JP4305211B2 - 電子写真用トナー、並びに、これを用いた電子写真用現像剤および画像形成方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、従来のコアシェル構造を有するトナーでは、加熱定着時にシェル層が、コア層からの離型剤の溶出を抑制するために、十分な離型性が発現し難い。このため、十分な定着ラチチュードが得られにくいという問題があった。
更に、これに加えて、コア層の結着樹脂として用いられる結晶性ポリエステル樹脂は、その融点から脂肪族結晶性樹脂が好ましく、このような脂肪族結晶性樹脂は分子間凝集力が小さいため、より離型剤を用いた離型効果が要求される。さらに高光沢画像を出すためにコア層に含まれる結着樹脂の粘度を下げた場合も同様である。
具体的には、コア層に添加する離型剤として、コア結着樹脂の融点近傍のに融点を持つ低融点タイプの離型剤と、この低融点タイプの離型剤の離型性が低下してくる温度近傍に融点を持つ高融点タイプの離型剤と、を併用することによりより広い定着ラチチュードを実現することが可能であると考えた。すなわち、このようなコア結着樹脂と、2種類の離型剤との組み合わせにより、低融点タイプの離型剤により低温域での離型性を確保すると共に、この低融点タイプの離型剤の離型性が低下してくる温度域に融点を持つ高融点タイプの離型剤を組み合わせることによって、低温域から高温域までの広い温度域で十分な離型性を確保することが可能であると考えられる。
本発明者等は、上記の知見に基づき以下の本発明を見出した。すなわち、本発明は、
結晶性ポリエステルと2種類以上の離型剤とを含むコア層と、該コア層を被覆し、無定形高分子を含むシェル層と、を有する電子写真用トナーであって、
前記結晶性ポリエステルの融点CPmが、50〜100℃の範囲内であり、前記2種類以上の離型剤のうちから選択される少なくとも2種の融点が相互に異なり、且つ、下式(1)、(2)、及び(3)を満たすことを特徴とする電子写真用トナーである。
・式(1) −8≦CPm−LWm≦10
・式(2) 8≦HWm−LWm≦30
・式(3) |Cpm−LWm|<|HWm−Cpm|
〔但し、式(1)、(2)、及び(3)において、CPmは、前記結晶性ポリエステルの融点(℃)を表し、HWmは、前記2種類以上の離型剤から選択されるいずれか1種の離型剤(第1の離型剤)の融点(℃)を表し、LWmは、前記2種類以上の離型剤から選択され、且つ、前記第1の離型剤の融点HWmよりも融点の低いいずれか1種の離型剤(第2の離型剤)の融点(℃)を表す。〕
前記第2の離型剤の融点LWmが、50〜90℃の範囲内であることを特徴とする<1>に記載の電子写真用トナーである。
前記第1の離型剤の融点HWmが、60〜110℃の範囲内であることを特徴とする<1>または<2>に記載の電子写真用トナーである。
前記結晶性ポリエステルの含有量が30〜95重量%の範囲内であることを特徴とする<1>〜<3>のいずれか1つに記載の電子写真用トナーである。
前記シェル層の平均厚みが0.01μm〜1.0μmの範囲内であることを特徴とする<1>〜<4>のいずれか1つに記載の電子写真用トナーである。
前記結晶性ポリエステルのエステル濃度が、0.01〜0.12の範囲内であることを特徴とする<1>〜<5>のいずれか1つに記載の電子写真用トナーである。
<1>〜<6>のいずれか1つに記載の電子写真用トナーを含むことを特徴とする静電荷像現像用現像剤である。
潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を熱定着する定着工程と、を含む画像形成方法において、
前記現像剤として、<7>に記載の静電荷像現像用現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法である。
本発明の電子写真用トナー(以下、「トナー」と略す場合がある)は、結晶性ポリエステルと2種類以上の離型剤とを含むコア層と、該コア層を被覆し、無定形高分子を含むシェル層と、を有する電子写真用トナーであって、前記2種類以上の離型剤のうちから選択される少なくとも2種の融点が相互に異なり、且つ、下式(3)、(4)、及び(8)を満たすことを特徴とする。
・式(3) −8≦CPm−LWm≦10
・式(4) 8≦HWm−LWm≦30
・式(8) |Cpm−LWm|<|HWm−Cpm|
但し、式(3)、(4)、及び(8)において、CPmは、前記結晶性ポリエステルの融点(℃)を表し、HWmは、前記2種類以上の離型剤から選択されるいずれか1種の離型剤(第1の離型剤)の融点(℃)を表し、LWmは、前記2種類以上の離型剤から選択され、且つ、前記第1の離型剤の融点HWmよりも融点の低いいずれか1種の離型剤(第2の離型剤)の融点(℃)を表す。
加えて、本発明のトナーはコアシェル構造を有するため、使用する結着樹脂の量や、シェル層の厚み等を最適化することにより、低温定着性、帯電特性、画像の光沢性等の諸特性を高いレベルで両立させることが容易である。
CPm−LWmが、10℃を超える場合には、結晶性ポリエステルの融点に比べて第2の離型剤(低融点ワックス)の融点が低すぎ、第1の離型剤(高融点ワックス)の離型効果発現までの離型性が確保できないなど、十分な離型性ラチチュードが得られない場合がある。また第2の離型剤がトナー表面に顔出ししている場合には、トナーの粉体特性や熱保存性を損なうため、定着性を確保しつつもできるだけ第2の離型剤の融点は高い方が好ましい。
また、−8℃未満の場合には、結着樹脂(結晶性ポリエステル)が溶融し始める温度で第1の離型剤の離型効果が十分に発現できないため、結果として低温定着性を損ねる事になってしまう。
HWm−LWmが、8℃未満である場合には、第1の離型剤(高融点ワックス)と第2の離型剤(低融点ワックス)の離型効果発現領域にほとんど差が生じなくなるため、結果として十分な定着ラチチュードが得られない。
また、30℃を超える場合には、低温域および高温域での剥離性は良好であるものの、第1および第2の離型剤による中温域での離型性が発揮できなくなり、中温域で剥離不良が発生してしまう。
この第3の離型剤の種類、融点や含有量は特に限定されず、必要に応じて所望の離型剤を利用することができる。このような第3の離型剤としては例えば以下のような例を挙げることができる。
すなわち、本発明のトナーにおいて、中温域での剥離性は、中温域よりも高温側に融点を持つ第1の離型剤と、中温域よりも低温側に融点を持つ第2の離型剤との離型性によって確保される。しかし、定着ラチチュードをより広くするために、第1の離型剤の融点HWmと、第2の離型剤の融点LWmとの差が大きく成り過ぎた場合には、問題を引き起こす程ではないにせよ、中温域での離型性が低下してしまう場合もある。このような場合には、中温度域での離型性の低下を補填するために、第1の離型剤の融点と第2の離型剤の融点との中間の温度域に融点を持つ第3の離型剤を利用することができる。
すなわち、結晶性ポリエステルの含有量が30〜95重量%の範囲内であり、トナーの最表面に含まれる結晶性ポリエステルの割合が15atm%以下であり、且つ、シェル層の平均厚みが0.01μm〜1.0μmの範囲内であることが好ましい。
一方、結晶性ポリエステル樹脂の含有量が95重量%を超える場合には、トナーの最表面に含まれる結晶性ポリエステル樹脂の割合が大きくなり、トナーの帯電量が低下する場合がある。
まず、トナーの造粒に用いた原料(樹脂、ワックス、界面活性剤等)およびトナーの最表面の炭素原子C1sスペクトルを下記測定条件で測定する。次に、トナーのスペクトルに対して、原料其々のスペクトルのピーク位置とスペクトルの面積強度比とを最小二乗法の原理に基づいてカーブフィッティング処理(基本アルゴリズムはガウス=ニュートン法を利用した)することによって、トナーの最表面における各原料の組成比を定量することにより、トナーの最表面に含まれる結晶性ポリエステルの割合を求めることができる。
−XPSによる測定条件−
・X線光電子分光装置:日本電子社製 JPS−9000MX
・光電子励起:MgKα線(10kv,30mA)
・光電子エネルギーアナライザーのパスエネルギー:30V
図1および図2は本発明のトナーの内部構造の一例について示した模式断面図であり、図1が構造例Aを、図2が構造例Bを示し、図1および2中、1が(構造例Aの)トナー、2が(構造例Bの)トナー、10が無定形高分子相、11〜13が結晶性ポリエステル相を表す。
この貯蔵弾性率GL(30)が1×105Pa未満や、損失弾性率GN(30)が1×105Pa未満の場合には、例えば二成分現像方式を例に取れば、現像機内でキャリアと混合された時に、キャリアから受ける圧力や剪断力によりトナー粒子が変形し、安定な帯電現像特性を維持することができず、また、静電潜像担持体上のトナーがクリーニングされる際に、クリーニングブレードから受ける剪断力によって変形し、クリーニング不良が発生する。一方、貯蔵弾性率GL(30)が1×105Pa以上、損失弾性率GN(30)が1×105Pa以上である場合には、高速機で用いても特性が安定し、定着後の画像の強度を強くすることができる。
本発明のトナーが、下式(5)及び下式(6)を満たすことにより、オフセットの発生を防ぐことができ、粘弾性の温度依存がゆるやかであり、結晶の融解に伴い温度とともに低下する粘弾性が変極点を持ち、粘弾性の温度依存性がより低くなる。
|logGL(Tm+20)−logGL(Tm+50)|≦1.5
・式(5−A)
|logGL(Tm+20)−logGL(Tm+50)|≦1.0
・式(6)
|logGN(Tm+20)−logGN(Tm+50)|≦1.5
・式(6−A)
|logGN(Tm+20)−logGN(Tm+50)|≦1.0
前記体積平均粒子径および個数平均粒子径の測定は、例えば、コールターカウンター[TA−II]型(コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で測定することにより得ることができる。この時、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行う。
本発明のトナーに用いられる結晶性ポリエステル樹脂や、その他すべてのポリエステル樹脂は多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。なお、本発明においては、前記ポリエステル樹脂として市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよい。
・式(7) M=K/A
但し、式(7)中、Mはエステル濃度を、Kは結晶性ポリエステル中のエステル基数を、Aは結晶性ポリエステルの高分子鎖を構成する原子数を、それぞれ表す。
すなわち、エステル結合に関与するカルボキシル基やアルコール基に由来する炭素原子および酸素原子(1つのエステル結合中酸素原子は2個)や、高分子鎖を構成する、例えば芳香環における6つの炭素は、前記原子数の計算に含まれるが、高分子鎖を構成する、例えば芳香環やアルキル基における水素原子、その置換体の原子ないし原子群は、前記原子数の計算に含まれない。
・式(7−1) M=2/A’
但し、式(7−1)中、Mはエステル濃度を、A’は1の繰り返し単位における高分子鎖を構成する原子数を、それぞれ表す。
例えば、共重合単位がXa、XbおよびXcの3つであり、これらの共重合割合がa:b:c(ただし、a+b+c=1)である化合物[(Xa)a(Xb)b(Xc)c]についてのエステル濃度は、下記式(7−2)により、求めることができる。
・式(7−2)
M={KXa×a+KXb×b+KXc×c}/{AXa×a+AXb×b+AXc×c}
本発明のトナーに使用される無定形高分子樹脂としては、例えば、従来公知の熱可塑性結着樹脂などが挙げられ、具体的には、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類の単独重合体又は共重合体(スチレン系樹脂);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−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);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のビニルケトン類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類の単独重合体又は共重合体(オレフィン系樹脂);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、ポリエーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂、及びこれらの非ビニル縮合系樹脂とビニル系モノマーとのグラフト重合体などが挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの樹脂の中でもビニル系樹脂やポリエステル樹脂が特に好ましい。
本発明のトナーに用いられる着色剤としては、公知の着色剤であれば特に限定されないが、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、ベンガラ、紺青、酸化チタン等の無機顔料、ファストイエロー、ジスアゾイエロー、ピラゾロンレッド、キレートレッド、ブリリアントカーミン、パラブラウン等のアゾ顔料、銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン顔料、フラバントロンイエロー、ジブロモアントロンオレンジ、ペリレンレッド、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット等の縮合多環系顔料があげられる。
本発明のトナーに用いられる離型剤としては、公知の離型剤であれば特に限定されないが、例えば、カルナウバワックス、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、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、サゾールワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、モンタンワックス等の合成或いは鉱物・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が、これに限定されるものではない。
また、第1の離型剤としては、パラフィンワックス、フィシャートロプシュワックス、ポリオレフィンワックスを用いることが好ましい。
本発明のトナーには、上記したような成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機微粒子)、有機微粒子等の種々の成分を添加することができる。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、またはこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
また、無機粉体は主にトナーの粘弾性調整を目的として添加され、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、燐酸カルシウム、酸化セリウム等の下記に詳細に列挙するような通常、トナー表面の外添剤として使用されるすべての無機微粒子が挙げられる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。中でも、シリカ微粒子や酸化チタン微粒子が好ましく、疎水化処理された微粒子が特に好ましい。
有機微粒子は、一般にクリーニング性や転写性を向上させる目的で使用され、具体的には例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
本発明の電子写真用トナーの製造方法は特に限定されるものではないが、湿式造粒法により作製されることが好ましい。前記湿式造粒法としては、公知の溶融懸濁法、乳化凝集法、溶解懸濁法等の方法が挙げられるが、本発明においては、これらの中でも乳化凝集法が好適に用いられる。
乳化凝集法を用いる場合、本発明のトナーの製造方法は、少なくとも結晶性ポリエステル微粒子と、第1の離型剤粒子と、第2の離型剤粒子とを少なくとも含む分散液中で、結晶性ポリエステルや第1および第2の離型剤を含む凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子の表面に無定形高分子微粒子を付着させる付着工程と、少なくとも含むものであることが好ましく、さらに、凝集粒子、あるいは、無定形高分子微粒子をその表面に付着させた後の凝集粒子を加熱することにより融合させる融合工程を、含むことがより好ましい。以下、各工程について詳細に説明する。
まず、凝集工程で利用する結晶性ポリエステル微粒子を含む分散液や、第1の離型剤を分散させた分散液等の各種分散液、付着工程で利用される無定形高分子微粒子を含む分散液を予め作製する。また、凝集工程においては、最終的にトナーとした際にコア層を形成する凝集粒子に、着色剤等も加える場合には、これらの成分を含む分散液も予め作製しておく。
凝集工程で用いられる原料分散液は、結晶性ポリエステル微粒子を含む分散液に、水系媒体および必要に応じて着色剤や離型剤を含む分散液とを少なくとも混合した溶液に、剪断力を与えることにより形成される。
一方、前記平均粒径が前記範囲内にあると前記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中の分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点で有利である。なお、前記平均粒径は、例えばコールターカウンターなどを用いて測定することができる。
前記水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。本発明においては、前記水系媒体に界面活性剤を添加混合しておくのが好ましい。界面活性剤としては特に限定されるものでは無いが、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などが挙げられる。これらの中でもアニオン界面活性剤、カチオン系界面活性剤が好ましい。前記非イオン系界面活性剤は、前記アニオン界面活性剤又はカチオン系界面活性剤と併用されるのが好ましい。前記界面活性剤は、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。
前記有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、トルエンが挙げられ、前記結着樹脂に応じて適宜選択して用いる。
前記着色剤の分散方法としては、任意の方法、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、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用することができ、なんら制限されるものではない。必要に応じて、界面活性剤を使用してこれら着色剤の水分散液を調製したり、分散剤を使用してこれら着色剤の有機溶剤分散液を調製したりすることもできる。以下、かかる着色剤の分散液のことを、「着色粒子分散液」という場合がある。分散に用いる界面活性剤や分散剤としては、前記結着樹脂を分散させる際に用い得る分散剤と同様のものを用いることができる。
また、これらの着色剤は、その他の微粒子成分と共に混合溶媒中に一度に添加してもよいし、分割して多段回で添加してもよい。
離型剤は、自己水分散性をもたないポリエステル樹脂を乳化分散する場合と同様、水中にイオン性界面活性剤等と共に分散し、融点以上に加熱し、強い剪断力を印加可能なホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて、1μm以下の分散微粒子径に調整にされる。離型剤分散液における分散媒としては、結着樹脂の分散媒と同様のものを用いることができる。
なお、本発明に用いられる帯電制御剤としては、凝集工程や融合工程の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水汚染減少の点で、水に溶解しにくい素材のものが好ましい。
凝集工程においては、予め作製しておいた結晶性ポリエステル樹脂粒子、第1の離型剤、第2の離型剤、また、必要に応じて使用される着色剤等を含む各種分散液を混合し(以下この混合液を「原料分散液」という)、結晶性ポリエステル樹脂の融点付近の温度で、かつ融点以下の温度にて加熱してそれぞれの分散粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。
付着工程では、上記した凝集工程を経て形成された結晶性ポリエステル、第1の離型剤および第2の離型剤を少なくとも含む凝集粒子(以下、「コア凝集粒子」と略す)の表面に無定形高分子粒子を付着させることにより被覆層を形成する(以下、コア凝集粒子表面に被覆層を設けたものを「付着凝集粒子」と略す)。なお、この被覆層は、後述する融合工程を経て形成される本発明のトナーのシェル層に相当するものである。
被覆層の形成は、凝集工程においてコア凝集粒子を形成した分散液中に、無定形高分子粒子を含む分散液を追添加することにより行うことができ、必要に応じて他の成分も同時に追添加してもよい。付着工程においても、用いる無定形高分子に応じて凝集工程と同様にpHや凝集剤を選択し、付着凝集粒子中に含まれる2種以上の結着樹脂のうち、最も融点の低い結着樹脂の融点以下の温度にて加熱し付着凝集粒子を得ることができる。また、この付着工程は、プレ凝集の段階で凝集粒子に取り込まれなかった原料微粒子を凝集に導くことにおいても有効である。
融合工程においては、凝集工程と同様の攪拌下で、付着凝集粒子の懸濁液のpHを6.5〜8.5の範囲にすることにより、凝集の進行を止めた後、結着樹脂の融点以上の温度で加熱を行うことにより付着凝集粒子を融合させる。なお、付着凝集粒子を含む分散液の液性にもよるが、凝集を停止するpHが適性なpHでないと、融合させる為の昇温過程で、付着凝集粒子がばらけてしまい収率が悪くなる。また、融合工程は、必要に応じて凝集工程を得た後に実施してもよい。
重合開始剤は、凝集工程で利用する結晶性樹脂微粒子に混合しておいてもよいし、凝集工程で凝集塊に取り込ませてもよい。さらには、融合工程、或いは融合工程の後に導入してもよい。凝集工程、付着工程、融合工程、あるいは融合工程の後に導入する場合は、重合開始剤を溶解、または乳化した液を、粒子分散液(樹脂粒子分散液等)に加える。これらの重合開始剤には、重合度を制御する目的で、公知の架橋剤、連鎖移動剤、重合禁止剤等を添加してもよい。
本発明のトナーは、そのまま一成分現像剤として、あるいは二成分現像剤として用いられる。二成分現像剤として用いる場合にはキャリアと混合して使用される。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアを用いることができる。例えば酸化鉄、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や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等を挙げることができる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には10〜500μmであり、好ましくは30〜100μmである。
本発明の画像形成方法は、潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を熱定着する定着工程と、を含む画像形成方法において、前記トナーとして、本発明のトナーを用いることを特徴とする。このため、本発明の画像形成方法は、広い温度領域で、定着を行っても優れた剥離性を得ることができる。
電子写真感光体の場合、該電子写真感光体の表面を、コロトロン帯電器、接触帯電器等により一様に帯電した後、露光し、静電潜像を形成する(潜像形成工程)。次いで、表面に現像剤層を形成させた現像ロールと接触若しくは近接させて、静電潜像にトナーの粒子を付着させ、電子写真感光体上にトナー像を形成する(現像工程)。形成されたトナー像は、コロトロン帯電器等を利用して紙等の被転写体表面に転写される(転写工程)。さらに、被転写体表面に転写されたトナー像は、定着機により熱定着され、最終的なトナー像が形成される。
尚、前記定着機による熱定着の際には、オフセット等を防止するため、通常、前記定着機における定着部材に離型剤(以下、トナーに含まれる離型剤と区別するため、「オイル」と称す)が供給される。
このヘキサン中に含まれるオイルの量を、原子吸光分析装置にて定量することで、普通紙に付着したオイルの量を定量できる。この量をオイルの定着部材への供給量と定義する。
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、前記被転写体の表面もできるだけ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を好適に使用することができる。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、ドデカンジオイック酸92.5mol%、及びイソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム3mol%、5−t−ブチルイソフタル酸4.5mol%の酸成分、および、1,10デカンジオール100mol%と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.014重量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて220℃まで徐々に昇温を行い2.5時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量11000になったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル(1)を得た。
加熱乾燥した三口フラスコに、セバシン酸92.5mol%、及びイソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム3mol%、5−t−ブチルイソフタル酸5.5mol%の酸成分、および、1,10デカンジオール100mol%と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.014重量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて220℃まで徐々に昇温を行い2.5時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量12000になったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル(2)を得た。
加熱乾燥した三口フラスコに、アジピン酸95.5mol%、及びイソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム1mol%、5−t−ブチルイソフタル酸3.5mol%の酸成分、および、エチレングリコール(酸性分に対して2mol倍量)と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.014重量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で5時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて過剰なエチレングリコールを除去し、220℃まで徐々に昇温を行い2.5時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量10000になったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル(3)を得た。
・スチレン:370g
・nブチルアクリレート:30g
・アクリル酸:4g
・ドデカンチオール:24g
・四臭化炭素:4g
以上を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)6g及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)10gをイオン交換水560gに溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4gを溶解したイオン交換水50gを投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、6時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、平均粒径が0.11μm、ガラス転移点が58℃、重量平均分子量(Mw)が21,000である樹脂粒子を分散させてなる無定形高分子分散液(1)(樹脂粒子濃度:40重量%)を調製した。
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(平均付加モル数2.2):386g
・トリメチロールプロパン:428g
・テレフタル酸:1392g
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記のモノマーを仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した後、ジブチル錫オキサイドの1.2gを投入した。さらに生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに3時間脱水縮合反応を継続し、酸価が6.0mgKOH/g、軟化点が105℃になるまで、反応をさせた。次いで、温度を190℃まで下げ無水フタル酸の497部を徐々に投入し、同温度で1時間反応を継続し、酸価が51mgKOH/g、ガラス転移点が67℃、重量平均分子量が29000である無定形ポリエステル樹脂を得た。
回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm2の条件でキャビトロンを運転し、平均粒径0.10μmのポリエステル樹脂からなる無定形高分子分散液(2)(樹脂粒子濃度:30重量%)を得た。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製:HNP−9、融点75℃):50g
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):0.5g
・イオン交換水:200g
以上の成分を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で分散処理し、平均粒径が230nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(1)(離型剤濃度:20重量%)を調製した。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製:HNP−0190、融点90℃):50g
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):0.5g
・イオン交換水:200g
以上の成分を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で分散処理し、平均粒径が250nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(2)(離型剤濃度:20重量%)を調製した。
・ペンタエリスリトールベヘン酸テトラエステル(融点69℃):50g
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):0.5g
・イオン交換水:200g
以上の成分を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で分散処理し、平均粒径が210nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(3)(離型剤濃度:20重量%)を調製した。
・ポリオレフィンワックス(東洋ペトロライト(株)製:PW500、融点80℃):50g
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):5g
・イオン交換水:200g
以上の成分を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で分散処理し、平均粒径が260nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(4)(離型剤濃度:20重量%)を調製した。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製:120、融点50℃):50g
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):5g
・イオン交換水:200g
以上の成分を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で分散処理し、平均粒径が200nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(5)(離型剤濃度:20重量%)を調製した。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製:HNP−5、融点62℃):50g
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):5g
・イオン交換水:200g
以上の成分を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で分散処理し、平均粒径が200nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(6)(離型剤濃度:20重量%)を調製した。
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1kg
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR):15g
・イオン交換水:9kg
以上の成分を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて約1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤分散液を調製した。着色剤分散液における着色剤(シアン顔料)の平均粒径は、0.16μm、着色剤粒子濃度は23重量%であった。
−トナー母粒子(1)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(1):833g
・着色剤分散液:27.17g
・離型剤分散液(1):50g
・離型剤分散液(2):25g
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.25g
上記原料を5Lの円筒ステンレス容器に入れ、Ultraturraxにより4000rpmでせん断力を加えながら10分間分散混合した。ついで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75gを徐々に滴下して、Ultraturraxの回転数を5000rpmにして15分間分散混合して原料分散液とした。
−トナー母粒子(2)の製造−
実施例1と同様の条件でコア凝集粒子の形成を行った。コア凝集粒子の体積平均粒子径は約5.9μmであった。次に、pHを4.0に上げ、無定形高分子分散液(2)66.7gを追添加し、コア凝集粒子表面に無定形高分子粒子(2)を付着させた。さらに64℃に昇温し、光学顕微鏡及びコールターカウンターで粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、凝集粒子を融合させるために、pHを8.0に調整してから温度を90℃まで昇温させた。顕微鏡で付着凝集粒子が融合したのを確認した後90℃で保持したまま再度pHを6.5まで下げて1時間後に加熱を止め、氷水を投入して100℃/分の降温速度で急冷した。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が6.4μmのトナー母粒子(2)を得た。
−トナー母粒子(3)の製造−
結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)を結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)に代えた以外は実施例1と同様にしてコア凝集粒子の形成を行った。コア凝集粒子の体積平均粒子径は約5.7μmであった。次に、無定形高分子分散液(1)50gを追添加し、コア凝集粒子表面に無定形高分子粒子(1)を付着させた。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が6.2μmのトナー母粒子(3)を得た。
−トナー母粒子(4)の製造−
離型剤分散液(1):50gを離型剤分散液(3):62.5gに、離型剤分散液(2)を離型剤分散液(4)に代えた以外は実施例3と同様にしてコア凝集粒子の形成を行った。コア凝集粒子の体積平均粒子径は約5.5μmであった。次に、無定形高分子分散液(1)50gを追添加し、コア凝集粒子表面に無定形高分子粒子(1)を付着させた。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が6.2μmのトナー母粒子(4)を得た。
−トナー母粒子(5)の製造−
・無定形高分子分散液(1):250g
・着色剤分散液:27.17g
・離型剤分散液(1):62.5g
原料として上記各分散液を用い、凝集温度を55℃に変えた以外は、実施例1と同様にしてコア凝集粒子の形成を行った。コア凝集粒子の体積平均粒子径は約6.9μmであった。融合させる為、pH9.0に調整してから温度を90℃まで昇温させた。顕微鏡で粒子が融合したのを確認した後、pHを6.5まで下げて、放冷した。その後、実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均粒子径が7.0μmのトナー母粒子(5)を得た。
−トナー母粒子(6)の製造−
結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)を結晶性ポリエステル樹脂分散液(4)に代え、凝集温度を40℃に代えた以外は実施例1と同様の条件でコア凝集粒子の形成を行った。コア凝集粒子の体積平均粒子径は約5.7μmであった。次に、無定形高分子分散液(1)50gを追添加し、コア凝集粒子表面に無定形高分子粒子(1)を付着させた。さらに40℃に昇温し、光学顕微鏡及びコールターカウンターで粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、凝集粒子を融合させるために、pHを7.5に調整してから温度を60℃まで昇温させ、30分保持した。その後さらに90℃まで昇温させた。顕微鏡で付着凝集粒子が融合したのを確認した後90℃で保持したまま再度pHを6.5まで下げて1時間後に加熱を止め、氷水を投入して100℃/分の降温速度で急冷した。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が6.7μmのトナー母粒子(6)を得た。
−トナー母粒子(7)の製造−
離型剤分散液(1):50gを62.5gに、また離型剤分散液(2)を除いた以外は実施例1と同様にしてコア凝集粒子の形成を行った。コア凝集粒子の体積平均粒子径は約5.5μmであった。次に、無定形高分子分散液(1)50gを追添加し、コア凝集粒子表面に無定形高分子粒子(1)を付着させた。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が6.2μmのトナー母粒子(7)を得た。
−トナー母粒子(8)の製造−
離型剤分散液(2):25gを62.5gに、また離型剤分散液(1)を除いた以外は実施例3と同様にしてコア凝集粒子の形成を行った。コア凝集粒子の体積平均粒子径は約5.8μmであった。次に、無定形高分子分散液(1)50gを追添加し、コア凝集粒子表面に無定形高分子粒子(1)を付着させた。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が6.6μmのトナー母粒子(8)を得た。
−トナー母粒子(9)の製造−
離型剤分散液(1)を離型剤分散液(6)に、離型剤分散液(2):25gを離型剤分散液(3):30gに代えた以外は実施例3と同様にしてコア凝集粒子の形成を行った。コア凝集粒子の体積平均粒子径は約5.9μmであった。次に、無定形高分子分散液(1)50gを追添加し、コア凝集粒子表面に無定形高分子粒子(1)を付着させた。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が6.8μmのトナー母粒子(9)を得た。
次に、実施例/比較例で得たトナー母粒子を評価するために、このトナー母粒子に外添剤を添加した後、キャリアと混合して現像剤を作製し、この現像剤を用いて、各種評価を行った。また、トナー母粒子については、シェル層の厚みを測定した。
・フェライト粒子(平均粒径;35μm):100重量部
・トルエン:14重量部
・パーフルオロアクリレート共重合体(臨界表面張力24dyn/cm):1.6重量部
・カーボンブラック(商品名;VXC−72、キャボット社製、抵抗100Ωcm以下):0.12重量部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径;0.3μm、トルエン不溶):0.3重量部
キャリアを作製するために、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで分散し、被膜層形成液を調合した。さらにこの被膜層形成液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーにいれ、温度60℃において30分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去して、樹脂被膜層を形成してキャリアを得た。(ただし、キャリア樹脂であるパーフルオロアクリレート共重合体にカーボンブラックをトルエンに希釈してサンドミルで分散しておいた。)
実施例/比較例で作製したコアシェル構造を有するトナーの無定形高分子からなるシェル層の厚みは、以下のようにして求めた。すなわち、トナーの断面を透過型電子顕微鏡(TEM)により写真撮影する。次に、撮影されたトナー像における結晶性ポリエステル相と無定形高分子相とのコントラストの差を利用して、トナー表面(トナー像の輪郭部分)から見て最近傍の結晶性ポリエステル相を選択し、其々の結晶性ポリエステル相とトナー表面との最短距離をそれぞれ求め、50個分のトナーの平均値をこのトナー構造のシェル層の平均厚みとして求めた。シェル層の平均厚みを、トナー作製時の諸条件と共に表1に示す。
得られた現像剤をDocuPrint C2220(富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填して、28℃、85%RHの高温高湿下条件で画像を出力した。この時の現像器中の現像剤の帯電量をブローオフ帯電量測定機(東芝社製)を用いて帯電量を測定した。また出力画像から30cmの距離で、以下の基準で背景部かぶりの目視評価を行った。なお、○までを許容範囲とした。結果を表1に表す。
◎:かぶりなし
○:近くで観察すると多少かぶりが見られる
△:かぶりが多少目立つ
×:かぶりが目立つ
××:かぶりが非常に目立つ
得られた現像剤を定着装置を取り外したDocuPrint C2220(富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填して、未定着画像を採取した。画像条件は40mm×50mmのソリッド像で、トナー量は0.45mg/cm2、記録紙はミラーコートプラチナ紙(坪量:127gsm)を使用した。ついで、DocuPrint C2220(富士ゼロックス(株)製)の定着機を定着温度が可変となるように改造して、定着温度を70℃から200℃の間で段階的に上昇させながら画像の低温定着性を評価した。
なお、低温定着性は、定着画像を一定荷重の重りを用いて折り曲げ、その部分の画像欠損度合いグレード付けし、ある一定のグレード以上になる定着温度を最低定着温度(以下、「MFT」と称す)として、低温定着性の指標とした。結果を表1に表す。
G2:画像同士が接着していた為、画像部のところどころに画像欠損の白抜けが発生している。
G3:重ねた2枚の画像を離す際、互いの定着表面に画像のあれやグロス低下は発生するが、画像としては画像欠損は殆どなく許容できるレベル。非画像部に若干の移行が見られる。
G4:重ねた2枚の画像を離す時に、パリッと音がし、非画像部にもわずかに画像移行が見られるが、画像欠損はなく、全く問題無いレベル
G5:画像部、非画像ともに全く画像欠損や画像移行が見られない。
定着性評価と同様に未定着画像を採取した。画像条件は40mm×120mmのソリッド像で、先端白紙部分は1cmとした。トナー量は1.50mg/cm2、記録紙はミラーコートプラチナ紙(坪量:104gsm)を使用した。ついで、DocuPrint C2220(富士ゼロックス(株)製)の定着機を定着温度が可変となるように改造して、定着温度を80℃から210℃の間で段階的に上昇させながら定着時の離型性を評価した。定着時に剥離性が十分でなく剥離補助部材による剥離不良傷が発生していない温度領域を剥離可能温度領域とした。なお、剥離可能温度領域は、定着器の温度変化を考慮した場合40℃以上であることが好ましい。結果を表1に表す。
なお、比較例1で用いた離型剤は、表1中、低融点ワックス(第2の離型剤)の欄に分類して記載しているが、本発明に用いられる第2の離型剤の融点は、表1の比較例1の低融点ワックスの欄に示される融点に限定されるものではなく(説明の都合上、低融点ワックスの欄に記載しているに過ぎない)、これは、離型剤を1種類しか用いていない他の比較例においても同様である。
さらに、比較例3では、比較的融点の低い1種類のワックスしか用いていないため、低温部での離型性はよいものの、高温部での離型性が十分でなく、結果として広い剥離可能温度領域を得る事ができていない。
比較例5は低融点ワックスの融点が低すぎ、また、高融点ワックスの融点が結晶性ポリエステル樹脂の融点や低融点ワックスの融点に比べ十分高くないために、高温部での離型性が十分でなく、結果として広い剥離可能温度領域を得る事ができていない。
2 (構造例Bの)トナー
10 無定形高分子相
11〜13 結晶性ポリエステル相
Claims (8)
- 結晶性ポリエステルと2種類以上の離型剤とを含むコア層と、該コア層を被覆し、無定形高分子を含むシェル層と、を有する電子写真用トナーであって、
前記結晶性ポリエステルの融点CPmが、50〜100℃の範囲内であり、前記2種類以上の離型剤のうちから選択される少なくとも2種の融点が相互に異なり、且つ、下式(1)、(2)、及び(3)を満たすことを特徴とする電子写真用トナー。
・式(1) −8≦CPm−LWm≦10
・式(2) 8≦HWm−LWm≦30
・式(3) |Cpm−LWm|<|HWm−Cpm|
〔但し、式(1)、(2)、及び(3)において、CPmは、前記結晶性ポリエステルの融点(℃)を表し、HWmは、前記2種類以上の離型剤から選択されるいずれか1種の離型剤(第1の離型剤)の融点(℃)を表し、LWmは、前記2種類以上の離型剤から選択され、且つ、前記第1の離型剤の融点HWmよりも融点の低いいずれか1種の離型剤(第2の離型剤)の融点(℃)を表す。〕 - 前記第2の離型剤の融点LWmが、50〜90℃の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用トナー。
- 前記第1の離型剤の融点HWmが、60〜110℃の範囲内であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真用トナー。
- 前記結晶性ポリエステルの含有量が、30〜95重量%の範囲内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の電子写真用トナー。
- 前記シェル層の平均厚みが、0.01μm〜1.0μmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の電子写真用トナー。
- 前記結晶性ポリエステルのエステル濃度が、0.01〜0.12の範囲内であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の電子写真用トナー。
- 請求項1〜6のいずれか1つに記載の電子写真用トナーを含むことを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
- 潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を熱定着する定着工程と、を含む画像形成方法において、
前記現像剤として、請求項7に記載の静電荷像現像用現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
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