンタ顔料分散液1中の粒子の体積平均粒径D50は135nmであった。なお、該体積平均粒径D50はマイクロトラックにて5回測定した内の、最大値と最小値を除いた3回の測定値の平均値を用いた。
<顔料分散液2の調製>
C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体顔料を、C.I.ピグメントバイオレット19に代えた以外は、マゼンタ顔料分散液1の調製と同様にして顔料分散液2を得た。
<顔料分散液3の調製>
C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体顔料を、C.I.ピグメントレッド122に代えた以外は、マゼンタ顔料分散液1の調製と同様にして顔料分散液3を得た。
<離型剤分散液の調製>
・炭化水素系ワックス(日本精鑞(株)製、商品名:FNP0080、融解温度=80℃): 270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK、有効成分量:60%): 13.5部(有効成分として、離型剤に対して3.0%)
・イオン交換水: 21.6部
上記成分を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液1を得た。この離型剤分散液中の粒子の体積平均粒径D50は225nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20.0%になるように調整した。
<非晶性ポリエステル樹脂の合成>
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物: 40モル%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物: 60モル%
・テレフタル酸: 47モル%
・フマル酸: 40モル%
・ドデセニルコハク酸無水物: 15モル%
・トリメリット酸無水物: 3モル%
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマー成分のうちフマル酸とトリメリット酸無水物以外と、ジオクタン酸スズを上記モノマー成分の合計100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、上記フマル酸とトリメリット酸無水物を投入し1時間反応させた。温度を更に220℃まで4時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で所望の分子量になるまで重合させ、淡黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂を得た。
得られた非晶性ポリエステル樹脂1は、DSCによるガラス転移温度Tgが59℃、GPCによる質量平均分子量Mwが25,000、数平均分子量Mnが7,000、フローテスターによる軟化温度が107℃、酸価AVが13mgKOH/gであった。
<非晶性ポリエステル樹脂分散液の調製>
コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)を水循環式恒温槽にて40℃に維持しながら、該反応槽に酢酸エチル160部とイソプロピルアルコール100部との混合溶剤を投入し、これに上記非晶性ポリエステル樹脂1を300部投入して、スリーワンモーターを用い150rpmで攪拌を施し、溶解させて油相を得た。この攪拌されている油相に10%アンモニア水溶液を、滴下時間5分間で14部滴下し、10分間混合した後、更にイオン交換水900部を毎分7部の速度で滴下して転相させて、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株))にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50は130nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調製し、これを非晶性ポリエステル樹脂分散液とした。
<結晶性ポリエステル樹脂の合成>
・1,10−ドデカン二酸: 50モル%
・1,9−ノナンジオール: 50モル%
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマー成分を入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイド(試薬)を前記モノマー成分100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間攪拌反応させた後、温度を更に210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間攪拌反応させて、結晶性ポリエステル樹脂を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂は、DSCによる融解温度が73.6℃、GPCによる質量平均分子量Mwが25,000、数平均分子量Mnが10,500、酸価AVが10.1mgKOH/gであった。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液の調製>
コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)に、前記結晶性ポリエステル樹脂300部と、メチルエチルケトン(溶剤)160部と、イソプロピルアルコール(溶剤)100部とを入れ、水循環式恒温槽にて70℃に維持しながら、100rpmで攪拌混合しつつ樹脂を溶解させた(溶解液調製工程)。
その後攪拌回転数を150rpmにし、水循環式恒温槽を66℃に設定し、10%アンモニア水(試薬)17部を10分間かけて投入した後、66℃に保温されたイオン交換水を7部/分の速度で、合計900部滴下し転相させて、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株))にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは130nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調製し、これを結晶性ポリエステル樹脂分散液とした。
<硫酸アルミニウム水溶液の調製>
・硫酸アルミニウム粉末(浅田化学工業(株)製:17%硫酸アルミニウム): 35部
・イオン交換水: 1,965部
上記成分を2リットル容器へ投入し、30℃にて、沈殿物が消失するまで攪拌混合して硫酸アルミニウム水溶液を調製した。
[実施例1]
<マゼンタトナーの調製>
・非晶性ポリエステル樹脂分散液: 700部
・マゼンタ顔料分散液1: 133部
・離型剤分散液: 100部
・結晶性ポリエステル樹脂分散液: 50部
・イオン交換水: 350部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1): 2.9部
上記成分を、温度計、pH計、攪拌器を具備した3リットルの反応容器に入れ、温度25℃にて、1.0%硝酸を加えてpHを3.0にした後、ホモジナイザー(IKAジャパン(株)製:ウルトラタラクスT50)にて5,000rpmで分散しながら、調製した硫酸アルミニウム水溶液を130部添加して6分間分散した。
その後、反応容器に攪拌器、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌されるように攪拌器の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてからは0.05℃/分の昇温速度で昇温し、10分ごとに、コールターマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン・コールター社製)にて粒径を測定した。体積平均粒径が5.0μmになったところで温度を保持し、非晶性ポリエステル樹脂分散液:50部を5分間かけて投入した。
30分間保持した後、1%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、5℃ごとにpHが9.0になるように同様にして調整しながら、昇温速度1℃/分で90℃まで昇温し、90℃で保持した。15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たところ、2.0時間目で粒子の合一が確認されたので、冷却水にて容器を30℃まで5分間かけて冷却した。
冷却後のスラリーを、目開き15μmのナイロンメッシュに通過させ粗大粉を除去し、メッシュを通過したトナースラリーに、硝酸を加えてpH6.0に調整した後、アスピレータで減圧ろ過した。ろ紙上に残ったトナーを手で、できるだけ細かく砕いて、温度30℃でトナー量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した後、再度アスピレータで減圧ろ過し、ろ液の電気伝導度を測定した。ろ液の電気伝導度が10μS/cm以下になるまでこの操作を繰り返し、トナー粒子を洗浄した。
洗浄されたトナー粒子を湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕いてから、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100部に対して、研磨剤粒子(チタン酸ストロンチウム粒子)0.04質量部、脂肪酸金属塩粒子(ステアリン酸亜鉛粒子)0.04質量部、オイル処理シリカ粒子(ジメチルシリコーンオイル処理シリカ粒子)1.3質量部、及び、メタチタン酸粒子0.9質量部を加え、サンプルミルを用いて13,000rpmで30秒間混合ブレンドした。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、マゼンタトナーを得た。
得られたマゼンタトナーは、体積平均粒径D50が5.8μmであった。
上記で用いた外添剤の詳細は以下の通りである。
・研磨剤粒子(チタン酸ストロンチウム粒子):下記の方法で得られたチタン酸ストロンチウム粒子、体積平均粒径:5.0μm
・脂肪酸金属塩粒子(ステアリン酸亜鉛粒子):日油(株)のニッサンエレクトール(登録商標)MZ−2を、エルボージェット分級装置(日鉄鉱業(株)EJ−L−3(LABO))を用いて分級し、体積平均粒径:1.0μmとしたもの
・シリカ粒子(ジメチルシリコーンオイル処理シリカ粒子):ジメチルシリコーンオイルで処理したフュームドシリカ(日本アエロジルのAEROSIL RY50、体積平均粒径:40μm)
・メタチタン酸粒子:STT100H、チタン工業(株)、結晶子径:14nm、体積平均粒径:20nm
(チタン酸ストロンチウム粒子の調製)
1.0(mol/l)になるように硫酸チタニア粉末を溶解した溶液に硫酸と純水を添加し酸濃度が1.5(mol/l)に調整し、撹拌速度20rpmで撹拌しながら100℃で40時間加水分解処理し、メタチタン酸スラリーとする。本メタチタン酸スラリーを水洗浄後に、等モルとなるように炭酸ストロンチウムを添加し、撹拌速度150rpmで撹拌しながら30℃で24時間混合しチタン酸ストロンチウムスラリーを得た。得られたスラリーを水洗浄後に、700℃で5時間焼成し、機械的粉砕及び分級による粗粉除去工程を行うことで、ブラッグ角32.2°に最大ピークを有しピークの半値幅が0.7degのチタン酸ストロンチウムを得た。
<樹脂被覆キャリアの調製>
・Mn−Mg−Sr系フェライト粒子(平均粒径40μm): 100部
・トルエン: 14部
・シクロヘキシルメタアクリレート/ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体(共
重合重量比99:1、Mw8万): 2.0部
・カーボンブラック(VXC72:キャボット製): 0.12部
フェライト粒子を除く上記成分及びガラスビーズ(φ1mm、トルエンと同量)を、関西ペイント(株)製サンドミルを用いて1,200ppmで30分間攪拌し、樹脂被覆層形成用溶液と得た。更に、この樹脂被覆層形成用溶液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、減圧し、トルエンを留去して乾燥することにより、樹脂被覆キャリアを調製した。
<マゼンタ現像剤の調製>
上記樹脂被覆キャリア500部に対して、前記マゼンタトナー40部を加え、V型ブレンダーで20分間混合した後、目開き212μmの振動篩いにより凝集体を除去して、マゼンタ現像剤を調製した。
[実施例2〜9、比較例1〜4]
下記表1に記載のように、外添剤の種類及び量を適宜変えた以外は、実施例1と同様にして、トナーを形成し、続いて、形成されたトナーを用いた現像剤を得た。
[比較例5、6]
実施例1のマゼンタトナーの調製において、マゼンタ顔料分散液1を、顔料分散液2又は3に変えた以外は、実施例1と同様にして、トナーを形成し、続いて、形成されたトナーを用いた現像剤を得た。
実施例2〜9、比較例1〜6にて用いた外添剤の詳細は以下の通りである。
・脂肪酸金属塩粒子(ステアリン酸亜鉛粒子):日油(株)のニッサンエレクトール(登録商標)MZ−2を、エルボージェット分級装置(日鉄鉱業(株)EJ−L−3(LABO))を用いて分級し、体積平均粒径:0.5μmとしたもの
・脂肪酸金属塩粒子(ステアリン酸亜鉛粒子):日油(株)のニッサンエレクトール(登録商標)MZ−2を、エルボージェット分級装置(日鉄鉱業(株)EJ−L−3(LABO))を用いて分級し、体積平均粒径:2.0μmとしたもの
・脂肪酸金属塩粒子(ステアリン酸マグネシウム粒子):日油(株)のニッサンエレクトール(登録商標)MM−2を、エルボージェット分級装置(日鉄鉱業(株)EJ−L−3(LABO))を用いて分級し、体積平均粒径:2.0μmとしたもの
・脂肪酸金属塩粒子(ステアリン酸亜鉛粒子):日油(株)のニッサンエレクトール(登録商標)MZ−2を、エルボージェット分級装置(日鉄鉱業(株)EJ−L−3(LABO))を用いて分級し、体積平均粒径:0.1μmとしたもの
・脂肪酸金属塩粒子(ステアリン酸亜鉛粒子):日油(株)のステアリン酸亜鉛FPを、エルボージェット分級装置(日鉄鉱業(株)EJ−L−3(LABO))を用いて分級し、体積平均粒径:3.0μmとしたもの
・シリカ粒子(シランカップリング剤処理シリカ粒子):シランカップリング剤で処理されたシリカ粒子
[平均分散径の測定]
各例で得られたトナー粒子中の顔料の平均分散径を、既述の方法で測定した。
結果を表1に示す。
[性能評価]
各例で得られた現像剤を、富士ゼロックス社製ApeosPortIV C5575の現像装置に充填した。
この画像形成装置を用い、記録媒体(北越紀州製紙(株)の色上質紙黒厚口A4サイズ)を横送りで連続して高像密度画像(画像密度(エリアカバレッジ)20%)を1000枚出力した後、記録媒体を縦送りで高像密度画像(画像密度(エリアカバレッジ)20%)を形成し、縦送り時に出力された画像について、記録媒体端部の画像抜けを評価した。なお、評価は、温度10℃湿度15%の環境下で行った。
−評価指標−
A:記録媒体端部に白く抜けた領域がなく、画像抜けなし
B:記録媒体端部に白く抜けた領域がわずかに見えるが、実使用上問題ない
C:記録媒体端部に白く抜けた領域が数個確認できる
D:記録媒体端部全体にわたって白く抜けた領域が多数存在する
Figure 2021051237
上記表1中、比X/Yは、研磨剤粒子の外添量Xと脂肪酸金属塩粒子の外添量Yとの比(即ち、既述の研磨剤粒子/脂肪酸金属塩粒子)を指す。
以上のように、実施例の各現像剤によれば、比較例の各現像剤に比べ、記録媒体端部の画像抜けの発生が抑制されているのが分かる。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
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 (14)

  1. 結着樹脂、並びに、C.I.ピグメントバイオレット19及びC.I.ピグメントレッド122の固溶体を含有するトナー粒子と、
    外添剤としての、研磨剤粒子及び体積平均粒径0.5μm以上2.0μmの脂肪酸金属塩粒子と、
    を有する静電荷像現像用トナー。
  2. 前記研磨剤粒子と前記脂肪酸金属塩粒子との質量比(研磨剤粒子/脂肪酸金属塩粒子)が、0.8以上1.1以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記外添剤として、オイル処理シリカ粒子を有する請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記オイル処理シリカ粒子が、ジメチルシリコーンオイル処理シリカ粒子である請求項3に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記外添剤として、メタチタン酸粒子を有する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記メタチタン酸粒子の結晶子径が12nm以上16nm以下である請求項5に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記研磨剤粒子が、チタン酸ストロンチウム粒子である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記脂肪酸金属塩粒子が、ステアリン酸亜鉛粒子である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 結着樹脂及び平均分散径が0.15μm以上0.3μm以下顔料を含有するトナー粒子と、
    外添剤として、研磨剤粒子及び体積平均粒径0.5μm以上2.0μmの脂肪酸金属塩粒子と、
    を有する静電荷像現像用トナー。
  10. 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  11. 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  12. 請求項10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。
  13. 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10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が一次転写される中間転写体と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、
    前記中間転写体の表面の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、
    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。
  14. 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10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中間転写体の表面に一次転写する一次転写工程と、
    前記中間転写体の表面のトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写工程と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。
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