JP5434321B2 - 光定着用カラートナー及びその製造方法、並びに、静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

光定着用カラートナー及びその製造方法、並びに、静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、光定着用カラートナー及びその製造方法、並びに、静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
特許文献1から10には、赤外線吸収剤が添加されたカラートナーが開示されている。また特許文献11には、カラートナーに、光吸収性改良剤である消色可能な可視から近赤外吸収性染料および消色剤を添加してなる光吸収性が改善されたフラッシュ定着用カラートナーが開示されている。
特許文献12には、画像保持支持体上にロイコ色素及び顕色性物質を主成分とする組成物によって形成した染料画像に、該ロイコ色素−顕色性物質の結合状態を弱める消色剤を主成分とする画像消去液を塗布又は含浸させた後、水分を除去し該染料画像を消去する技術が開示されている。また特許文献13には、ロイコ系染料であるアミノフェニル化合物を用いたフラッシュ定着用トナーが開示されている。
特許文献14には、加熱または消去溶媒との接触により消去可能な印刷インキであって、呈色性化合物、顕色性物質、およびビヒクルを含有し、前記呈色性化合物および顕色性物質が高分子材料と混練されて固体状態で前記ビヒクル中に分散され、前記高分子材料中には消色剤が含まれていないことを特徴とする消去可能な印刷インキが開示されている。また特許文献15には、ロイコ色素、顕色性物質、及び特定の変色温度調整剤を含む可逆感温変色性ヒステリシス組成物が開示されている。
特開昭60−63545号公報 特開昭60−57858号公報 特開昭60−131544号公報 特開昭61−132959号公報 特開平7−191492号公報 特開平10−39535号公報 特開平11−38666号公報 特開平11−65167号公報 特開平11−125930号公報 特開2000−35689公報 特開2000−352835公報 特開平9−152818号公報 特開2000−035689公報 特開2004−137510公報 特開2007−332232公報
本発明の目的は、ロイコ色素、顕色性物質、及びヒステリシス温度制御剤を用いない場合に比較して、光定着に用いる光波長の選択域が広くなる光定着用カラートナーを提供することである。
上記課題は、以下の本発明により達成される。
すなわち本発明の請求項1に係る発明は、
結着樹脂と、着色剤と、発色状態において可視域の光吸収ピークを有するロイコ色素と、顕色性物質と、下記一般式(1)で示されるエステル類であるヒステリシス温度制御剤と、赤外線吸収剤と、を含む、光定着用カラートナーである。
請求項2に係る発明は、
前記結着樹脂がポリエステル樹脂である、請求項1に記載の光定着用カラートナーである。

上記一般式(1)中、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数1以上18以下のアルキル基又はアルケニル基を示す。
請求項に係る発明は、
前記結着樹脂が、アルコール成分としてビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物に由来する構造単位を含むポリエステル樹脂である、請求項に記載の光定着用カラートナーである。
請求項に係る発明は、
前記結着樹脂、前記着色剤、前記ロイコ色素、前記顕色性物質前記ヒステリシス温度制御剤、及び前記赤外線吸収剤を含むトナー形成材料を混錬して混錬物を形成する混錬工程と、
前記混錬物を粉砕して粉砕物を形成する粉砕工程と、
前記混錬物又は前記粉砕物を、前記ロイコ色素が発色状態に転移する温度以下に冷却する冷却工程と、を有する、請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の光定着用カラートナーの製造方法である。
請求項に係る発明は、
前記結着樹脂、前記ロイコ色素、前記顕色性物質、及び前記ヒステリシス温度制御剤を含む第1の粒子が分散された第1の分散液を調整する第1の分散液調整工程と、
前記着色剤を含む第2の粒子が分散された第2の分散液を調整する第2の分散液調整工程と、
前記第1の分散液と前記第2の分散液とを混合し、混合溶液を調整する混合溶液調整工程と、
前記混合溶液中に含まれる前記第1の粒子及び前記第2の粒子を凝集して凝集粒子を形成する凝集工程と、
前記凝集粒子を加熱して融合させてトナー粒子を形成する融合工程と、
前記トナー粒子を、前記ロイコ色素が発色状態に転移する温度以下に冷却する冷却工程と、を有する、請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の光定着用カラートナーの製造方法である。
請求項に係る発明は、
請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の光定着用カラートナーを含む、静電荷像現像剤である。
請求項に係る発明は、
請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の光定着用カラートナーを収容した、トナーカートリッジである。
請求項に係る発明は、
請求項に記載の静電荷像現像剤を収容した現像装置を備えた、プロセスカートリッジである。
請求項に係る発明は、
請求項に記載の静電荷像現像剤により記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を光により記録媒体に定着させる定着手段と、を有する、画像形成装置である。
本発明の請求項1に係る発明によれば、ロイコ色素、顕色性物質、及びヒステリシス温度制御剤を用いない場合に比較して、光定着に用いる光波長の選択域が広がる。
請求項2に係る発明によれば、ポリエステル樹脂及びエステル類であるヒステリシス温度制御剤を用いない場合に比較して、定着画像の色再現性が良好となる。
請求項に係る発明によれば、ヒステリシス温度制御剤として上記特定のヒステリシス温度制御剤を用いない場合に比較して、ロイコ色素の発色状態及び消色状態の制御が容易となる。
請求項に係る発明によれば、結着樹脂として上記特定の化合物に由来する構造単位をアルコール成分として含むポリエステルを用いない場合に比較して、定着画像の色再現性が良好となる。
請求項に係る発明によれば、発色状態において可視域の光吸収ピークを有するロイコ色素と赤外線吸収剤とを用いない場合に比較して、定着性が良好となる。
請求項に係る発明によれば、上記特定の温度よりも低い温度に冷却する冷却工程を含まない場合に比較して、ロイコ色素が光定着に寄与する光吸収剤として機能するトナーが形成される。
請求項に係る発明によれば、上記特定の温度よりも低い温度に冷却する冷却工程を含まない場合に比較して、ロイコ色素が光定着に寄与する光吸収剤として機能するトナーが形成される。
請求項に係る発明によれば、ロイコ色素、顕色性物質、及びヒステリシス温度制御剤を含むトナーを用いない場合に比較して、光定着に用いる光波長の選択域が広がる。
請求項に係る発明によれば、ロイコ色素、顕色性物質、及びヒステリシス温度制御剤を含むトナーを用いない場合に比較して、光定着に用いる光波長の選択域が広がる。
請求項に係る発明によれば、ロイコ色素、顕色性物質、及びヒステリシス温度制御剤を含むトナーを含む現像剤を用いない場合に比較して、光定着に用いる光波長の選択域が広がる。
請求項に係る発明によれば、ロイコ色素、顕色性物質、及びヒステリシス温度制御剤を含むトナーを含む現像剤を用いない場合に比較して、光定着に用いる光波長の選択域が広がる。
実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
以下、本発明を実施形態により詳細に説明する。
<光定着用カラートナー及びその製造方法>
本実施形態の光定着用カラートナー(以下、単に「トナー」という場合がある)は、結着樹脂と、着色剤と、定着助剤としてロイコ色素、顕色性物質、及びヒステリシス温度制御剤と、を含むことを特徴とする。なお、本実施形態では、前記ヒステリシス温度制御剤が下記一般式(1)で示されるエステル類であり、前記ロイコ色素が発色状態において可視域の光吸収ピークを有し、かつ、さらに赤外線吸収剤を有する光定着用カラートナーが適用される。
本実施形態のトナーが上記構成であることにより、光定着に用いる光波長の選択域が広くなる。その理由は、以下のように推測される。
一般的にロイコ色素は、顕色剤が存在した状態で混合し高温で混合し冷却すると、顕色性物質との相互作用により発色状態に転移して着色される(以下、発色状態に転移する温度を「発色温度」と称する場合がある)。また、ロイコ色素が消色状態に転移する温度(以下、「消色温度」と称する場合がある)以上に加熱されると、消色状態に転移して色が薄くなる。したがって、通常の常温(例えば25℃)においては、ロイコ色素は着色の状態にある。しかしながら、本実施形態のトナーでは、ヒステリシス温度制御剤が存在するため、常温においてもロイコ色素が発色状態のときは、発色状態のロイコ色素の色と着色剤の色との両方が観測され、トナーの光定着における熱によりロイコ色素が消色状態に転移すると、着色剤の色のみが観測されると考えられる。
そして本実施形態のトナーはヒステリシス温度制御剤を含むため、発色温度と消色温度との差を有する特性(以下、「ヒステリシス特性」と称する場合がある)が得られる(特許文献15参照)。そのため、発色温度より高く消色温度よりも低い温度領域においては、ロイコ色素の発色状態と消色状態とが選択的に保持されると考えられる。
つまり、冷却によりロイコ色素が発色状態に転移したトナーは、温度が上昇してても、上記ヒステリシス特性により消色温度は発色温度よりも高いため、消色温度に達するまではロイコ色素が着色された状態であると考えられる。そのため、ロイコ色素が発色状態となったトナーが、光定着の工程に至る前まで消色温度よりも低い温度領域にあれば、光定着を行う際にはロイコ色素が発色状態であるため光定着用の光を吸収し、光定着が行われる。
そして、光定着時に発生した熱によりトナーの温度が消色温度以上になると、ロイコ色素が消色状態に転移して消色され、その後トナーの温度が下降しても、発色温度よりも高い温度にあれば消色状態が保たれる。そのため、定着されたトナー画像を扱う温度が発色温度より高く消色温度よりも低い温度領域にある限り、定着されたトナー画像は、ロイコ色素の発色状態における色の影響を受けず、着色剤の色のみが観測される状態となる。
以上のように、本実施形態においては、ロイコ色素の発色状態における色が、定着されたトナー画像の色に影響を与えないため、発色状態におけるロイコ色素が吸収する光波長(すなわち、光定着に用いる光波長)の選択域が広がると考えられる。そのため本実施形態においては、例えば黄色の定着画像を得るためのカラートナー(すなわちイエロートナー)においても、黄色の着色剤を用いていれば、発色状態におけるロイコ色素の色が黄色以外(例えば黒等)のものを採用してもよく、可視光により定着されるトナーが得られる。
また本実施形態においては、結着樹脂がポリエステル樹脂であり、かつ、ヒステリシス温度制御剤がエステル類であることが好ましい。このような組み合わせを用いることにより、定着画像の色再現性がより良好になる。ヒステリシス温度制御剤としてエステル類を用いると、他のヒステリシス温度制御剤を用いた場合に比べて、ポリエステル樹脂との相溶性が良好であるため、ポリエステル樹脂に対する分散性が良好であると考えられる。そのため、トナー全体にわたって上記ヒステリシス特性が得られ、定着後の温度下降によりロイコ色素が発色状態へ遷移することが抑制され、定着画像の色再現性がより良好になると考えられる。
また本実施形態においては、ヒステリシス温度制御剤として後述する下記一般式(1)で示されるエステル類を用いることが好ましい。それにより、上記ヒステリシス特性が良好となり(すなわち、ロイコ色素の発色温度と消色温度との差が大きくなり)、ロイコ色素の発色状態及び消色状態の制御が容易となる。
またヒステリシス温度制御剤として下記一般式(1)で示されるエステル類を用いる場合、結着樹脂としてビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物に由来する構造単位を含むポリエステルを用いることがより好ましい。下記一般式(1)で示されるエステル類は、ビスフェノールAアルキレンオキサイドと構造が類似しているため、ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物に由来する構造単位を含むポリエステルとの相溶性が良好である。そのため、上記組み合わせを用いると、ヒステリシス温度制御剤の結着樹脂への分散性が良好であり、トナー全体にわたって上記ヒステリシス特性が得られ、定着画像の色再現性がより良好になると考えられる。
本実施形態においては、発色状態において可視域の光吸収ピークを有するロイコ色素を用いるとともに、さらに赤外線吸収剤を用いることが好ましい。それにより、光定着時に可視光及び赤外線の両方を放射する光源を用いたとき、ロイコ色素が可視光を吸収し、赤外線吸収剤が赤外線を吸収することにより、可視光及び赤外線の両方のエネルギーが光定着に用いられ、定着性が良好となる。
また、発色状態におけるロイコ色素の色は黒色であることが好ましい。発色状態におけるロイコ色素の色が黒色であることにより、他の色である場合に比べて、吸収する光の波長領域が広いため、効率よく可視光を吸収し、定着性が良好となる。発色状態のおけるロイコ色素の色が黒色である形態としては、1種のロイコ色素における発色状態の色が黒色である形態や、ロイコ色素を複数種用い、それらの発色状態の色が混合されて黒色になる形態が挙げられる。発色状態の色が混合されて黒色になる形態としては、具体的には、例えば、発色状態がイエローのロイコ色素と、発色状態がマゼンタのロイコ色素と、発色状態がシアンのロイコ色素と、を用いることにより、全体として発色状態が黒色になる形態が挙げられる。
以下、本実施形態の光定着用カラートナーの構成について詳細に説明する。
−ロイコ色素−
本実施形態におけるロイコ色素は、消色状態においては無色又は淡色であり、後述する顕色性物質と相互作用して発色状態となるものである。
ロイコ色素としては、例えば、トリフェニルメタンフタリド系化合物、フルオラン系化合物、フェノチアジン系化合物、インドリルフタリド系化合物、ロイコオーラミン系化合物、ローダミンラクタム系化合物、トリフェニルメタン系化合物、トリアゼン系化合物、スピロピラン系化合物、フルオレン系化合物などが挙げられる。
前記フタリド類の具体例は、米国再発行特許第23,024号明細書、米国特許第3,491,111号明細書、同第3,491,112号明細書、同第3,491,116号明細書および同第3,509,174号明細書、フルオラン類の具体例は、米国特許第3,624,107号明細書、同第3,627,787号明細書、同第3,641,011号明細書、同第3,462,828号明細書、同第3,681,390号明細書、同第3,920,510号明細書、同第3,959,571号明細書、スピロジピラン類の具体例は、米国特許第3,971,808号明細書、ピリジン系およびピラジン系化合物類の具体例は、米国特許第3,775,424号明細書、同第3,853,869号明細書、同第4,246,318号明細書、フルオレン系化合物の具体例は、特開昭63−94878号公報等に各々記載されている。
これらの具体例を開示すれば、トリアリールメタン系化合物としては、3,3−ビス(p−ジメチルアミノフェニル)−6−ジメチルアミノフタリド、3,3−ビス(p−ジメチルアミノフェニル)フタリド、3−(p−ジメチルアミノフェニル)−3−(l,3−ジメチルインドール−3−イル)フタリド、3−(p−ジメチルアミノフェニル)−3−(2−メチルインドール−3−イル)フタリド、等が挙げられる。
またジフェニルメタン系化合物としては、4,4’−ビス−ジメチルアミノベンズヒドリンベンジルエーテル、N−ハロフェニルロイコオーラミン、N−2,4,5−トリクロロフェニルロイコオーラミン等が挙げられる。
またキサンテン系化合物としては、ローダミン−B−アニリノラクタム、ローダミン−(p−ニトリノ)ラクタム、2−(ジベンジルアミノ)フルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−ジエチルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−ジブチルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−N−エチル−N−イソアミルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−N−メチル−N−シクロヘキシルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−クロル−6−ジエチルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−N−エチル−N−イソブチルアミノフルオラン、2−アニリノ−6−ジブチルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−N−メチル−N−テトラヒドロフルフリルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−ピペリジノアミノフルオラン、2−(o−クロロアニリノ)−6−ジエチルアミノフルオラン、2−(3,4−ジクロルアニリノ)−6−ジエチルアミノフルオラン、等が挙げられる。
またチアジン系化合物としては、ベンゾイルロイコメチレンブルー、p−ニトロベンジルロイコメチレンブルー等が挙げられる。
またスピロ系化合物としては3−メチル−スピロ−ジナフトピラン、3−エチル−スピロ−ジナフトピラン3,3’−ジクロロ−スピロ−ジナフトピラン、3−ベンジルスピロ−ジナフトピラン、3−メチル−ナフト−(3−メトキシ−ベンゾ)−スピロピラン、3−プロピル−スピロ−ジベンゾピラン等が挙げられる。
上記ロイコ色素は単独で用いてもよいが、2種以上混合して用いてもよい。
ロイコ色素の添加量としては、結着樹脂100質量部に対し、0.5質量部以上20質量部以下が望ましく、2質量部以上10質量部以下がより望ましい。
−顕色性物質−
本実施形態における顕色性物質としては、前記ロイコ色素を相互作用して発色させるものであれば特に制限されないが、例えばフェノール誘導体、含硫フェノール誘導体、有機のカルボン酸誘導体(例えば、サリチル酸、ステアリン酸、レゾルシン酸等)、及びそれらの金属塩等、スルホン酸誘導体、尿素もしくはチオ尿素誘導体等、酸性白土、ベントナイト、ノボラック樹脂、金属処理ノボラック樹脂、金属錯体等が挙げられる。
これらの例は、紙パルプ技術タイムス(1985年)49から54頁及び65から70頁に記載の他、特公昭40−9309号公報、同45−14039号公報、特開昭52−140483号公報、同48−51510号公報、同57−210886号公報、同58−87089号公報、同59−11286号公報、同60−176795号公報、同61−95988号公報等に記載されている。
これらの具体例としては、p−(ドデシルチオ)フェノール、p−(テトラデシルチオ)フェノール、p−(ヘキサデシルチオ)フェノール、p−(オクタデシルチオ)フェノール、p−(エイコシルチオ)フェノール、p−(ドコシルチオ)フェノール、p−(テトラコシルチオ)フェノール、p−(ドデシルオキシ)フェノール、p−(テトラデシルオキシ)フェノール、p−(ヘキサデシルオキシ)フェノール、p−(オクタデシルオキシ)フェノール、p−(エイコシルオキシ)フェノール、p−(ドコシルオキシ)フェノール、p−(テトラコシルオキシ)フェノール、p−ドデシルカルバモイルフェノール、p−テトラデシルカルバモイルフェノール、p−ヘキサデシルカルバモイルフェノール、p−オクタデシルカルバモイルフェノール、p−エイコシルカルバモイルフェノール、p−ドコシルカルバモイルフェノール、p−テトラコシルカルバモイルフェノール、没食子酸ヘキサデシルエステル、没食子酸オクタデシルエステル、没食子酸エイコシルエステル、没食子酸ドコシルエステル、没食子酸テトラコシルエステル等のフェノール、フェノール金属塩類;
α−ヒドロキシドデカン酸、α−ヒドロキシテトラデカン酸、α−ヒドロキシヘキサデカン酸、α−ヒドロキシオクタデカン酸、α−ヒドロキシペンタデカン酸、α−ヒドロキシエイコサン酸、α−ヒドロキシドコサン酸、α−ヒドロキシテトラコサン酸、α−ヒドロキシヘキサコサン酸、α−ヒドロキシオクタコサン酸、2−クロロオクタデカン酸、ヘプタデカフルオロノナデカン酸、2−ブロモヘキサデカン酸、2−ブロモヘプタデカン酸、2−ブロモオクタデカン酸、2−ブロモエイコサン酸、2−ブロモドコサン酸、2−ブロモテトラコサン酸、3−ブロモオクタデカン酸、3−ブロモエイコサン酸、2,3−ジブロモオクタデカン酸、2−フルオロドデカン酸、2−フルオロテトラデカン酸、2−フルオロヘキサデカン酸、2−フルオロオクタデカン酸、2−フルオロエイコサン酸、2−フルオロドコサン酸、2−ヨードヘキサデカン酸、2−ヨードオクタデカン酸、3−ヨードヘキサデカン酸、3−ヨードオクタデカン酸、パーフルオロオクタデカン酸、2−オキソドデカン酸、2−オキソテトラデカン酸、2−オキソヘキサデカン酸、2−オキソオクタデカン酸、2−オキソエイコサン酸、2−オキソテトラコサン酸、3−オキソドデカン酸、3−オキソテトラデカン酸、3−オキソヘキサデカン酸、3−オキソオクタデカン酸、3−オキソエイコサン酸、3−オキソテトラコサン酸、4−オキソヘキサデカン酸、4−オキソヘプタデカン酸、4−オキソオクタデカン酸、4−オキソドコサン酸、ドデシルリンゴ酸、テトラデシルリンゴ酸、ヘキサデシルリンゴ酸、オクタデシルリンゴ酸、エイコシルリンゴ酸、ドコシルリンゴ酸、テトラコシルリンゴ酸、ドデシルチオリンゴ酸、テトラデシルチオリンゴ酸、ヘキサデシルチオリンゴ酸、オクタデシルチオリンゴ酸、エイコシルチオリンゴ酸、ドコシルチオリンゴ酸、テトラコシルチオリンゴ酸、ドデシルジチオリンゴ酸、テトラデシルジチオリンゴ酸、ヘキサデシルジチオリンゴ酸、オクタデシルジチオリンゴ酸、エイコシルジチオリンゴ酸、ドコシルジチオリンゴ酸、テトラコシルジチオリンゴ酸、
ドデシルブタン二酸、トリデシルブタン二酸、テトラデシルブタン二酸、ペンタデシルブタン二酸、オクタデシルブタン二酸、エイコシルブタン二酸、ドコシルブタン二酸、2,3−ジヘキサデシルブタン二酸、2,3−ジオクタデシルブタン二酸、2−メチル−3−ドデシルブタン二酸、2−メチル−3−テトラデシルブタン二酸、2−メチル−3−ヘキサデシルブタン二酸、2−エチル−3−ドデシルブタン二酸、2−プロピル−3−デシルブタン二酸、2−オクチル−3−ヘキサデシルブタン二酸、2−テトラデシル−3−オクタデシルブタン二酸、ドデシルマロン酸、テトラデシルマロン酸、ヘキサデシルマロン酸、オクタデシルマロン酸、エイコシルマロン酸、ドコシルマロン酸、テトラコシルマロン酸、ジドデシルマロン酸、ジテトラデシルマロン酸、ジヘキサデシルマロン酸、ジオクタデシルマロン酸、ジエイコシルマロン酸、ジドコシルマロン酸、メチルオクタデシルマロン酸、メチルエイコシルマロン酸、メチルドコシルマロン酸、メチルテトラコシルマロン酸、エチルオクタデシルマロン酸、エチルエイコシルマロン酸、エチルドコシルマロン酸、エチルテトラコシルマロン酸、2−ドデシル−ペンタン二酸、2−ヘキサデシル−ペンタン二酸、2−オクタデシル−ペンタン二酸、2−エイコシル−ペンタン二酸、2−ドコシル−ペンタン二酸、2−ドデシル−ヘキサン二酸、2−ペンタデシル−ヘキサン二酸、2−オクタデシル−ヘキサン二酸、2−エイコシル−ヘキサン二酸、2−ドコシル−ヘキサン二酸等のカルボン酸、カルボン酸金属塩類;
ドデシルホスホン酸、テトラデシルホスホン酸、ヘキサデシルホスホン酸、オクタデシルホスホン酸、エイコシルホスホン酸、ドコシルホスホン酸、テトラコシルホスホン酸、ヘキサコシルホスホン酸、オクタコシルホスホン酸等の有機リン酸化合物類、ベンゾフェノン、スルホン酸、スルホン酸塩、などの酸性材料が挙げられ、特に、結晶性に優れたものが好ましく用いられる。
これらは単独で用いてもよいが、場合によっては2種以上を混合して用いてもよい。
顕色性物質の添加量としては、ロイコ色素1質量部に対し、0.4質量部以上5質量部以下が望ましく、0.5質量部以上4.0質量部以下がより好適であり、2.0質量部以上4.0質量部以下がさらに好適である。
−ヒステリシス温度制御剤−
ヒステリシス温度制御剤は、前記ロイコ色素と顕色性物質の呈色においてヒステリシス特性をもたらす物質である。この様なヒステリシス温度制御剤としては、例えば、炭素数10以上のアルコール類、炭素数10以上のエステル類、炭素数10以上のエーテル類、炭素数10以上のケトン類等が挙げられ、その中でも上記の通りエステル類が好ましい。
その中でも、ヒステリシス温度制御剤としては、上記の通り、下記一般式(1)で示されるエステル類が好ましい。下記一般式(1)で示されるエステル類は、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビスフェノールと、炭素数9から19の飽和又は不飽和脂肪酸とから構成されるエステル化合物である。


上記式中、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数1以上18以下のアルキル基又はアルケニル基を示す。アルキル基又はアルケニル基は分岐していてもよく、R及びRは同じであってもよいし、それぞれ異なる基でもよい。
上記一般式(1)で示されるエステル類としては、具体的には、例えば、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビスフェノールジカプレート、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビスフェノールジラウレート、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビスフェノールジミリステート、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビスフェノールジパルミエート、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビスフェノールジウンデカノエート、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビスフェノールジトリデカエート等が挙げられる。
本ヒステリシス温度制御剤の添加量としては、特に限定されるものではないが、ロイコ色素1質量部に対し、1質量部以上10質量部以下の範囲内で使用するのが好ましい。なお、ヒステリシス温度制御剤は、1種用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
−結着樹脂−
本実施形態における結着樹脂としては、具体的には、スチレンとアクリル酸またはメタクリル酸との共重合体、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂等などを単独または併用したものが挙げられ、その中でも上記の通りポリエステル樹脂が好ましい。
ポリエステル樹脂としては、上記の通り、アルコール成分として、ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物に由来する構造単位を含むポリエステルを用いることがより好ましい。ここで、ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物としては、下記一般式で示される化合物が挙げられる。


式中、Rはエチレン又はプロピレン基、x、yはそれぞれ1以上の整数を示す。
上記一般式で表される化合物の具体例としては、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3,3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2,0)−ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等が挙げられ、これらを単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
またビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物は、上記式中xおよびyが1であり且つRのアルキレン基がエチレン基、またはプロピレン基である化合物であることが好ましい。
上記ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物に由来する構造単位の含有量は、ポリエステル樹脂のアルコール成分中80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることがより好ましく、95モル%以上であることがさらに好ましい。
ポリエステル樹脂は、必要に応じて、他のアルコール成分に由来する構造単位が含まれていてもよい。他のアルコール成分として、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール類、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等、その他の二価のアルコールが挙げられる。
また、他のアルコール成分として、三価以上のアルコールも好適である。かかるアルコール成分としては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、その他の三価以上のアルコールが挙げられる。
ポリエステル樹脂の酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、又はこれらの無水物等が挙げられ、好適にはテレフタル酸/イソフタル酸である。これらの酸成分は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。なお、他の酸成分を上記酸成分に組み合わせて使用してもよい。他の酸成分として、例えば、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸等が挙げられ、更には、n−ブチルコハク酸、n−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等のアルキルまたはアルケニルコハク酸、またはこれらの酸の無水物、低級アルキルエステル、その他の二価のカルボン酸も挙げられる。また、三価以上のカルボン酸成分も他の酸成分として混合使用してもよい。三価以上のカルボン酸成分としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、その他のポリカルボン酸、及びこれらの無水物が挙げられる。
さらに、かかるポリエステル樹脂を合成する反応の際には、その反応を促進せしめるため、通常使用されているエステル化触媒、例えば酸化チタン、ジブチル錫ジラウレート、酸化スズ等を使用してもよい。
なお、以上述べたトナーに使用される結着樹脂のTg(ガラス転移温度)は、好適には50℃以上70℃以下の範囲である。
−着色剤−
着色剤としては、下記に示すものをトナーの色彩(定着されたトナー画像の色彩)に対応させて選択して用いられる。
例えばシアントナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントブルー1、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同10、同11、同12、同13、同14、同15、同15:1、同15:2、同15:3、同15:4、同15:6、同16、同17、同23、同60、同65、同73、同83、同180、C.I.バットシアン1、同3、同20等や、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルーの部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCのシアン顔料、C.I.ソルベントシアン79、162等のシアン染料などが用いられる。これらの中では、C.I.ピグメントブルー15:3が有効である。
また、マゼンタトナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントレッド1、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同8、同9、同10、同11、同12、同13、同14、同15、同16、同17、同18、同19、同21、同22、同23、同30、同31、同32、同37、同38、同39、同40、同41、同48、同49、同51、同52、同53、同54、同55、同57、同58、同60、同63、同64、同68、同81、同83、同87、同88、同89、同90、同112、同114、同122、同123、同163、同184、同185、同202、同206、同207、同209、同238等、ピグメントバイオレット19のマゼンタ顔料や、C.I.ソルベントレッド1、同3、同8、同23、同24、同25、同27、同30、同49、同81、同82、同83、同84、同100、同109、同121、C.I.ディスパースレッド9、C.I.ベーシックレッド1、同2、同9、同12、同13、同14、同15、同17、同18、同22、同23、同24、同27、同29、同32、同34、同35、同36、同37、同38、同39、同40等のマゼンタ染料等、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ロータミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどが用いられる。
また、イエロートナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントイエロー2、同3、同15、同16、同17、同74、同93、同97、同139、同180、同181、同185、同139等のイエロー顔料などが用いられる。
本実施形態の光定着用カラートナーにおける各着色剤の添加量は、結着樹脂等との混合により作製された最終的なトナー粒子100質量部中に2質量部以上15質量部以下の範囲であることが好ましい。さらに、望ましくは3質量部以上7質量部以下の範囲である。
(その他の成分)
本実施形態の光定着用カラートナーには、前記ロイコ色素等のほかに、赤外線吸収剤を併用してもよい。ここで赤外線吸収剤とは、分光光度計等により測定した際に800nm以上1200nm以下の近赤外領域に少なくとも1つ以上の強い光吸収ピークを有する材料を指し、有機物であっても無機物であってもよい。
上記赤外線吸収剤としては、具体的には、例えば、シアニン化合物、メロシアニン化合物、ベンゼンチオール系金属錯体、メルカプトフェノール系金属錯体、芳香族ジアミン系金属錯体、ニッケル錯体化合物、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、クロコニウム化合物、アミニウム化合物、ジイモニウム化合物等が挙げられる。
さらに、赤外線吸収剤として、ニッケル金属錯体系赤外線吸収剤(三井化学社製、商品名:SIR−130、SIR−132)、ビス(ジチオベンジル)ニッケル(みどり化学社製、商品名:MIR−101)、ビス[1,2−ビス(p−メトキシフェニル)−1,2−エチレンジチオレート]ニッケル(みどり化学社製、商品名:MIR−102)、テトラ−n−ブチルアンモニウムビス(シス−1,2−ジフェニル1,2−エチレンジチオレート)ニッケル(みどり化学社製、商品名:MIR−1011)、テトラ−n−ブチルアンモニウムビス[1,2−ビス(p−メトキシフェニル)−1,2−エチレンジチオレート]ニッケル(みどり化学社製、商品名:MIR−1021)、ビス(4−tert−1,2−ブチル−1,2−ジチオフェノレート)ニッケル−テトラ−n−ブチルアンモニウム(住友精化社製、商品名:BBDT−NI)、可溶性フタロシアニン(日本触媒社製:TX−305A)、ジイモニウム(日本化薬、商品名:IRG023)、アミニウム(ナガセケムテックス、商品名 AM1)、無機材料系(信越化学社製、商品名:イッテルビウムUU−HP;住友金属社製、インジュームチンオキサイド)なども挙げられる。これらは2種以上併用してもよい。
赤外線吸収剤の添加量は、トナー構成成分全体量中の0.01質量%以上2質量%以下の範囲とすることが好ましい。なお、赤外線吸収剤として、赤外領域に吸収ピークを有するロイコ色素(山田化学工業(株)製、商品名 NIRBLACK78)を用いてもよい。
また、本実施形態の光定着用カラートナーには、必要に応じて帯電制御剤や離型剤を用いてもよい。
帯電制御剤としては、例えば、カリックスアレン、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩、アミノ基含有のポリマー、含金属アゾ染料、サリチル酸の錯化合物、フェノール化合物、アゾクロム系、アゾ亜鉛系などが挙げられる。またトナーには、鉄粉、マグネタイト、フェライト等の磁性材料を混合し磁性トナーとしてもよい。特に、カラートナーの場合には、磁性材料として白色の磁性粉(例えば日鉄鉱業社製)を用いてもよい。
離型剤としては、具体的には、例えば、エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンとポリプロピレンの共重合物が好ましく挙げられ、ポリグリセリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックス、脱酸カルナバワックス、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベフェニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類などの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの、不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
これらの離型剤は1種類または2種類以上併用して用いられる。本実施形態における離型剤の添加量は、最終的に製造されたトナー(トナー粒子に外添剤が外添された形態であればトナー粒子)100質量部に対し、0.1質量部以上10質量部以下の範囲であることが好ましく、1質量部以上4質量部以下の範囲であることがより好ましい。
−外添剤−
本実施形態の光定着用カラートナーは、トナー粒子に外添剤が外添された形態であってもよい。外添剤としては、例えば、白色の無機粒子が挙げられる。トナー粒子に混合される外添剤の割合は、トナー粒子100質量部に対し0.01質量部以上5質量部以下の範囲が好ましく、さらに好適には0.01質量部以上2.0質量部以下の範囲である。無機粒子としては例えば、シリカ粉末、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、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、炭化硅素、窒化硅素などが挙げられるが、シリカ粉末が特に好ましい。また、シリカ、チタン、樹脂微粉、アルミナ等の公知の材料を併用してもよい。さらに、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子粉末を添加してもよい。
−トナー粒子の製造方法−
上記本実施形態の光定着用カラートナーを製造するにあたっては、一般に使用されている混練粉砕法や湿式造粒法等が利用される。ここで、湿式造粒法としては、例えば、懸濁重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法、ソープフリー乳化重合法、非水分散重合法、in−situ重合法、界面重合法、乳化分散造粒法等が用いられる。
本実施形態においては、トナーに含まれるロイコ色素を発色状態にするための工程が必要である。具体的には、製造過程におけるトナーの材料を、発色温度以下に冷却する冷却工程を行う。冷却工程は、トナーの材料が、消色温度以上に加熱される工程がすべて終わった後であれば、どの段階で行ってもよい。すなわち、上記冷却工程の後には、消色温度以上に加熱する工程は行わない。
具体的には、トナー粒子を混錬粉砕法により製造する方法としては、例えば、結着樹脂、着色剤、ロイコ色素、顕色性物質、及びヒステリシス温度制御剤を含むトナー形成材料を混錬して混錬物を形成する混錬工程と、混錬物を粉砕して粉砕物を形成する粉砕工程と、混錬物又は粉砕物を、ロイコ色素が発色状態に転移する温度以下に冷却する冷却工程と、を有する方法が挙げられる。
すなわち、上記混錬工程は、ロイコ色素の消色温度以上にトナー形成材料が加熱されるため、混錬工程がすべて完了した後に冷却工程を行う。そして冷却工程は、混錬工程の後であれば、粉砕工程の前に行っても後に行ってもよい。
上記混錬粉砕法において、混錬工程に用いられる装置としては、特に限定されるものではないが、例えば、ロールミル、ニーダー、加圧ニーダー、バンバリミキサー、ラボプラストミル、1軸あるいは2軸の混練押出機等が挙げられる。また、混練工程に先立ち、必要に応じてヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、Vブレンダー、タンブルブレンダー等を用いて予備混合する工程を設けてもよい。
また粉砕工程に用いられる方法としては、特に限定されるものではなく、公知の手法が用いられるが、例えば、溶融混練物の粗砕した後、マイクロナイザー、ウルマックス、JET−O−マイザー、KTM(クリプトン)、ターボミージェット等を用いて行う方法が挙げられる。更には、その粉砕工程の後工程として、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)等を用いて、機械的外力を加えることで粉砕後のトナー形状を変化させてもよい。また、熱風によるトナー粒子の球形化を行ってもよい。さらには、風力分級機等により分級処理を施してトナー粒度分布を調整してもよい。
一方、トナー粒子を湿式造粒法により製造する方法としては、例えば、結着樹脂、ロイコ色素、顕色性物質、及びヒステリシス温度制御剤を含む樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を調整する樹脂粒子分散液調整工程と、着色剤を含む着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液を調整する着色剤粒子分散液調整工程と、樹脂粒子分散液及び着色剤粒子分散液を混合して混合溶液を調整する混合溶液調整工程と、樹脂粒子及び着色剤粒子を凝集して凝集粒子を形成する凝集工程と、凝集粒子を加熱して融合させてトナー粒子を形成する融合工程と、トナー粒子を、ロイコ色素が発色状態に転移する温度以下に冷却する冷却工程と、を有する方法が挙げられる。
すなわち、融合工程においては、ロイコ色素の消色温度以上に分散液が加熱されるため、冷却工程は融合工程の後に行う。
トナー粒子を乳化重合法により製造する方法としては、さらに具体的には、例えば、過硫酸カリウムなどの水溶性重合開始剤を溶解させた水中に、スチレン、ブチルアクリレート、2エチルヘキシルアクリレートなどのモノマーを加え、さらに、ロイコ色素及び顕色性物質、必要に応じてドデシル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤を添加し、攪拌を行いながら加熱することにより重合を行い、樹脂粒子を得る(樹脂粒子形成工程)。離型剤を用いる場合は、これに準じて離型剤粒子を得る。
その後、これらを混合した分散液に着色剤を加えて、さらに必要に応じて、赤外線吸収剤、帯電制御剤などの粉末を分散液中に添加し、分散液のpH、攪拌強度、温度などを調整することにより樹脂粒子、着色剤粒子、及び離型剤粒子などをヘテロ凝集させてヘテロ凝集体を得る(凝集工程)。さらに、反応系を樹脂粒子のガラス転移温度以上に加熱して、ヘテロ凝集体を融着させ着色粒子を得る(融合工程)。その後、この着色粒子の洗浄、乾燥を行い、トナー粒子を得る。そして、着色粒子又はトナー粒子をロイコ色素の発色温度以下に冷却する。なお冷却工程は、融合工程の後であれば、洗浄や乾燥の前に行っても後に行ってもよい。
なお、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用い、乳化凝集法を採用する場合には、前記樹脂粒子形成工程を、例えば、水系媒体と、スルホン化等したポリエステル樹脂および必要に応じて着色剤等を含む混合液(ポリマー液)と、を混合した溶液に、剪断力を与えることにより乳化粒子(液滴)を形成する乳化粒子形成工程とすることにより、着色粒子を作製してもよい。
以上の製造方法によって得られるトナー粒子は、その体積平均粒径D50vが3μm以上15μm以下の範囲が好ましく、5μm以上15μm以下の範囲がより好ましく、5μm以上10μm以下の範囲内であることが特に好ましい。
また、その個数平均粒径D50pに対する体積平均粒径Dvの比(D50v/D50p)が1.0以上1.25以下の範囲であることが好ましい。
また、トナー粒子の平均円形度は0.955以上とすることが好ましく、0.960以上とすることがより好ましい。また、円形度の標準偏差を0.040以下とすることが好ましく、0.038以下にすることがより好ましい。
なお、上記トナー粒子の平均円形度は、フロー式粒子像解析装置(シメックス社製、FPIA2000)を用い、水分散系でトナー粒子の投影像の周囲長(周囲長)と、トナー粒子の投影面積に等しい円の円周長(円相当周囲長)とを求め、(円相当周囲長/周囲長)により計算される。
−外添剤の外添方法−
得られたトナー粒子に、必要に応じて外添剤を加え、ヘンシェルミキサー等の混合機により充分混合することで、トナー粒子に外添剤が外添される。
<静電荷像現像剤>
本実施形態の光定着用カラートナーを含む静電荷像現像剤(以下、「現像剤」と略す場合がある)は、前記トナーからなる1成分現像剤、あるいは、キャリアと前記トナーとからなる2成分現像剤のいずれであってもよい。
2成分現像剤として用いる際のキャリアとしては、例えば芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリアが挙げられる。上記芯材としては、例えば、マグネタイト、フェライト、鉄粉が用いられる。キャリアのコート剤としては、特に制限されないが、シリコーン樹脂系が特に望ましい。
キャリア芯材の平均粒径としては、一般的には10μm以上100μm以下が好ましく、20μm以上80μm以下がより好ましい。
前記二成分現像剤におけるトナーと上記キャリアとの混合比(質量比)としては、例えば、トナー:キャリア=1:100から30:100程度の範囲が挙げられ、3:100から20:100程度の範囲がより望ましい。
<プロセスカートリッジ、画像形成装置>
本実施形態の画像形成装置は、前述の光定着用カラートナーを含む現像剤を用いて、記録媒体上にカラートナーを含むトナーを用いてカラー画像が形成されるものであれば特に限定されない。画像形成装置としては、具体的には、例えば、記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段及びトナー像を記録媒体に光定着させる定着手段を有するもが挙げられる。
前記画像の形成は、静電荷像保持体として電子写真感光体を利用した場合、例えば、以下のように行われる。まず、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帯電した後、露光し、静電荷像を形成する。次いで、形成された静電荷像と、表面に現像剤層を形成させた現像ロールと、を接触又は接近させて、静電荷像にトナーを付着させ、電子写真感光体上にトナー像を形成する。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記録媒体表面に転写される。さらに、記録媒体表面に転写されたトナー像は、定着器により定着され、記録媒体に画像が形成される。
なお、この画像形成装置において、例えば前記現像ロールを含む部分が、画像形成装置本体に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。該プロセスカートリッジとしては、現像剤保持体を備えた現像装置を備え、本実施形態の静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジが好適に用いられる。
前記電子写真感光体としては、一般に、アモルファスシリコン、セレンなど無機感光体や、ポリシラン、フタロシアニンなどを電荷発生材料や電荷輸送材料として使用した有機感光体等が用いられるが、特にアモルファスシリコン感光体が好ましい。
前記定着器としては、光により定着を行うものであればよく、本実施形態の光定着用カラートナーを用いる場合には、光定着器(フラッシュ定着器)が用いられる。
上記光定着器に用いられる光源としては、通常のハロゲンランプ、水銀ランプ、フラッシュランプ、赤外線レーザ等が挙げられる。フラッシュランプの発光エネルギーは、1.0J/cm以上7.0J/cm以下の範囲であることが好ましく、2J/cm以上5J/cm以下の範囲であることがより好ましい。
ここで、キセノンのランプ強度を示すフラッシュ光の単位面積当りの発光エネルギーは以下の式で表される。
S=((1/2)×C×V)/(u×L)×(n×f) ・・・ 式
上記式中、nは一度に発光するランプ本数(本)、fは点灯周波数(Hz)、Vは入力電圧(V)、Cはコンデンサ容量(F)、uはプロセス搬送速度(cm/s)、Lはフラッシュランプの有効発光幅(通常は最大用紙幅、cm)、Sはエネルギー密度(J/cm)を表す。
光定着の方式としては、複数のフラッシュランプを、時間差を設けて発光させるディレイ方式であることが好ましい。このディレイ方式は、複数のフラッシュランプを並べ、各々のランプを0.01ms以上100ms以下程度ずつ遅らせて発光を行い、同じ箇所を複数回照らす方式である。これにより一度の発光でトナー像に光エネルギーを供給するのではなく分割してエネルギーが供給される。
ここで、複数回トナーに対しフラッシュ発光を行う場合、前記フラッシュランプの発光エネルギーは、発光1回ごとの前記単位面積に与える発光エネルギーの総和量を指すこととする。
本発明においては、フラッシュランプの本数は1本以上20本以下の範囲であることが好ましく、2本以上10本以下の範囲であることがより好ましい。また、複数のフラッシュランプ間の各々の時間差は0.1msec以上20msec以下の範囲であることが好ましく、1msec以上3msec以下の範囲であることがより好ましい。
さらに、フラッシュランプ1本の1回の発光による発光エネルギーは、0.1J/cm以上1J/cm2以下の範囲であることが好ましく、0.4J/cm以上0.8J/cm2以下の範囲であることより好ましい。
以下、本実施形態のカラートナーが光定着される光定着器を備えた画像形成装置の一例について図面を用いて説明する。
図1は、上記画像形成装置の一例について示す概略模式図である。図1は、シアン、マゼンタ、イエローの3色にブラックを加えたトナーによりトナー像形成を行うものを示す。
図1中、1aから1dは帯電手段、2aから2dは露光手段、3aから3dは静電荷像保持体(感光体)、4aから4dは現像手段、5aから5dはクリーニング手段、10はロール媒体15から矢印方向に送り出される記録用紙(記録媒体)、20はシアン現像ユニット、30はマゼンタ現像ユニット、40はイエロー現像ユニット、50はブラック現像ユニット、70aから70dは転写手段(転写ロール)、71、72はロール、80は転写電圧供給手段、90は光定着手段を各々表す。
図1に示す画像形成装置は、帯電手段、露光手段、感光体、および現像手段を含む符号20、30、40、50で示される各色の現像ユニット(トナー像形成手段)と、記録用紙10に接して配置され、記録用紙10を搬送するロール71、72と、各現像ユニットの感光体を押圧するように記録用紙10を介してその反対側に接するように配置された転写ロール70a、70b、70c、70dと、これら3つの転写ロールに電圧を供給する転写電圧供給手段80と、感光体と転写ロールとの圧接部分を図中の矢印方向に通過する記録用紙10の感光体と接触する側に光を照射する光定着器90と、から構成されている。
また、図1においては、現像手段4aから4dだけでなく現像ユニット20から50も前記プロセスカートリッジとなり得る。
なお、シアン現像ユニット20は、感光体3aの周囲には時計回りに帯電手段1a、露光手段2a、現像手段4a、及びクリーニング手段5aが配置された構成を有する。また、感光体3aにおける現像手段4aの配置位置から時計回りのクリーニング手段5aの配置位置間に感光体3a表面に接するように、記録用紙10を介して転写ロール70aが対向配置されている。
他の色の現像ユニットもこの構成に準ずる。なお、本実施形態の画像形成装置においては、シアン現像ユニット20の現像手段4a内に前記シアントナーを含む現像剤が収納され、他の現像ユニットの現像手段には、各々の色に対応した光定着用カラートナーが収納される。
次に、この画像形成装置を用いた画像形成について説明する。まず、ブラック現像ユニット50において、感光体3dを時計回り方向に回転させつつ、帯電手段1dにより感光体3dの表面を帯電する。次に帯電された感光体3dの表面を露光手段2dにより露光することにより、複写しようとする元の画像のイエロー色成分の画像に対応した潜像が感光体3d表面に形成される。さらに、この潜像上に現像手段4d内に収納されたブラックトナーを付与することによりこれを現像してブラックトナー像を形成する。イエロー現像ユニット40、マゼンタ現像ユニット30、シアン現像ユニット20においてもこれに準じたプロセスが行なわれ、それぞれ現像ユニットの感光体表面にそれぞれの色のトナー像が形成される。
感光体表面に形成された各色のトナー像は、転写ロール70aから70dによる転写電位の作用により、矢印方向に搬送される記録用紙10上に順次転写され、元の画像情報に対応するように記録用紙10の表面に積層されて、最上層からシアン、マゼンタ及びイエローの順に積層されたカラーの積層トナー画像が形成される。
次に、この記録用紙10上の積層トナー画像が、光定着手段90のところまで搬送され、そこで光定着手段90から光の照射を受けて、溶融し、記録用紙10に光定着されカラー画像が形成される。
本実施形態の光定着用カラートナーは、例えば、新聞、サービスビューロー、バーコード印刷、ラベル印刷、タグ印刷、カールソン方式あるいはイオンフロー方式等のプリンター及びコピー等の各種の用途に好適に使用される。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例1〜実施例5、実施例7〜実施例11、及び実施例14〜実施例18は、いずれも参考例である。
<トナー(CT−1からCT−14、CY−4、及びCM−4)の製造>
・離型剤(ポリプロピレンワックス、商品名:550P、三洋化成製) 2質量部
・帯電制御剤(4級アンモニウム塩、商品名:PSY、クラリアント社製) 0.5質量部
上記材料及び下記表1に示す材料(ヒステリシス温度制御剤、ロイコ色素、顕色性物質、結着樹脂、赤外線吸収剤、及び着色剤)を混合し、エクストルーダー(池貝社製、PCM−30)により135℃で溶融混練(混合)して、混錬物を作製した。次に、混錬物を液体窒素(−196℃)に5分間浸し、ロイコ色素を発色状態に転移させてから、ハンマーミルにて粗粉砕し、ジェットミルにて微粉砕した後、気流分級機にて分級を行い、体積平均粒径が4.6μmの各トナー粒子を得た。
次いで、これらの各トナー粒子に対し、疎水性シリカ粒子(TG820F、キャボット社製)1.0質量部をヘンシェルミキサーにより外添処理して、各実施例に用いた光定着用カラートナー(CT−2からCT−14、CY−4、及びCM−4)及び比較例に用いた光定着用カラートナー(CT−1)を得た。
なお、上記表1中、「部」は「質量部」の略であり、ヒステリシス温度制御剤、ロイコ色素、顕色性物質、結着樹脂、赤外線吸収剤、及び着色剤としては、具体的には以下のものを用いた。
・化合物1:ドデシルアルコール(炭素数10以上の飽和アルコール類)
・化合物2:ベヘン酸ベヘニル(炭素数10以上のエステル類)
・化合物3:2−ドデカノン(炭素数10以上の脂肪族ケトン類)
・化合物4:ジオクチルエーテル(炭素数10以上の脂肪族エーテル類)
・化合物5:4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビスフェノールジラウレート
・ロイコ色素:フルオラン系ロイコ染料(商品名:S−205、山田化学工業(株)製、発色状態における吸収ピーク波長450〜590nm)
・顕色性物質:下記構造式1に示す構造の化合物(商品名:TG−SA、日本化薬社製)
・化合物6:ビスフェノールAアルキレンオキサイドを構成成分としたポリエステル樹脂(商品名:FP131、花王製)
・化合物7:ビスフェノールAアルキレンオキサイドを構成成分としないポリエステル樹脂(商品名:KN−100、花王製)
・化合物8:スチレンアクリル樹脂(商品名:UNI3000、三洋化成)
・赤外線吸収剤:ジイモニウム化合物:(商品名:IRG−023、日本化薬製)
・シアン顔料:Pigment Blue 15:3(商品名:ブルーNo.4、大日精化製)
・マゼンタ顔料:Pigment Red 122(商品名:ECR186Y、大日精化製)
・イエロー顔料:Pigment Yellow 185(商品名:パリオトールY−D1155(BASF))

<トナー(CT−15)の製造>
ロイコ色素としてジビニルフタライド系ロイコ色素(商品名:NIRBLACK78、山田化学工業(株)製、発色状態における吸収ピーク波長890nm(赤外))を用いた以外は、CT−6と同様にしてトナーを作製した。
<トナー(CT−16)の製造>
ロイコ色素としてフルオラン系ロイコ染料(商品名:S−205、山田化学工業(株)製、発色状態における吸収ピーク波長450〜590nm)1質量部及びジビニルフタライド系ロイコ色素(商品名:NIRBLACK78、山田化学工業(株)製、発色状態における吸収ピーク波長890nm(赤外))1質量部を用いた以外は、CT−6と同様にしてトナーを作製した。
<トナー(CT−17)の製造>
ヒステリシス温度制御剤を用いない以外は、CT−7と同様にしてトナーを作製した。
<トナー(EA−1)の製造>
−樹脂粒子分散液の調整−
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:40モル%
・1,2−プロパンジオール:10モル%
・テレフタル酸:30モル%
・アジピン酸:20モル%
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えたフラスコに上記組成比のモノマーを仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内がばらつきなく撹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0.5重量%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2時間脱水縮合反応を継続し、ガラス転移温度が57℃、重量平均分子量28,500であるポリエステル樹脂を得た。
なお、ビスフェノールAにおけるエチレンオキサイドの付加量は、1つのヒドロキシ基への付加量を示しており、化合物としては、全てのヒドロキシ基にそれぞれ付加されてなる。
・酢酸エチル 45質量部
・イソプロピルアルコール 45質量部
・ロイコ色素(フルオラン系ロイコ染料、商品名:S−205、山田化学工業(株)製、発色状態における吸収ピーク波長450−590nm) 2質量部
・顕色性物質(上記構造式1に示す構造の化合物、商品名:TG−SA、日本化薬社製) 4質量部
・4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビスフェノールジラウレート 4質量部
セパラブルフラスコに、上記材料を投入し、これに上記樹脂100質量部を徐々に投入して、スリーワンモーターで撹拌を施し、溶解させて油相を得た。この撹拌されている油相に希アンモニア水溶液を適量滴下し、さらにイオン交換水に滴下して転相乳化させ、さらにエバポレータで減圧しながら脱溶剤を実施し、樹脂粒子分散液を得た。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は、0.13μmであった(樹脂粒子濃度は、イオン交換水で調整して30重量%とした。)。
−着色剤粒子分散液の調製−
シアン顔料として、ピグメントブルー(PB15−3、大日精化工業(株)製)を20重量部、アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンSC有効成分として)2重量部、及び、イオン交換水58重量部を混合し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、6,000rpmで5分間分散した後、撹拌器で1昼夜撹拌させて脱泡し、続けて分散液を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、圧力240MPaで分散した。分散は25パス相当行った。固形分濃度25重量%にて、得られた着色剤粒子分散液における着色剤粒子の体積平均粒径を測定したところ、0.15μmであった。
−離型剤粒子分散液の調製−
カルナバワックス(融点:81℃)40重量部、アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンSC)2重量部、及び、イオン交換水58重量部を混合し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、6,000rpmで5分間分散した後、撹拌器で1昼夜撹拌させて脱泡し、続けて圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、その後イオン交換水を加えて、固形分濃度を25重量%に調整した。得られた離型剤粒子分散液における離型剤粒子の粒度分布を測定したところ、体積平均粒径は0.23μmであった。
−トナーの作製−
・イオン交換水:360重量部
・樹脂粒子分散液:190重量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK、20重量%):2重量
以上を、温度計、pH計及び撹拌機を具備した反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数150rpmにて、30分間保持した。その後、着色剤粒子分散液を28重量部、離型剤粒子分散液40重量部を投入し、5分間保持した。そのまま、1.0重量%硝酸水溶液を添加し、pHを4.0に調整した。ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラクスT50)で分散しながら、ポリ塩化アルミニウム0.15重量部、塩化マグネシウム0.04重量部、塩化カルシウム0.04重量部を10重量部の水に溶解した水溶液を5分間かけて添加後、撹拌しながら、50℃まで昇温し、体積平均粒径が5.4μmとなったところで、樹脂粒子分散液を96重量部投入した。投入後30分間保持した後、5重量%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、90℃まで昇温し、90℃で3時間保持した後、冷却、濾過、これをさらにイオン交換水にて再分散し、濾過、ろ液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで繰り返し洗浄を行った後、40℃のオーブン中で5時間真空乾燥し、液体窒素(−196℃)に2分間浸し、ロイコ色素が発色状態に転移したトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に対して、疎水性シリカ粒子(TG820F、キャボット社製)1.0質量部をヘンシェルミキサーにより外添処理して、実施例に用いた光定着用カラートナー(EA−1)を得た。
<現像剤の作製>
得られたトナーを用い2成分現像剤を作製した。上記の各トナーと混合させるキャリアとしては、シリコーン樹脂(東レ−ダウコーニング社製:SR2411)を1%コーティングした汎用の体積平均粒径が40μmのフェライトキャリアを用いた。各トナー5質量部に対しキャリアを95質量部混合し、2時間、10Lのボールミルにて混合し、各現像剤100質量部を作製した。
<実施例及び比較例>
作製したカラートナー及びそれらを含む現像剤について、下記のように、定着性及び色再現性の評価を行った。評価装置としては、光定着器としてキセノンフラッシュランプを搭載した富士ゼロックス社製Fuji Xerox 490/980 Continuous Feedプリンタの改造機(概略構成は図1に準ずる)を用いた。なお、フラッシュランプの発光エネルギーは3.5J/cmとした。
−定着性評価−
記録媒体として普通紙(NIP−1500LT、小林記録紙)を用い、前記画像形成装置により1inch四方(2.54cm×2.54cm)の画像を形成した。具体的には、表2に示す各光定着用カラートナーを用い、トナーの付着量(記録媒体上のトナー載り量)は単色で0.5mg/cmとなるように調整して画像出しを行った。
次に、得られた1inch四方の画像の定着率について以下のように評価した。まず、画像の各色に対応するステータスA濃度(OD1)を測定し、その後、この画像上に粘着テープ(スコッチメンディングテープ、住友3M製)を貼り、その後、粘着テープを引き剥がし、剥離後の画像のステータスA濃度(OD2)を測定した。なお、光学濃度の測定には(X−rite938)を使用した。次に、得られた光学濃度の値を用いて下式(2)より定着率を算出した。
定着率(%)=(OD2/OD1)×100 ・・・ 式(2)
定着性の評価は、式(2)から算出される定着率において以下の判断基準により評価した。
◎:定着率が90%以上である。
○:定着率が80%以上90%未満である。
△:定着率が70%以上80%未満である。
×:定着率が70%未満(使用することが難しいレベル)である。
−色再現性の評価−
前記各トナーを用いて、トナーの付着量を0.48から0.52mg/cmとし、0から100%まで5%ごとにトナードット率を変化させた階調サンプルを形成し、定着後トナードット率80%の部分の色再現性測定値(L、a、b)をそれぞれ評価した。なお、画像は定着後1分経過後のものを用い、上記L、a、bの各数値は、分光計(938 Spectrodentitometer、X−Rite社)で測定した。これらの測定値とジャパンカラーの色再現性目標値との差異を色差ΔEにより評価した。ここで該ΔE(色差)は、{(L −L +(a −a +(b −b 1/2を意味する。また、L *、a *、b *はジャパンカラーの色再現性目標値、L *、a *、b *はトナー画像の測定値を示す。
なお、上記ジャパンカラーの色再現性目標値は、シアントナーの場合(L:59、a:−24、b:−41)、マゼンタトナーの場合(L:54、a:55、b:−1)、イエロートナーの場合(L:89、a:−7、b:71)である。
また、前記測定方法は、「Graphic Tecnology (印刷技術)における標準化、(社)日本印刷産業機械工業会、ISO/TC130国内委員会、(社)日本印刷学会、2003年8月改定」を参考にし、前記各数値は当該文献p.7表4中の上質紙のL、a、b値である。
これらより、以下の判断基準により色再現性を評価した。
◎:ΔE≦1
○:1<ΔE≦3
△:3<ΔE≦5
×:5<ΔE
以上の評価結果をまとめて表2に示す。
表2に示すように、実施例のトナーによる画像では、高い光定着性が得られると共に、良好な色再現性を示すことがわかる。
1a,1b,1c,1d 帯電手段
2a,2b,2c,2d 露光手段
3a,3b,3c,3d 感光体
4a,4b,4c,4d 現像手段
5a,5b,5c,5d クリーニング手段
10 記録用紙(記録媒体)
20 シアン現像ユニット
30 マゼンタ現像ユニット
40 イエロー現像ユニット
50 ブラック現像ユニット
70a,70b,70c,70d 転写ロール
71,72 ロール
80 転写電圧供給手段
90 光定着手段(定着手段)

Claims (9)

  1. 結着樹脂と、着色剤と、発色状態において可視域の光吸収ピークを有するロイコ色素と、顕色性物質と、下記一般式(1)で示されるエステル類であるヒステリシス温度制御剤と、赤外線吸収剤と、を含む、光定着用カラートナー。

    (上記一般式(1)中、R 及びR は、それぞれ独立に、炭素数1以上18以下のアルキル基又はアルケニル基を示す。)
  2. 前記結着樹脂がポリエステル樹脂である、請求項1に記載の光定着用カラートナー。
  3. 前記結着樹脂が、アルコール成分としてビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物に由来する構造単位を含むポリエステル樹脂である、請求項に記載の光定着用カラートナー。
  4. 前記結着樹脂、前記着色剤、前記ロイコ色素、前記顕色性物質前記ヒステリシス温度制御剤、及び前記赤外線吸収剤を含むトナー形成材料を混錬して混錬物を形成する混錬工程と、
    前記混錬物を粉砕して粉砕物を形成する粉砕工程と、
    前記混錬物又は前記粉砕物を、前記ロイコ色素が発色状態に転移する温度以下に冷却する冷却工程と、を有する、請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の光定着用カラートナーの製造方法。
  5. 前記結着樹脂、前記ロイコ色素、前記顕色性物質、及び前記ヒステリシス温度制御剤を含む第1の粒子が分散された第1の分散液を調整する第1の分散液調整工程と、
    前記着色剤を含む第2の粒子が分散された第2の分散液を調整する第2の分散液調整工程と、
    前記第1の分散液と前記第2の分散液とを混合し、混合溶液を調整する混合溶液調整工程と、
    前記混合溶液中に含まれる前記第1の粒子及び前記第2の粒子を凝集して凝集粒子を形成する凝集工程と、
    前記凝集粒子を加熱して融合させてトナー粒子を形成する融合工程と、
    前記トナー粒子を、前記ロイコ色素が発色状態に転移する温度以下に冷却する冷却工程と、を有する、請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の光定着用カラートナーの製造方法。
  6. 請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の光定着用カラートナーを含む、静電荷像現像剤。
  7. 請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の光定着用カラートナーを収容した、トナーカートリッジ。
  8. 請求項に記載の静電荷像現像剤を収容した現像装置を備えた、プロセスカートリッジ。
  9. 請求項に記載の静電荷像現像剤により記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を光により記録媒体に定着させる定着手段と、を有する、画像形成装置。
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