JP2023047231A - 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、及び画像形成装置 - 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、及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】転写性と定着性とが両立される静電荷像現像用トナーの提供。【解決手段】平均円形度Ccが0.80以上0.98未満であるトナー粒子と、単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む外添剤と、を有し、前記トナー粒子表面の凸部における前記単分散シリカ粒子の被覆率をA%とし、前記トナー粒子表面の凹部における前記単分散シリカ粒子の被覆率をB%としたとき、比A/Bの値が1.05以上である、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、及び画像形成装置に関する。
特許文献1には、外添剤として、第2族元素を有する個数平均粒径DAが10nm以上60nm以下のチタン酸塩の微粒子と、個数平均粒径DBが40nm以上300nm以下、稠密度が0.75以上0.93以下のシリカ微粒子と、を含有し、比(DB/DA)が1.0以上20.0以下であり、X線光電子分光分析及び蛍光X線元素分析から求められる実効Ti比が特定の範囲であるトナーが開示されている。
特許文献2には、平均円形度が0.91以上0.98以下であるトナー粒子と、前記トナー粒子に外添されたシリカ粒子と、前記トナー粒子に外添された、平均一次粒径が10nm以上100nm以下であり、一次粒子の平均円形度が0.82以上0.94以下であり、一次粒子の累積84%となる円形度が0.92超であるチタン酸ストロンチウム粒子と、を含む静電荷像現像用トナーが開示されている。
特開2019-109416号公報 特開2019-028235号公報
トナー粒子に外添された外添剤のうち、トナー画像の転写性を高めることに大きく寄与しているのは、トナー粒子の凸部に存在する外添剤であると考えられる。
しかしながら、平均円形度が0.98未満であるトナー粒子に外添剤を外添したトナーにおいては、トナー粒子表面の凹部に外添剤が多く存在し、トナー粒子表面の凸部に存在する外添剤の量が少ないことがある。凸部に存在する外添剤の量が少ないトナーは、トナー画像の転写性を高めることに大きく寄与する外添剤の量が少ないため、トナー画像の転写性が得られにくくなる。
一方、外添剤の添加量を多くすることでトナー粒子の凸部に存在する外添剤の量を多くしたトナーでは、トナー粒子の凹部に存在する外添剤の量がさらに多く、トナー画像の定着時においてトナー粒子同士の融着が阻害され、画像の定着性が低下することがある。
本発明は、平均円形度Ccが0.80以上0.98未満であるトナー粒子と単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む外添剤とを有する静電荷像現像用トナーにおいて、比A/Bの値が1.05未満又は比C/Dの値が0.95超えの場合に比べ、転写性と定着性とが両立される静電荷像現像用トナーを提供することを目的とする。
前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。
<1>
平均円形度Ccが0.80以上0.98未満であるトナー粒子と、
単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む外添剤と、
を有し、
前記トナー粒子表面の凸部における前記単分散シリカ粒子の被覆率をA%とし、前記トナー粒子表面の凹部における前記単分散シリカ粒子の被覆率をB%としたとき、比A/Bの値が1.05以上である、静電荷像現像用トナー。
<2>
前記比A/Bの値が2.00以下である<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3>
平均円形度Ccが0.80以上0.98未満であるトナー粒子と、
単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む外添剤と、
を有し、
前記トナー粒子表面の凸部におけるトナー粒子露出率をC%とし、前記トナー粒子表面の凹部におけるトナー粒子露出率をD%としたとき、比C/Dの値が0.95以下である、静電荷像現像用トナー。
<4>
前記比C/Dの値が0.20以上である<3>に記載の静電荷像現像用トナー。
<5>
前記トナー粒子表面の凸部における前記単分散シリカ粒子の被覆率が30%以上80%以下である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<6>
前記トナー粒子表面の凹部における前記単分散シリカ粒子の被覆率が20%以上60%以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<7>
前記トナー粒子表面における前記チタン酸化合物粒子の被覆率が1%以上15%以下である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<8>
前記単分散シリカ粒子の平均一次粒径Rsが20nm以上200nm以下である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<9>
前記チタン酸化合物粒子の平均一次粒径Rtが20nm以上70nm以下である、<1>~<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<10>
前記単分散シリカ粒子の平均一次粒径Rsに対する前記チタン酸化合物粒子の平均一次粒径Rtの比Rt/Rsが0.10以上0.35以下である、<1>~<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<11>
前記単分散シリカ粒子の平均円形度Caが0.86超え0.99未満であり、
前記チタン酸化合物粒子の平均円形度Cbが0.78超え0.94以下である、<1>~<10>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<12>
前記単分散シリカ粒子の平均円形度Caが、前記チタン酸化合物粒子の平均円形度Cbより大きい値である、<11>に記載の静電荷像現像用トナー。
<13>
前記単分散シリカ粒子の比重Daが1.1以上1.3以下であり、
前記チタン酸化合物粒子の比重Dbが、前記単分散シリカ粒子の比重Daより大きい値である、<1>~<12>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<14>
前記チタン酸化合物粒子の比重Dbが4.0以上6.5以下である、<13>に記載の静電荷像現像用トナー。
<15>
前記チタン酸化合物粒子がチタン酸アルカリ土類金属塩粒子である、<1>~<14>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<16>
前記チタン酸化合物粒子がチタン酸ストロンチウム粒子である、<15>に記載の静電荷像現像用トナー。
<17>
前記チタン酸化合物粒子がドーパントを含有する、<1>~<16>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<18>
前記ドーパントがランタン及びシリカの少なくとも一方である、<17>に記載の静電荷像現像用トナー。
<19>
前記単分散シリカ粒子の含有量は、前記トナー粒子100質量部に対し、1.5質量部以上3.0質量部以下である<1>~<18>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<20>
<1>~<19>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。
<21>
<1>~<19>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。
<22>
<20>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。
<23>
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、
<20>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。
<1>に係る発明によれば、平均円形度Ccが0.80以上0.98未満であるトナー粒子と単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む外添剤とを有する静電荷像現像用トナーにおいて、比A/Bの値が1.05未満の場合に比べ、転写性と定着性とが両立され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、比A/Bの値が2.00超えの場合に比べ、定着性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<3>に係る発明によれば、平均円形度Ccが0.80以上0.98未満であるトナー粒子と単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む外添剤とを有する静電荷像現像用トナーにおいて、比C/Dの値が0.95超えの場合に比べ、転写性と定着性とが両立される静電荷像現像用トナーが提供される。
<4>に係る発明によれば、比C/Dの値が0.20未満の場合に比べ、定着性に優れ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、トナー粒子表面の凸部における単分散シリカ粒子の被覆率が30%未満の場合に比べ、転写性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<6>に係る発明によれば、トナー粒子表面の凹部における単分散シリカ粒子の被覆率が60%超えの場合に比べ、定着性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<7>に係る発明によれば、トナー粒子表面におけるチタン酸化合物粒子の被覆率が15%超えの場合に比べ、定着性に優れ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、単分散シリカ粒子の平均一次粒径Rsが200nm超えの場合に比べ、単分散シリカ粒子の遊離に起因する転写性低下が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<9>に係る発明によれば、チタン酸化合物粒子の平均一次粒径Rtが70nm超えの場合に比べ、チタン酸化合物粒子の遊離に起因する転写性低下が抑制され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、比Rt/Rsが0.35超えの場合に比べ、転写性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<11>に係る発明によれば、単分散シリカ粒子の平均円形度Caが0.86以下又はチタン酸化合物粒子の平均円形度Cbが0.94超えの場合に比べ、転写性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<12>に係る発明によれば、単分散シリカ粒子の平均円形度Caがチタン酸化合物粒子の平均円形度Cbより小さい値である場合に比べ、転写性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<13>に係る発明によれば、単分散シリカ粒子の比重Daが1.1未満若しくは1.3超えの場合、又はチタン酸化合物粒子の比重Dbが単分散シリカ粒子の比重Daより小さい値である場合に比べ、転写性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<14>に係る発明によれば、チタン酸化合物粒子の比重Dbが4.0未満又は6.5超えの場合に比べ、転写性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<15>に係る発明によれば、チタン酸化合物粒子が酸化チタン粒子である場合に比べ、帯電の立ち上がりに優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<16>に係る発明によれば、チタン酸化合物粒子がチタン酸カリウム粒子である場合に比べ、帯電の立ち上がりに優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<17>に係る発明によれば、チタン酸化合物粒子がドーパントを含有しない場合に比べ、感光体摩耗の少ない静電荷像現像用トナーが提供される。
<18>に係る発明によれば、ドーパントがアルミニウムである場合に比べ、転写性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<19>に係る発明によれば、単分散シリカ粒子の含有量がトナー粒子100質量部に対し3.0質量部超えの場合に比べ、定着性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<20>、<21>、<22>、又は<23>に係る発明によれば、比A/Bの値が1.05未満又は比C/Dの値が0.95超えの場合に比べ、転写性と定着性とが両立される静電荷像現像用トナーを備えた静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、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。 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。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。これらの説明および実施例は、実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。
本明細書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、本明細書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。
各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。
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。
<静電荷像現像用トナー>
(第一実施形態)
第一実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、静電荷像現像用トナーを「トナー」ともいう)は、平均円形度Ccが0.80以上0.98未満であるトナー粒子と、単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む外添剤と、を有する。そして、前前記トナー粒子表面の凸部における前記単分散シリカ粒子の被覆率をA%とし、前記トナー粒子表面の凹部における前記単分散シリカ粒子の被覆率をB%としたとき、比A/Bの値が1.05以上である。
ここで、トナー粒子表面の凸部における単分散シリカ粒子の被覆率A%は、トナー粒子表面の凸部の最高点を中心とした1.5μm×1.5μmの領域(以下「ピーク領域」ともいう)における、全面積に対する単分散シリカ粒子に被覆された面積の割合(%)を意味する。トナー粒子表面の凹部における単分散シリカ粒子の被覆率B%は、トナー粒子表面の凹部の最深点を中心とした1.5μm×1.5μmの領域(以下「ボトム領域」ともいう)における、全面積に対する単分散シリカ粒子に被覆された面積の割合(%)を意味する。
第一実施形態では、外添剤として単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含み、かつ、比A/Bの値が1.05以上であることにより、転写性と定着性とが両立される。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
前記の通り、トナー粒子に外添された外添剤のうち、トナー画像の転写性を高めることに大きく寄与しているのは、トナー粒子の凸部に存在する外添剤であると考えられる。
しかしながら、平均円形度が0.98未満であるトナー粒子に外添剤を外添したトナーにおいては、トナー粒子表面の凹部に外添剤が多く存在し、トナー粒子表面の凸部に存在する外添剤の量が少ないことがある。トナー粒子表面の凹部に外添剤が多く存在するトナーが得られる理由は定かではないが、トナー粒子に外添剤を外添する過程において、外添剤がトナー粒子表面の凹部に転がるためと推測される。そして、凸部に存在する外添剤の量が少ないトナーは、トナー画像の転写性を高めることに大きく寄与する外添剤の量が少ないため、トナー画像の転写性が得られにくくなる。
一方、外添剤の添加量を多くすることでトナー粒子の凸部に存在する外添剤の量を多くしたトナーでは、トナー粒子の凹部に存在する外添剤の量がさらに多く、トナー画像の定着時においてトナー粒子同士の融着が阻害され、画像の定着性が低下することがある。
これに対して、第一実施形態では、外添剤として単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含み、かつ、比A/Bの値が1.05以上である。つまり、トナー粒子表面のうち、凸部に単分散シリカ粒子が多く存在し、かつ、凹部に存在する単分散シリカ粒子は従来ほど多くない状態となっている。
そのため、トナー粒子表面の凸部に単分散シリカ粒子が多く存在することで、単分散シリカ粒子がトナー画像の転写性向上に寄与しやすくなり、トナー画像の優れた転写性が得られる。また、トナー粒子表面の凹部に存在する単分散シリカ粒子の数が抑えられることで、トナー画像の定着時においてトナー粒子同士の融着が外添剤により阻害されることに起因する画像の定着性低下が抑制される。加えて、トナー粒子表面の凸部においては、単分散シリカ粒子が多く存在しても、酸化チタンに比べて熱伝導性の高いチタン酸化合物粒子が存在することにより、画像の定着がさらに促進される。
以上の理由により、第一実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、転写性と定着性とを両立すると推測される。
なお、単分散シリカ粒子の被覆率が高いトナーでは、帯電の環境依存性が大きくなることがある。しかし、トナー粒子表面の凸部に単分散シリカ粒子の被覆率が局所的に高い領域があっても、電荷交換性の高いチタン酸化合物粒子が存在することで、環境依存性も抑制されると考えられる。
(第二実施形態)
第二実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、平均円形度Ccが0.80以上0.98未満であるトナー粒子と、単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む外添剤と、を有する。そして、前記トナー粒子表面の凸部におけるトナー粒子露出率をC%とし、前記トナー粒子表面の凹部におけるトナー粒子露出率をD%としたとき、比C/Dの値が0.95以下である。
ここで、トナー粒子表面の凸部におけるトナー粒子露出率C%は、前記ピーク領域における、全面積に対するトナー粒子が露出した(すなわち、外添剤に被覆されていない)面積の割合(%)を意味する。トナー粒子表面の凹部におけるトナー粒子露出率D%は、前記ボトム領域における、全面積に対するトナー粒子が露出した(すなわち、外添剤に被覆されていない)面積の割合(%)を意味する。
第二実施形態では、外添剤として単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含み、かつ、比C/Dの値が0.95以下であることにより、転写性と定着性とが両立される。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
前記の通り、平均円形度が0.98未満であるトナー粒子に外添剤を外添したトナーでは、トナー粒子表面の凹部に外添剤が多く存在することでトナー粒子表面の凹部におけるトナー粒子露出率が低く、かつ、トナー粒子表面の凸部に存在する外添剤の量が少ないことでトナー粒子表面の凸部におけるトナー粒子露出率が高いことがある。トナー粒子表面の凹部におけるトナー粒子露出率が低いトナーが得られる理由は定かではないが、トナー粒子に外添剤を外添する過程において、外添剤がトナー粒子表面の凹部に転がるためと推測される。そして、凸部におけるトナー粒子露出率が高いトナーは、凸部に存在する外添剤の量が少ないため、トナー画像の転写性が得られにくくなる。
一方、外添剤の添加量を多くすることでトナー粒子の凸部に存在する外添剤の量を多くし、凸部におけるトナー粒子露出率を低くしたトナーでは、トナー粒子の凹部に存在する外添剤の量がさらに多く、トナー画像の定着時においてトナー粒子同士の融着が阻害され、画像の定着性が低下することがある。
これに対して、第二実施形態では、外添剤として単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含み、かつ、比C/Dの値が0.95以下である。つまり、トナー粒子表面のうち、凸部に存在する外添剤が多く、かつ、凹部に存在する外添剤は従来ほど多くない状態となっている。
そのため、トナー粒子表面の凸部に外添剤が多く存在することで、外添剤として用いられている単分散シリカ粒子がトナー画像の転写性向上に寄与しやすくなり、トナー画像の優れた転写性が得られる。また、トナー粒子表面の凹部に存在する外添剤の数が抑えられることで、トナー画像の定着時においてトナー粒子同士の融着が外添剤により阻害されることに起因する画像の定着性低下が抑制される。加えて、トナー粒子表面の凸部においては、外添剤が多く存在しても、酸化チタンに比べて熱伝導性の高いチタン酸化合物粒子がトナー粒子表面の凸部に存在する外添剤に含まれることにより、画像の定着がさらに促進される。
以上の理由により、第二実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、転写性と定着性とを両立すると推測される。
なお、単分散シリカ粒子の被覆率が高いトナーでは、帯電の環境依存性が大きくなることがある。しかし、トナー粒子表面の凸部に単分散シリカ粒子の被覆率が局所的に高い領域があっても、電荷交換性の高いチタン酸化合物粒子が存在することで、環境依存性も抑制されると考えられる。
以下、第一実施形態に係るトナー及び第二実施形態に係るトナーのいずれにも該当するトナーを「本実施形態に係るトナー」と称して説明する。ただし、本発明のトナーの一例は、第一実施形態に係るトナー及び第二実施形態に係るトナーの少なくとも一方に該当するトナーであればよい。
以下、本実施形態に係るトナーについて、詳細に説明する。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
-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(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、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。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。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。
結着樹脂の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
-着色剤-
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、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。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、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-
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、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、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
-トナー粒子の特性等-
トナー粒子は、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。
ここで、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。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、5μm以上であってもよく、5μm以上10μm以下であってもよく、6μm以上8μm以下であってもよい。
トナー粒子の小径側体積粒度分布指標(以下「下GSDv」ともいう)は、1.20以上であってもよく、1.25以上1.50以下であってもよく、1.35以上1.45以下であってもよい。
上記下GSDvは、下記式に基づいて算出される値である。
式:下GSDv=(D50v/D16v)1/2
上記式において、D16v及びD50vは、各々、粒度分布を基にして小径側から累積分布を描いて、体積基準における、累積16%となる粒径(D16v)及び累積50%となる粒径(D50v)を意味する。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、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%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、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。
トナー粒子の平均円形度Ccは、0.80以上0.98未満であり、0.91以上0.98未満であってもよく、0.93以上0.97以下であってもよい。
トナー粒子の平均円形度Cc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Cc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。
(外添剤)
外添剤は、単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む。
-単分散シリカ粒子-
単分散シリカ粒子としては、シリカ、すなわちSiOを主成分とする粒子であればよい。本明細書において、「主成分」とは、複数種類の成分の混合物において混合物の全質量の50質量%以上を占める成分をいう。
ここで、本明細書中において「単分散」とは、下記に示す粒度分布指標が1.25以下であるものを指す。
単分散シリカ粒子の平均一次粒径Rsは、20nm以上200nm以下であることが好ましい。
単分散シリカ粒子の平均一次粒径Rsが上記範囲であることにより、上記範囲より小さい場合に比べて、トナー粒子への埋没が抑制される。それにより、単分散シリカ粒子のトナー粒子への埋没に起因する転写効率の低下、低帯電化、画質の低下等が抑制される。
また、単分散シリカ粒子の平均一次粒径Rsが上記範囲であることにより、上記範囲より大きい場合に比べて、トナー粒子からの遊離が抑制される。それにより、遊離に起因する転写性低下、遊離した単分散シリカ粒子のキャリアへの移行に起因する低帯電化、外添剤構造の変化に起因する画質の低下等が抑制される。
単分散シリカ粒子の平均一次粒径Rsは、40nm以上200nm以下であることがより好ましく、80nm以上150nm以下であることがさらに好ましい。
単分散シリカ粒子の粒度分布指標は1.25以下である。
転写性と定着性との両立の観点から、単分散シリカ粒子の粒度分布指標は1.05以上1.25以下であることが好ましく、1.05以上1.2以下であることがより好ましく、1.05以上1.15以下であることが更に好ましい。
ここで、単分散シリカ粒子の平均一次粒径及び粒度分布指標は、次の方法により測定される。
測定対象のシリカ粒子を、体積平均粒径100μmの樹脂粒子本体(例えば、ポリエステル樹脂、重量平均分子量Mw=500000)に、分散させた後の一次粒子を、走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)装置(S-4100、日立製作所社製)により観察して画像を撮影(倍率4万倍)する。測定対象のシリカ粒子200個を無造作に選択し、その画像情報を画像解析装置(Winroof)に取り込み、画像解析によって粒子ごとの面積を測定し、この面積値から円相当径を算出する。得られた円相当径の体積基準の累積頻度における50%径を平均一次粒径とする。
そして、得られた円相当径の体積基準の累積頻度における16%径(D16)及び84%径(D84)を求める。求めた84%径(D84)を16%径(D16)で除した平方根を粒度分布指標(=(D84/D16)1/2)とする。なお、電子顕微鏡は1視野中に測定対象のシリカ粒子が10個以上50個以下程度写るように倍率が調整され、複数視野の観察を合わせて一次粒子の円相当径が求められる。
単分散シリカ粒子の表面は、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、疎水化処理剤に単分散シリカ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、アルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)を有する公知の有機珪素化合物が挙げられ、具体的には、例えば、シラザン化合物(例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン等のシラン化合物;ヘキサメチルジシラザン;テトラメチルジシラザン等)のシラン系カップリング剤が挙げられる。また、疎水化処理剤は、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も挙げられる。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、例えば、単分散シリカ粒子100質量部に対して、1質量部以上200質量部以下が挙げられる。
単分散シリカ粒子の含有量は、トナー粒子の質量に対して、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましく、1.5質量%以上3.0質量%以下が更に好ましく、2.0質量%以上3.0質量%以下が特に好ましい。
単分散シリカ粒子の含有量が上記範囲であることにより、上記範囲より少ない場合に比べて転写性に優れ、上記範囲より多い場合に比べて定着性に優れる。
-単分散シリカ粒子の製造-
単分散シリカ粒子は、湿式法により製造することが好ましい。
本実施形態において、「湿式法」とは、気相法と区別されるものであって、ケイ酸ナトリウムを鉱酸により中和する、又は、アルコキシシランを加水分解する、ことにより製造する方法である。
湿式法の中でも、単分散シリカ粒子は、ゾルゲル法によって製造することが好ましい。
以下、本実施形態に用いられる単分散シリカ粒子の製造方法について、ゾルゲル法を例にとって説明する。
なお、単分散シリカ粒子の製造方法は、このゾルゲル法に限定されるものではない。
単分散シリカ粒子の粒子径は、ゾルゲル法の加水分解、縮重合工程のアルコキシシラン、アンモニア、アルコール、水の重量比、反応温度、撹拌速度、供給速度により自由に制御することができる。
以下、ゾルゲル法による単分散シリカ粒子の製造方法について、具体的に説明する。
即ち、テトラメトキシシランを、水、アルコールの存在下、アンモニア水を触媒として温度をかけながら滴下、撹拌を行う。次に、反応により得られたシリカゾル懸濁液から溶媒を除去、乾燥することにより、目的の単分散シリカ粒子が得られる。
この後、得られた単分散シリカ粒子は、必要に応じて、疎水化処理がなされる。
なお、ゾルゲル法により単分散シリカ粒子を製造する際、同時にシリカ粒子表面の疎水化処理を行ってもよい。
この場合は、前述のように、反応により得られたシリカゾル懸濁液の遠心分離を行い、湿潤シリカゲルとアルコールとアンモニア水とに分離した後、湿潤シリカゲルに溶剤を加え再度シリカゾルの状態にし、疎水化処理剤を加え、シリカ粒子の表面の疎水化を行う。次に、この疎水化処理シリカゾルから溶媒を除去、乾燥することにより、目的の単分散シリカ粒子が得られる。
また、このようにして得られた単分散シリカ粒子に再度、疎水化処理を行っても構わない。
シリカ粒子表面に対する疎水化処理としては、気相中で浮遊させられたシリカ粒子に対して疎水化処理剤又は疎水化処理剤を含む溶液を噴霧するスプレードライ法等による乾式法や、疎水化処理剤を含有する溶液中にシリカ粒子を浸漬し乾燥する湿式法、疎水化処理剤とシリカ粒子を混合機により混合する混合法などを採用してもよい。
また、シリカ粒子表面の疎水化処理後には、シリカ粒子を溶剤で洗浄し、残存する疎水化処理剤や低沸点残留分を除去する工程などを追加してもよい。
-チタン酸化合物粒子-
チタン酸化合物粒子としては、チタン酸化合物を主成分とする粒子であればよい。
チタン酸化合物は、メタチタン酸塩と呼ばれ、例えば、酸化チタンと他の金属酸化物又は他の金属炭酸塩から生成される塩である。
チタン酸化合物粒子としては、チタン酸アルカリ土類金属塩粒子であることが好ましい。
ここで、チタン酸アルカリ土類金属塩とは、一般式RTiO(式中、Rはアルカリ土類金属の1種又は2種以上)で表わされる塩である。
チタン酸化合物粒子として、チタン酸アルカリ土類金属塩粒子を用いることで、電荷交換性が向上するため、帯電の立ち上がりに優れる。
チタン酸化合物粒子として具体的には、例えば、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、チタン酸カルシウム(CaTiO)、チタン酸マグネシウム(MgTiO)、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸亜鉛(PbTiO)等の粒子が挙げられる。
帯電の立ち上がり向上の観点から、チタン酸化合物粒子としてはチタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸カルシウム粒子、及びチタン酸マグネシウム粒子からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、チタン酸ストロンチウム粒子であることがより好ましい。
これらチタン酸化合物粒子は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
チタン酸化合物粒子の平均一次粒径Rtは、20nm以上70nm以下であることが好ましい。
チタン酸化合物粒子の平均一次粒径Rtが上記範囲であることにより、上記範囲より小さい場合に比べて、トナー粒子への埋没が抑制される。それにより、チタン酸化合物粒子のトナー粒子への埋没に起因する転写効率の低下、低帯電化、画質の低下等が抑制される。
また、チタン酸化合物粒子の平均一次粒径Rtが上記範囲であることにより、上記範囲より大きい場合に比べて、トナー粒子からの遊離が抑制される。それにより、遊離に起因する転写性低下、遊離したチタン酸化合物粒子のキャリアへの移行に起因する低帯電化、外添剤構造の変化に起因する画質の低下等が抑制される。
チタン酸化合物粒子の平均一次粒径Rtは、20nm以上40nm以下であることがより好ましく、20nm以上35nm以下であることがさらに好ましい。
ここで、チタン酸化合物粒子の平均一次粒径の算出は、単分散シリカ粒子の平均一次粒径の算出と同様である。
チタン酸化合物粒子はドーパントを含有することが好ましい。
チタン酸化合物粒子は、ドーパントを含有することで、チタン酸化合物の結晶性が下がり適度に角張った形状となる。それにより、例えば、チタン酸化合物粒子の平均円形度Cbが0.78を超え0.94以下の範囲内となりやすくなる。そのため、チタン酸化合物粒子がトナー粒子表面に固定されやすくなる。よって、チタン酸化合物粒子のトナー粒子からの遊離がより抑制される。以上のことから、転写性に優れると推測される。
チタン酸化合物粒子のドーパントとしては、イオン化したときに、チタン酸化合物粒子を構成する結晶構造に入り得るイオン半径となる金属元素が好ましい。この観点から、チタン酸化合物粒子のドーパントは、イオン化したときのイオン半径が、40pm以上200pm以下である金属元素が好ましく、60pm以上150pm以下である金属元素がより好ましい。
チタン酸化合物粒子のドーパントとしては、具体的には、ランタノイド、シリカ、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、インジウム、アンチモン、タンタル、タングステン、レニウム、イリジウム、白金、ビスマス、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、銀、錫が挙げられる。ランタノイドとしては、ランタン、セリウムが好ましい。これらの中でも、イオン半径がチタン酸ストロンチウム粒子を構成する結晶構造により入りやすい大きさである観点、及びチタン酸化合物を適度に角張った形状としやすい観点から、ランタン及びシリカの少なくとも一方であることが好ましい。
チタン酸化合物粒子内のドーパントの量は、チタン酸化合物を適度に角張った形状とする観点から、チタン酸化合物粒子中に含有されるアルカリ土類金属原子に対してドーパントが、0.1モル%以上20モル%以下となる範囲が好ましく、0.1モル%以上15モル%以下となる範囲がより好ましく、0.1モル%以上10モル%以下となる範囲が更に好ましい。
チタン酸化合物粒子の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公知の表面処理剤が挙げられ、具体的には、例えば、シランカップリング剤、シリコーンオイル等が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n-ブチルトリメトキシシラン、n-ヘキサデシルトリメトキシシラン、n-オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン等が挙げられる。
シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジンポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン等が挙げられる。
単分散シリカ粒子の含有量に対する、チタン酸化合物粒子の含有量が、質量比で0.1以上10以下であることが好ましく、0.2以上5以下であることがより好ましく、0.4以上2以下であることが更に好ましい。
チタン酸化合物粒子の含有量は、トナー粒子の質量に対して、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上2.5質量%以下が更に好ましい。
-チタン酸化合物粒子の製造-
チタン酸化合物粒子の製造方法は、特に制限されないが、粒径及び形状を制御する観点から、湿式製法であることが好ましい。
チタン酸化合物粒子の湿式製法は、例えば、チタン酸化合物に含有される金属元素源の混合液にアルカリ水溶液を添加しながら反応させ、次いで酸処理を行う製造方法である。本製造方法においては、金属元素源の混合割合、反応初期の金属元素源濃度、アルカリ水溶液を添加するときの温度及び添加速度などによって、チタン酸化合物粒子の粒径が制御される。
ここで、チタン酸化合物に含有される金属元素源としては、チタン化合物の加水分解物の鉱酸解膠品及びチタン以外の金属元素を含有する硝酸塩、塩化物等が挙げられる。
具体的には、チタン酸化合物粒子がチタン酸アルカリ土類金属塩粒子である場合、チタン化合物の加水分解物の鉱酸解膠品及びアルカリ土類金属元素を含有する硝酸塩、塩化物等が挙げられる。
より具体的には、チタン酸化合物粒子がチタン酸ストロンチウム粒子である場合、チタン化合物の加水分解物の鉱酸解膠品(以下、チタン源とも称する)及び硝酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム等(以下、ストロンチウム源とも称する)が挙げられる。
以下、チタン酸化合物粒子の製造方法の一例として、チタン酸ストロンチウム粒子の製造方法を説明するが、これに限定されるものではない。
酸化チタン源とストロンチウム源の混合割合は、SrO/TiOモル比で0.9以上1.4以下が好ましく、1.05以上1.20以下がより好ましい。反応初期の酸化チタン源濃度は、TiOとして0.05モル/L以上1.3モル/L以下が好ましく、0.5モル/L以上1.0モル/L以下がより好ましい。
酸化チタン源とストロンチウム源との混合液にドーパント源を添加することが好ましい。ドーパント源としては、チタン及びストロンチウム以外の金属の酸化物が挙げられる。ドーパント源としての金属酸化物は、例えば、硝酸、塩酸、硫酸等に溶解した溶液として添加する。ドーパント源の添加量は、ストロンチウム100モルに対して、ドーパントである金属が0.1モル以上10モル以下となる量が好ましく、0.5モル以上10モル以下となる量がより好ましい。
また、ドーパント源の添加は、酸化チタン源とストロンチウム源との混合液にアルカリ水溶液を添加する際であってもよい。その際も、ドーパント源の金属の酸化物は、硝酸、塩酸、又は硫酸に溶解した溶液として添加されればよい。
アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。アルカリ水溶液を添加するときの温度は、高いほど結晶性の良好なチタン酸ストロンチウム粒子が得られる傾向があり、本実施形態では、60℃以上100℃以下の範囲が好ましい。
アルカリ水溶液の添加速度は、添加速度が遅いほど大きな粒子径のチタン酸ストロンチウム粒子が得られ、添加速度が速いほど小さな粒子径のチタン酸ストロンチウム粒子が得られる。アルカリ水溶液の添加速度は、仕込み原料に対し、例えば、0.001当量/h以上1.2当量/h以下であり、0.002当量/h以上1.1当量/h以下が適切である。
アルカリ水溶液を添加した後、未反応のストロンチウム源を取り除く目的で酸処理を行う。酸処理は、例えば、塩酸を用いて、反応液のpHを2.5乃至7.0、より好ましくは4.5乃至6.0に調整する。
酸処理後、反応液を固液分離し、固形分を乾燥処理して、チタン酸ストロンチウム粒子が得られる。
固形分の乾燥処理の条件を調整することで、チタン酸ストロンチウム粒子の含水率が制
御される。
また、チタン酸ストロンチウム粒子の表面を疎水化処理する場合には、その疎水化処理後の乾燥処理の条件を調整することにより含水率の制御を行ってもよい。
ここで、含水率の制御する際の乾燥条件として好ましくは、例えば、乾燥温度が90℃以上300℃以下(好ましくは100℃以上150℃以下)、乾燥時間が1時間以上15時間以下(好ましくは5時間以上10時間以下)である。
・疎水化処理
チタン酸ストロンチウム粒子の表面に対する疎水化処理は、例えば、疎水化処理剤と溶媒とを混合してなる処理液を調製し、撹拌下、チタン酸ストロンチウム粒子と処理液とを混合し、更に撹拌を続けることで行われる。
表面処理後は、処理液の溶媒を除去する目的で乾燥処理を行う。
疎水化処理剤としては、既述のものが挙げられる。
前記処理液の調製に用いる溶媒としては、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール)、炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、ノルマルヘキサン、ノルマルヘプタン)等が好ましい。
前記処理液において、疎水化処理剤の濃度は、1質量%以上50質量%以下が好ましく、5質量%以上40質量%以下がより好ましく、10質量%以上30質量%以下が更に好ましい。
疎水化処理に用いる疎水化処理剤の量は、前述の通り、チタン酸ストロンチウム粒子の質量に対して、1質量%以上50質量%以下が好ましく、5質量%以上40質量%以下がより好ましく、5質量%以上30質量%以下が更に好ましく、10質量%以上25質量%以下が特に好ましい。
-その他の外添剤-
本実施形態に用いられるトナーは、その他の外添剤として、前述した単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子以外のその他の粒子を含んでいてもよい。
その他の粒子としては、シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子以外の無機粒子が挙げられる。
無機粒子として、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。
その他の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。
疎水化処理剤の量は、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下であることが好ましい。
その他の粒子としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えばフッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
その他の外添剤を含む場合、その他の外添剤の含有量は、外添剤の総含有量に対し、1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、2質量%以上25質量%以下であることがより好ましく、3質量%以上20質量%以下であることが更に好ましい。
(外添剤の物性値関係)
-平均一次粒径の比-
単分散シリカ粒子の平均一次粒径Rsに対する前記チタン酸化合物粒子の平均一次粒径Rtの比Rt/Rsは、転写性向上の観点から、0.10以上0.35以下であることが好ましく、0.10以上0.30以下であることがより好ましく、0.10以上0.28以下であることがさらに好ましい。
比Rt/Rsが上記範囲であることにより、上記範囲よりも高い場合に比べ、チタン酸化合物粒子がトナー粒子表面に固定化された後に単分散シリカ粒子がトナー粒子表面を転がりやすくなり、外添時の衝突によって凸部に単分散シリカ粒子が固定されやすくなる。それにより、転写性が向上すると推測される。
また、比Rt/Rsが上記範囲であることにより、上記範囲よりも低い場合に比べ、チタン酸化合物粒子の埋没又は単分散シリカ粒子の遊離に起因する転写性の低下が抑制される。
-平均円形度Ca及び平均円形度Cb-
単分散シリカ粒子の平均円形度Caが0.86を超え0.99未満であり、チタン酸化合物粒子の平均円形度Cbが0.78を超え0.94以下であることが好ましい。
単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子の平均円形度を上記範囲内とすることで、転写性に優れる。
その理由は以下の通り推測される。
単分散シリカ粒子の平均円形度Ca及びチタン酸化合物粒子の平均円形度Cbの数値範囲を上記範囲内とすることで、チタン酸化合物粒子が、適度に異形状となりやすく、単分散シリカ粒子が適度に球形に近い状態となりやすくなる。そのため、チタン酸化合物粒子がトナー粒子上で転がりにくくなり、トナー粒子表面における凸部に単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子が固定されやすくなる。以上のことから、単分散シリカ粒子の平均円形度Ca及びチタン酸化合物粒子の平均円形度Cbの数値範囲を上記範囲内とすることで、転写性に優れると推測される。
転写性向上の観点から、単分散シリカ粒子の平均円形度Caは0.87以上0.98以下であることがより好ましく、0.88以上0.95以下であることが更に好ましい。
転写性向上の観点から、チタン酸化合物粒子の平均円形度Cbは0.79以上0.94以下であることがより好ましく、0.80以上0.94以下であることが更に好ましく、0.82以上0.94以下であることが特に好ましい。
単分散シリカ粒子の平均円形度Caが、チタン酸化合物粒子の平均円形度Cbより大きい値であることが好ましい。
単分散シリカ粒子の平均円形度Ca及びチタン酸化合物粒子の平均円形度Cbを上記の関係とすることで、単分散シリカ粒子と比較してチタン酸化合物粒子は角張った形状を有しやすくなる。そうすると、単分散シリカ粒子と比較してチタン酸化合物粒子はトナー粒子表面に固定されやすくなる。一方、単分散シリカ粒子はチタン酸化合物粒子と比較して丸みを帯びた形状となりやすくなる。すると、単分散シリカ粒子は、チタン酸化合物粒子と比較して、トナー粒子表面上で転がりやすく、外添時の衝突によって凹部よりも凸部の方が単分散シリカ粒子の固定が起こりやすくなる。以上のことから、単分散シリカ粒子の平均円形度Caが、チタン酸化合物粒子の平均円形度Cbより大きい値とすることで、転写性に優れると推測される。
転写性向上の観点から、単分散シリカ粒子の平均円形度Caとチタン酸化合物粒子の平均円形度Cbとの差(Ca-Cb)は、0.01以上0.16以下であることが好ましく、0.03以上0.15以下であることがより好ましく、0.05以上0.14以下であることが更に好ましい。
ここで、単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子の平均円形度は、次の方法により測定される。
トナー粒子の表面に外添された測定対象の粒子(単分散シリカ粒子又はチタン酸化合物粒子)を、走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)装置(S-4100、日立製作所社製)により観察して画像を撮影(倍率4万倍)する。測定対象の粒子200個を無造作に選択し、その画像情報を画像解析装置(Winroof)に取り込み、得られた一次粒子の平面画像解析から、下記式により算出する。
・式:円形度=(4π×A)/I
〔式中、Iは画像上における一次粒子の周囲長を示し、Aは一次粒子の投影面積を表す。
そして、測定対象の粒子(単分散シリカ粒子又はチタン酸化合物粒子)の平均円形度は、上記平面画像解析によって得られた一次粒子200個の円形度の累積頻度における50%円形度として得られる。
なお、トナー粒子に外添する前の単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子の平均円形度を測定する場合は、測定対象の粒子(単分散シリカ粒子又はチタン酸化合物粒子)を体積平均粒径100μmの樹脂粒子本体(例えば、ポリエステル樹脂、重量平均分子量Mw=500000)に分散させた後の一次粒子を観察してもよい。
-単分散シリカ粒子の比重Da及びチタン酸化合物粒子の比重Db-
単分散シリカ粒子の比重Daが1.1以上1.3以下であり、かつ、チタン酸化合物粒子の比重Dbが、単分散シリカ粒子の比重Daより大きい値であることが好ましい。
単分散シリカ粒子の比重Da及びチタン酸化合物粒子の比重Dbが上記関係を満たすことで、転写性に優れる。
その理由は以下の通り推測される。
チタン酸化合物粒子の比重Dbが、単分散シリカ粒子の比重Daより大きい値となることで、トナー粒子に対する単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子の外添時に、チタン酸化合物粒子がトナー粒子表面に優先的に付着しやすくなる。そうすると、単分散シリカ粒子は、トナー粒子表面のうち、チタン酸化合物粒子の存在しない部分に単分散シリカ粒子が付着しやすくなる。よって、外添時の衝突によって凹部よりも凸部の方が単分散シリカ粒子の固定が起こりやすくなる。以上のことから、単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子の比重を上記範囲内とすることで、転写性に優れると推測される。
チタン酸化合物粒子の比重Dbは、4.0以上6.5以下であることが好ましく、4.5以上6.0以下であることがより好ましく、4.5以上5.5以下であることが更に好ましい。
チタン酸化合物粒子の比重Dbを上記数値範囲内とすることで、トナー粒子表面に対するチタン酸化合物粒子の密着性がより向上しやすくなる。よって、単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子がトナー粒子から更に遊離しにくくなり、トナー粒子表面の凸部に単分散シリカ粒子が固定されやすくなる。それにより、転写性に優れると推測される。
転写性向上の観点から、単分散シリカ粒子の比重Daとチタン酸化合物粒子の比重Dbとの差(Db-Da)は、2.7以上5.4以下であることが好ましく、3.0以上5.0以下であることがより好ましく、3.5以上4.5以下であることが更に好ましい。
単分散シリカ粒子の比重Da及びチタン酸化合物粒子の比重Dbは、ルシャテリエ比重瓶を用い、JIS K 0061(2001)に準拠して測定する。操作は次の通りに行う。
(1)ルシャテリエ比重瓶に約250mlのエチルアルコールを入れ、メニスカスが目盛りの位置にくるように調整する。
(2)比重瓶を恒温水槽に浸し、液温が20.0±0.2℃になったとき、メニスカスの位置を比重瓶の目盛りで正確に読み取る。(精度0.025mlとする)
(3)試料を約100g量り取り、その質量をW(g)とする。
(4)量り取った試料を比重瓶に入れ泡を除く。
(5)比重瓶を恒温水槽に浸し、液温が20.0±0.2℃になったとき、メニスカスの位置を比重瓶の目盛りで正確に読み取る。(精度0.025mlとする)
(6)次式により比重を算出する。
D=W/(L2-L1)
ρ=D/0.9982
式中、Dは試料の密度(20℃)(g/cm)、ρは試料の比重(20℃)、Wは試料の見かけの質量(g)、L1は試料を比重瓶に入れる前のメニスカスの読み(20℃)(ml)、L2は試料を比重瓶に入れた後のメニスカスの読み(20℃)(ml)、0.9982は20℃における水の密度(g/cm)である。
(トナーの特性)
-単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子の被覆率-
トナー粒子表面の凸部における単分散シリカ粒子の被覆率をA%とし、トナー粒子表面の凹部における前記単分散シリカ粒子の被覆率をB%としたとき、比A/Bの値が1.05以上である。
比A/Bの値は、定着性向上の観点から、2.00以下であることが好ましい。
また、比A/Bの値は、転写性と定着性との両立の観点から、1.30以上2.00以下であることが好ましく、1.30以上1.90以下であることがより好ましく、1.30以上1.80以下であることがさらに好ましい。
なお、比A/Bの値は、例えばトナー粒子に外添剤を外添する際の外添条件等を調整することにより制御される。ビーズミルを用いて外添を行う場合、外添条件としては、例えば、用いるビーズの材質、粒径、回転数、回転時間等が挙げられる。
比A/Bの値を上記範囲内に調整しやすくする観点から、ビーズミルを用いて外添を行う場合、比重が3.0以上4.0以下、ビッカーズ硬度が10GPa以上16GPa以下であるビーズを用いることが好ましい。比重及びビッカーズ硬度が上記範囲のビーズとしては、例えばアルミナビーズが挙げられる。また、ビーズミルを用いて外添を行う場合に用いるビーズの個数平均粒径は、38μm以上42μm以下であることが好ましい。
トナー粒子表面の凸部における単分散シリカ粒子の被覆率A%は、30%以上80%以下であることが好ましく、35%以上75%以下であることがより好ましく、40%以上70%以下であることがさらに好ましい。
凸部における単分散シリカ粒子の被覆率A%が上記範囲であることにより、上記範囲より低い場合に比べ、転写性に優れる。
また、凸部における単分散シリカ粒子の被覆率A%が上記範囲であることにより、上記範囲より高い場合に比べ、定着性に優れる。
トナー粒子表面の凹部における単分散シリカ粒子の被覆率B%は、20%以上60%以下であることが好ましく、25%以上55%以下であることがより好ましく、25%以上50%以下であることがさらに好ましい。
凹部における単分散シリカ粒子の被覆率B%が上記範囲であることにより、上記範囲より低い場合に比べ、流動性に優れる。
また、凹部における単分散シリカ粒子の被覆率B%が上記範囲であることにより、上記範囲より高い場合に比べ、定着性に優れる。
なお、凸部における単分散シリカ粒子の被覆率A%及び凹部における単分散シリカ粒子の被覆率B%は、例えば、単分散シリカ粒子の添加量、外添条件等を調整することにより制御される。
チタン酸化合物粒子の被覆率は、1%以上15%以下であることが好ましく、5%以上15%以下であることがより好ましく、10%以上15%以下であることがさらに好ましい。
チタン酸化合物粒子の被覆率が上記範囲であることにより、上記範囲より低い場合に比べ、流動性に優れる。
また、チタン酸化合物粒子の被覆率が上記範囲であることにより、上記範囲より高い場合に比べ、定着性に優れる。
なお、チタン酸化合物粒子の被覆率は、例えば、チタン酸化合物粒子の添加量、外添条件等を調整することにより制御される。
凸部における単分散シリカ粒子の被覆率A%、凹部における単分散シリカ粒子の被覆率B%、及びチタン酸化合物粒子の被覆率は、以下のようにして求める。
3D走査型電子顕微鏡装置(エリオニクス製、型番:ERA-8900FE)用の試料台にカーボンテープを張り付け、トナーを乗せる。そのトナーを低加速走査型電子顕微鏡(カールツァイス製、型番:ULTRA55)により、加速電圧1kv、作動距離3.5mm、倍率10000倍、検出器ESB(グリッド電圧750V)の条件にて100個のトナー粒子について観察する。この際に観察したトナーの位置が分かるようにカーボンテープ上に予め目印を付けておく。その後、トナーが乗った試料台をイオンスパッタ装置(日立ハイテクノロジーズ製、型番:E-1030)にて、ターゲットを白金パラジウムとし、80秒蒸着する。蒸着されたトナーが乗った試料台を3D走査型電子顕微鏡装置にセットし、加速電圧5kv、作動距離15mm、倍率10000倍の条件で、低加速走査型電子顕微鏡で観察したものと同じトナーを3D測定し、トナー粒子表面の凸部及び凹部を確認する。そして、凸部の最高点を中心とした1.5μm×1.5μmの領域(すなわち、ピーク領域)における、全面積に対する単分散シリカ粒子に被覆された面積の割合(%)を、100個のトナー粒子について求めた値の平均を、凸部における単分散シリカ粒子の被覆率A%とする。また、凹部の最深点を中心とした1.5μm×1.5μmの領域(すなわち、ボトム領域)における、全面積に対する単分散シリカ粒子に被覆された面積の割合(%)を、100個のトナー粒子について求めた値の平均を、凹部における単分散シリカ粒子の被覆率B%とする。さらに、ピーク領域における全面積に対するチタン酸化合物粒子に被覆された面積の割合(%)及びボトム領域における全面積に対するチタン酸化合物粒子に被覆された面積の割合(%)を、100個のトナー粒子について求めた値の平均を、チタン酸化合物粒子の被覆率(%)とする。
-トナー粒子露出率-
トナー粒子表面の凸部におけるトナー粒子露出率をC%とし、トナー粒子表面の凹部におけるトナー粒子露出率をD%としたとき、比C/Dの値が0.95以下である。
比C/Dの値は、定着性向上の観点から、0.20以上であることが好ましい。
また、比C/Dの値は、転写性と定着性との両立の観点から、0.25以上0.90以下であることが好ましく、0.30以上0.85以下であることがより好ましく、0.35以上0.80以下であることがさらに好ましい。
なお、比C/Dの値は、比A/Bの値と同様に、トナー粒子に外添剤を外添する際の外添条件等を調整することにより制御される。ビーズミルを用いて外添を行う場合、外添条件としては、例えば、用いるビーズの材質、粒径、回転数、回転時間等が挙げられる。
比C/Dの値を上記範囲内に調整しやすくする観点から、ビーズミルを用いて外添を行う場合、比重が3.0以上4.0以下であるビーズを用いることが好ましい。比重が上記範囲のビーズとしては、例えばアルミナビーズが挙げられる。また、ビーズミルを用いて外添を行う場合に用いるビーズの粒径は、38μm以上42μm以下であることが好ましい。
トナー粒子表面の凸部におけるトナー粒子露出率C%は、転写性と定着性との両立の観点から、5%以上70%以下であることが好ましく、10%以上65%以下であることがより好ましく、15%以上60%以下であることがさらに好ましい。
トナー粒子表面の凹部におけるトナー粒子露出率D%は、流動性と定着性との両立の観点から、20%以上80%以下であることが好ましく、25%以上75%以下であることがより好ましく、30%以上70%以下であることがさらに好ましい。
なお、凸部におけるトナー粒子露出率C%及び凹部におけるトナー粒子露出率D%は、例えば、単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子の添加量、外添条件等を調整することにより制御される。
具体的には、3D走査型電子顕微鏡装置(エリオニクス製、型番:ERA-8900FE)用の試料台にカーボンテープを張り付け、トナーを乗せる。そのトナーを低加速走査型電子顕微鏡(カールツァイス製、型番:ULTRA55)により、加速電圧1kv、作動距離3.5mm、倍率10000倍、検出器ESB(グリッド電圧750V)の条件にて100個のトナー粒子について観察する。この際に観察したトナーの位置が分かるようにカーボンテープ上に予め目印を付けておく。その後、トナーが乗った試料台をイオンスパッタ装置(日立ハイテクノロジーズ製、型番:E-1030)にて、ターゲットを白金パラジウムとし、80秒蒸着した。蒸着されたトナーが乗った試料台を3D走査型電子顕微鏡装置にセットし、加速電圧5kv、作動距離15mm、倍率10000倍の条件で、低加速走査型電子顕微鏡で観察したものと同じトナーを3D測定し、トナー粒子表面の凸部及び凹部を確認する。そして、凸部の最高点を中心とした1.5μm×1.5μmの領域(すなわち、ピーク領域)における、全面積に対するトナー粒子が露出した(すなわち、外添剤に被覆されていない)面積の割合(%)を、100個のトナー粒子について求めた値の平均を、凸部におけるトナー粒子露出率C%とする。また、凹部の最深点を中心とした1.5μm×1.5μmの領域(すなわち、ボトム領域)における、全面積に対するトナー粒子が露出した(すなわち、外添剤に被覆されていない)面積の割合(%)を、100個のトナー粒子について求めた値の平均を、凹部におけるトナー粒子露出率D%とする。
(トナーの製造方法)
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、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。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、平均円形度Ccが0.98未満であるトナー粒子を得る点から、混練粉砕法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を混練粉砕法により製造する場合、結着樹脂及び必要に応じて用いられる離型剤等を含むトナー粒子の構成成分を溶融混練する混練工程と、溶融混練物を冷却する冷却工程と、冷却後の混練物を粉砕する粉砕工程と、粉砕物を分級する分級工程と、を経てトナー粒子が製造される。
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。
-混練工程-
混練工程は、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含む構成成分(トナー粒子形成材料)を溶融混練し、混練物を得る工程である。
混練工程に用いられる混練機としては、例えば、三本ロール型、一軸スクリュー型、二軸スクリュー型、バンバリーミキサー型が挙げられる。
また、溶融温度としては、混練する結着樹脂及び離型剤の種類、配合比等に応じて決定されればよい。
なお、混練工程においては、トナー粒子形成材料100質量部に対し、0.5質量部以上5質量部以下の水系媒体(例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類など)を添加してもよい。
-冷却工程-
冷却工程は、上記混練工程において形成された混練物を冷却する工程である。
冷却工程では、混練工程終了直後の分散状態を保つために、混練工程終了の際における混練物の温度から4℃/sec以上の平均降温速度で40℃以下まで冷却することが好ましい。
なお、平均降温速度とは、混練工程終了の際における混練物の温度から40℃まで降温させる速度の平均値をいう。
冷却工程における冷却方法としては、例えば、冷水又はブラインを循環させた圧延ロール及び挟み込み式冷却ベルト等を用いる方法が挙げられる。なお、前記方法により冷却を行う場合、その冷却速度は、圧延ロールの速度、ブラインの流量、混練物の供給量、混練物の圧延時のスラブ厚等で決定される。スラブ厚は、1mm以上3mm以下の薄さであることが好ましい。
-粉砕工程-
冷却工程により冷却された混練物を、粉砕工程で粉砕することで粒子が形成される。
粉砕工程では、例えば、機械式粉砕機、ジェット式粉砕機等が使用される。
なお、必要に応じて、粉砕工程により得られた粒子を熱風等で加熱処理してもよい。
また、必要に応じて、粉砕工程により得られた粒子及び後述する分級工程により得られた粒子の少なくとも一方の表面に、樹脂を被覆してもよい。粒子の表面に対する樹脂の被覆は、例えば、乾式粒子複合化装置を用い、粒子の表面に樹脂粒子を機械的に衝突させることにより行ってもよい。
-分級工程-
粉砕工程で得られた粒子は、必要に応じて、分級工程にて分級を行ってもよい。
分級工程においては、従来から使用されている遠心式分級機、慣性式分級機等が使用され、微粉(すなわち、目的とする範囲の粒径よりも小さい粒子)及び粗粉(すなわち、目的とする範囲の粒径よりも大きい粒子)が除去される。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られたトナー粒子に、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-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>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態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被覆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・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。
なお、磁性粉分散型キャリア及び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、これに被覆樹脂により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等が挙げられる。
被覆樹脂、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。
なお、被覆樹脂、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。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤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、使用する被覆樹脂、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、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>
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容した現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図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。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着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の図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ロール22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール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に向う方向に走行されるようになっている。なお、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。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)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4色のトナーを含む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。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
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。
なお、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。更に、各一次転写ロール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を可変する。
以下、第1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3Y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を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー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される。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可視像(現像像)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の内部で撹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され、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、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+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。
また、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にてイエロートナー画像の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され、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。なお、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。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図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。
なお、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。
なお、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の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。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。
以下に実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
<トナー粒子(A)>
(結着樹脂1の製造)
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76.9質量部(0.167モル)、テレフタル酸24.1質量部(0.145モル)、及びチタンテトラブトキシド0.5質量部をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、3.5時間反応させた(第1反応工程)。その後、無水トリメリット酸2.0質量部(0.010モル)を添加し、180℃で1時間反応させ(第2反応工程)、結着樹脂1を得た。
この結着樹脂1の酸価は10mgKOH/gであり、水酸基価は65mgKOH/gであった。また、GPCによる分子量は、重量平均分子量(Mw)7,800、数平均分子量(Mn)3,300、ピーク分子量(Mp)5,500であった。
(結着樹脂2の製造)
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71.3質量部(0.155モル)、テレフタル酸24.1質量部(0.145モル)、及びチタンテトラブトキシド0.6質量部をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、2時間反応させた。(第1反応工程)その後、無水トリメリット酸5.8質量部(0.030モル%)を添加し、180℃で9時間反応させ(第2反応工程)、結着樹脂2を得た。
この結着樹脂2の酸価は15mgKOH/gであり、水酸基価は7mgKOH/gである。また、GPCによる分子量は、重量平均分子量(Mw)190,000、数平均分子量(Mn)5,000、ピーク分子量(Mp)10,000であった。
(結着樹脂3の製造)
・低密度ポリエチレン(Mw1380、Mn840、DSCによる最大吸熱ピークが100℃) 18質量部
・スチレン 66質量部
・n-ブチルアクリレート 13.5質量部
・アクリロニトリル 2.5質量部
をオートクレーブに仕込み、系内を窒素置換後、昇温撹拌しながら180℃に保持した。系内に、2質量%のt-ブチルハイドロパーオキシドのキシレン溶液50質量部を4.5時間連続的に滴下し、冷却後溶媒を分離除去し、上記低密度ポリエチレンにビニル樹脂成分が反応した結着樹脂3を得た。結着樹脂3の分子量を測定したところ、重量平均分子量(Mw)7000、数平均分子量(Mn)3000であった。
(トナー粒子(A)の製造)
・結着樹脂1 50.0質量部
・結着樹脂2 50.0質量部
・結着樹脂3 5.0質量部
・フィッシャートロプシュワックス(DSC最大吸熱ピーク76℃) 6.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5.0質量部
・3,5-ジ-t-ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
上記処方で示した原材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、日本コークス工業株式会社製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合しトナー組成物(A)を得た。次に、温度125℃に設定した二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて混練し溶融混練物(A)を得た。得られた溶融混練物(A)を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、次に、機械式粉砕機(T-250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕し粉砕物(A)を得た。
得られた粉砕物(A)を、回分式の表面改質装置(奈良機械製作所社、型番:ハイブリダイゼーションシステムNHS)を用いて、所望の円形度を得ることを目的に表面改質処理をおこなった。
次に網面固定式風力篩を用いて粗粒を除去し、トナー粒子(A)を得た。網面固定式風力篩には直径30cm、スクリーン目開き20μm、ワイヤ-の平均径が30μmの金網を設置し、トナー粉体を風量5Nm/minの気流に乗せて処理量150kg/hrで供給し、バグフィルターで直取りした。この時のスクリーン前後での差圧は1.0kPaであった。
トナー粒子(A)の体積平均粒径(D50v)は6.80μm、小径側体積粒度分布指標(下GSDv)は1.40、平均円形度Ccは0.950であった。
<単分散シリカ粒子(S1)>
(シリカ粒子分散液(1)の調製)
撹拌機、滴下ノズル、温度計を具備したガラス製反応容器にメタノール300部、10%アンモニア水70部を添加して混合し、アルカリ触媒溶液を得た。このアルカリ触媒溶液を30℃(滴下開始温度)に調整した後、撹拌しながら、テトラメトキシシラン170部と8%アンモニア水46部とを同時に滴下を行い、親水性のシリカ粒子分散液(固形分量12%)を得た。ここで、滴下時間は30分とした。その後、得られたシリカ粒子分散液をロータリーフィルターR-ファイン(寿工業社製)で固形分量40%まで濃縮した。この濃縮したものをシリカ粒子分散液(1)とした。
(単分散シリカ粒子(S1)の調製)
シリカ粒子分散液(1)を用いて、以下に示すようにして、シリカ粒子に対し超臨界二酸化炭素雰囲気下でシロキサン化合物による表面処理を行った。なお、表面処理には、二酸化炭素ボンベ、二酸化炭素ポンプ、エントレーナポンプ、撹拌機付きオートクレーブ(容量500ml)、圧力弁を具備した装置を用いた。
まず、撹拌機付きオートクレーブ(容量500ml)へ、シリカ粒子分散液(1)を300部投入し、撹拌機を100rpmで回転させた。その後、オートクレーブ内に液化二酸化炭素を注入し、ヒーターにより昇温しながら二酸化炭素ポンプにより昇圧し、オートクレーブ内を150℃、15MPaの超臨界状態とした。圧力弁でオートクレーブ内を15MPaに保ちながら二酸化炭素ポンプより超臨界二酸化炭素を流通させ、シリカ粒子分散液(1)からメタノールと水を除去し(溶媒除去工程)、シリカ粒子(未処理のシリカ粒子)を得た。
次に、流通した超臨界二酸化炭素の流通量(積算量:標準状態の二酸化炭素の流通量として測定)が900部となった時点で、超臨界二酸化炭素の流通を停止した。
その後、ヒーターにより温度150℃、二酸化炭素ポンプにより圧力15MPaを維持し、オートクレーブ内で二酸化炭素の超臨界状態を維持させた状態で、上記シリカ粒子(未処理のシリカ粒子)100部に対して、予め疎水化処理剤としてヘキサメチルジシラザン(HMDS:有機合成薬品工業社製)20部に、シロキサン化合物として、粘度10000cStであるジメチルシリコーンオイル(DSO:商品名「KF-96(信越化学工業社製)」)0.3部を溶解した処理剤溶液をエントレーナポンプにてオートクレーブ内に注入した後、撹拌しながら、180℃で20分間反応させた。その後、再度超臨界二酸化炭素を流通させ、余剰の処理剤溶液を除去した。その後、撹拌を停止し、圧力弁を開けてオートクレーブ内の圧力を大気圧まで開放し温度を室温(25℃)まで下げた。
このように、溶媒除去工程、HMDS及びDSOによる表面処理を順次行い、単分散シリカ粒子(S1)を得た。
得られた単分散シリカ粒子(S1)の平均一次粒径Rsは90nm、粒度分布指標は1.15、平均円形度Caは0.932、比重Daは2.0であった。
<単分散シリカ粒子(S2)>
テトラメトキシシランを200部、8%アンモニア水を54部に変更した以外は、単分散シリカ粒子(S1)と同様にして、単分散シリカ粒子(S2)を得た。
得られた単分散シリカ粒子(S2)の平均一次粒径Rsは140nm、粒度分布指標は1.15、平均円形度Caは0.950、比重Daは2.0であった。
<単分散シリカ粒子(S3)>
テトラメトキシシランを220部、8%アンモニア水を59部に変更した以外は、単分散シリカ粒子(S1)と同様にして、単分散シリカ粒子(S3)を得た。
得られた単分散シリカ粒子(S3)の平均一次粒径Rsは180nm、粒度分布指標は1.15、平均円形度Caは0.985、比重Daは2.0であった。
<単分散シリカ粒子(S4)>
テトラメトキシシランを160部、8%アンモニア水を43部、滴下時間を25分に変更した以外は、単分散シリカ粒子(S1)と同様にして、単分散シリカ粒子(S4)を得た。
得られた単分散シリカ粒子(S4)の平均一次粒径Rsは65nm、粒度分布指標は1.20、平均円形度Caは0.913、比重Daは2.0であった。
<単分散シリカ粒子(S5)>
テトラメトキシシランを120部、8%アンモニア水を32部、滴下時間を20分に変更した以外は、単分散シリカ粒子(S1)と同様にして、単分散シリカ粒子(S5)を得た。
得られた単分散シリカ粒子(S5)の平均一次粒径Rsは25nm、粒度分布指標は1.25、平均円形度Caは0.920、比重Daは2.0であった。
<単分散シリカ粒子(S6)>
テトラメトキシシランを250部、8%アンモニア水を68部に変更した以外は、単分散シリカ粒子(S1)と同様にして、単分散シリカ粒子(S6)を得た。
得られた単分散シリカ粒子(S6)の平均一次粒径Rsは230nm、粒度分布指標は1.10、平均円形度Caは0.991、比重Daは2.0であった。
<チタン酸化合物粒子(T1)>
脱硫及び解膠したチタン源であるメタチタン酸をTiOとして0.7モル採取し、反応容器に入れた。次いで、反応容器に、塩化ストロンチウム水溶液を、SrO/TiOモル比が1.1になるように0.77モル添加した。次いで、反応容器に、酸化ランタンを硝酸に溶解した溶液を、ストロンチウム100モルに対してランタンが2.5モルになる量添加した。3つの材料の混合液における初期TiO濃度が0.75モル/Lになるようにした。次いで、混合液を撹拌し、混合液を90℃に加温し、液温を90℃に維持し撹拌しながら、10N(mol/L)水酸化ナトリウム水溶液153mLを4時間かけて添加し、更に、液温を90℃に維持しながら1時間撹拌を続けた。次いで、反応液を40℃まで冷却し、pH5.5になるまで塩酸を添加し1時間撹拌を行った。次いで、デカンテーションと水への再分散とを繰り返すことによって沈殿物を洗浄した。洗浄した沈殿物を含むスラリーに塩酸を加えpH6.5に調整し、固形分を濾別し乾燥させた。乾燥した固形分にi-ブチルトリメトキシシラン(i-BTMS)のエタノール溶液を、固形分100部に対してi-BTMSが20部になる量添加して1時間撹拌を行った。固形分を濾別し、固形分を130℃の大気中で7時間乾燥し、チタン酸化合物粒子(T1)を得た。
得られたチタン酸化合物粒子(T1)の平均一次粒径Rtは25nm、平均円形度Cbは0.920、比重Dbは5.12であった。
<実施例1:トナー1の作製>
トナー粒子(A)100質量部に対し、単分散シリカ粒子(S1)3.00質量部、チタン酸化合物粒子(T1)1.44質量部、及びアルミナビーズ(個数平均粒径40μm、比重3.6、ビッカーズ硬度15.2GPa)20質量部を添加し、ビーズミル(FM10C、日本コークス工業株式会社製)によって外添混合した。外添条件は、トナー粒子の仕込み量:1.8kg、回転数:60S-1、外添時間:10分で行った。その後、目開き20μmのメッシュで篩い、トナー1を得た。
<実施例2:トナー2の作製>
単分散シリカ粒子(S1)3.00質量部の代わりに、単分散シリカ粒子(S2)3.00質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー2を得た。
<実施例3:トナー3の作製>
単分散シリカ粒子(S1)3.00質量部の代わりに、単分散シリカ粒子(S3)3.00質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー3を得た。
<実施例4:トナー4の作製>
単分散シリカ粒子(S1)3.00質量部の代わりに、単分散シリカ粒子(S4)3.00質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー4を得た。
<実施例5:トナー5の作製>
単分散シリカ粒子(S1)の添加量を2.00質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー5を得た。
<実施例6:トナー6の作製>
単分散シリカ粒子(S2)の添加量を2.00質量部に変更した以外は、実施例2と同様にして、トナー6を得た。
<実施例7:トナー7の作製>
単分散シリカ粒子(S3)の添加量を2.00質量部に変更した以外は、実施例3と同様にして、トナー7を得た。
<実施例8:トナー8の作製>
単分散シリカ粒子(S4)の添加量を2.00質量部に変更した以外は、実施例4と同様にして、トナー8を得た。
<実施例9:トナー9の作製>
単分散シリカ粒子(S1)の添加量を1.50質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー9を得た。
<実施例10:トナー10の作製>
単分散シリカ粒子(S2)の添加量を1.50質量部に変更した以外は、実施例2と同様にして、トナー10を得た。
<実施例11:トナー11の作製>
単分散シリカ粒子(S3)の添加量を1.50質量部に変更した以外は、実施例3と同様にして、トナー11を得た。
<実施例12:トナー12の作製>
単分散シリカ粒子(S4)の添加量を1.50質量部に変更した以外は、実施例4と同様にして、トナー12を得た。
<実施例13:トナー13の作製>
単分散シリカ粒子(S1)の添加量を1.00質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー13を得た。
<実施例14:トナー14の作製>
単分散シリカ粒子(S2)の添加量を1.00質量部に変更した以外は、実施例2と同様にして、トナー14を得た。
<実施例15:トナー15の作製>
単分散シリカ粒子(S3)の添加量を1.00質量部に変更した以外は、実施例3と同様にして、トナー15を得た。
<実施例16:トナー16の作製>
単分散シリカ粒子(S4)の添加量を1.00質量部に変更した以外は、実施例4と同様にして、トナー16を得た。
<実施例17:トナー17の作製>
単分散シリカ粒子(S1)3.00質量部の代わりに、単分散シリカ粒子(S5)3.00質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー17を得た。
<実施例18:トナー18の作製>
単分散シリカ粒子(S1)3.00質量部の代わりに、単分散シリカ粒子(S6)3.00質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー18を得た。
<比較例1:トナーC1の作製>
単分散シリカ粒子(S1)の添加量を1.0質量部に変更し、かつ、アルミナビーズを用いなかった以外は、実施例1と同様にして、トナーC1を得た。
<比較例2:トナーC2の作製>
チタン酸化合物粒子(T1)1.44質量部の代わりに、酸化チタン粒子(テイカ社製、品名:JMT-150IB、平均一次粒径:55nm、平均円形度:0.50、比重:3.9)1.44質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーC2を得た。
<比較例3:トナーC3の作製>
単分散シリカ粒子(S1)の添加量を1.0質量部に変更し、かつ、アルミナビーズ20質量部の代わりにジルコニアビーズ(個数平均粒径50μm、比重6.0、ビッカーズ硬度12.3GPa)10質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーC3を得た。
<比較例4:トナーC4の作製>
単分散シリカ粒子(S1)の添加量を3.75質量部に変更し、かつ、アルミナビーズを用いなかった以外は、実施例1と同様にして、トナーC4を得た。
<測定及び評価>
(トナーの特性)
得られたトナーにおける凸部における単分散シリカ粒子の被覆率A%(表中の「A(%)」)、凹部における単分散シリカ粒子の被覆率B%(表中の「B(%)」)、比A/Bの値(表中の「A/B」)、凸部におけるチタン酸化合物粒子の被覆率(表中の「E(%)」)、凹部におけるチタン酸化合物粒子の被覆率(表中の「F(%)」)、凸部におけるトナー粒子露出率C%(表中の「C(%)」)、凹部におけるトナー粒子露出率D%(表中の「D(%)」)、比C/Dの値(表中の「C/D」)を前述の方法により求めた結果を表1~表2に示す。
(現像剤の作製)
得られた各トナーと下記の樹脂被覆キャリアとを、トナー:キャリア=9.2:91.8(質量比)の割合でVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、現像剤を得た。
-キャリア-
・Mn-Mg-Sr系フェライト粒子(平均粒径40μm):100部
・トルエン : 14部
・ポリメタクリル酸メチル : 2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材料とガラスビーズ(直径1mm、トルエンと同量)とを混合し、関西ペイント社製サンドミルを用いて回転速度1200rpmで30分間撹拌し、分散液を得た。この分散液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、撹拌しながら減圧し乾燥させることにより、樹脂被覆キャリアを得た。
(定着性評価)
定着性の評価として、定着画像強度評価を次の通り実施した。
各現像剤を、富士ゼロックス社製DocuCentreColor500改造機(定着温度が可変な外部定着機で定着を行うように改造したもの)の現像器に充填した。この画像形成装置を用いて、富士ゼロックス社製カラーペーパー(J紙)に、トナー載り量13.5g/mに調整して、ベタ画像の形成を行った。トナー画像を形成した後、外部定着機を用い、ニップ幅6.5mm下、定着速度180mm/secにて定着した。
ただし、定着温度を130℃と固定してトナー画像を定着し、用紙の定着画像のソリッド部のほぼ中央に、内側に折り目を入れ、定着画像が破壊された部分をティッシュペーパーで拭い取り、白抜けした線幅を測定し、以下の評価基準で定着性の評価(表中の「定着性」)を行った。結果を表1~表2に示す。
A:白抜けした線幅が0.1mm未満のもの
B:白抜けした線幅が0.1mm以上0.2mm未満のもの
C:白抜けした線幅が0.2mm以上0.3mm以下のもの
D:白抜けした線幅が0.3mm以上0.4mm以下のもの
E:白抜けした線幅が0.4mm以上0.8mm以下のもの
F:白抜けした線幅が0.8mmを超えるもの
(転写性評価)
富士ゼロックス社製700Digital Color Press改造機に現像剤を装填した。感光体上にトナー載り量が5g/mになるように現像電位を調整し、低温低湿(温度10℃/相対湿度20%)下、画像面積割合5%の画像をA4サイズの普通紙に1000枚連続で出力した。次いで1枚出力する際に、感光体上のトナー像が中間転写体(中間転写ベルト)へ移行した直後に(つまり、感光体のクリーニング前に)評価機を止めた。転写されずに感光体上に残留しているトナーをメンディングテープで取り、その重量を測定した。現像時のトナー載り量と、トナー残留量とから、下記式(1)により、初期の転写効率を求め、下記のとおり分類し、初期の転写性評価(表中の「転写性(初期)」を行った。結果を表1~表2に示す。
式(1):転写効率=(現像時のトナー載り量-トナー残留量)÷現像時のトナー載り量×100
A:転写効率が98%以上
B:転写効率が95%以上、98%未満
C:転写効率が90%以上、95%未満
D:転写効率が90%未満
低温低湿(温度10℃/相対湿度20%)下で5万枚連続して出力した後に上記の試験を行い、上記式(1)により、5万枚出力後の転写効率を求めた。さらに、下記式(2)により転写維持性を求め、下記のとおり分類し、5万枚後の転写性評価(表中の「転写性(5万)」を行った。結果を表1~表2に示す。
式(2):転写維持性=5万枚出力後の転写効率÷初期の転写効率×100
A:転写維持性が98%以上
B:転写維持性が95%以上、98%未満
C:転写維持性が90%以上、95%未満
D:転写維持性が90%未満
Figure 2023047231000001
Figure 2023047231000002
上記結果から、本実施例のトナーは、転写性と定着性とを両立することがわかる。
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)
30 中間転写体クリーニング装置
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)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (23)

  1. 平均円形度Ccが0.80以上0.98未満であるトナー粒子と、
    単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む外添剤と、
    を有し、
    前記トナー粒子表面の凸部における前記単分散シリカ粒子の被覆率をA%とし、前記トナー粒子表面の凹部における前記単分散シリカ粒子の被覆率をB%としたとき、比A/Bの値が1.05以上である、静電荷像現像用トナー。
  2. 前記比A/Bの値が2.00以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 平均円形度Ccが0.80以上0.98未満であるトナー粒子と、
    単分散シリカ粒子及びチタン酸化合物粒子を含む外添剤と、
    を有し、
    前記トナー粒子表面の凸部におけるトナー粒子露出率をC%とし、前記トナー粒子表面の凹部におけるトナー粒子露出率をD%としたとき、比C/Dの値が0.95以下である、静電荷像現像用トナー。
  4. 前記比C/Dの値が0.20以上である請求項3に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記トナー粒子表面の凸部における前記単分散シリカ粒子の被覆率が30%以上80%以下である、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記トナー粒子表面の凹部における前記単分散シリカ粒子の被覆率が20%以上60%以下である、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記トナー粒子表面における前記チタン酸化合物粒子の被覆率が1%以上15%以下である、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. 前記単分散シリカ粒子の平均一次粒径Rsが20nm以上200nm以下である、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. 前記チタン酸化合物粒子の平均一次粒径Rtが20nm以上70nm以下である、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  10. 前記単分散シリカ粒子の平均一次粒径Rsに対する前記チタン酸化合物粒子の平均一次粒径Rtの比Rt/Rsが0.10以上0.35以下である、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。
  11. 前記単分散シリカ粒子の平均円形度Caが0.86超え0.99未満であり、
    前記チタン酸化合物粒子の平均円形度Cbが0.78超え0.94以下である、請求項1~請求項10のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 前記単分散シリカ粒子の平均円形度Caが、前記チタン酸化合物粒子の平均円形度Cbより大きい値である、請求項11に記載の静電荷像現像用トナー。
  13. 前記単分散シリカ粒子の比重Daが1.1以上1.3以下であり、
    前記チタン酸化合物粒子の比重Dbが、前記単分散シリカ粒子の比重Daより大きい値である、請求項1~請求項12のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  14. 前記チタン酸化合物粒子の比重Dbが4.0以上6.5以下である、請求項13に記載の静電荷像現像用トナー。
  15. 前記チタン酸化合物粒子がチタン酸アルカリ土類金属塩粒子である、請求項1~請求項14のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  16. 前記チタン酸化合物粒子がチタン酸ストロンチウム粒子である、請求項15に記載の静電荷像現像用トナー。
  17. 前記チタン酸化合物粒子がドーパントを含有する、請求項1~請求項16のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  18. 前記ドーパントがランタン及びシリカの少なくとも一方である、請求項17に記載の静電荷像現像用トナー。
  19. 前記単分散シリカ粒子の含有量は、前記トナー粒子100質量部に対し、1.5質量部以上3.0質量部以下である請求項1~請求項18のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  20. 請求項1~請求項19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。
  21. 請求項1~請求項19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。
  22. 請求項20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。
  23. 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20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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