JP4737997B2 - 画像形成用トナー、該トナーを用いた現像剤および画像形成装置用プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明のトナーは、非晶性樹脂中に結晶性ポリエステルが島状に分散し、該島状の結晶性ポリエステル中に離型剤が存在することが特徴である。ここで、島状に分散とは、本発明のトナー粒子断面のTEM像観察から、(1)母体(海)部分の非晶性樹脂中に結晶性ポリエステルが島状に浮かんでいるような状態の場合、及び、(2)母体(海)部分の非晶性樹脂と結晶性ポリエステルが入り組んで存在(極端なときには一方が他方に食い込んでいる)しているが但し母体(海)部分の非晶性樹脂中と結晶性ポリエステル部分とが完全に判別できる場合を意味し、本発明のトナーにおいては双方の場合が存在することが多いが、いずれの場合の方が多いかは、結晶性ポリエステルと非晶性樹脂との量比にも依存する。しかし、水相と油相の量比によりO/W型エマルジョン或いはW/O型エマルジョンになる訳ではなく連続相と非連続相に依りO/W型エマルジョン或いはW/O型エマルジョンになるのと同様に、本発明においても、非晶性樹脂の連続相中に結晶性ポリエステルが非連続相として存在することには変わりがない。また、離型剤が島状の結晶性ポリエステル中に存在するとは、同様に本発明のトナー粒子断面のTEM像観察から作成された結果を模式的に示す図1(A)に見られるように、離型剤が島状の結晶性ポリエステル中に存在しかつ、(B)に見られるように残余の一部離型剤と結晶性ポリエステルとは合体して一緒になって非晶性樹脂中に島状に存在する状態を意味する。このような状態は、本発明のトナーのトナー粒子を、例えば硬化性エポキシ樹脂又はニッケルメッキ層中に固定し、ダイヤモンド製ミクロトームカッタでスライスした超薄切片を、所望により、例えば四酸化オスミニウムやルテニウムで染色処理し、TEM像写真を撮影することにより観察することができる。
一般に粉砕では非相溶の界面があれば、そこに粉砕応力が集中しやすい。連続相となる樹脂が体積粉砕の起こりにくい樹脂である場合には、なおさら界面への応力が集中しやすい。本発明における非晶性樹脂や結晶性ポリエステルは体積粉砕の起こりにくい樹脂であり、なおさら界面への応力が集中しやすい。多くのトナーは、離型剤がトナー中から染み出すように、樹脂と離型剤は非相溶であり、樹脂と離型剤の界面で粉砕されやすい。その結果、粉砕されたトナーの表面には添加した離型剤以上に離型剤が露出し、このことが現像性や転写性、および耐久性を低下させる原因となっている。
ワックスがトナー粒子の表面近傍に存在する場合には、粒子表面に存在する場合のような問題は起きにくいため、ワックスの分散径をある程度大きくでき、その結果容易に染み出しやすく離型効果が高くなる。
また、本発明の本質とは直接の関係はないが、この粉末X線回折装置によれば、離型剤が、極微粒子状のある程度の大きさの結晶塊としてバインダー樹脂中に分散されているか否かを確認することもできる。つまり、離型剤、典型的には例えばワックスは、少なくとも一部が結晶性のものがほとんどであるので、X線回折による回析ピークを生じる(平行X線が規則的な格子間から入射しかつ或る角度で反射して平行X線が生じるためには、ある程度の大きい整った構造部分がある必要がある)ことを認識でき、さらにFTIRにより、離型剤特有の基の存在を確認することができる。
これ以外にビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、イソフタル酸、テレフタル酸及びそれらの誘導体などが使用される。特に酸成分にイソフタル酸、テレフタル酸およびそれらの誘導体を用いることが、本発明のトナー構成材料の分散状態を得やすくなり好ましい。これらの樹脂は単独使用に限らず、2種以上併用することも可能である。
本発明の非晶性ポリエステル樹脂は、THF不溶分を含んでいてもよく、THF不溶分の含有量は10質量%以上、より好ましくは10〜40質量%にすると低温定着性と耐ホットオフセット性を両立しやすい。しかし、2色以上が混ざり合って各色を発現したり、ある程度の画像光沢を得る必要のあるフルカラートナーにおいては、トナーが十分に溶融するためにTHF不溶分は10質量%未満が好ましい。より好ましくは0〜5質量%である。
前記非晶性ポリエステル樹脂のTHF不溶分の量は、ソックスレー抽出器によるTHF可溶分の抽出により、THF不溶分を算出した。
管球:Cu
管電圧・電流:50KV−30mA
ゴニオメーター:広角ゴニオメーター
サンプリング幅:0.020°
走査速度:2.0°/min
走査範囲:5〜50°
なお、回折ピークの存在は、平滑化点数11として処理したものをピークサーチし、検出されたピークから有無を判断した。
前記着色剤の前記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。
前記含有量が、1質量%未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、15質量%を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
前記無機微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、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、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。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。
つまり、離型剤を結晶性ポリエステル樹脂の島中により多く存在させるには、予め離型剤と結晶性ポリエステル樹脂を溶融混練した後、混練物を非結性樹脂と混練するか、又は少なくとも離型剤を、非結性樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂と一緒に混練することが好ましい。従来の一般的混練においては、着色料等の分散し難い被分散材料を一次粒子まで充分に分散するため、被分散材料をしっかり固定した状態で含み半熔融状態で硬めも樹脂にズリ応力を印加することにより樹脂分を繰り返し延伸して、その中に包含される被分散材料にも一緒に充分な分散力が付与されるような態様が採られていたが、本発明の場合には、充分な分散処理と共に又は少なくとも分散処理の後、樹脂分が溶融されることが好ましく、かつ、可晶分が結晶化するに充分な時間を与えるため、溶融物は急冷されず徐冷(例えば、混練物塊の放冷)することが好ましい。
上記の方法は一例であり、この方法に限らず、重合法なども含めてさまざまな方法が可能である。
まず、電解水溶液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ルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を求めることができる。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料などが好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている感光体への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記平均粒径(体積平均粒径(D50))が、10μm未満であると、キャリア粒子の分布において、微粉系が多くなり、1粒子当たりの磁化が低くなってキャリア飛散を生じることがあり、150μmを超えると、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがある。
本発明に用いられる電子写真用感光体としては、従来から知られたものが使用できるが、アモルファスシリコン感光体が好ましい。該感光体は、例えば、導電性支持体を50℃〜400℃に加熱し、該支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、光CVD法、プラズマCVD法等の成膜法によりa−Siからなる光導電層を有するアモルファスシリコン感光体(以下、「a−Si系感光体」と称する。)を用いることが好ましい。なかでもプラズマCVD法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にa−Si堆積膜を形成する方法が好適なものとして用いられる。
図3に、該アモルファスシリコン感光体の層構成を示す。該層構成は例えば以下のようなものである。
図3は、層構成を説明するための模式的構成図である。図3(a)に示す電子写真用感光体(500)は、支持体(501)の上にa−Si:Hからなり光導電性を有する光導電層(502)が設けられている。図3(b)に示す電子写真用感光体(500)は、支持体(501)の上に、a−Si:Hからなり光導電性を有する光導電層(502)と、アモルファスシリコン系表面層(503)とから構成されている。図3(c)に示す電子写真用感光体(500)は、支持体(501)の上に、a−Si:Hからなり光導電性を有する光導電層(502)と、アモルファスシリコン系表面層(503)と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層(504)とから構成されている。図3(d)に示す電子写真用感光体(500)は、支持体(501)の上に、光導電層(502)が設けられている。該光導電層(502)はa−Si:Hからなる電荷発生層(505)ならびに電荷輸送層(506)とからなり、その上にアモルファスシリコン系表面層(503)が設けられている。
感光体の支持体としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Al、Cr、Mo、Au、In、Nb、Te、V、Ti、Pt、Pd、Fe等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状、無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体を形成し得るように適宜決定するが、画像形成装置用感光体としての可撓性が要求される場合には、支持体としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、支持体は製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は10μm以上である。
本発明に用いることができるアモルファスシリコン感光体には必要に応じて導電性支持体と光導電層との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層を設けるのがいっそう効果的である(図3(c))。すなわち、電荷注入阻止層は感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。
電荷注入阻止層の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは0.3〜4μm、最適には0.5〜3μmとするのが望ましい。
光導電層は必要に応じて下引き層上に形成され、光導電層502の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは1〜100μm、より好ましくは20〜50μm、最適には23〜45μmとするのが望ましい。
電荷輸送層は、光導電層を機能分離した場合の電荷を輸送する機能を主として奏する層である。この電荷輸送層は、その構成要素として少なくともシリコン原子と炭素原子と弗素原子とを含み、必要であれば水素原子、酸素原子を含むa−SiC(H、F、O)からなり、所望の光導電特性、特に電荷保持特性,電荷発生特性および電荷輸送特性を有する。本発明においては酸素原子を含有することが特に好ましい。
電荷輸送層の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、電荷輸送層については、好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜40μm、最適には20〜30μmとするのが望ましい。
電荷発生層は、光導電層を機能分離した場合の電荷を発生する機能を主として奏する層である。この電荷発生層は、構成要素として少なくともシリコン原子を含み、実質的に炭素原子を含まず、必要であれば水素原子を含むa−Si:Hから成り、所望の光導電特性、特に電荷発生特性,電荷輸送特性を有する。
電荷発生層の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは0.5〜15μm、より好ましくは1〜10μm、最適には1〜5μmとする。
本発明に用いることができるアモルファスシリコン感光体には必要に応じて、上述のようにして支持体上に形成された光導電層の上に、更に表面層を設けることができ、アモルファスシリコン系の表面層を形成することが好ましい。この表面層は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
本発明における表面層の層厚としては、通常0.01〜3μm、好適には0.05〜2μm、最適には0.1〜1μmとするのが望ましいものである。層厚が0.01μmよりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、3μmを超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。
本発明の現像剤は、磁性一成分現像方法、非磁性一成分現像方法、二成分現像方法等の公知の各種電子写真法による画像形成に好適に用いることができ、以下の本発明のトナー入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置に特に好適に用いることができる。
前記容器としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、トナー入り容器本体とキャップとを有してなるものなどが好適に挙げられる。
前記トナー入り容器本体としては、その大きさ、形状、構造、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、円筒状などが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより内容物であるトナーが排出口側に移行可能であり、かつ該スパイラル部の一部又は全部が蛇腹機能を有しているもの、などが特に好ましい。
前記トナー入り容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、その中でも、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂などが好適に挙げられる。
本発明のトナー入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、後述する本発明のプロセスカートリッジ、画像形成装置等に、着脱可能に取り付けてトナーの補給に好適に使用することができる。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択した露光手段、転写手段、クリーニング手段等のその他の手段を有してなる。
図において、(101)はプロセスカートリッジ全体を示し、(10)は感光体、(20)は帯電手段、(40)は現像手段、(60)はクリーニング手段を示す。
本発明においては、上述の感光体(10)、帯電手段(20)、現像手段(40)及びクリーニング手段(60)等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。前記現像手段としては、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容されたトナー乃至現像剤を担持しかつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
定着工程は公知の加熱加圧手段が好適である。手段としては、加熱ローラと加圧ローラの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せなどが挙げられる。
特に加熱ローラと加圧ローラの組合せでは、薄肉ローラで底面圧の装置にすることにより低熱容量となり、装置の電源が入ってからスタートまでの待機時間が短縮されるため、省エネルギー化が可能となる。また、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せでも低熱容量である。
本発明のトナーのように、シャープメルト性の高いトナーを、底面圧で低熱容量の定着装置で定着することは、熱量の損失が少なく効率の良い定着方式となる。
図6に示す画像形成装置(100)は、前記静電潜像担持体としての感光体ドラム(10)(以下「感光体(10)」という)と、前記帯電手段としての帯電ローラ(20)と、前記露光手段としての露光装置(30と、前記現像手段としての現像装置(40)と、中間転写体(50)と、クリーニングブレードを有する前記クリーニング手段としてのクリーニング装置(60)と、前記除電手段としての除電ランプ(70)とを備える。
なお、タンデム画像形成装置(120)においては、二次転写装置(22)及び定着装置(25)の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置(28)が配置されている。
そして、中間転写体(50)上に合成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ(49)を回転させ、中間転写体(50)と二次転写装置(22)との間にシート(記録紙)を送出させ、二次転写装置(22)により該合成カラー画像(カラー転写像)を該シート(記録紙)上に転写(二次転写)することにより、該シート(記録紙)上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体(50)上の残留画像形成粒子は、中間転写体クリーニング装置(17)によりクリーニングされる。
なお、実施例1〜3、7〜10は、参考例である。
本発明のトナーを形成する材料として、樹脂1〜12を用意した。該樹脂の組成および物性について、表1および2に示す。表中、粉末X線ピークの存在は、X線回折装置(「PINT−1100」;リガク電機社製)により測定し、ピークの存在の有無を下記基準に基づいて評価した。
・評価基準
あり:少なくとも2θ=19〜25°に3つ以上のピークが存在する
なし:2θ=19〜25°にピークが存在しない。
トナー母体構成材料
樹脂1 30部
樹脂4 70部
エステルワックス(融点85℃) 5部
サリチル酸鉄 1部
カーボンブラック 10部
上記組成のトナー形成材料をヘンシェルミキサー「MF20C/I型」、(三井三池加工機社製)に仕込み、十分攪拌混合した後、東芝機械社製2軸押出機にて、バレル温度120℃で混練し、放冷した。次いで、重量平均粒径(D4)が7.3±0.5μm、重量平均粒径と個数平均粒径(D1)の比(D4/D1)が1.45〜1.55となるように、粉砕、分級を行ない、トナー母体を作製した。
得られたトナー母体に疎水性シリカ1.0質量%及び酸価チタン0.5質量%を添加、混合し、実施例1のトナーを作製した。
次に、得られたトナー5質量部と、シリコーン樹脂で被覆した平均粒径45μmのシリコーンコートフェライトキャリア95質量部とを、ターブラーミキサーで攪拌して適当な帯電量の現像剤を作製した。
実施例1のトナーおよび現像剤の評価結果を表3に示す。このトナーは結晶性ポリエステルが非晶性ポリエステル中に島状に分散し、ほとんどのワックスが結晶性ポリエステルの島内部に存在するものであった。また、このトナーは従来以上の低温定着となり、耐ホットオフセット性、耐ブロッキング性に問題のないトナーが得られた。また耐久性も問題ないものであった。
[結晶性ポリエステルおよび離型剤の分散状態]
トナー粒子を約100nmに超薄切片化し、透過型電子顕微鏡(TEM)により約1万倍で観察を行ない写真撮影した。観察にあたり四酸化ルテニウムとオスミウムとで段階的に染色し、結晶性ポリエステルと離型剤を確認しやすいようにした。
トナー約20gを20mlのガラス瓶に入れ、50回タッピングを行ない、トナーを密に固めた。次いで、50℃の恒温槽に入れ、24時間放置した後、針入度試験(JIS K2235―1991)により針入度(%)を測定した。密に固めた後のトナーに対する針入度(%)より、下記基準に基づいて耐ブロッキング性を評価した。
〔評価基準〕
5:90〜100%
4:75〜90%
3:60〜75%
2:30〜60%
1:30%以下
ここで、評価基準3〜5であれば、耐ブロッキング性に問題がないと認められる。
リコー製複写機 IMAGIO NEO350を定着装置の設定温度および線速を変えられるように改造した。これに実施例に示すトナー、現像剤、リコー製タイプ6200紙をセットし複写テストを行なった。
定着温度を変化させてコールドオフセット発生温度とホットオフセット発生温度を測定し、下記基準に基づいて低温定着性(コールドオフセット発生温度)及び耐ホットオフセット性(ホットオフセット発生温度)について評価した。なお、紙送りの線速は低温定着性の評価には180mm/secに設定し、耐ホットオフセット性の評価には、ホットオフセット発生に対して厳しい条件となる50mm/secに設定した。
コールドオフセット発生温度(ランク2が従来の低温定着トナーのレベルである)
5…120℃未満、
4…120〜130℃、
3…130〜140℃、
2…140〜150℃
1…150℃以上
ホットオフセット発生温度(ランク1、2以外ならば、耐オフセット性がある)
5…210℃以上、
4…200〜210℃、
3…190〜200℃、
2…180〜190℃
1…180℃未満
リコー製複写機 IMAGIO NEO350を使用し、転写紙に「タイプ6200」(株式会社リコー製)を用い、2万枚の画像出力後にベタ画像を形成した。このとき感光体上のトナー付着量が0.85mg/cm2になるように設定した。得られた画像について、任意の6箇所の位置を選択し、該位置における画像濃度を分光計(X−ライト社製、938 スペクトロデンシトメータ)を用いて測定し、それらの平均値から下記基準に基づいて画像濃度を評価した。
〔評価基準〕
5:1.5以上
4:1.45〜1.5
3:1.40〜1.45
2:1.35〜1.40
1:1.35未満
ここで、評価基準が3〜5であれば、転写不良がないことが認められる。また優れた画像濃度が得られるトナーであることも認められる。
リコー製複写機 IMAGIO NEO350を使用し、転写紙に「タイプ6200」(株式会社リコー製)を用い、2万枚の画像出力後に白のベタ画像を出力した。得られた画像について、任意の6箇所の位置を選択し、該位置の画像濃度を分光計(X−ライト社製、938 スペクトロデンシトメータ)で測定し、その平均値から下記基準に基づいて地肌汚れを評価した。
〔評価基準〕
5:紙の反射濃度+0.01未満
4:紙の反射濃度+0.01〜0.02
3:紙の反射濃度+0.02〜0.04
2:紙の反射濃度+0.04〜0.06
1:紙の反射濃度+0.06以上
ここで、全く地肌汚れがない状態においては、画像の反射濃度は紙の反射濃度と同等な値を示し、該反射濃度が大きいほど、地肌汚れは悪い結果となることが認められる。
複写機(「IMAGIO NEO350」;株式会社リコー製)を用いて、転写紙(「タイプ6200」;株式会社リコー製)に2万枚の画像を出力後に、複写機内部のトナー飛散による汚れの状態を、下記評価基準に基づいて評価した。
〔評価基準〕
5:大変よい
4:よい
3:普通である
2:悪い
1:大変悪い
ここで、評価基準3〜5であれば、トナー飛散が問題とならないレベルであると求められる。
複写機(「IMAGIO NEO350」;株式会社リコー製)を用いて、転写紙(「タイプ6200」;株式会社リコー製)に主走査、副走査方向ともに、600dot/inch、150line/inchの1ドット格子ライン画像を出力し、ライン画像の切れ、かすれを5段階で目視評価した。
5…大変良い、
4…良い、
3…普通、
2…悪い、
1…大変悪い
実施例1の樹脂4を樹脂5に変え、これ以外は同様の方法でトナーおよび現像剤を作成し、同様の評価を行なった。評価結果を表3に示す。このトナーは非晶性樹脂と結晶性ポリエステルの分散状態が悪く、また結晶性ポリエステル中に存在する離型剤は非常に少なかった。またこのトナーによって従来以上の低温定着化は達成できなかった。
樹脂2 20部
樹脂4 80部
エステルワックス(融点85℃) 5部
サリチル酸鉄 1部
カーボンブラック 10部
上記トナー母体構成材料を用いて、実施例1と同様の方法でトナーおよび現像剤を作成し、同様の評価を行なった。評価結果を表3に示す。結晶性ポリエステルの融点が低いものを使用したことにより、結晶性ポリエステルの分散性が向上し、多数毎プリント後の画質が向上した。また、結晶性ポリエステルの含有割合が実施例1の場合よりも少ないが、同様の低温定着性が得られた。
実施例2の樹脂4を樹脂6に変え、混練時のバレル設定温度を120℃から90℃に変える以外は、実施例2と同様の方法でトナーおよび現像剤を作成し、同様の評価を行なった。評価結果を表3に示す。実施例2よりもF1/2温度の低い非晶性樹脂を使用し、混練時のバレル温度を低くしてせん弾力をかかりやすくしたため、分散性が向上し、多数毎プリント後の画質が向上した。また、低温定着性も向上した。
樹脂2 20部
樹脂6 60部
樹脂7 20部
カルナバワックス(融点83℃) 5部
サリチル酸ジルコニウム 1部
カーボンブラック 10部
上記組成のトナー形成材料をヘンシェルミキサー「MF20C/I型」、(三井三池加工機社製)に仕込み、十分攪拌混合した後、東芝機械社製2軸押出機にて、バレル温度90℃で混練し、放冷した。次いで、重量平均粒径(D4)が5.8±0.5μm、重量平均粒径と個数平均粒径(D1)の比(D4/D1)が1.2〜1.3となるように、粉砕、分級を行ない、トナー母体を作製した。
得られたトナー母体に疎水性シリカ1.2質量%及び酸価チタン0.5質量%を添加、混合し、実施例4のトナーを作製した。このトナーを用い、実施例1と同様の方法で現像剤を作成し、得られたトナーと現像剤の評価を実施例1と同様の方法で行なった。評価結果を表3に示す。
F1/2温度が結晶性ポリエステルの値よりも低い非晶性樹脂があるため、分散性が向上した。また粒径が小さくなり微粉含有率が減り、初期画像だけでなく多数毎出力後の画像も良好な状態を維持していた。
実施例1の樹脂4を樹脂8に変え、それ以外は実施例1と同様の方法で、トナーと現像剤の作成、およびその評価を行なった。評価結果を表3に示す。
結晶性ポリエステルが非常に微分散化しており、離型剤は結晶性ポリエステル中に存在しなかった。また離型の分散状態も悪かった。非常に低温で定着するトナーが得られたが、多数毎出力後の画質が悪く、トナー飛散も多く問題が多いトナーであった。
樹脂2 20部
樹脂6 40部
樹脂7 40部
カルナバワックス(融点83℃) 5部
サリチル酸ジルコニウム 1部
ジスアゾイエロー顔料 7部
上記組成のトナー形成材料をヘンシェルミキサー「MF20C/I型」、(三井三池加工機社製)に仕込み、十分攪拌混合した後、東芝機械社製2軸押出機にて、バレル温度60℃で混練し、冷却した。次いで、重量平均粒径(D4)が5.8±0.5μm、重量平均粒径と個数平均粒径(D1)の比(D4/D1)が1.2〜1.3となるように、粉砕、分級を行ない、トナー母体を作製した。
得られたトナー母体に疎水性シリカ1.2質量%及び酸価チタン0.5質量%を添加、混合し、実施例5のイエロートナーを作製した。
上記トナー構成材料のうち、ジスアゾイエロー顔料7部を、銅フタロシアニンブルー顔料4部に変える以外はイエロートナーと同様の処理を行ないシアントナーおよび現像剤を得た。
上記トナー構成材料のうち、ジスアゾイエロー顔料7部を、ナフトール系マゼンタ顔料5部に変える以外はイエロートナーと同様の処理を行ないマゼンタトナーおよび現像剤を得た。
上記トナー構成材料のうち、ジスアゾイエロー顔料7部を、カーボンブラック8部に変える以外はイエロートナーと同様の処理を行ないブラックトナーおよび現像剤を得た。
これらトナーと現像剤のうち、シアントナーとシアン現像剤について評価を行なった。結果を表3に示す。
なお、定着性、画像濃度、地肌汚れ、トナー飛散、細線再現性の評価については、評価装置をimagio Neo 350からimagio Color 4000に変更した。また、定着特性については、imagio Color 4000の定着機を、設定温度がと線速が変えられるように改造し、線速130mm/secで定着温度を変化させた。評価基準はimagio Neo 350を用いる場合と同じである。フルカラートナーの場合は画像光沢についても評価した。画像光沢は、低温定着性と耐ホットオフセット性の評価で定着温度を変化させたときの、定着温度160℃における画像光沢を、日本電色工業株式会社製のグロスメーターを用いて、入射角60°の条件で測定した。
これら評価以外は実施例1と同様の評価を行なった。
フルカラートナーでも低温定着性と耐ホットオフセット性、耐ブロッキング性に優れ、多数毎出力後の画質、トナー飛散状態に問題ないものが得られた。
実施例5のカルナバワックス(融点83℃)をポリエチレンワックス(融点110℃)に変え、これ以外は実施例5と同様の方法でトナーと現像剤を作成した。このトナーと現像剤について、実施例5と同様の評価を行なった。評価結果を表3に示す。
離型剤の融点が実施例5の場合より高くなったため、コールドオフセット発生温度が実施例5の場合より上がったことから、離型剤の融点は低いほうが好ましいことが確認された。
樹脂1 5部
樹脂9 95部
カルナバワックス(融点83℃) 7部
サリチル酸ジルコニウム 1部
ジスアゾイエロー顔料 7部
上記トナー構成材料を用いて、実施例5と同様の処理を行ない、イエロートナーおよび現像剤を得た。
上記トナー構成材料のうち、ジスアゾイエロー顔料7部を、銅フタロシアニンブルー顔料4部に変える以外はイエロートナーと同様の処理を行ないシアントナーおよび現像剤を得た。
上記トナー構成材料のうち、ジスアゾイエロー顔料7部を、ナフトール系マゼンタ顔料5部に変える以外はイエロートナーと同様の処理を行ないマゼンタトナーおよび現像剤を得た。
上記トナー構成材料のうち、ジスアゾイエロー顔料7部を、カーボンブラック8部に変える以外はイエロートナーと同様の処理を行ないブラックトナーおよび現像剤を得た。
これらトナーと現像剤のうち、シアントナーとシアン現像剤について、実施例5と同様の評価を行なった。結果を表3に示す。
このトナーの分散状態の観察から、結晶性ポリエステルの島内部に存在する離型剤が確認されるが、結晶性ポリエステルの島内部に存在しない離型剤も確認された。そのため、多数毎出力後の画質が、問題となるレベルではないが、あまりよくなかった。トナー飛散による機内汚染も実施例5の場合より劣った。ほとんどの離型剤を結晶性ポリエステルの島内部に存在させるには、離型剤量に対して結晶性ポリエステル量が多いほうが好ましいことが確認された。
また、耐ホットオフセット性や耐ブロッキング性が、問題とならないぎりぎりのレベルであり、ガラス転移温度がこれよりも高いほうが好ましいことが確認された。
樹脂2 10部
樹脂10 90部
樹脂として上記のものを用い、樹脂以外は実施例7と同じものを用いて実施例5と同様の処理を行ない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーおよび各色現像剤を得た。これらトナーと現像剤のうち、シアントナーとシアン現像剤について、実施例5と同様の評価を行なった。結果を表3に示す。THF不溶分のない非晶性樹脂を用いたことにより、画像光沢が高くなった。
実施例7の樹脂10を90部から70部に変更し、樹脂7を20部追加する以外は実施例8と同じものを用いて実施例5と同様の処理を行ない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーおよび各色現像剤を得た。これらトナーと現像剤のうち、シアントナーとシアン現像剤について、実施例5と同様の評価を行なった。結果を表3に示す。
F1/2温度が結晶性ポリエステルの値よりも低い非晶性樹脂を加えたことにより、トナー構成材料の分散性がよくなり、多数毎出力後の画質やトナー飛散が改善した。
実施例8の樹脂10を樹脂11に変え、これ以外は実施例8と同様のものを用いて、実施例5と同様の処理を行ない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーおよび各色現像剤を得た。これらトナーと現像剤のうち、シアントナーとシアン現像剤について、実施例5と同様の評価を行なった。結果を表3に示す。
このトナーの分散状態の観察から、結晶性ポリエステルの島内部に存在する離型剤が確認されるが、結晶性ポリエステルの島内部に存在しない離型剤も確認された。ほとんどの離型剤を結晶性ポリエステルの島内部に存在させ、多数毎出力後の画質やトナー飛散の程度を非常に良好にするには、非晶性ポリエステルの酸成分のほとんどがテレフタル酸であるほうが好ましいことが確認された。
樹脂3 10部
樹脂12 90部
樹脂として上記のものを用い、樹脂以外は実施例7と同じものを用いて実施例5と同様の処理を行ない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーおよび各色現像剤を得た。これらトナーと現像剤のうち、シアントナーとシアン現像剤について、実施例5と同様の評価を行なった。結果を表3に示す。
非晶性ポリエステルとの相溶部分が多くなりやすい、融点の低い結晶性ポリエステルと、結晶性ポリエステルとの相溶部分が多くなりやすい、酸成分がフマル酸の非晶性ポリエステルとの組合せにより、両方が相溶しすぎて、結晶性ポリエステルの分散が確認できなかった。またトナーのX線回折パターンに、結晶性ポリエステル由来の回折ピークが現われなかった。このようなトナーは非常に低温で定着するが、耐ホットオフセット性や耐ブロッキング性が不十分であった。また耐久性にも問題があった。
500 アモルファスシリコン感光体
501 支持体
502 光導電層
503 アモルファスシリコン系表面層
504 アモルファスシリコン系電荷注入阻止層
505 電荷発生層
506 電荷輸送層
(図4)
1 現像部
2 トナー容器
3 トナー送流手段
4 現像ハウジング
5 第1の攪拌スクリュ
6 第2の攪拌スクリュ
7 現像ローラ
8 潜像担持体(感光体)
9 ドクターブレード
124 接続部材
125 フィルター
126 キャップ
(図5)
10 感光体
20 帯電手段
40 現像手段
60 クリーニング手段
101 プロセスカートリッジ
(図6〜9)
10 感光体(感光体ドラム)
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ベルト
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器(ユニット)
45Y イエロー用現像器(ユニット)
45M マゼンタ用現像器(ユニット)
45C シアン用現像器(ユニット)
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
59 帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
110 ベルト式定着装置
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (15)
- 少なくとも結着樹脂と離型剤を含有する画像形成用トナーであり、前記結着樹脂として、少なくとも融点が80〜125℃の結晶性ポリエステルと、酸性成分としてテレフタル酸成分、イソフタル酸成分またはそれらの誘導体成分を含む非晶性ポリエステル樹脂を含有し、前記非晶性ポリエステル樹脂中に前記結晶性ポリエステルが島状に存在し、前記結晶性ポリエステル中に離型剤が存在し、前記非晶性ポリステルとして少なくともF1/2温度の異なる2種類を含有し、高いほうのF1/2温度が120〜160℃、低いほうのF1/2温度が90℃以上で、且つ結晶性ポリエステルのF1/2温度未満であることを特徴とする画像形成用トナー。
- 前記結晶性ポリエステルの含有量が、前記離型剤の含有量以上であり、かつ、前記結着樹脂の50質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成用トナー。
- ガラス転移温度が35℃以上であり、かつ、前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度より低いことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成用トナー。
- 前記結晶性ポリエステルが、粉末X線回折装置によるX線回折パターンにおいて少なくとも2θ=19〜25°の位置に3つ以上の回折ピークが存在することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- トナーの粉末X線回折装置によるX線回折パターンにおいて少なくとも2θ=19〜25°の位置に、前記結晶性ポリエステル由来の回折ピークが存在することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度が、50〜70℃であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 前記離型剤が、融点70〜90℃のものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 前記非晶性ポリエステル樹脂は、THF不溶分が0〜5質量%のものであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 重量平均粒径が3〜6.5μmで、重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 請求項1乃至9のいずれかに記載の画像形成用トナーを含むことを特徴とする現像剤。
- 請求項1乃至9のいずれかに記載の画像形成用トナーが収容されてなることを特徴とするトナー収納容器。
- 静電潜像担持体と現像手段とを少なくとも有し、該現像手段は該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を請求項1乃至9のいずれかに記載の画像形成用トナーを用いて現像し可視像を形成するものであることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、該可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された転写像を定着する定着手段とを少なくとも有し、該現像手段は該静電潜像を請求項1乃至9のいずれかに記載の画像形成用トナーを用いて現像して可視像を形成するものであることを特徴とする画像形成装置。
- 前記静電潜像担持体がアモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体上の潜像を現像する時に、交互電界を印加することを特徴とする請求項13または14に記載の画像形成装置。
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