JP4027290B2 - 静電荷像現像用トナー及びこれを用いるプロセスカートリッジ、画像形成装置と静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
また、電子写真法における定着方式としては、熱効率に優れかつダウンサイジングの点から加熱ローラを直接転写材上のトナー像に圧接することにより定着する方法、すなわち熱ローラ定着方式がそのエネルギー効率の良さから広く用いられている。省エネという環境への配慮から、定着に用いる熱ローラの消費電力の削減が望まれている。
多層構造を有するトナーの製造方法としては、例えば、in situ重合法、 界面重合法、コアセルベーション法あるいはスプレー・ドライ法、転相乳化法による製造方法などが提案されている。また、転相乳化法によるトナーの製法において、耐熱保存性を向上させるために、高いガラス転移点をもつ微粒子をトナー表面に固着させた多層構造を有するトナーの製造方法が提案されている(例えば、特許文献3)。この技術により、多層構造トナーにおける耐熱保存性を向上させることができるが、これらの製造方法であっても、必ずしも定着温度幅が十分に満足したトナーが得られなかった。特に、定着開始温度を低く保ちながら耐オフセット性を確保することができなかった。
本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、トナー組成物の乳化時にトナー粒径制御等のための樹脂微粒子を存在させることを特徴とするものであり、これにより樹脂微粒子を均一に、且つ強固に付着させることができ、洗浄工程で除去されず、最終製品のトナー表面に残存させることが出来る。また、定着特性と樹脂微粒子の種類、存在状態(残存状態)は密接な関係があることを見出し、分子量、粒径、ガラス転移点等で規定したものである。そして本発明で特定する樹脂微粒子の分子量、粒径、ガラス転移点は用いる材料処方により、またトナーの粒径、耐オフセット性、定着性、耐熱保存性は、上記製法及び用いる材料処方により、達成することができる。即ち、本発明によれば、下記の静電荷像現像用トナー、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、さらに、前記樹脂微粒子のうち樹脂微粒子Aと樹脂微粒子とBの重量比が10:90〜50:50であることを特徴とする。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、さらに、前記樹脂微粒子の粒子径が20nm〜400nmであることを特徴とする。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、さらに、前記樹脂微粒子のガラス転移点が25℃〜150℃であることを特徴とする。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、さらに、前記静電荷像現像用トナー表面上に付着する樹脂微粒子の静電荷像現像用トナーに対する残存率が、静電荷像現像用トナーに対して0.5〜8.0質量%であることを特徴とする。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、さらに、前記静電荷像現像用トナーのBET比表面積が0.5〜8.0m2/gであることを特徴とする。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、さらに、前記静電荷像現像用トナーの体積平均粒径が3〜8μmであることを特徴とする。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、さらに、前記静電荷像現像用トナーの体積平均粒径/個数平均粒径が、1.00〜1.25であることを特徴とする。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、さらに、前記静電荷像現像用トナーの平均円形度が1.00〜0.90であることを特徴とする。
また、本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法は、さらに、前記分散は、分散液100部に対して水系媒体が20〜2000重量部であって、加圧下で温度が0〜150℃の範囲で行うことを特徴とする。
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と記す。)は、少なくとも2種類以上の樹脂微粒子が、トナー表面に付着している。樹脂微粒子としては、水系媒体中で水性分散体を形成しうる樹脂であれば特に制限はなく、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、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂でもよく、例えば、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂、などが挙げられる。
試料の分子量測定に当たっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いる。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
また、樹脂微粒子Aと樹脂微粒子Bを上記のような配合重量比にて配合する事により、トナー表面の耐オフセット性を保持できる適切な量の微粒子をトナー表面上に残すことができ、更に低温定着性、耐熱保存性に優れた静電像現像用トナーが得られる。
樹脂微粒子の水性分散体の調製方法としては、例えば、(1)ビニル樹脂の場合、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から選択される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製造する方法、(2)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場合、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体を製造する方法、(3)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場合、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い。加熱により液状化しても良い)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法、(4)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製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、次いで、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(5)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を得た後、樹脂微粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(6)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解し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、次に溶剤を除去して樹脂微粒子を得た後、樹脂微粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(7)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は減圧等によって溶剤を除去する方法、(8)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であっても良い)により調製した樹脂を溶剤に溶解し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する方法、などが好適に挙げられる。
BET比表面積が0.5m2/g未満であると、トナー表面上に残存する樹脂微粒子が皮膜化又はトナー表面全体を密に覆う状態となり、樹脂微粒子がトナー内部の樹脂成分と定着紙との接着性を阻害し、定着下限温度の上昇が見られることがある一方、7.5m2/gを超えると、樹脂微粒子がワックスのしみ出しを阻害し、離型性効果が十分得られず、オフセットの発生が見られることがある。
トナーの比表面積は、BET法に従って測定することができ、例えば、比表面積測定装置トライスター3000(島津製作所製)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて測定することができる。
また、トナーにおける体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)としては、1.00〜1.25が好ましく、1.10〜1.25がより好ましい。体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)が1.00未満であると、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させることがあり、また、一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するため、ブレード等への部材へのトナーの融着が発生し易くなることがあり、1.25を超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。体積平均粒径及び体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)は、例えば、粒度測定器マルチサイザ−II(ベックマン・コールター社製)を用いて測定することができる。
平均円形度は、例えば、トナー粒子を含む懸濁液を平板上の画像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法などにより計測することができ、例えば、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス社製)等を用いて計測することができる。
トナー組成物である(以下トナー原料と呼ぶ)着色剤、着色剤マスターバッチ、荷電制御剤、結着樹脂などは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。また、本発明においては、着色剤、荷電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
トナー組成物100部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナーが得られない。20000重量部を超えると経済的でない。また、樹脂微粒子の他に、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。
なお、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などがあげられる。
有機溶媒としてトナー組成物を溶解、及び/又は分散可能な溶媒で有れば特に限定するものではない。好ましいものとしては、溶剤の沸点が150℃未満の揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、アセトン、テトラヒドロフランなどを単独あるいは2種以上組み合せて用いることができる。トナー組成物100部に対する溶剤の使用量は、通常40〜300部、好ましくは60〜140部、さらに好ましくは80〜120部である。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
ポリイソシアネート(3)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(3)構成成分の含有量は、通常0.5〜40質量%、好ましくは1〜30質量%、さらに好ましくは2〜20質量%である。0.5質量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40質量%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、架橋及び/又は伸長後の変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2より大きい又は1/2未満では、ウレア変性ポリエステル(i)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
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。着色剤のトナーにおける含有量は、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、1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。含有量が、1質量%未満、又は15質量%を超えると、画像濃度が不足又は過剰となり、良好な画質が得られないことがある。
カルボニル基含有ワックスとしては、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。ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナウバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート等が挙げられる。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等が挙げられる。ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミド等が挙げられる。ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトン等が挙げられる。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。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等が挙げられる。長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワックス、サゾ−ルワックス等が挙げられる。離型剤のトナーにおける含有量としては、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、0〜40質量%が好ましく、3〜30質量%がより好ましい。含有量が、40質量%を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カ一リット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。本発明において荷電制御剤の使用量は、特に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させる事もできるし、もちろん有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えても良いし、トナー表面にトナー作成後固定化させてもよい。
この他、高分子系微粒子たと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やアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
このような外添剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えば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、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
また、本発明のトナーはキャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
〜有機微粒子エマルションの合成〜
(製造例1)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、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、三洋化成工業製)11部、スチレン79部、メタクリル酸79部、アクリル酸ブチル105部、ジビニルベンゼン13部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、105nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂分のガラス転移点(Tg)は95℃、数平均分子量140000、重量平均分子量980000であった。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、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、三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液2]を得た。[微粒子分散液2]をLA−920で測定した体積平均粒径は、100nmであった。[微粒子分散液2]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂分のTgは80℃、数平均分子量1700、重量平均分子量10000であった。
(製造例3)
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物220部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物561部、テレフタル酸218部、アジピン酸48部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg43℃、酸価25であった。
(製造例4)
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価49であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]411部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート質量%は、1.53%であった。
(製造例5)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
(製造例6)
カーボンブラック(キャボット社製 リーガル400R):40部、結着樹脂:ポリエステル樹脂(三洋化成RS−801 酸価10、重量平均分子量20000、Tg64℃):60部、水 :30部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で1mmφの大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
(製造例7)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナウバWAX110部、CCA (サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。 [原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(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1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
(製造例8)
[顔料・WAX分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、[ケチミン化合物1]6.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5000rpmで1分間混合し[油相混合液1]を得た。
<実施例1>
水990部、[微粒子分散液1]8部、[微粒子分散液2]72部、ドデシルジフェニルェ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):三洋化成工業製)40部、酢酸エチル90部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で3000rpmで1分間混合した後、容器に[油相混合液1]809部を加え、TKホモミキサーで、回転数13000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1) 濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過する操作を3回行い[濾過ケーキ1]を得た。
(2) [濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、体積平均粒径Dv5.30μm、個数平均粒径Dn4.65μm、Dv/Dn1.14(マルチサイザーIIで測定)
、樹脂微粒子残存率3.8質量%の[トナー1]を得た。
(製造例9)
製造例1でのジビニルベンゼンを1,6−ヘキサンジオールジアクリレート10部にした以外は製造例1と同様にして水性分散液[微粒子分散液3]を得た。[微粒子分散液3]をLA−920で測定した体積平均粒径は、100nmであった。[微粒子分散液3]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂分のTgは100℃、数平均分子量167000、重量平均分子量1000000であった。
実施例1での [微粒子分散液1]を[微粒子分散液3]にした以外は実施例1と同様にして体積平均粒径Dv5.03μm、個数平均粒径Dn4.52μm、Dv/Dn1.11、樹脂微粒子残存率4.3質量%の[トナー2]を得た。
<実施例3>
実施例1での[微粒子分散液1]の部数を40部、 [微粒子分散液2]の部数を40部にした以外は実施例1と同様にして体積平均粒径Dv5.07μm、個数平均粒径Dn4.50μm、Dv/Dn1.13、樹脂微粒子残存率4.1質量%の[トナー3]を得た。
(製造例10)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、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、三洋化成工業製)8部、スチレン79部、メタクリル酸79部、アクリル酸ブチル105部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート13部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液34部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液4]を得た。[微粒子分散液4]をLA−920で測定した体積平均粒径は、200nmであった。[微粒子分散液4]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂分のTgは107℃、数平均分子量220000、重量平均分子量1100000であった
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、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、三洋化成工業製)8部、スチレン82部、メタクリル酸82部、アクリル酸ブチル109部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液36部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液5]を得た。[微粒子分散液5]をLA−920で測定した体積平均粒径は、350nmであった。[微粒子分散液5]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂分のTgは78℃、数平均分子量15700、重量平均分子量110000であった。
実施例1での[微粒子分散液1]の代わりに [微粒子分散液4]を32部、[微粒子分散液2]の代わりに [微粒子分散液5]を48部使用した以外は実施例1と同様にして体積平均粒径Dv4.80μm、個数平均粒径Dn4.17μm、Dv/Dn1.15、樹脂微粒子残存率4.5質量%の[トナー4]を得た。
(製造例12)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、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、三洋化成工業製)3部、スチレン71部、メタクリル酸71部、アクリル酸ブチル98部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート20部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液60部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液6]を得た。[微粒子分散液6]をLA−920で測定した重量平均粒径は、600nmであった。[微粒子分散液6]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂分のTgは155℃、数平均分子量900000、重量平均分子量7200000であった。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、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、三洋化成工業製)21部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、ドデシルメルカプタン (チオカルコール20、花王製)13部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液7]を得た。[微粒子分散液7]をLA−920で測定した重量平均粒径は、15nmであった。[微粒子分散液7]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂分のTgは20℃、数平均分子量1000、重量平均分子量5000であった。
実施例1での[微粒子分散液1]の代わりに [微粒子分散液6]を48部、[微粒子分散液2]の代わりに [微粒子分散液7]を32部使用した以外は実施例1と同様にして重量平均粒径Dv8.40μm、個数平均粒径Dn6.40μm、Dv/Dn1.31、樹脂微粒子残存率0.3質量%の[トナー5]を得た。
(a)粒径
トナーの粒径は、ベックマン・コールター社製の粒度測定器「マルチサイザーII」を用い、アパーチャー径100μmで測定した。体積平均粒径および個数平均粒径は上記粒度測定器により求めた。
(b)円形度
フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス社製)により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml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フォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器(本多電子社製)で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得た。
(c)脂微粒子被覆率の測定方法
まず、5万倍の倍率のトナー表面の電子顕微鏡写真を数視野撮る。その中から、なるべく傾きや亀裂のない表面を選び、ルーゼックスIII画像解析装置(ニレコ社製)で、トナー表面に対する樹脂微粒子の被覆率を測定した。
トナー中のスチレンアクリル樹脂微粒子の熱分解生成物であるスチレンモノマーを指紋成分として、下記条件で、トナーへスチレンアクリル樹脂微粒子を0.01質量%、0.10質量%、1.00質量%、3.00質量%、10.0質量%添加する標準添加法を用いて、トナー表面に偏在する樹脂微粒子をスチレンモノマーのピーク面積で算出し測定した。
分析機器:熱分解ガスクロマトグラフ(質量分析)計
装置;島津製作所 QR−5000
日本分析工業JHP−3S
熱分解温度;590℃×12秒
カラム;DB−1 L=30m I.D=0.25mm Film=0.25μm
カラム温度;40℃(保持2分)〜(10℃/分昇温)300℃
気化室温度;300℃
(e)BET比表面積の測定方法
BET法に従い、比表面積測定装置トライスター3000(島津製作所製)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて測定した。
ベルト張力 :1.5kg/片
ベルト速度 :170mm/sec
定着ニップ幅:10mm
定着ローラ:
ローラ径;Φ38mm
表面材質と硬度;シリコン発砲体で約30度(アスカーC硬度)
加圧ローラ:
ローラ径;Φ50mm
表面材質と硬度;PFAチューブ+シリコンゴム厚み1mmで約75度(アスカーC硬度)
芯金径;Φ48mm(鉄、肉厚1mm)
加熱ローラ:
ローラ径;Φ30mm (アルミ、肉厚2mm)
定着ベルト:
ベルト径;Φ60mm
基体;約40μm厚のニッケル
離型層;約150μmのシリコンゴム、ベルト幅310mm
リコー製カラー複写機プリテール550を用いて、転写紙(リコー製タイプ6000−70W)に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの単色及び中間色として、レッド、ブルー、グリーンから成るベタ画像を単色で、1.0±0.1mg/cm2のトナーが現像される様に調整を行い、図1に示したベルト定着装置(記載条件のもの)にて、定着ベルトの温度が可変となる様に調整を行なって、オフセットの発生しない温度を測定した。
(定着下限温度)
上記ベルト定着器を備えた装置を用い、画像はリコー製カラー複写機プリテール550を用い、これにリコー製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行った。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。
50ccのガラス容器にトナーを充填し、50℃の恒温槽に20時間放置した。このトナーを室温に冷却し、針入度試験(JIS K2235−1991)にて針入度を測定した。この値が大きいほど耐熱保存性が優れている。
外添剤処理を施したトナー5質量%とシリコーン樹脂を被覆した平均粒径が40μmの銅−亜鉛フェライトキャリア95質量%からなる現像剤を調製した。得たトナーの性状及び下記のように評価した結果を表2、3に示す。
また、上述したトナーをプロセスカートリッジに用いることができる。これによって、小粒径・球形のトナーを用いることで、高品位の画像を得ることができる。また、耐熱保存性に優れていることで、長期間の使用・保存でもトナーがブロッキングを生ずることがなく、長寿命化が可能となる。また、このプロセスカートリッジを用いた装置では、プロセスカートリッジの寿命が長いので、画像形成装置のプロセスカートリッジ交換サイクルを伸ばして、交換の手間を軽減することができる。また、これらのプロセスカートリッジを複数個用いた装置では、上記利点がさらに強調され、操作性、メンテナンス性を大幅に向上させることができる。
2 画像形成ユニット
3 転写装置
3a 転写ベルト
5 感光体(像担持体)
6 書込みユニット
7 両面ユニット
8 反転ユニット
9 定着装置
91 加熱ローラ
92 定着ローラ
93 定着ベルト
94 加圧ローラ
95 加熱源
97 温度センサ
10 現像装置
11、12 給紙カセット
13 手差しトレイ
14 帯電装置
15 クリーニング手段
20 反転排紙路
25 ローラ対
26 排紙トレイ
45a、45b 搬送ガイド板
46 搬送ローラ
55、56 分離給紙部
58 紙吸着ローラ
59 レジストローラ対
Claims (14)
- 少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、着色剤、離型剤を溶解または分散させ、溶液または分散液を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーであって、
水系媒体中に分散させた樹脂微粒子が、少なくとも2種類以上であって、トナー表面に付着しており、
樹脂微粒子のうちテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布における最も重量平均分子量の大きい樹脂微粒子Aの重量平均分子量(Mwa)が100,000〜6,000,000、最も重量平均分子量の小さい樹脂微粒子Bの重量平均分子量(Mwb)が8,000〜800,000であって、
樹脂微粒子Aの重量平均分子量(Mwa)>樹脂微粒子Bの重量平均分子量(Mwb)の関係を満足する
ことを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 前記樹脂微粒子のうち樹脂微粒子Aと樹脂微粒子とBの重量比が10:90〜50:50である
ことを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。 - 前記樹脂微粒子の粒子径が20nm〜400nmである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。 - 前記樹脂微粒子のガラス転移点が25℃〜150℃である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。 - 前記静電荷像現像用トナー表面上に付着している樹脂微粒子の被覆率が75%〜100%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静電荷像現像用トナー。 - 前記静電荷像現像用トナー表面上に付着する樹脂微粒子の静電荷像現像用トナーに対する残存率が、静電荷像現像用トナーに対して0.5〜8.0質量%である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。 - 前記静電荷像現像用トナーのBET比表面積が0.5〜8.0m2/gである
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。 - 前記静電荷像現像用トナーの体積平均粒径が3〜8μmである
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。 - 前記静電荷像現像用トナーの体積平均粒径/個数平均粒径が、1.00〜1.25である
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。 - 前記静電荷像現像用トナーの平均円形度が1.00〜0.90である
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。 - 少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、着色剤、離型剤を溶解または分散させ、溶液または分散液を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーであって、
水系媒体中に分散させた樹脂微粒子が、少なくとも2種類以上であって、
その樹脂微粒子のうちテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布における最も重量平均分子量の大きい樹脂微粒子Aの重量平均分子量(Mwa)を100,000〜6,000,000、最も重量平均分子量の小さい樹脂微粒子Bの重量平均分子量(Mwb)が8,000〜800,000で、
樹脂微粒子Aの重量平均分子量(Mwa)>樹脂微粒子Bの重量平均分子量(Mwb)の関係を満足する
ことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 前記分散は、分散液100部に対して水系媒体が20〜2000重量部であって、加圧下で温度が0〜150℃の範囲で行う
ことを特徴とする請求項11に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 少なくとも、像担持体と、像担持体に形成される静電潜像をトナーでトナー像を形成する現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、着色剤、離型剤を溶解または分散させ、溶液または分散液を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーであって、
水系媒体中に分散させた樹脂微粒子が、少なくとも2種類以上であって、
その樹脂微粒子のうちテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布における最も重量平均分子量の大きい樹脂微粒子Aの重量平均分子量(Mwa)が100,000〜6,000,000、最も重量平均分子量の小さい樹脂微粒子Bの重量平均分子量(Mwb)が8,000〜800,000で、
樹脂微粒子Aの重量平均分子量(Mwa)>樹脂微粒子Bの重量平均分子量(Mwb)の関係を満足する少なくとも2種類以上の樹脂微粒子を表面に付着させているトナーを用いる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像を担持する像担持体と、帯電部材を像担持体表面に接触又は近接させて像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置と、像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して像担持体に形成されたトナー像を表面移動部材との間に挟持される記録部材上又は表面移動部材上に転写する転写装置と、像担持体上のトナーをクリーニングするクリーニング装置と、記録部材上のトナー像を熱と圧力で定着する定着装置と を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、少なくとも、有機溶媒中に、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、着色剤、離型剤を溶解または分散させ、溶液または分散液を樹脂微粒子含有水系媒体中で分散させ、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーであって、
水系媒体中に分散させた樹脂微粒子が、少なくとも2種類以上であって、
その樹脂微粒子のうちテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布における最も重量平均分子量の大きい樹脂微粒子Aの重量平均分子量(Mwa)が100,000〜6,000,000、最も重量平均分子量の小さい樹脂微粒子Bの重量平均分子量(Mwb)が8,000〜800,000で、
樹脂微粒子Aの重量平均分子量(Mwa)>樹脂微粒子Bの重量平均分子量(Mwb)の関係を満足する少なくとも2種類以上の樹脂微粒子を表面に付着させているトナーを用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
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