JP5100485B2 - トナー及びその製造方法、並びに画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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しかし、小粒径で粒子径の揃ったトナーはクリーニング性に関して困難を生じる。特にブレードクリーニングでは均一かつ小粒径なトナーを安定的にクリーニングすることは困難である。そのため、トナーの改良によってブレードクリーニング性を改善する方法が種々提案されている。その中の一つとしてトナーを球形から異形にかえて対応する方法がある。トナー形状を異形化することによって、トナーの粉体流動性を低下させ、ブレードクリーニングによって堰き止めやすくするものである。ただし、トナーの異形の度合を大きくしすぎると、現像の際などにトナーの挙動が不安定となり、微少ドット再現性が悪化するという問題がある。
一方、前記溶解懸濁法の場合には、低温定着が可能なポリエステル樹脂を使用できるメリットはあるが、オイルレス定着を達成するため、離型幅を広げるための高分子制御と生産の中で樹脂や着色剤を溶剤に溶解又は分散する工程において高分子量成分を加えるため、液粘度が上がり、生産性上の問題が発生する。また、溶解懸濁法では、トナー表面形状を球形かつ凹凸形状にすることによりクリーニング性の改善を図っている(特許文献2参照)が、規則性のない不定形トナーであるため帯電安定性に欠け、更に基本的な耐久性及び離型性を確保するための高分子量設計ができておらず、十分満足できる品質のトナーは得られていない。
<1> 有機溶剤中に、活性水素基を有する化合物、該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、結着樹脂、着色剤、離型剤、及び層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部が有機物イオンで変性された変性層状無機鉱物を溶解乃至分散させてなる溶解乃至分散液からなる油相を水系媒体中に乳化乃至分散させる水系造粒工程と、
前記水系造粒工程で得られた乳化乃至分散液から一部の有機溶剤を除去する第1の脱溶剤工程と、
前記第1の脱溶剤工程で脱溶剤された乳化乃至分散液を40℃〜60℃に昇温させて加熱する昇温工程と、
前記加熱された乳化乃至分散液を40℃〜60℃で加熱し、熟成する熟成工程と、
前記熟成工程を経た乳化乃至分散液中の有機溶剤を除去する第2の脱溶剤工程と、
前記第2の脱溶剤工程を経た乳化乃至分散液を濾過する濾過工程と、
前記濾過された粒子を洗浄し、乾燥する洗浄工程と、を含むトナーの製造方法により製造されたトナーであって、
前記第1の脱溶剤工程後における乳化乃至分散液中の残留有機溶剤濃度が、該乳化乃至分散液中のトナーに対し10質量%〜33質量%であり、
前記昇温工程における昇温速度が0.3℃/分〜1.5℃/分であることを特徴とするトナーである。
<2> 油相が、変性層状無機鉱物と結着樹脂とを含む混練複合体を含有し、該混練複合体中の変性層状無機鉱物の体積平均粒径が0.1μm〜0.55μmであり、該混練複合体中の粒径1μm以上の変性層状無機鉱物が15体積%以下である前記<1>に記載のトナーである。
<3> トナーの形状係数SF−1が110〜200であり、トナーの形状係数SF−2が110〜300である前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> 変性層状無機鉱物のトナー中における含有量が、0.1質量%〜5質量%である前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> 変性層状無機鉱物における有機物イオンが4級アンモニウムイオンである前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーである。
<6> トナーの体積平均粒径が3μm〜7μmであり、該体積平均粒経(Dv)と、個数平均粒経(Dn)との比(Dv/Dn)が1.20以下である前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーである。
<7> トナーのBET比表面積が、1.0m2/g〜6.0m2/gである前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーである。
<8> 粒径2μm以下の粒子の割合が、1個数%〜10個数%である前記<1>から<7>のいずれかに記載のトナーである。
<9> 結着樹脂が、ポリエステル樹脂を含有する前記<1>から<8>のいずれかに記載のトナーである。
<10> ポリエステル樹脂の結着樹脂における含有量が、50質量%〜100質量%である前記<9>に記載のトナーである。
<11> ポリエステル樹脂のテトラヒドロフラン(THF)可溶分の質量平均分子量が1,000〜30,000である前記<9>から<10>のいずれかに記載のトナーである。
<12> ポリエステル樹脂の酸価が、1.0mgKOH/g〜50.0mgKOH/gである前記<9>から<11>のいずれかに記載のトナーである。
<13> ポリエステル樹脂のガラス転移温度が、35℃〜65℃である前記<9>から<12>のいずれかに記載のトナーである。
<14> 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の質量平均分子量が3,000〜20,000である前記<1>から<13>のいずれかに記載のトナーである。
<15> トナーの酸価が、0.5mgKOH/g〜40.0mgKOH/gである前記<1>から<14>のいずれかに記載のトナーである。
<16> トナーのガラス転移温度が、40℃〜70℃である前記<1>から<15>のいずれかに記載のトナーである。
<17> 有機溶剤中に、活性水素基を有する化合物、該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、結着樹脂、着色剤、離型剤、及び層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部が有機物イオンで変性された変性層状無機鉱物を溶解乃至分散させてなる溶解乃至分散液からなる油相を水系媒体中に乳化乃至分散させる水系造粒工程と、
前記水系造粒工程で得られた乳化乃至分散液から一部の有機溶剤を除去する第1の脱溶剤工程と、
前記第1の脱溶剤工程で脱溶剤された乳化乃至分散液を40℃〜60℃に昇温させて加熱する昇温工程と、
前記加熱された乳化乃至分散液を40℃〜60℃で加熱し、熟成する熟成工程と、
前記熟成工程を経た乳化乃至分散液中の有機溶剤を除去する第2の脱溶剤工程と、
前記第2の脱溶剤工程を経た乳化乃至分散液を濾過する濾過工程と、
前記濾過された粒子を洗浄し、乾燥する洗浄工程と、を含むトナーの製造方法であって、
前記第1の脱溶剤工程後における乳化乃至分散液中の残留有機溶剤濃度が、該乳化乃至分散液中のトナーに対し10質量%〜33質量%であり、
前記昇温工程における昇温速度が0.3℃/分〜1.5℃/分であることを特徴とするトナーの製造方法である。
<18> 前記<1>から<16>のいずれかに記載のトナーと、キャリアとからなること特徴とする二成分現像剤である。
<19> 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程と、転写後に静電潜像担持体表面に残留したトナーをブレードを用いて除去するクリーニング工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、
前記トナーが、前記<1>から<16>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法である。
<20> 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、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記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させる定着手段と、転写後に静電潜像担持体表面に残留したトナーをブレードを用いて除去するクリーニング手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記トナーが、前記<1>から<16>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
<21> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成した静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、転写後に静電潜像担持体表面に残留したトナーをブレードを用いて除去するクリーニング手段とを少なくとも有するプロセスカートリッジであって、
前記トナーが、前記<1>から<16>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジである。
本発明のトナーは、水系造粒工程と、第1の脱溶剤工程と、昇温工程と、熟成工程と、第2の脱溶剤工程と、濾過工程と、洗浄工程と、を含むトナーの製造方法により製造される。
本発明のトナーの製造方法は、水系造粒工程と、第1の脱溶剤工程と、昇温工程と、熟成工程と、第2の脱溶剤工程と、濾過工程と、洗浄工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記水系造粒工程は、有機溶剤中に、活性水素基を有する化合物、該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、結着樹脂、着色剤、離型剤、及び層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部が有機物イオンで変性された変性層状無機鉱物を溶解乃至分散させてなる溶解乃至分散液からなる油相を水系媒体中に乳化乃至分散させる工程である。
前記第1の脱溶剤工程は、前記水系造粒工程で得られた乳化乃至分散液から一部の有機溶剤を除去する工程である。
前記昇温工程は、前記第1の脱溶剤工程で脱溶剤された乳化乃至分散液を40℃〜60℃に昇温させて加熱する工程である。
前記熟成工程は、前記加熱された乳化乃至分散液を40℃〜60℃で加熱し、熟成する工程である。
前記第2の脱溶剤工程は、前記熟成工程を経た乳化乃至分散液中の有機溶剤を除去する工程である。
前記濾過工程は、前記第2の脱溶剤工程を経た乳化乃至分散液を濾過する工程である。
前記洗浄工程は、前記濾過された粒子を洗浄し、乾燥する工程である。
以下、本発明のトナー及びトナーの製造方法について、詳細に説明する。
前記残留有機溶剤濃度は、有機溶剤が例えば酢酸エチルの場合には、具体的に次のような手順で測定することができる。
−測定機器条件−
・測定装置:GC-2010(島津製作所製、ガスクロマトグラフ)
・注入量:2.0μL
−試料気化室−
・注入モード:スプリット
・気化室温度:180℃
・キャリアガス:He
・圧力:40.2kPa
・全流量:56.0mL/min
・カラム流量:1.04mL/min
・線速度:20.0cm/sec
・パージ流量:3.0mL/min
・スプリット比:50.0
−カラム−
・カラム名称:ZB-50
・液相の膜厚0.25μm
・長さ30.0m
・内径:0.32mmID
・カラム上限温度:340℃
−カラムオーブン−
・カラム温度:60℃
−カラムオーブン温度プログラム−
60℃ホールド6min→昇温速度60℃/min→230℃ホールド5min
−検出器−
・検出器温度:250℃
・メイクアップガス:N2/Air
・メイクアップ流量:30.0mL/min
・H2流量:47.0mL/min
・Air流量:400mL/min
−測定方法−
・内標準液の調整:トルエン4gをメスフラスコ中に計量して、DMFで500mLに希釈した。
・測定試料の調整:測定分散スラリー1.5gをDMFで約50mLに希釈した後、内標液10mLをホールピペットで採取して投入する。スターラーで測定試料を4分間、400rpmで攪拌した後、測定機器GCのオートサンプラーに試料をセッティングし測定を行う。測定終了後に内標準物質のトルエンと酢酸エチルの比率から、内標準法によりスラリー中の酢酸エチル量を計算し、その値から、下記数式によりスラリー中のトナーに対する酢酸エチル濃度を計算した。
スラリー中のトナーに対する酢酸エチル濃度[%]=GC測定で得られたスラリー100g中の酢酸エチル量/スラリー100g中のトナー量[g]
また、これらの現象は、微粉の含有率が大きく関係し、粒径2μm以下の粒子が110個数%であることが好ましい。粒径2μm以下の粒子が10個数%を超えるとキャリアへの付着や高いレベルで帯電の安定性を図る場合に支障となることがある。逆に、トナーの粒子径が前記範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、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場合が多い。また、体積平均粒径/個数平均粒径(Dv/Dn)が1.20よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
具体的には、以下の条件で測定することができる。
・吸着ガス:チッ素ガス(99.995以上)
・冷媒:液体チッ素
・使用セル:9mmペレットショート(大)
・前処理条件:30℃で12時間(真空排気)
・測定ポイント:相対圧力(P/PO)=0.1〜0.3の3ポイント
まず、トナー形状と転写性の関係について述べる。多色現像で転写せしめるフルカラー複写機を用いた場合においては、白黒複写機に用いられる一色の黒トナーの場合と比較し感光体上のトナー量が増加し、従来の不定形トナーを用いただけでは転写効率を向上させることが困難である。更に通常の不定形トナーを用いた場合には、感光体とクリーニング部材との間や中間転写体とクリーニング部材との間、及び/又は、感光体と中間転写体間でのズリ力や摺擦力のために感光体表面や中間転写体表面にトナーの融着やフィルミングが発生して転写効率が悪化しやすい。フルカラー画像の生成においては4色のトナー像が均一に転写されにくく、更に、中間転写体を用いる場合には、色ムラやカラーバランスの面で問題が生じやすく、高画質のフルカラー画像を安定して出力することは容易ではない。
SF−1=(L2/A)×(π/4)×100
SF−2=(P2/A)×(1/4π)×100
ただし、前記数式中、Lはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積、Pはトナーの最大周長を表す。
真球であればSF−1、及びSF−2のいずれも100となり、100より値が大きくなるにつれて球形から不定形になる。前記SF−1はトナー全体の形状(楕円や球等)を表し、前記SF−2は表面の凹凸程度を示す形状係数である。
前記トナーの酸価は、JIS K0070に準拠した方法による。ただしサンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン又はTHF等の溶媒を用いる。
前記接着性基材は、紙等の記録媒体に対し接着性を示し、前記活性水素基含有化合物及び該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体を前記水系媒体中で反応させてなる接着性ポリマー、及び結着樹脂を含んでなる。
前記質量平均分子量が、1,000未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記接着性基材の粘性としては、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、例えば、測定周波数20Hzにおいて1,000ポイズとなる温度(Tη)が、通常180℃以下であり、90℃〜160℃が好ましい。該(Tη)が180℃を超えると、低温定着性が悪化することがある。
したがって、耐ホットオフセット性と低温定着性との両立を図る観点から、前記(TG’)は前記(Tη)よりも高いことが好ましい。即ち、(TG’)と(Tη)との差(TG’−Tη)は0℃以上が好ましく、10℃以上がより好ましく、20℃以上が更に好ましい。該差は大きければ大きいほどよい。
また、低温定着性と耐熱保存性との両立を図る観点からは、前記(TG’−Tη)は0℃〜100℃が好ましく、10℃〜90℃がより好ましく、20℃〜80℃が更に好ましい。
前記ポリエステル系樹脂としては、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、例えば、ウレア変性ポリエステル系樹脂、などが特に好適に挙げられる。
前記ウレア変性ポリエステル系樹脂は、前記活性水素基含有化合物としてのアミン類(B)と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体としてのイソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)とを前記水系媒体中で反応させて得られる。
前記ウレア変性ポリエステル系樹脂は、ウレア結合のほかに、ウレタン結合を含んでいてもよく、この場合、該ウレア結合と該ウレタン結合との含有モル比(ウレア結合/ウレタン結合)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、100/0〜10/90が好ましく、80/20〜20/80がより好ましく、60/40〜30/70が特に好ましい。
前記ウレア結合が10未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記活性水素基含有化合物は、前記水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体が伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体が前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)である場合には、該イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)と伸長反応、架橋反応等の反応により高分子量化可能な点で、前記アミン類(B)が好適である。
前記活性水素基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基(アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基、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。これらの中でも、アルコール性水酸基、が特に好ましい。
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。これらの中でも、ジアミン(B1)、ジアミン(B1)と少量の3価以上のポリアミン(B2)との混合物、が特に好ましい。
前記3価以上のポリアミン(B2)としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、等が挙げられる。
前記アミノアルコール(B3)としては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン、等が挙げられる。
前記アミノメルカプタン(B4)としては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン、等が挙げられる。
前記アミノ酸(B5)としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸、等が挙げられる。
前記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、例えば、前記(B1)から(B5)のいずれかのアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物、等が挙げられる。
前記混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/3未満であると、低温定着性が低下することがあり、3/1を超えると、前記ウレア変性ポリエステル樹脂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とがある。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(以下「プレポリマー」と称することがある)としては、前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位を少なくとも有しているものであれば特に制限はなく、公知の樹脂等の中から適宜選択することができ、例えば、ポリオール樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、これらの誘導体樹脂、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。これらの中でも、溶融時の高流動性、透明性の点で、ポリエステル樹脂が特に好ましい。
これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。これらの中でも、イソシアネート基が特に好ましい。
前記ウレア結合生成基としては、例えば、イソシアネート基、等が挙げられる。前記ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)における該ウレア結合生成基が該イソシアネート基である場合、該ポリエステル樹脂(RMPE)としては、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)等が特に好適に挙げられる。
前記アルキレングリコールとしては、炭素数2〜12のものが好ましく、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。前記アルキレンエーテルグリコールとしては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。前記脂環式ジオールとしては、例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記脂環式ジオールに対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。前記ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等が挙げられる。前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記ビスフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物と炭素数2〜12のアルキレングリコールとの混合物が特に好ましい。
前記3価以上の多価脂肪族アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が挙げられる。前記3価以上のポリフェノール類としては、例えば、トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等が挙げられる。前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記3価以上のポリフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。
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。これらの中でも、ジカルボン酸(DIC)単独、又はDICと少量の3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合物が好ましい。
前記ジカルボン酸としては、例えば、アルキレンジカルボン酸、アルケニレンジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、等が挙げられる。
前記アルキレンジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。前記アルケニレンジカルボン酸としては、炭素数4〜20のものが好ましく、例えば、マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。前記芳香族ジカルボン酸としては、炭素数8〜20のものが好ましく、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
前記芳香族ポリカルボン酸としては、炭素数9〜20のものが好ましく、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、トナーの耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。前記脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。前記芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメチルジフェニル、3−メチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネート等が挙げられる。前記芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。前記イソシアヌレート類としては、例えば、トリス−イソシアナトアルキル−イソシアヌレート、トリイソシアナトシクロアルキル−イソシアヌレート等が挙げられる。これらは、1種単独でも使用することができ、2種以上を併用してもよい。
前記イソシアネート基[NCO]が、5を超えると、低温定着性が悪化することがあり、1未満であると、耐オフセット性が悪化することがある。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記イソシアネート基の平均数が、1未満であると、前記ウレア結合生成基で変性されているポリエステル樹脂(RMPE)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とがある。
即ち、まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させる。この温度でカラム溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度を0.05質量%〜0.6質量%に調整した樹脂のテトラヒドロフラン試料溶液を50〜200μl注入して測定する。前記試料における分子量の測定に当たっては、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。前記検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.又は東ソー株式会社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、及び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ことが好ましい。なお、前記検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いることができる。
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂等が挙げられるが、特に、未変性ポリエステル樹脂(変性されていないポリエステル樹脂)が好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂を前記トナー中に含有させると、低温定着性及び光沢性を向上させることができる。
前記未変性ポリエステル樹脂としては、前記ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂と同様のもの、即ちポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物、等が挙げられる。該未変性ポリエステル樹脂は、その一部が前記ウレア結合生成基含有ポリエステル系樹脂(RMPE)と相溶していること、即ち、互いに相溶可能な類似の構造であるのが、低温定着性、耐ホットオフセット性の点で好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂のガラス転移温度としては、35℃〜65℃が好ましく、35℃〜50℃がより好ましい。前記ガラス転移温度が、35℃未満であると、トナーの耐熱保存性が悪化することがあり、65℃を超えると、低温定着性が不十分となることがある。
前記未変性ポリエステル樹脂の酸価としては、1.0mgKOH/g〜50.0mgKOH/gが好ましく、1.0mgKOH/g〜45.0mgKOH/gがより好ましく、15.0mgKOH/g〜45.0mgKOH/gが更に好ましい。一般に前記トナーに酸価をもたせることによって負帯電性となり易くなる。
・測定装置:電位差自動滴定装置DL−53 Titrator(メトラー・トレド社製)
・使用電極 :DG113−SC(メトラー・トレド社製)
・解析ソフト:LabX Light Version1.00.000
・装置の校正:トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を使用する。
・測定温度:23℃
測定条件は以下のとおりである。
Stir
Speed[%] 25
Time[s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration[mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume[mL] 1.0
Wait time[s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set)[mV] 8.0
dV(min)[mL] 0.03
dV(max)[mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE[mV] 0.5
dt[s] 1.0
t(min)[s] 2.0
t(max)[s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
At maximum volume[mL] 10.0
At potential No
At slope No
After number EQPs Yes
n=1
comb. Termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
前記酸価は、JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して、以下の条件で測定することができる。
試料調製:トナー0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)をトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解する。更に、エタノール30mlを添加して試料溶液とする。
測定は上記記載の装置にて計算することができるが、具体的には次のように計算する。
あらかじめ標定されたN/10苛性カリ〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次の計算で酸価を求める。
酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料質量
(ただし、Nは、N/10KOHのファクター)
前記水酸基価は、JIS K0070−1966に記載の測定方法に準拠して、以下の条件で測定することができる。
試料0.5gを100mlのメスフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬5mlを正しく加える。その後、100℃±5℃の浴中に浸して加熱する。1〜2時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後水を加えて振り動かして無水酢酸を分解する。次いで、分解を完全にするため、再びフラスコを浴中で10分間以上加熱し放冷後、有機溶剤でフラスコの壁をよく洗う。この液を前記電極を用いてN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液で電位差滴定を行って、水酸基価を求める。
前記未変性ポリエステル樹脂(PE)の混合質量比が、95を超えると、耐ホットオフセット性が悪化し、耐熱保存性と低温定着性とが両立し難くなることがあり、20未満であると、光沢性が悪化することがある。
前記結着樹脂における前記未変性ポリエステル樹脂の含有量としては、例えば、50質量%〜100質量%が好ましく、70質量%〜95質量%がより好ましく、80質量%〜90質量%が更に好ましい。該含有量が50質量%未満であると、低温定着性や画像の光沢性が悪化することがある。
前記変性層状無機鉱物は、スメクタイト系の基本結晶構造を持つ層状無機鉱物を該層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部が有機物イオンで変性されたものが好ましい。このような有機物イオンで変性される層状無機鉱物としては、例えばモンモリロナイト、ベントナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、などが挙げられる。
前記有機物イオンとしては、例えば第4級アルキルアンモニウム塩、フォスフォニウム塩、イミダゾリウム塩などが挙げられるが、第4級アルキルアンモニウム塩が好ましい。前記第4級アルキルアンモニウムとしては、例えばトリメチルステアリルアンモニウム、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム、ジメチルオクタデシルアンモニウム、オレイルビス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウム、などが挙げられる。
前記変性層状無機鉱物のトナー中での含有量は、0.1質量%〜5質量%が好ましい。前記含有量が、0.1質量%未満であると、トナー形状及びトナー帯電性の効果が低下することがあり、5質量%を超えると、定着性能が悪化することがある。
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。
前記フラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合又は混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水分及び有機溶剤成分を除去する方法である。前記混合又は混練には、例えば、三本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に用いられる。
前記ワックス類としては、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素、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。これらの中でも、カルボニル基含有ワックスが好ましい。
前記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、等が挙げられる。前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、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。前記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。前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミド等が挙げられる。前記ポリアルキルアミドとしては、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。前記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。
前記ポリオレフィンワッックスとしては、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。
前記長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワッックス、サゾールワックス等が挙げられる。
前記融点が、40℃未満であると、ワックスが耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、160℃を超えると、低温での定着時にコールドオフセットを起こし易いことがある。
前記離型剤の溶融粘度としては、該ワックスの融点より20℃高い温度での測定値として、5cps〜1,000cpsが好ましく、10cps〜100cpsがより好ましい。前記溶融粘度が、5cps未満であると、離型性が低下することがあり、1,000cpsを超えると、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果が得られなくなることがある。
前記帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、該市販品としては、例えば、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、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(いずれも、オリエント化学工業株式会社製);第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(いずれも、保土谷化学工業株式会社製);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(いずれも、ヘキスト社製);LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(いずれも、日本カーリット株式会社製);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、等が挙げられる。
前記帯電制御剤は、前記マスターバッチと共に溶融混練させた後、溶解乃至分散させてもよく、あるいは前記トナーの各成分と共に前記有機溶剤に直接、溶解乃至分散させる際に添加してもよく、あるいはトナー粒子製造後にトナー表面に固定させてもよい。
前記樹脂微粒子としては、水系媒体中で水性分散液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、ビニル系樹脂、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、などが挙げられるが、これらの中でも、ビニル系樹脂が特に好ましい。
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。これらの中でも、微細な球状の樹脂粒子の水性分散液が得られ易い点で、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種で形成されているのが好ましい。
なお、前記ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合又は共重合したポリマーであり、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、などが挙げられる。
また、前記樹脂微粒子としては、少なくとも2つの不飽和基を有する単量体を含んでなる共重合体を用いることもできる。
前記少なくとも2つの不飽和基を持つ単量体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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」、三洋化成工業株式会社製)、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールアクリレートなどが挙げられる。
前記無機微粒子の一次粒子径としては、5nm〜2μmが好ましく、5nm〜500nmがより好ましい。また、前記無機微粒子のBET法による比表面積としては、20m2/g〜500m2/gが好ましい。
前記無機微粒子の前記トナーにおける含有量としては、0.01質量%〜5.0質量%が好ましく、0.01質量%〜5.0質量%がより好ましい。
前記クリーニング性向上剤は、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するために前記トナーに添加され、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子、などが挙げられる。該ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好適である。
前記磁性材料としては、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、鉄粉、マグネタイト、フェライト、等が挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
前記トナー溶液の調製は、前記トナー材料を前記有機溶剤に溶解させることにより行うことができる。
前記有機溶剤としては、前記トナー材料を溶解乃至分散可能な溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、除去の容易性の点で沸点が150℃未満の揮発性のものが好ましく、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、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、等が挙げられる。これらの中でも、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、等が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。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。
前記有機溶剤の使用量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記トナー材料100質量部に対し、40質量部〜300質量部が好ましく、60質量部〜140質量部がより好ましく、80質量部〜120質量部が更に好ましい。
前記分散液の調製は、前記トナー溶液を水系媒体中に分散させることにより行う。
前記トナー溶液を前記水系媒体中に分散させると、該水系媒体中に、前記トナー溶液からなる分散体(油滴)が形成される。
前記水系媒体としては、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、水、該水と混和可能な溶剤、これらの混合物、などが挙げられるが、これらの中でも、水が特に好ましい。
前記水と混和可能な溶剤としては、前記水と混和可能であれば特に制限はなく、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類、などが挙げられる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。前記低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。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。
前記分散の方法としては特に制限はなく、公知の分散機等を用いて適宜選択することができ、該分散機としては、例えば、低速せん断式分散機、高速剪断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機、などが挙げられる。これらの中でも、前記分散体(油滴)の粒径を2μm〜20μmに制御することができる点で、高速剪断式分散機が好ましい。
前記高速剪断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度などの条件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るが、例えば、前記回転数としては、1,000rpm〜30,000rpmが好ましく、5,000rpm〜20,000rpmがより好ましく、前記分散時間としては、バッチ方式の場合は、0.1〜5分が好ましく、前記分散温度は、加圧下において0℃〜150℃が好ましく、40℃〜98℃がより好ましい。なお、前記分散温度は、高温である方が一般に分散が容易である。
前記接着性基材を粒子状に生成させてトナーを造粒する方法においては、例えば、水系媒体相の調製、前記トナー溶液の調製、前記分散液の調製、前記水系媒体の添加、その他(前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)の合成、前記活性水素基含有化合物の合成等)を行う。
前記トナー溶液の調製は、前記有機溶剤中に、前記活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体、前記着色剤、前記離型剤、前記層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部が有機物イオンで変性された変性層状無機鉱物、前記帯電制御剤、前記未変性ポリエステル樹脂等のトナー材料を、溶解乃至分散させることにより行うことができる。
なお、前記トナー材料の中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)以外の成分は、前記水系媒体相調製において、前記樹脂微粒子を前記水系媒体に分散させる際に該水系媒体中に添加混合してもよいし、あるいは、前記トナー溶液を前記水系媒体相に添加する際に、該トナー溶液と共に前記水系媒体相に添加してもよい。
前記接着性基材(例えば、前記ウレア変性ポリエステル樹脂)は、例えば、(1)前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(例えば、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A))を含む前記トナー溶液を、前記活性水素基含有化合物(例えば、前記アミン類(B))と共に、前記水系媒体相中に乳化・分散させ、分散体を形成し、該水系媒体相中で両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよく、(2)前記トナー溶液を、予め前記活性水素基含有化合物を添加した前記水系媒体中に乳化乃至分散させ、分散体を形成し、該水系媒体相中で両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよく、あるいは(3)前記トナー溶液を、前記水系媒体中に添加混合させた後で、前記活性水素基含有化合物を添加し、分散体を形成し、該水系媒体相中で粒子界面から両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよい。なお、前記(3)の場合、生成するトナー表面に優先的に変性ポリエステル樹脂が生成され、該トナー粒子において濃度勾配を設けることもできる。
前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド、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。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
前記陰イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル、フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤等が挙げられ、フルオロアルキル基を有するものが好適に挙げられる。該フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(炭素数6〜11)オキシ]−1−アルキル(炭素数3〜4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(炭素数6〜8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(炭素数11〜20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(炭素数7〜13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(炭素数4〜12)スルホン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(炭素数6〜16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。該フルオロアルキル基を有する界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子株式会社製);フローラドFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M株式会社製);ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業株式会社製);メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ化学工業株式会社製);エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(ト−ケムプロダクツ社製);フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えば、アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等が挙げられる。
前記高分子系保護コロイドとしては、例えば、酸類、水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、アミド化合物又はこれらのメチロール化合物、クローライド類、窒素原子若しくはその複素環を有するもの等のホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン系、セルロース類、等が挙げられる。
前記酸類としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等が挙げられる。前記水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等が挙げられる。前記ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類としては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等が挙げられる。前記ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。前記アミド化合物又はこれらのメチロール化合物としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド酸、又はこれらのメチロール化合物、などが挙げられる。前記クローライド類としては、例えば、アクリル酸クローライド、メタクリル酸クローライド等が挙げられる。前記窒素原子若しくはその複素環を有するもの等のホモポリマー又は共重合体としては、例えば、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等が挙げられる。前記ポリオキシエチレン系としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等が挙げられる。前記セルロース類としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。
該分散安定剤としては、例えば、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能なもの等が挙げられる。
該分散安定剤を用いた場合は、塩酸等の酸によりリン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗する方法、酵素により分解する方法等によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去することができる。
次に、第1の脱溶剤工程を経た反応液を昇温速度1℃/分で50℃まで昇温し(昇温工程)、50℃で2時間熟成させた(熟成工程)。次いで、分散液から有機溶剤を除去し(第2の脱溶剤工程)、濾別(濾過工程)、洗浄、乾燥(洗浄工程)し、次いで風力分級し、トナー母体を作製する。
前記有機溶剤の除去は、(1)反応系全体を徐々に昇温させて、前記油滴中の前記有機溶剤を完全に蒸発除去する方法、(2)乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の非水溶性有機溶剤を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去する方法、等が挙げられる。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、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て粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法、等が挙げられる。この方法に用いる装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン株式会社製)、I式ミル(日本ニューマチック株式会社製)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(奈良機械製作所製)、クリプトロンシステム(川崎重工業株式会社製)、自動乳鉢、等が挙げられる。
本発明の現像剤は、本発明の前記トナーを少なくとも含有してなり、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有してなる。該現像剤としては、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンター等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
前記トナーを用いた前記一成分現像剤の場合、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像剤担持体としての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のブレード等の層厚規制部材へのトナーの融着がなく、現像手段の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。また、前記トナーを用いた前記二成分現像剤の場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像手段における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
前記キャリアとしては、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、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
前記シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
前記溶剤としては、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、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブ、ブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
前記二成分現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、一般にキャリア100質量部に対しトナー1質量部〜10.0質量部が好ましい。
本発明で用いられるトナー入り容器は、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を容器中に収容してなる。
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。
前記トナー入り容器は、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、トナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、クリーニング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。
前記プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができ、後述する本発明の画像形成装置に着脱可能に備えさせるのが好ましい。
次に、図1に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて示すと、静電潜像担持体101は、矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段(不図示)による露光103により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段104で現像され、得られた可視像は転写手段108により、記録媒体105に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の静電潜像担持体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段(不図示)により除電されて、再び、以上の操作を繰り返すものである。
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程と、クリーニング工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
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、クリーニング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、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
前記静電潜像担持体(以下、「電子写真感光体」、「感光体」、「像担持体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
前記帯電器としては、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、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することができる限り、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、本発明の前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられ、前記トナー入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
前記定着装置としては、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、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、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。
前記加熱加圧手段における加熱は、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。これらの中でも、ブレードクリーナが特に好ましい。クリーニングブレードは作像中は常に感光体に当接し、感光体の回転に伴って磨耗する。クリーニングブレードが磨耗すると、感光体面の残留トナー除去機能が低下し、複写画像品質が劣化する。また、磨耗しなくともトナーが真球に近く流動性が粉砕型トナーに比べ改善されると転写性は向上するもののクリーニングにおいては設置されたブレードを通り抜けクリーニング不良が発生しやすく重合トナーの問題とされる。この問題に対し本発明のトナーを用いることにより、良好にクリーニングすることができる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図4中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される転写紙と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
なお、タンデム画像形成装置においては、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。
−樹脂微粒子分散液1の作製−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、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、三洋化成工業株式会社製)11質量部、スチレン83質量部、メタクリル酸83質量部、アクリル酸ブチル110質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。更に、1質量%の過硫酸アンモニウム水溶液30質量部を加え、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[樹脂微粒子分散液1]を作製した。
得られた[樹脂微粒子分散液1]を粒度分布計(LA−920、堀場製作所製)で測定した体積平均粒径は105nmであった。得られた[樹脂微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は59℃であり、質量平均分子量は150,000であった。
−低分子ポリエステル1(結着樹脂)の合成−
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管の付いた反応槽内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229質量部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物529質量部、テレフタル酸208質量部、イソフタル酸46質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を投入し、常圧下、230℃にて5時間反応させた。次いで、該反応液を10〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させた後、反応容器中に無水トリメリット酸44質量部を添加し、常圧下、180℃にて2時間反応させて、[低分子ポリエステル1]を合成した。
得られた[低分子ポリエステル1]は、THF可溶分の質量平均分子量が5,200、ガラス転移温度(Tg)が45℃、酸価が20mgKOH/gであった。
−プレポリマー1(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)の合成−
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管の付いた反応槽内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物795質量部、イソフタル酸200質量部、テレフタル酸65質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を投入し、窒素気流下で、常圧下、210℃にて8時間縮合反応した。次いで、10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170質量部と2時間反応を行い、[プレポリマー1]を得た。得られた[プレポリマー1]の質量平均分子量は5,000であった。
−マスターバッチ1の作製−
水1200質量部、ELEMENTIS社製BENTONE57(有機変性ベントナイト、4級アンモニウムカチオン変性処理品)174質量部、及び前記[低分子ポリエステル1]1,570質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて30分間混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン株式会社製)で粉砕して、[マスターバッチ−1]を作製した。
得られたマスターバッチについて、以下のようにして測定した変性層状無機鉱物の分散粒径は0.4μmであり、粒径1μm以上の変性層状無機鉱物の割合は2体積%であった。
<変性層状無機鉱物の分散粒径(体積平均粒径)及び粒径1μm以上の変性層状無機鉱物の割合>
−測定試料の調製−
マスターバッチ中の有機カチオン変性層状無機鉱物量/マスターバッチに使用した結着樹脂量=1/10になるような比率でマスターバッチと結着樹脂を分散剤(BYK Chemie社製、Disperbyk−167)が5質量%溶解した酢酸エチル中に投入した。このときマスターバッチ量と結着樹脂量の総量が5質量%になるように調整した。調製した試料は12時間攪拌した。
−分散粒径及び粒度分布の測定−
前記調製試料をレーザードップラー粒度分布測定器(nanotrac UPA−150EX、日機装株式会社製)を用いて測定した。測定方法は下記の通りである。
(1)測定器の測定条件
分布表示:体積
チャンネル数:52
測定時間:15sec
粒子屈折率:1.54
温度:25℃
粒子形状:非球形
粘度(cP):0.441
溶媒屈折率:1.37
溶媒名:酢酸エチル
(2)測定するサンプル希釈液は、測定器のsample Loadingを見ながら(1〜100)に入るようにスポイト又は注射器を使用して加えた。
−トナー材料油性分散液1の調製−
ビーカー内に、[プレポリマー1]23.4質量部、[低分子ポリエステル1]123.6質量部、[マスターバッチ1]20質量部、及び酢酸エチル80質量部を入れ、攪拌溶解した。
次いで別途、離型剤としてのカルナバワックス15質量部、カーボンブラック20質量部、及び酢酸エチル120質量部をビーズミルに入れ、30分間分散した。
2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12,000rpmの回転数で5分間攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソフォロンジアミン2.9質量部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて12,000rpmの回転数で5分間攪拌して、[トナー材料油性分散液1]を調製した。
−トナー材料油性分散液2の調製−
ビーカー内に、[プレポリマー1]23.4質量部、[低分子ポリエステル1]141.6質量部、及び酢酸エチル80質量部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤としてのカルナバワックス15質量部、カーボンブラック20質量部、及び酢酸エチル120質量部をビーズミルに入れ、30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12,000rpmの回転数で5分間攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソホロンジアミン2.9質量部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12,000rpmの回転数で5分間攪拌して、[トナー材料油性分散液2]を調製した。
−トナー材料油性分散液3の調製−
ビーカー内に、[プレポリマー1]23.4質量部、[低分子ポリエステル1]141.6質量部、オルガノシリカゾル(MEK−ST、固形分濃度30質量%、平均一次粒子径15nm、日産化学工業株式会社製)7質量部、及び酢酸エチル64質量部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15質量部、カーボンブラック20質量部、及び酢酸エチル120質量部をビーズミルに入れ、30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12,000rpmの回転数で5分間攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。前記分散液にイソホロンジアミン2.9質量部添加し、TK式ホモミキサーを用いて12,000rpmの回転数で5分間攪拌して、[トナー材料油性分散液3]を調製した。
−トナー1の作製−
ビーカー内にイオン交換水529.5質量部、[樹脂微粒子分散液1]70質量部、及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5質量部を入れ、TK式ホモミキサーで10,000rpmに攪拌しながら、この水分散液に前記[トナー材料油性分散液1]405.1質量部を加え、5分間攪拌を続けながら反応させて、分散スラリーを得た。続いて、冷却管を設置したフラスコに得られた分散スラリーを移し、該分散スラリー中から酢酸エチルを、該分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度が23質量%になるまで脱溶剤を行った(第1の脱溶剤工程)。なお、分散スラリー中の酢酸エチル濃度は下記のようにして測定した。
次に、第1の脱溶剤工程を経た反応液を昇温速度1℃/分で50℃まで昇温し(昇温工程)、50℃で2時間熟成させた(熟成工程)。次いで、分散液から有機溶剤を除去し(第2の脱溶剤工程)、濾別(濾過工程)、洗浄、乾燥(洗浄工程)し、次いで風力分級し、トナー母体を作製した。
得られたトナー母体100質量部、及び帯電制御剤(オリエント化学株式会社製、ボントロンE−84)0.25質量部をQ型ミキサー(三井鉱山株式会社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、2分間運転、1分間休止を5サイクル行い、合計の処理時間を10分間とした。更に、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5質量部添加し、混合処理した。この場合、その混合操作は、周速を15m/secとして30秒間混合1分間休止を5サイクル実施し、[トナー1]を作製した。
分散スラリー中の酢酸エチル濃度は、具体的に次のような手順で測定した。
−測定機器条件−
・測定装置:GC-2010(島津製作所製、ガスクロマトグラフ)
・注入量:2.0μL
−試料気化室−
・注入モード:スプリット
・気化室温度:180℃
・キャリアガス:He
・圧力:40.2kPa
・全流量:56.0mL/min
・カラム流量:1.04mL/min
・線速度:20.0cm/sec
・パージ流量:3.0mL/min
・スプリット比:50.0
−カラム−
・カラム名称:ZB-50
・液相の膜厚0.25μm
・長さ30.0m
・内径:0.32mmID
・カラム上限温度:340℃
−カラムオーブン−
・カラム温度:60℃
−カラムオーブン温度プログラム−
60℃ホールド6min→昇温速度60℃/min→230℃ホールド5min
−検出器−
・検出器温度:250℃
・メイクアップガス:N2/Air
・メイクアップ流量:30.0mL/min
・H2流量:47.0mL/min
・Air流量:400mL/min
−測定方法−
・内標準液の調整:トルエン4gをメスフラスコ中に計量して、DMFで500mLに希釈した。
・測定試料の調整:測定分散スラリー1.5gをDMFで約50mLに希釈した後、内標液10mLをホールピペットで採取して投入する。スターラーで測定試料を4分間、400rpmで攪拌した後、測定機器GCのオートサンプラーに試料をセッティングし測定を行う。測定終了後に内標準物質のトルエンと酢酸エチルの比率から、内標準法によりスラリー中の酢酸エチル量を計算し、その値から、下記数式によりスラリー中のトナーに対する酢酸エチル濃度を計算した。
スラリー中のトナーに対する酢酸エチル濃度[%]=GC測定で得られたスラリー100g中の酢酸エチル量/スラリー100g中のトナー量[g]
−トナー2の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を10質量%とした以外は、実施例1と同様にして、トナー2を作製した。
−トナー3の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を33質量%とした以外は、実施例1と同様にして、トナー3を作製した。
−トナー4の作製−
実施例1において、昇温工程における昇温速度を0.3℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー4を作製した。
−トナー5の作製−
実施例1において、昇温工程における昇温速度を1.5℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー5を作製した。
−トナー6の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を33質量%とし、昇温工程における昇温速度を1.5℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー6を作製した。
−トナー7の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を33質量%とし、昇温工程における昇温速度を0.3℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー7を作製した。
−トナー8の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を10質量%とし、昇温工程における昇温速度を1.5℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー8を作製した。
−トナー9の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を10質量%とし、昇温工程における昇温速度を0.3℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー9を作製した。
−トナー10の作製−
実施例1において、[トナー材料油性分散液1]405.1質量部を[トナー材料油性分散液2]405.1質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー10を作製した。
−トナー11の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を8質量%とした以外は、実施例1と同様にして、トナー11を作製した。
−トナー12の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を8質量%とし、昇温工程における昇温速度を1.5℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー12を作製した。
−トナー13の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を35質量%とした以外は、実施例1と同様にして、トナー13を作製した。
−トナー14の作製−
実施例1において、昇温工程における昇温速度を0.2℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー14を作製した。
−トナー15の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を35質量%とし、昇温工程における昇温速度を0.2℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー15を作製した。
−トナー16の作製−
実施例1において、昇温工程における昇温速度を1.7℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー16を作製した。
−トナー17の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を10質量%とし、昇温工程における昇温速度を1.7℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー17を作製した。
−トナー18の作製−
実施例1において、第1の脱溶剤工程における分散スラリー中のトナー1kg当りの酢酸エチル濃度を33質量%とし、昇温工程における昇温速度を1.7℃/分にした以外は、実施例1と同様にして、トナー18を作製した。
−トナー19の作製−
実施例1において、[トナー材料油性分散液1]405.1質量部を[トナー材料油性分散液3]405.1質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー19を作製した。
トナーのBET比表面積は、BET法により測定された単位質量あたりの比表面積Sb(m2/g)と、トナーを真球と仮定した際の質量平均粒径から算出した単位質量あたりの比表面積St(m2/g)との比(Sb/St)で表す。前記BET比表面積は、窒素吸着法の多点法で測定され、ユアサアイオニクス株式会社製高速比表面積・細孔分布測定装置NOVA1200多点法で測定した。
具体的には、以下の条件で測定した。
・吸着ガス:チッ素ガス(99.995以上)
・冷媒:液体チッ素
・使用セル:9mmペレットショート(大)
・前処理条件:30℃で12時間(真空排気)
・測定ポイント:相対圧力(P/PO)=0.1〜0.3の3ポイント
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml加えた。ここで、電解液として1級塩化ナトリウムを用いて1質量%NaCl水溶液を調製したISOTON−II(コールター社製)を使用した。次いで、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、トナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出した。
チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
トナーの形状係数SF−1、SF−2は、日立製作所製FE−SEM(S−4200)により測定して得られたトナーのSEM像を300個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェイスを介してニレコ社製画像解析装置(LuzexAP)に導入し解析を行い、下記数式より算出し得られた値をSF−1、SF−2と定義した。
SF−1=(L2/A)×(π/4)×100
SF−2=(P2/A)×(1/4π)×100
ただし、前記数式中、Lはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積、Pはトナーの最大周長を表す。
トナーの酸価は、JIS K0070に規定の方法により測定した。ただし、サンプルが溶解しない場合は溶媒にジオキサン又はテトラヒドロフランを用いた。
酸価は具体的に次のような手順で決定される。
・測定装置:電位差自動滴定装置DL−53 Titrator(メトラー・トレド社製)
・使用電極:DG113−SC(メトラー・トレド社製)
・解析ソフト:LabX Light Version 1.00.000
・装置の校正:トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を使用した。
・測定温度:23℃
測定条件は、以下の通りである。
Stir
Speed[%] 25
Time[s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration[mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume[mL] 1.0
Wait time[s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set)[mV] 8.0
dV(min)[mL] 0.03
dV(max)[mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE[mV] 0.5
dt[s] 1.0
t(min)[s] 2.0
t(max)[s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
At maximum volume[mL] 10.0
At potential No
At slope No
After number EQPs Yes
n=1
comb. Termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行った。
まず、各トナー0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)をトルエン120mlに添加して室温(23℃)で10時間撹拌して溶解した。次いで、エタノール30mlを添加して試料溶液とした。
測定は上記記載の装置にて計算することができるが、具体的には次のように計算する。
あらかじめ標定されたN/10苛性カリ〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次の計算で酸価を求めた。
酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料質量
ただし、NはN/10KOHのファクターを表す。
トナーのガラス転移温度は、理学電機株式会社製のRigaku THRMOFLEX TG8110により、昇温速度10℃/minの条件にて測定した。
Tgを測定する装置として、理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。
まず、試料10mgをアルミニウム製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットした。次に、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10分間放置し、室温まで試料を冷却して10分間放置し、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱してDSC測定を行った。Tgは、TAS−100システム中の解析システムを用いて、Tg近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点からTgを算出した。
デジタルフルカラー複写機(株式会社リコー製、imagio Color2800;ブレードクリーニングを使用)を用い、単色モードで50%画像面積の画像チャートを150,000枚ランニング出力した後、ベタ画像を株式会社リコー製6000ペーパーに画像出力後、その画像濃度をXRite(X−Rite社製)により測定し、これを4色単独に行って平均を求め、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
×:画像濃度が1.2未満
△:画像濃度が1.2以上1.4未満
○:画像濃度が1.4以上1.8未満
◎:画像濃度が1.8以上2.2未満
デジタルフルカラー複写機(株式会社リコー製、imagio Color2800;ブレードクリーニングを使用)を用い、単色で写真画像の出力を行い、粒状性及び鮮鋭性の度合を目視にて評価し、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:オフセット印刷並
○:オフセット印刷よりわずかに悪い程度
△:オフセット印刷よりかなり悪い程度
×:従来の電子写真画像程度(非常に悪い)
デジタルフルカラー複写機(株式会社リコー製、imagio Color2800;ブレードクリーニングを使用)を用い、単色モードで50%画像面積の画像チャートを30,000枚ランニング出力した後、白紙画像を現像中に停止させ、現像後の感光体上の現像剤をテープ転写し、未転写のテープの画像濃度との差を938スペクトロデンシトメーター(X−Rite社製)により測定を行った。画像濃度の差が少ない方が地肌汚れがなく、良好なものから「◎」、「○」、「△」、「×」の順にランク付けした。
デジタルフルカラー複写機(株式会社リコー製、imagio Color2800;ブレードクリーニングを使用)を用い、5万枚の連続印刷後、機内のトナーの汚染度合いを確認した。問題ないレベルを「○」、トナーが見られるものの、使用上問題ないレベルのものを「△」、著しく汚染しており、問題となるものを「×」とした。
ブレードクリーニング後の感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム株式会社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、ブランクとの差が0.01以下のものを○(良好)、それを超えるものを×(不良)として評価した。
(1)15秒撹拌帯電量
各トナー10gとフェライトキャリア100gとを温度28℃、湿度80%RHの環境内で内容積の3割までステンレス製ポットに入れ、100rpmの撹拌速度で15秒間撹拌し、現像剤の帯電量(μC/g)を[東芝ケミカル株式会社製、TB−200]にて測定した。
ブローオフ法にてトナーの帯電量を測定した。
(2)5分間撹拌帯電量
(1)と同様に5分間撹拌したときの帯電量
(3)10分間撹拌帯電量
(1)と同様に10分間撹拌したときの帯電量
(1)高温高湿環境下での帯電安定性
温度40℃、湿度90%RHの環境下、単色モードで7%画像面積の画像チャートをデジタルフルカラー複写機(株式会社リコー製、imagio Color2800;ブレードクリーニングを使用)にて100,000枚ランニング出力する間に、1,000枚ごとに現像剤を一部サンプリングしてブローオフ法により帯電量を測定して、帯電安定性を評価した。
帯電量の変化が5μc/g以下の場合は○、10μc/g以下の場合は△、10μc/g超える場合は×とした。
(2)低温低湿環境下での帯電安定性
温度10℃、湿度15%RHの環境下、単色モードで7%画像面積の画像チャートをデジタルフルカラー複写機(株式会社リコー製、imagio Color2800)にて100,000枚ランニング出力する間に、1,000枚ごとに現像剤を一部サンプリングしてブローオフ法により帯電量を測定して、帯電安定性を評価した。
帯電量の変化が5μc/g以下の場合は○、10μc/g以下の場合は△、10μc/g超える場合は×とした。
上記(1)及び(2)のブローオフ法による帯電量測定は次のようにして行った。
温度20℃、湿度50%RHの試験室で各トナー10gとフェライトキャリア100gとを内容積の3割までステンレス製ポットに入れ、100rpmの撹拌速度で10分攪拌し、現像剤の帯電量(μC/g)を[東芝ケミカル株式会社製、TB−200]にて測定した。
定着ローラとしてテフロン(登録商標)ローラを使用した株式会社リコー製複写機MF2200定着部を改造した装置を用いて、これに株式会社リコー製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行った。定着温度を変化させて低温定着性(定着下限温度)と、ホットオフセット性(耐ホットオフセット温度)を下記基準いより求めた。従来の低温定着トナーの定着下限温度は140℃〜150℃程度である。なお、低温定着の評価条件は、紙送りの線速度を120〜150mm/sec、面圧1.2kgf/cm2、ニップ幅3mmとした。高温オフセットの評価条件は、紙送りの線速度を50mm/sec、面圧2.0kgf/cm2、ニップ幅4.5mmとした。
〔低温定着性(5段階評価)〕
◎:140℃未満
○:140℃以上150℃未満
□:150℃以上160℃未満
△:160℃以上170℃未満
×:170℃以上
〔ホットオフセット性(5段階評価)〕
◎:201℃以上
○:200℃以上191℃以下
□:190℃以上181℃以下
△:180℃以上171℃以下
×:170℃以下
各トナーを50℃で8時間保管後、42メッシュのふるいにて2分間ふるい、金網上の残存率をもって耐熱保存性とした。耐熱保存性の良好なトナーほど残存率は小さい。以下の4段階で評価した。
〔評価基準〕
×:30%以上
△:20%以上30%未満
○:10%以上20%未満
◎:10%未満
本発明の画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジは、本発明の前記トナーを用いており、長期間にわたって色調の変化がなく、濃度低下、地肌汚れ等の異常画像の見られない極めて高画質な画像を形成することができるので、例えばレーザープリンタ、ダイレクトデジタル製版機、直接又は間接の電子写真多色画像現像方式を用いたフルカラー複写機、フルカラーレーザープリンター、及びフルカラー普通紙ファックス等に幅広く使用できる。
10K ブラック用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
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
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
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
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
101 感光体
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
120 タンデム型現像器
121 加熱ローラ
122 定着ローラ
123 定着ベルト
124 加圧ローラ
125 加熱源
126 クリーニングローラ
127 温度センサ
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
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (21)
- 有機溶剤中に、活性水素基を有する化合物、該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、結着樹脂、着色剤、離型剤、及び層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部が有機物イオンで変性された変性層状無機鉱物を溶解乃至分散させてなる溶解乃至分散液からなる油相を水系媒体中に乳化乃至分散させる水系造粒工程と、
前記水系造粒工程で得られた乳化乃至分散液から一部の有機溶剤を除去する第1の脱溶剤工程と、
前記第1の脱溶剤工程で脱溶剤された乳化乃至分散液を40℃〜60℃に昇温させて加熱する昇温工程と、
前記加熱された乳化乃至分散液を40℃〜60℃で加熱し、熟成する熟成工程と、
前記熟成工程を経た乳化乃至分散液中の有機溶剤を除去する第2の脱溶剤工程と、
前記第2の脱溶剤工程を経た乳化乃至分散液を濾過する濾過工程と、
前記濾過された粒子を洗浄し、乾燥する洗浄工程と、を含むトナーの製造方法により製造されたトナーであって、
前記第1の脱溶剤工程後における乳化乃至分散液中の残留有機溶剤濃度が、該乳化乃至分散液中のトナーに対し10質量%〜33質量%であり、
前記昇温工程における昇温速度が0.3℃/分〜1.5℃/分であることを特徴とするトナー。 - 油相が、変性層状無機鉱物と結着樹脂とを含む混練複合体を含有し、該混練複合体中の変性層状無機鉱物の体積平均粒径が0.1μm〜0.55μmであり、該混練複合体中の粒径1μm以上の変性層状無機鉱物が15体積%以下である請求項1に記載のトナー。
- トナーの形状係数SF−1が110〜200であり、トナーの形状係数SF−2が110〜300である請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
- 変性層状無機鉱物のトナー中における含有量が、0.1質量%〜5質量%である請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- 変性層状無機鉱物における有機物イオンが4級アンモニウムイオンである請求項1から4のいずれかに記載のトナー。
- トナーの体積平均粒径が3μm〜7μmであり、該体積平均粒経(Dv)と、個数平均粒経(Dn)との比(Dv/Dn)が1.20以下である請求項1から5のいずれかに記載のトナー。
- トナーのBET比表面積が、1.0m2/g〜6.0m2/gである請求項1から6のいずれかに記載のトナー。
- 粒径2μm以下の粒子の割合が、1個数%〜10個数%である請求項1から7のいずれかに記載のトナー。
- 結着樹脂が、ポリエステル樹脂を含有する請求項1から8のいずれかに記載のトナー。
- ポリエステル樹脂の結着樹脂における含有量が、50質量%〜100質量%である請求項9に記載のトナー。
- ポリエステル樹脂のテトラヒドロフラン(THF)可溶分の質量平均分子量が1,000〜30,000である請求項9から10のいずれかに記載のトナー。
- ポリエステル樹脂の酸価が、1.0mgKOH/g〜50.0mgKOH/gである請求項9から11のいずれかに記載のトナー。
- ポリエステル樹脂のガラス転移温度が、35℃〜65℃である請求項9から12のいずれかに記載のトナー。
- 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の質量平均分子量が3,000〜20,000である請求項1から13のいずれかに記載のトナー。
- トナーの酸価が、0.5mgKOH/g〜40.0mgKOH/gである請求項1から14のいずれかに記載のトナー。
- トナーのガラス転移温度が、40℃〜70℃である請求項1から15のいずれかに記載のトナー。
- 有機溶剤中に、活性水素基を有する化合物、該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、結着樹脂、着色剤、離型剤、及び層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部が有機物イオンで変性された変性層状無機鉱物を溶解乃至分散させてなる溶解乃至分散液からなる油相を水系媒体中に乳化乃至分散させる水系造粒工程と、
前記水系造粒工程で得られた乳化乃至分散液から一部の有機溶剤を除去する第1の脱溶剤工程と、
前記第1の脱溶剤工程で脱溶剤された乳化乃至分散液を40℃〜60℃に昇温させて加熱する昇温工程と、
前記加熱された乳化乃至分散液を40℃〜60℃で加熱し、熟成する熟成工程と、
前記熟成工程を経た乳化乃至分散液中の有機溶剤を除去する第2の脱溶剤工程と、
前記第2の脱溶剤工程を経た乳化乃至分散液を濾過する濾過工程と、
前記濾過された粒子を洗浄し、乾燥する洗浄工程と、を含むトナーの製造方法であって、
前記第1の脱溶剤工程後における乳化乃至分散液中の残留有機溶剤濃度が、該乳化乃至分散液中のトナーに対し10質量%〜33質量%であり、
前記昇温工程における昇温速度が0.3℃/分〜1.5℃/分であることを特徴とするトナーの製造方法。 - 請求項1から16のいずれかに記載のトナーと、キャリアとからなること特徴とする二成分現像剤。
- 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程と、転写後に静電潜像担持体表面に残留したトナーをブレードを用いて除去するクリーニング工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、
前記トナーが、請求項1から16のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法。 - 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、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記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させる定着手段と、転写後に静電潜像担持体表面に残留したトナーをブレードを用いて除去するクリーニング手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記トナーが、請求項1から16のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。 - 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成した静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、転写後に静電潜像担持体表面に残留したトナーをブレードを用いて除去するクリーニング手段とを少なくとも有するプロセスカートリッジであって、
前記トナーが、請求項1から16のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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