JP5526822B2 - 静電潜像現像用トナー、静電潜像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

静電潜像現像用トナー、静電潜像現像剤、トナーカートリッジ、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、静電潜像現像用トナー、静電潜像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
電子写真法のように、静電潜像を形成し、これを現像する工程を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。この方法による画像の形成は、感光体表面を全体に帯電させた後、この感光体表面に、画像情報に応じたレーザ光により露光して静電潜像を形成し、次いでこの静電潜像を、トナーを含む現像剤で現像してトナー像を形成し、最後にこのトナー像を記録媒体表面に転写・定着することにより行われる。
電子写真法に用いられるトナーは、通常、可塑性樹脂を顔料、帯電制御材、離型剤、及び磁性体等の離型剤とともに溶融混錬して冷却した後、これを微粉砕し、さらに分級する混錬粉砕法で製造される。
特許文献1では、トナーの比表面積、真密度、および45体積%メタノール水溶液に対するトナーの毛管圧力を制御することにより、網点再現性を向上させたトナーが提案されている。
また、特許文献2では、トナーに磁性体及び微粒子を含ませることにより、高速定着と網点再現性を両立し改善することが提案されている。
特開2009−156917号公報 特開平7−199524号公報
本発明は、JIS K7197−1991による線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下でない静電潜像現像用トナーに比べ、定着温度が設定温度よりも高い状態で、定着画像の網点再現性の低下を抑制する静電潜像現像用トナーを提供することを目的とする。
即ち、請求項1に係る発明は、結着樹脂と離型剤と、着色剤と、着色剤よりも少ない質量のC.I.Pigment Yellow 180と、を含有するトナー粒子を含み、JIS K7197−1991による線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下である静電潜像現像用トナーである。
請求項2に係る発明は、前記トナー粒子の形状係数(SF1)が、145以上170以下である請求項1に記載の静電潜像現像用トナーである。
請求項3に係る発明は、さらに、外添剤として、体積平均粒径が20nm以上50nm以下のシリカを0.8質量%以上3.0質量%以下含有する請求項1または請求項2に記載の静電潜像現像用トナーである。
請求項4に係る発明は、前記結着樹脂のガラス転移温度が、35℃以上50℃以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナーである。
請求項5に係る発明は、前記トナー粒子が、前記結着樹脂前記離型剤、前記着色剤、及び前記C.I.Pigment Yellow 180を含むトナー形成材料を混錬して混錬物を得た後、前記混錬物を粉砕することにより得られるものである請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナーである。
請求項6に係る発明は、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像剤である。
請求項7に係る発明は、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナーを収納し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。
請求項8に係る発明は、請求項6に記載の静電潜像現像剤を収納し、潜像保持体上に形成された静電潜像を前記静電潜像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
請求項9に係る発明は、潜像保持体と、前記潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を請求項6に記載の静電潜像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備える画像形成装置である。
請求項1に係る発明によれば、JIS K7197−1991による線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下でない静電潜像現像用トナーに比べ、定着温度が設定温度よりも高い状態で、定着画像の網点再現性の低下を抑制する静電潜像現像用トナーが提供される。
請求項2に係る発明によれば、トナー粒子の形状係数(SF1)が、145以上170以下ではない場合に比較して、定着画像の網点再現性の低下を抑制する。
請求項3に係る発明によれば、粒径が20nm以上50nm以下のシリカを0.8質量%以上3.0質量%以下含有しない場合に比較して、定着画像の網点再現性の低下を抑制する。
請求項4に係る発明によれば、結着樹脂のガラス転移温度が、35℃以上50℃以下ではない場合に比較して、定着画像の網点再現性の低下を抑制する。
請求項5に係る発明によれば、静電潜像現像用トナーが、結着樹脂と離型剤とを溶融混錬して冷却した後、粉砕し、さらに分級して製造されない場合に比較して、定着画像の網点再現性の低下を抑制する。
請求項6に係る発明によれば、JIS K7197−1991による線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下でない静電潜像現像用トナーに比べ、定着温度が設定温度よりも高い状態で、定着画像の網点再現性の低下を抑制する静電潜像現像剤が提供される。
請求項7に係る発明によれば、JIS K7197−1991による線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下でない静電潜像現像用トナーに比べ、定着温度が設定温度よりも高い状態で、定着画像の網点再現性の低下を抑制する静電潜像現像用トナーの供給を容易にするトナーカートリッジが提供される。
請求項8に係る発明によれば、JIS K7197−1991による線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下でない静電潜像現像用トナーに比べ、定着温度が設定温度よりも高い状態で、定着画像の網点再現性の低下を抑制する静電潜像現像剤の取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高められる。
請求項9に係る発明によれば、JIS K7197−1991による線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下でない静電潜像現像用トナーに比べ、定着温度が設定温度よりも高い状態で、定着画像の網点再現性の低下を抑制する静電潜像現像用トナーを用いた画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの製造に用いるスクリュー押出機の一例について、スクリューの状態を説明する図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本実施形態に係る静電潜像現像用トナー、静電潜像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置の実施形態について詳細に説明する。
<静電潜像現像用トナー>
本実施形態に係る静電潜像現像用トナー(以下、単に「トナー」と称することがある。)は、結着樹脂と離型剤と、着色剤と、着色剤よりも少ない質量のC.I.Pigment Yellow 180と、を含有するトナー粒子を含み、JIS K7197−1991による線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下である。
一般に、定着部材(例えば、定着ロール)の表面温度は、画像形成装置内に記録媒体(例えば、記録紙、以下、単に「紙」ともいう)を通すことで、定着部材表面の熱が紙に奪われ、設定温度よりも低下する。特に、省エネルギー化または小型化された画像形成装置は、定着部材が熱を保持しにくい傾向にある。
定着部材表面の温度が、設定温度よりも低下すると、定着部材は加熱部材により加熱される。かかる加熱により定着部材表面は、設定温度に急速に近づき、設定温度になった段階で加熱は終了するが、加熱終了後も定着部材表面の温度は上昇し続けることがある。その結果、設定温度より定着部材の表面温度が高くなる。
設定温度より定着部材の表面温度が高い状態で、新たに通紙し、画像を出力すると、定着画像の網点が潰れ、定着画像の網点再現性が低下し易い。特に、紙の進行方向先端(以下、単に「紙の先端」ともいう)側に定着した画像の網点画像において顕著である。この理由として、以下のことが考えられる。
トナー中に含まれる結着樹脂は、定着温度領域で弾性を生じやすく、加熱と共に加圧することによって、紙を構成する繊維にトナーが染み込み、定着性を発現する。一方、定着部材の表面温度が、設定温度より高い状態においては、定着部材表面は、熱量が多い。そのため、かかる定着部材に、トナーが付着した紙が接すると、結着樹脂の弾性は、より低くなるため、トナーが紙に染み込みやすくなると考えられる。
加熱と共に加圧される条件では、トナーの紙への染み込みに伴い、結着樹脂は、圧力の高い場所から低い場所へ広がりやすくなると考えられる。その結果、紙の先端では網点が広がってしまい、つぶれたような画像が得られやすくなると考えられる。特に、定着部材として定着ロールを用いる場合、紙の先端部の定着は、定着ロールに巻きついた後、剥離するため、加熱時間が長く、トナーはより紙に染み込みやすいと考えられる。その結果、紙の先端部の網点がつぶれ、定着画像の網点再現性の低下が抑えにくいと考えられる。
紙の先端部の網点再現性は、出力数が増加するほど、より低下する傾向がある。これは、出力数が増加するほど定着部材に異物が付着しやすくなり、その異物により紙との剥離性が低下するため、また定着のための加圧によりより画像が広がりやすくなるためと考えられる。
そこで、本実施形態に係るトナーでは、トナーの線膨張係数を制御することにより、定着部材表面が過剰に加熱され、定着温度が設定温度よりも高い状態(例えば、設定温度を超え、140℃以上180℃以下の範囲の温度±10℃の温度以下)でも、定着部材に接触したトナーの溶融が抑制され、トナーが紙の圧力の低い部分に流動しにくいと考えられる。その結果、トナーの紙への適度な染み込みが維持され、画像の広がりによる網点再現性が低下することなく、定着画像の網点再現性の低下が抑えられるものと考えられる。
本実施形態に係るトナーは、上記のとおり、トナーの線膨張係数の制御により、定着温度が設定温度よりも高い状態での定着画像の網点再現性の低下が抑えられるが、定着部材表面の温度が過剰に加熱されていない設定温度での定着においても、定着画像の網点再現性が低下しないことが好ましい。
そのためには、トナーが次の構成であることが好ましい
結着樹脂としては、特に制限はないものの、ポリエチレン、ポリプロピレン等のエチレン系樹脂、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)等を主成分とするスチレン系樹脂、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリロニトリル等を主成分とする(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂及びこれらの共重合樹脂が挙げられる。結着樹脂は、1種類、もしくは2種類以上用いてもよい。上記の中でも、シャープメルトに溶融しやすく網点再現性と光沢ムラ抑制の両立の観点から、ポリエステル樹脂を用いることがより好ましい。
離型剤としては、制限はないものの、ポリプロピレン、ポリエチレン、パラフィン種であることが好ましく、特にパラフィン種のワックスはシャープメルトに溶融し、剥離性と光沢ムラの抑制の観点からより好ましい。
さらに、トナー粒子はの形状係数(SF1)が、145以上170以下であることが好ましい。トナー粒子は、形状係数(SF1)が、上記範囲であることで、形状係数が、145以上170以下ではない場合に比べ、定着画像の網点再現性の低下がさらに抑えられる。
内添剤としては、後述する低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料等を用いることが好ましい。
低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料の具体例としては、アビエチン酸、ピマール酸やそれらの混合物であるロジン、フタル酸ジエステル、ジオクチルフタレート、ブタノールジエステル、リン酸エステル、エポキシ化脂肪酸エステルなどのエステル類、体積平均粒径が20nm未満のシリカやチタンなどの金属酸化物等、結着樹脂に対して相溶性の低いシリコン樹脂等が挙げられる。中でも、ロジン、フタル酸ジメチル、体積平均粒径が20nm未満のシリカ、シリコン樹脂が好ましく、ロジンがトナーへの均一分散均一性による網点再現性の低下抑制の観点からより好ましい。
高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料の具体例としては、体積平均粒径が20nm以上のシリカやチタンなどの金属酸化物、イエロー顔料に代表されるアゾ基を有する有機化合物(以下「アゾ化合物」とも称する)、アクリル酸とビニル基を有する重合性単量体との共重合体などの極性の高い樹脂粒子など、またはゲル状物質が多く含まれる樹脂等が挙げられるが、アゾ化合物がトナー中の分散均一性による網点再現性の低下抑制の観点からより好ましい。
外添剤としては、制限はないが、シラン、チタネート、アルミネート等の各カップリング処理が挙げられる。特に、メチルトリメトキシシランが、埋まりこみ低減による網点再現性の低下抑制の観点からより好ましい。
−線膨張係数−
トナーは、JIS K7197−1991による線膨張係数(以下、単に「線膨張係数」とも称する)が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下である。
トナーの線膨張係数が、上記範囲であることで、JIS K7197−1991による線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下でない静電潜像現像用トナーに比べ、トナーが固くなり、トナーの溶融が抑制され、定着温度が設定温度よりも高い状態で、定着画像の網点再現性の低下を抑制する。特に、線膨張係数を6×10−5/℃以上とすることで、紙の先端部でのトナーの溶融状態に差が出にくくなり、その結果、画像の光沢むらを抑制する。
なお、線膨張係数は、トナー粒子と、必要に応じてトナー粒子に外添される外添剤とを含むトナーについてのパラメータである。
トナーの線膨張係数は、6×10−5/℃以上5×10−4/℃以下であることが好ましく、6×10−5/℃以上2×10−4/℃以下であることがより好ましく、さらには、7×10−5/℃以上1×10−4/℃であることが特に好ましい。
トナーの線膨張係数は、ISK7197−1991の測定方法に基づき測定される値であり、セイコーインスツルメンツ社製の熱機械分析装置TMA/SS6000を用いて、TMA法(Thermal Mechanical Analysis)により測定される値である。
具体的には、室温で長さ10mm、直径5mmの円柱状のトナーを、窒素雰囲気下、5℃/分で昇温し、測定後速やかに試験片の長さを測定し、次式で線膨張率を求めることにより、線膨張係数が算出される。
線膨張係数(〔/℃〕)=[測定後の試験片長さ−室温での試験片長さ(10mm)]×100/[室温時試験片長さ(10mm)]
所望の線膨張係数のトナーは、例えば、トナー粒子を製造するときに、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料を添加したり、逆に低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料を添加したり、あるいはそれらを組み合わせたりすることにより製造される。より具体的には、トナー構成成分の混練中に、結着樹脂に対し、上記効果のある材料を添加したり、混練により樹脂の重量平均分子量の高い部分が減少し、弾性が低下するのを補うような成分を加えることによって得られる。
高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料の具体例としては、体積平均粒径が20nm以上のシリカやチタンなどの金属酸化物、イエロー顔料に代表されるアゾ基を有する有機化合物(アゾ化合物)、アクリル酸とビニル基を有する重合性単量体との共重合体などの極性の高い樹脂粒子など、またはゲル状物質が多く(例えば、樹脂全質量に対し、0.5質量%以上10質量%以下)含まれる樹脂等が挙げられる。
中でも、アゾ化合物、20nm以上のシリカ、極性粒子、ゲル状物質が好ましく、アゾ有機化合物がより好ましい。
アゾ化合物は、イエロー顔料のほか、マゼンタ顔料、オレンジ顔料等が挙げられ、イエロー顔料としては、C.I.Pigment Yellow 180等が挙げられる。
結着樹脂と、離型剤と、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料との好ましい組合せとしては、結着樹脂のガラス転移温度が35℃以上50℃以下であり、離型剤が、パラフィンであり、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料が、アゾ化合物である組合せ、結着樹脂のガラス転移温度が35℃以上50℃以下であり、離型剤が、パラフィンであり、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料が、金属酸化物である組合せ、結着樹脂のガラス転移温度が35℃以上50℃以下であり離型剤が、パラフィンであり、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料が、極性粒子である組合せ、及び、結着樹脂のガラス転移温度が35℃以上50℃以下であり、離型剤が、パラフィンであり、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料が、ゲル状物質である組合せが挙げられる。
上記の組合せの中でも、結着樹脂のガラス転移温度が35℃以上50℃以下であり、離型剤が、パラフィンであり、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料が、アゾ化合物である組合せが好ましい。
高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料のトナー中の含有量は、トナーの全質量に対し、0.1質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料の具体例としては、アビエチン酸、ピマール酸やそれらの混合物であるロジン、フタル酸ジエステル、ジオクチルフタレート、ブタノールジエステル、リン酸エステル、エポキシ化脂肪酸エステルなどのエステル類、体積平均粒径が20nm未満のシリカやチタンなどの金属酸化物等、結着樹脂に対して相溶性の低いシリコン樹脂等が挙げられる。
中でも、ロジン、フタル酸ジメチル、体積平均粒径が20nm未満のシリカ、シリコン樹脂が好ましく、ロジンがより好ましい。
結着樹脂と、離型剤と、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料との好ましい組合せとしては、結着樹脂のガラス転移温度が35℃以上50℃以下であり、離型剤が、パラフィンであり、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料が、ロジンである組合せ、結着樹脂のガラス転移温度が35℃以上50℃以下であり、離型剤が、パラフィンであり、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料が、フタル酸ジメチルである組合せ、結着樹脂のガラス転移温度が35℃以上50℃以下であり、離型剤が、パラフィンであり、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料が、体積平均粒径が20nm未満のシリカである組合せ及び結着樹脂のガラス転移温度が35℃以上50℃以下であり、離型剤が、パラフィンであり、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料が、シリコン樹脂 である組合せが挙げられる。
上記の組合せの中でも、結着樹脂のガラス転移温度が35℃以上50℃以下であり、離型剤が、パラフィンであり、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料が、ロジンである組合せが好ましい。
低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料のトナー中の含有量は、トナーの全質量に対し、0.1質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
さらに、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料と、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料との両方をトナー粒子に添加して用いるときの、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料と、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料との好ましい組合せは、アゾ化合物とロジンとの組合せ、アゾ化合物とフタル酸ジメチルとの組合せ、アゾ化合物と体積平均粒径が20nm未満のシリカとの組合せ、アゾ化合物とシリコン粒子との組合せが挙げられる。
結着樹脂及び離型剤との好ましい組合せとしては、ガラス転移温度が35℃以上50℃以下である結着樹脂と、パラフィン(離型剤)と、上記高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料及び低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料の好ましい組合せと、の組合せが挙げられる。
なお、トナーに、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料を添加することに起因して、トナーの粉体特性が低下する場合には、結着樹脂および離型剤等を溶融混練し冷却した後、粉砕するときに、体積平均粒径を大きくすることにより、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料による粉体特性の低下を改善し得る。
−形状係数(SF1)−
トナー粒子は、形状係数(SF1)が、145以上170以下であることが好ましい。
トナー粒子は、形状係数(SF1)が、上記範囲であることで、形状係数が、145以上170以下ではない場合に比べ、定着画像の網点再現性の低下がさらに抑えられる。より具体的には、次のとおりと考えられる。
形状係数(SF1)が145以上であることで、加熱定着をするときに熱の伝わり方が不均一になりにくく、またトナーの転がりを抑制するため、網点再現性の低下を抑制し得ると考えられる。また形状係数(SF1)が170以下であることで、トナーの現像性や転写性を向上するため、網点再現性が得られると考えられる。
トナー粒子は、形状係数(SF1)が、150以上160以下の範囲であることがより好ましい。
形状係数(SF1)は、主に、顕微鏡画像又は走査電子顕微鏡画像を画像解析装置によって解析することによって数値化され、例えば、次のようにして求められる。形状係数(SF1)の測定は、まず、スライドグラス上に散布したトナーの光学顕微鏡像を、ビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、50個以上の粒子について下記式のSF1を計算し、平均値を求めることにより得られる。
なお、トナー粒子の形状係数は、トナー粒子に外添剤を外添したトナーの形状係数と近似される。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100
ここでMLは粒子の絶対最大長、Aは粒子の投影面積である。
トナーの体積平均粒径D50vは、3.0μm以上9.0μm以下であることが好ましい。上記範囲内であることで、付着力が強く、現像性に優れたトナーとし得る。また、画像の解像性が向上される。トナーの体積平均粒径D50vは、3.0μm以上8.0μm以下であることがより好ましく、3.0μm以上7.0μm以下であることが更に好ましい。
また、トナーの体積平均粒度分布指標(GSDv)は1.30以下であることが好ましい。GSDvが1.30以下であると、解像性が良好であり、トナー飛散やカブリ等の画像欠損の原因となることがないので好ましい。
また、トナーの数平均粒度分布指標(GSDp)は1.40以下であることが好ましく、1.31以下であることがより好ましく、1.20以上1.27以下であることが特に好ましい。
ここで、体積平均粒径D50v、数平均粒度分布指標(GSDp)、体積平均粒度分布指標(GSDv)等は、コールターマルチサイザー(コールター社製)測定器で測定される。粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒子径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒子径を体積D50v、数D50p、累積84%となる粒子径を体積D84v、数D84pと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
−結着樹脂−
トナー粒子に使用し得る結着樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のエチレン系樹脂、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)等を主成分とするスチレン系樹脂、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリロニトリル等を主成分とする(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂及びこれらの共重合樹脂が挙げられる。結着樹脂は、1種類、もしくは2種類以上用いてもよい。
上記の中でも、ポリエステル樹脂を用いることが好ましい。
ポリエステル樹脂の製造方法は、特に制限はなく、例えば、ジカルボン酸とジオールとの重合が挙げられる。特にジオールとしては、ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、及び水素添加ビスフェノールA等が、トナーの線膨張係数を上記範囲にし易い。
また、結着樹脂には、網点再現性の低下を更に抑制する目的で、必要に応じて架橋剤を添加してもよい。
架橋剤の具体例としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族の多ビニル化合物類、フタル酸ジビニル、イソフタル酸ジビニル、テレフタル酸ジビニル、ホモフタル酸ジビニル、トリメシン酸ジビニル/トリビニル、ナフタレンジカルボン酸ジビニル、ビフェニルカルボン酸ジビニル等の芳香族多価カルボン酸の多ビニルエステル類、ピリジンジカルボン酸ジビニル等の含窒素芳香族化合物のジビニルエステル類、ピロール、チオフェン等の不飽和複素環化合物類、ピロムチン酸ビニル、フランカルボン酸ビニル、ピロール−2−カルボン酸ビニル、チオフェンカルボン酸ビニル等の不飽和複素環化合物カルボン酸のビニルエステル類、ブタンジオールメタクリレート、ヘキサンジオールアクリレート、オクタンジオールメタクリレート、デカンジオールアクリレート、ドデカンジオールメタクリレート等の直鎖多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシ、1,3−ジアクリロキシプロパン等の分枝、置換多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート類、コハク酸ジビニル、フマル酸ジビニル、マレイン酸ビニル/ジビニル、ジグリコール酸ジビニル、イタコン酸ビニル/ジビニル、アセトンジカルボン酸ジビニル、グルタル酸ジビニル、3,3’−チオジプロピオン酸ジビニル、trans−アコニット酸ジビニル/トリビニル、アジピン酸ジビニル、ピメリン酸ジビニル、スベリン酸ジビニル、アゼライン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル、ドデカン二酸ジビニル、ブラシル酸ジビニル等の多価カルボン酸の多ビニルエステル類等が挙げられる。
ポリエステル樹脂において、共重合可能なものであれは、親水性極性基を有する化合物を用いてもよい。親水性極性基を有する化合物により、前述の高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料や低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料に対して、より粘性を増し、又は粘性を減少し得る。
具体例としては、スルホニル−テレフタル酸ナトリウム塩、3−スルホニルイソフタル酸ナトリウム塩等の芳香環に直接スルホニル基が置換したジカルボン酸化合物が挙げられ、また樹脂がビニル系樹脂の場合は、(メタ)アクリル酸、イタコン酸等の不飽和脂肪族カルボン酸類、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、脂肪酸変性グリシジル(メタ)アクリレート、ジンクモノ(メタ)アクリレート、ジンクジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸とアルコール類等とのエステル類、オルト、メタ、パラ位のいずれかにスルホニル基を有するスチレンの誘導体、スルホニル基含有ビニルナフタレン等のスルホニル基置換芳香族ビニル等が挙げられる。
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は35℃以上50℃以下であることが好ましい。
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)が上記範囲であることで、Tgが35℃以上50℃以下ではない場合に比べ、線膨張係数を制御し易く、定着画像の網点再現性の低下がさらに抑えられると考えられる。具体的には次のとおりと考えられる。
結着樹脂のガラス転移温度が、35℃以上であることで、トナーの溶融速度を抑え、加圧定着をするときの圧力により、画像が潰れて広がってしまうことを抑制すると考えられその結果、網点再現性が得られると考えられる。また、結着樹脂のガラス転移温度が、50℃以内であることで、トナーの溶融が、トナー間、網点間で差が生じにくく、定着画像の網点再現性の低下が抑えられると考えられる。また、紙の先端の光沢度にむらが生じることも抑制し得ると考えられる。
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、40℃以上50℃以下の範囲であることがより好ましい。
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計〔マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001〕を用い、JIS 7121−1987に準拠した測定により得られる値である。装置の検出部の温度補正にはインジウムと亜鉛との混合物の融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。試料(結着樹脂)はアルミニウム製パンに入れ、試料の入ったアルミニウム製パンと対照用の空のアルミニウム製パンとをセットし、昇温速度10℃/minで測定する。測定により得られるDSC曲線の吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度をもってガラス転移温度とする。
トナー粒子中の結着樹脂の含有量は、トナー粒子の固形分総質量に対して40質量%以上95質量%以下の範囲であることが好ましい。上記範囲内であることで、トナーの融着が抑えられる。トナー粒子中の結着樹脂の含有量は、50質量%以上90質量%以下の範囲であることがより好ましく、60質量%以上85質量%以下の範囲であることがさらに好ましい。
−離型剤−
トナー粒子は、離型剤を含有する。
離型剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;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、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス類;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、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等の鉱物・石油系ワックス類;ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル等の高級脂肪酸と高級アルコールとのエステルワックス類;ステアリン酸ブチル、オレイン酸プロピル、モノステアリン酸グリセリド、ジステアリン酸グリセリド、ペンタエリスリトールテトラベヘネート等の高級脂肪酸と単価または多価低級アルコールとのエステルワックス類;ジエチレングリコールモノステアレート、ジプロピレングリコールジステアレート、ジステアリン酸ジグリセリド、テトラステアリン酸トリグリセリド等の高級脂肪酸と多価アルコール多量体とからなるエステルワックス類;ソルビタンモノステアレート等のソルビタン高級脂肪酸エステルワックス類;コレステリルステアレート等のコレステロール高級脂肪酸エステルワックス類などが挙げられる。
これらの離型剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
中でも、炭化水素系ワックスであることが好ましい。炭化水素系ワックスは、極性が低く、ポリエステル樹脂等の極性の高い樹脂との可塑化の影響を受けにくく、網点の再現性に対して効果を有すると考えられる。炭化水素系ワックスは、炭化水素系ワックス以外の離型剤に比べ、極性により、樹脂との可塑の影響を受けにくく、紙の先端部の網点再現性を得易い。
炭化水素系ワックスの中でも、パラフィンワックス、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等の鉱物系、石油系ワックス、およびそれらの変性物であるポリアルキレンワックスが定着時の定着画像表面への溶出の均一性、適度な離型剤層の厚みを得られるなど点でより好ましい。炭化水素系ワックスはパラフィン系ワックスであることがさらに好ましい。
これらの離型剤の添加量としては、トナー粒子の固形分総質量に対して、1質量%以上20質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上15質量%以下である。
−着色剤−
トナー粒子は、着色剤を含有していてもよい。
着色剤としては、顔料が使用され、必要に応じて染料を用いてもよい。
着色剤として用いられる顔料は、例えば以下のものが挙げられる。
黄色顔料としては、例えば、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、クロムイエロー、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーメネントイエローNCG等が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー93等が挙げられ、顔料分散性や、結着樹脂に対する線膨張係数の制御の点からC.I.ピグメントイエロー74やC.I.ピグメントイエロー180が特に好ましい。黄色顔料としては、上記顔料を1種または2種以上を併せて使用してもよい。
黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、非磁性フェライト、マグネタイト等が挙げられる。
橙色顔料としては赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ベンジジンオレンジGG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンGK等が挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ等が挙げられる。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどが挙げられる。
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等が挙げられる。
緑色顔料としては、酸化クロム、クロムグリーン、ピグメントグリーン、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等が挙げられる。
白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等が挙げられる。
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等が挙げられる。
また、必要に応じて用い得る染料としては、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料、例えば、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等が挙げられる。また、これらの単独、もしくは混合し、さらには固溶体の状態で使用してもよい。
着色剤の含有量は、樹脂100質量部に対して1質量部以上20質量部以下の割合で添加されることが好ましい。
黒色着色剤に磁性体を用いた場合は、他の着色剤とは異なり、30質量部以上100質量部以下の割合で添加されることが好ましい。
−シリカ−
トナーは、体積平均粒径が20nm以上50nm以下のシリカ(以下、「特定シリカ」とも称する)を0.8質量%以上3.0質量%以下含有していることが好ましい。特定シリカは、トナー粒子の外添剤として含まれることが好ましい。トナーが、特定シリカを0.8質量%以上3.0質量%以下含有することで、トナーは流動性に優れ、定着画像の網点再現性の低下がさらに抑えられる。より具体的には、次のとおりと考えられる。
トナーが特定シリカを0.8質量%以上含有することで、現像されたトナーを定着するとき、トナーの流動性が向上することにより、隣接するトナー同士の溶融融着およびトナーの紙への染み込み性が抑制されると考えられる。その結果、網点画像の滲みが抑制されるため、網点再現性が得られ易いと考えられる。また、特定シリカが3.0質量%以下であることで、トナー同士間や、トナーと定着部材との間の静電的な反発が生じにくくなり、その結果、網点再現性が得られると考えられる。
特定シリカのトナー中の含有量は、1.2質量%以上2.0質量%以下の範囲であることがより好ましい。
特定シリカの体積平均粒径が50nm以下であることで、特定シリカを含む外添剤が、トナーから脱離することを抑制し、転写性と、網点再現性を向上すると考えられる。また、特定シリカの体積平均粒径が20nm以上であることで、外添剤がトナーに埋め込まれることを抑制し、帯電量の変化からトナーの現像性が低下すること、及び、網点再現性の低下を抑制すると考えられる。
特定シリカの体積平均粒径は、流動性と遊離制御の観点から、20nm以上30nm以下であることがより好ましい。その結果として網点再現性をより向上し得る。
なお、特定シリカの体積平均粒径は、測定方法としては、レーザー回析式粒度分布測定装置(LA−700:堀場製作所社製)を用いて測定される。測定法としては、分散液となっている状態の試料を固形分で2gになるように調整し、これにイオン交換水を添加して、40mlにする。これをセルに投入し、2分待って、セル内の濃度がほぼ安定になったところで測定する。得られたチャンネルごとの体積平均粒径を小さい方から累積し、累積50%になったところを体積平均粒径とする。
−その他の成分−
トナーは、目的に応じて、既述の結着樹脂、離型剤、及び着色剤以外に、内添剤、帯電制御剤、有機粒体、滑剤、研磨剤などのその他の成分(粒子)を添加させてもよい。ただし、材料によっては結着樹脂に対し粘度が極端に変化し、線膨張係数に影響を与えることがあるため注意が必要である。
内添剤としては、磁性粉が挙げられる。磁性粉は、トナーを磁性トナーとして用いる場合に含有し得る。このような磁性粉としては、磁場中で磁化される物質が用いられ、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、マンガン、ニッケル等の金属、合金、またはこれら金属を含有する化合物などが挙げられる。
帯電制御剤としては、特に制限はないが、特にカラートナーを用いた場合、無色または淡色のものが好ましく使用できる。例えば、4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミニウム、鉄、クロムなどの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料などが挙げられる。
有機粒体としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の通常トナー表面の外添剤として使用される全ての粒子が挙げられる。なお、これらの無機粒体や有機粒体は、流動性助剤、クリーニング助剤等として使用することができる。
滑剤としては、例えば、エチレンビスステアリル酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩等が挙げられる。
研磨剤としては、例えば、前述のシリカ、アルミナ、酸化セリウムなどが挙げられる。
また、前記その他の成分の含有量としては、本実施形態の目的を阻害しない程度であればよく、一般的には極少量であり、具体的には0.01質量%以上5質量%以下の範囲であることが好ましく、0.5質量%以上2質量%以下の範囲であることがより好ましい。
<トナーの作製方法>
本実施形態に係るトナーの製造方法は特に限定されず、公知である混練粉砕法等の乾式法や、乳化凝集法や懸濁重合法等の湿式法等によってトナー粒子を作製し、必要に応じてトナー粒子に外添剤を外添する。これらの方法の中でも、混練粉砕法が好ましい。
混練粉砕法は、結着樹脂離型剤、着色剤、及びC.I.Pigment Yellow 180を含むトナー形成材料を混錬して混錬物を得た後、前記混錬物を粉砕することによりトナー粒子を作製する方法である。混練粉砕法でトナー粒子を作製し、トナーを得ることで、トナー表面の凸部をより帯電し易く、トナーの潜像への付着性を高め、定着画像の網点再現性の低下がさらに抑えられる。
混練粉砕法は、より詳細には、結着樹脂及び離型剤を含むトナー形成材料を混錬する混錬工程と、前記混錬物を粉砕する粉砕工程とに分けられる。必要に応じて、混錬工程により形成された混錬物を冷却する冷却工程等、他の工程を有してもよい。
各工程について詳しく説明する。
−混錬工程−
混錬工程は、混練粉砕法は、結着樹脂及び離型剤を含むトナー形成材料を混錬する。
混錬工程においては、トナー形成材料100質量部に対し、0.5質量部以上5質量部以下の水系媒体(例えば、蒸留水やイオン交換水等の水、アルコール類等)を添加することが望ましい。
混錬工程に用いられる混錬機としては、例えば、1軸押出し機、2軸押出し機等が挙げられる。以下、混錬機の一例として、送りスクリュー部と2箇所のニーディング部とを有する混錬機について図を用いて説明するが、これに限られるわけではない。
図1は、本実施形態のトナーの製造方法における混錬工程で用いるスクリュー押出機の一例について、スクリューの状態を説明する図である。
スクリュー押出し機11は、スクリュー(図示せず)を備えたバレル12と、バレル12にトナーの原料であるトナー形成材料を注入する注入口14と、バレル12中のトナー形成材料に水系媒体を添加するための液体添加口16と、バレル12中でトナー形成材料が混錬されて形成された混錬物を排出する排出口18と、から構成されている。
バレル12は、注入口14に近いほうから順に、注入口14から注入されたトナー形成材料をニーディング部NAに輸送する送りスクリュー部SA、トナー形成材料を第1の混錬工程により溶融混錬するためのニーディング部NA、ニーディング部NAにおいて溶融混錬されたトナー形成材料をニーディング部NBに輸送する送りスクリュー部SB、トナー形成材料を第2の混錬工程により溶融混錬し混錬物を形成するニーディング部NB、及び形成された混錬物を排出口18に輸送する送りスクリュー部SCに分かれている。
またバレル12の内部には、ブロックごとに異なる温度制御手段(図示せず)が備えられている。すなわち、ブロック12Aからブロック12Jまで、それぞれ異なる温度に制御してもよい構成となっている。なお図1は、ブロック12A及びブロック12Bの温度をt0℃に、ブロック12Cからブロック12Eの温度をt1℃に、ブロック12Fからブロック12Jの温度をt2℃に、それぞれ制御している状態を示している。そのため、ニーディング部NAのトナー形成材料はt1℃に加熱され、ニーディング部NBのトナー形成材料はt2℃に加熱される。
結着樹脂、離型剤、及び必要に応じて着色剤等を含むトナー形成材料を、注入口14からバレル12へ供給すると、送りスクリュー部SAによりニーディング部NAへトナー形成材料が送られる。このとき、ブロック12Cの温度がt1℃に設定されているため、トナー形成材料は加熱されて溶融状態へと変化した状態で、ニーディング部NAに送り込まれる。そして、ブロック12D及びブロック12Eの温度もt1℃に設定されているため、ニーディング部NAではt1℃の温度でトナー形成材料が溶融混錬される。結着樹脂及び離型剤は、ニーディング部NAにおいて溶融状態となり、スクリューによりせん断を受ける。
次に、ニーディング部NAにおける混錬を経たトナー形成材料は、送りスクリュー部SBによりニーディング部NBへと送られる。
ついで、送りスクリュー部SBにおいて、液体添加口16からバレル12に水系媒体を注入することにより、トナー形成材料に水系媒体を添加する。また図1では、送りスクリュー部SBにおいて水系媒体を注入する形態を示しているが、これに限られず、ニーディング部NBにおいて水系媒体が注入されてもよく、送りスクリュー部SB及びニーディング部NBの両方において水系媒体が注入されてもよい。すなわち、水系媒体を注入する位置及び注入箇所は、必要に応じて選択される。
上記のように、液体添加口16からバレル12に水系媒体が注入されることにより、バレル12中のトナー形成材料と水系媒体とが混合し、水系媒体の蒸発潜熱によりトナー形成材料が冷却され、トナー形成材料の温度が適切に保たれる。
最後に、ニーディング部NBにより溶融混錬されて形成された混錬物は、送りスクリュー部SCにより排出口18に輸送され、排出口18から排出される。
以上のようにして、図1に示したスクリュー押出機11を用いた混錬工程が行われる。
−冷却工程−
冷却工程は、上記混錬工程において形成された混錬物を冷却する工程であり、冷却工程では、混錬工程終了時における混錬物の温度から4℃/sec以上の平均降温速度で40℃以下まで冷却することが好ましい。混錬物の冷却速度が遅い場合、混錬工程において結着樹脂中に細かく分散された混合物(離型剤と、必要に応じてトナー粒子内に内添される着色剤等の内添剤との混合物)が再結晶化し、分散径が大きくなる場合がある。一方、上記平均降温速度で急冷すると、混錬工程終了直後の分散状態がそのまま保たれるため好ましい。なお上記平均降温速度とは、混錬工程終了時における混錬物の温度(例えば図1のスクリュー押出し機11を用いた場合は、t2℃)から40℃まで降温させる速度の平均値をいう。
冷却工程における冷却方法としては、具体的には、例えば、冷水又はブラインを循環させた圧延ロール及び挟み込み式冷却ベルト等を用いる方法が挙げられる。なお、前記方法により冷却を行う場合、その冷却速度は、圧延ロールの速度、ブラインの流量、混錬物の供給量、混錬物の圧延時のスラブ厚等で決定される。スラブ厚は、1から3mmの薄さであることが好ましい。
−粉砕工程−
冷却工程により冷却された混錬物は、粉砕工程により粉砕され、トナーの粒子が形成される。粉砕工程では、例えば、機械式粉砕機、ジェット式粉砕機等が使用される。
−分級工程−
粉砕工程により得られたトナーは、必要に応じて、目的とする範囲の体積平均粒径のトナー粒子を得るため、分級工程により分級を行ってもよい。分級工程においては、従来から使用されている遠心式分級機、慣性式分級機等が使用され、微粉(目的とする範囲の粒径よりも小さいトナー粒子)及び粗粉(目的とする範囲の粒径よりも大きいトナー粒子)が除去される。
−外添工程−
得られたトナー粒子は、帯電調整、流動性付与、電荷交換性付与等を目的として、粉砕工程で添加した無機酸化物に追加して、既述の特定シリカ、チタニア、酸化アルミに代表される無機粒子を添加付着してもよい。これらは、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等によって行われ、段階を分けて付着される。
前記表面改質の手段としては従来公知の方法が用いられる。具体的には、例えば、シラン、チタネート、アルミネート等の各カップリング処理が挙げられる。カップリング処理に用いるカップリング剤としては特に制限はないが、例えば、メチルトリメトキシシラン、等が挙げられる。
−篩分工程−
上記外添工程の後に、必要に応じて篩分工程を設けてもよい。篩分方法としては、具体的には、例えば、ジャイロシフター、振動篩分機、風力篩分機等が挙げられる。篩分することにより、外添剤の粗粉等が取り除かれ、筋の発生、ぼた汚れなどが抑制される。
<静電潜像現像剤>
静電潜像現像剤は、既述の静電潜像現像用トナーを少なくとも含むものである。
静電潜像現像用トナーは、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てもよい。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が挙げられる。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。
前記二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100程度の範囲が好ましく、3:100乃至20:100程度の範囲がより好ましい。
<画像形成装置>
次に、静電潜像現像用トナーを用いた画像形成装置について説明する。
画像形成装置は、潜像保持体と、前記潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を静電潜像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備え、前記静電潜像現像剤として既述の静電潜像現像剤を用いるものである。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
なお、この画像形成装置において、例えば前記現像手段を含む部分が、画像形成装置本体に対して脱着可能なカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよく、該プロセスカートリッジとしては、既述の静電潜像現像剤を収納し、潜像保持体上に形成された静電潜像を前記静電潜像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
図2は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である4連タンデム方式のカラー画像形成装置を示す概略構成図である。図2に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置本体に対して脱着可能なプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ローラ22および中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。尚、支持ローラ24は、図示しないバネ等により駆動ローラ22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ローラ22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給される。
上述した第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。尚、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ローラ2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yよって露光して静電潜像を形成する露光装置(静電潜像形成手段)3、静電潜像に帯電したトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置(現像手段)4Y、現像したトナー像を中間転写ベルト20上に転写する1次転写ローラ5Y(1次転写手段)、および1次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段)6Yが順に配置されている。
尚、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。まず、動作に先立って、帯電ローラ2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800V程度の電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電潜像が感光体1Yの表面に形成される。
静電潜像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
このようにして感光体1Y上に形成された静電潜像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電潜像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電潜像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。
現像効率、画像粒状性、階調再現性等の観点から、直流成分に交流成分を重畳させたバイアス電位(現像バイアス)を現像剤保持体に付与してもよい。具体的には、現像剤保持体直流印加電圧Vdcを−300乃至−700Vとしたとき、現像剤保持体交流電圧ピーク幅Vp−pを0.5乃至2.0kVの範囲としてもよい。
イエローのトナー像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー像が予め定められた1次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー像が1次転写位置へ搬送されると、1次転写ローラ5Yに1次転写バイアスが印加され、感光体1Yから1次転写ローラ5Yに向う静電気力がトナー像に作用され、感光体1Y上のトナー像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μA程度に制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の1次転写ローラ5M、5C、5Kに印加される1次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ローラ24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された2次転写ローラ(2次転写手段)26とから構成された2次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体)Pが供給機構を介して2次転写ローラ26と中間転写ベルト20とが圧接されている隙間に予め定められたタイミングで給紙され、2次転写バイアスが支持ローラ24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー像が記録紙P上に転写される。尚、この際の2次転写バイアスは2次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(ロール状定着手段)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー像が加熱され、色重ねしたトナー像が溶融されて、記録紙P上へ定着される。
トナー像を転写する記録媒体としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙、OHPシート等が挙げられる。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
<プロセスカートリッジ、トナーカートリッジ>
図3は、本実施形態に係る静電潜像現像剤を収容するプロセスカートリッジの好適な一例の実施形態を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、現像装置111とともに、感光体107、帯電ローラ108、感光体クリーニング装置113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。なお、図3において符号300は記録媒体を示す。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。
図3で示すプロセスカートリッジ200では、感光体107、帯電装置108、現像装置111、クリーニング装置113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせてもよい。本実施形態に係るプロセスカートリッジでは、現像装置111のほかには、感光体107、帯電装置108、クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117から構成される群から選択される少なくとも1種を備えてもよい。
次に、トナーカートリッジについて説明する。
トナーカートリッジは、画像形成装置に着脱可能に装着され、少なくとも、前記画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するためのトナーを収容するトナーカートリッジにおいて、前記トナーが既述した静電潜像現像用トナーとしたものである。なお、トナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収められてもよい。
従って、トナーカートリッジの着脱が可能な構成を有する画像形成装置においては、静電潜像現像用トナーを収めたトナーカートリッジを利用することにより、静電潜像現像用トナーが容易に現像装置に供給される。
なお、図2に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱が可能な構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収納されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下、実施例および比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
〔物性測定方法〕
トナーの線膨張係数、トナー粒子の形状係数SF1、体積平均粒径、及びガラス転移温度の測定方法は、既述の装置、および既述の条件により測定した。
結着樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行った。重量平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出したものである。
トナー表面の外添シリカ量はXPS(X線光電子分光)により測定した。XPSによる測定条件は、以下の通りとした。
・X線光電子分光装置:日本電子社製JPS−9000MX
・X線源:MgKα線
・加速電圧:10.0kV
・Emission電流:20mA
・光電子エネルギーアナライザーのパスエネルギー:30V
Si、C、Tiの各元素のピーク強度(測定誤差も考慮し、1000の位を四捨五入した)より表面原子濃度を見積った。なお、表面原子濃度の計算は日本分光社提供の相対感光因子を用いた。バックグラウンド補正及び面積(Area)は、日本電子社製分析アプリケーションソフトに従い導いた。
〔トナーの製造〕
(結着樹脂1の合成)
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた丸底フラスコに、表1に示す組成の多価アルコール成分と多価カルボン酸成分とを投入し、マントルヒーターを用い200℃まで昇温させた。次いで、ガス導入管より窒素ガスを導入し、フラスコ内を不活性ガス雰囲気に保ちながら攪拌した。その後、原料混合物100部に対して、ジブチルスズオキシド0.05部を添加し、反応物の温度を200℃に保ちながら所定時間反応させることで結着樹脂1乃至7を得た。その詳細を表1に示す。
また、表1に各樹脂の物性を示す。
表1中、BPA−EOは、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物〔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〕であり、BPA−POは、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物〔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〕である。
また、アルコール成分およびカルボン酸成分の単位は〔モル%〕である。
GPCによる分子量測定(ポリスチレン換算)の結果、得られた結着樹脂1の重量平均分子量(Mw)は9500であり、数平均分子量(Mn)は4200であった。また、結着樹脂1のDSCスペクトルを、前述の示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示さず、階段状の吸熱量変化が観察された。階段状の吸熱量変化の中間点をとったガラス転移温度は44℃であった。
(トナー1の作製)
・結着樹脂1 88部
・離型剤:(パラフィンワックス 日本精蝋社製:HNP−9) 5部
・着色剤:(カーボンブラック(CB)、キャボット社製、リーガル330) 5部
・40nmシリカ:(日本アエロジル社製、OX−50) 1部
・ロジン:(ハリマ化成社製、ハートールRX) 1部
以上の成分を、75Lヘンシェルミキサーにて原料ブレンドを行い、その後、図1のスクリュー構成を有する連続混錬機(2軸押出し機)にて、以下条件にて混錬を実施した。なお、スクリューの回転数は500rpmである。
・フィード部(ブロック12A及び12B)設定温度 20℃
・ニーディング部1混錬設定温度(ブロック12Cから12E) 90℃
・ニーディング部2混錬設定温度(ブロック12Fから12J) 115℃
・水系媒体(蒸留水)添加量:原料供給量100質量部に対して 1.5部
この時の排出口(排出口18)での混錬物温度は、125℃であった。
この混錬物を、内部を−5℃のブラインを通した圧延ロール及び2℃の冷水冷却のスラブ挟み込み式の冷却ベルトにて急冷却を行い、冷却後、ハンマーミルで破砕を行った。急冷却速度は冷却ベルトの速度を変化させて確認したが、平均降温速度は10℃/secであった。
この後粗粉分級機内蔵の粉砕機(AFG400)にて、粉砕し、粉砕粒子を得た。その後、慣性式分級機にて分級を行い、微粉・粗粉を除去し、トナー粒子1を得た。
得られたトナー粒子1の形状係数は155であった。
得られたトナー粒子に、30nmのシリカ(日本アエロジル社製、MOXにイソブチルトリメトキシシラン処理したもの)1.0質量部、及び16nmのシリカ(日本アエロジル社製、R972)0.5質量部を加え、ヘンシェルミキサーで、3分間(回転翼の先端速度、22m/s)で混合し、トナー1を得た。
得られたトナー1の線膨張係数測定の結果、1.0×10−4/℃であり、50nm以下のシリカの含有量はXPS測定にて実施した結果、2.5%であることを確認した。結果を表2に示す。
(トナー2の作製)
トナー1で使用した40nmシリカの代わりにアゾ化合物〔C.I.Pigment Yellow 180、Novoperm P−HG;クラリアント・ジャパン社製〕を用いた以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子2の作製を行った。またトナー粒子1と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー2を得た。
得られたトナー粒子2の形状係数、トナー2の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー3の作製)
トナー1で使用した40nmシリカの代わりに、下記極性を有する樹脂粒子を用いた以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子3の作製を行った。またトナー粒子1と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー3を得た。
得られたトナー粒子3の形状係数、トナー3の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(極性を有する樹脂粒子の作製)
特開2003−55153号公報に記載の樹脂分散液3を遠心分離により固液を分け、固形分10部に対し、イオン交換水100部を加え分散の後再び遠心分離により固液分離を行った。このイオン交換水により分散から固液分離までの操作を6回行った後、真空凍結乾燥機にて乾燥(40℃、12時間)し、その後取り出して極性を有する樹脂粒子を得た。
(トナー4の作製)
トナー1で使用した40nmシリカの代わりに、下記ゲル状物質を用いた以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子4の作製を行った。またトナー粒子1と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー4を得た。
得られたトナー粒子4の形状係数、トナー4の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(ゲル状物質の作製)
加熱乾燥した二口フラスコに、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10モル部と、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90モル部と、テレフタル酸10モル部と、フマル酸60モル部と、トリメリット酸30モル部と、これらの酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、180℃で12時間共縮重合反応させ、その後、230℃で徐々に減圧して、ゲル状物質を合成した。
(トナー5の作製)
トナー1で使用したロジンの代わりにフタル酸ジメチルを用いた以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子5の作製を行った。またトナー粒子1と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー5を得た。
得られたトナー粒子5の形状係数、トナー5の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー6の作製)
トナー2で使用したロジンの代わりにフタル酸ジメチルを用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子6の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー6を得た。
得られたトナー粒子6の形状係数、トナー6の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー7の作製)
トナー3で使用したロジンの代わりにフタル酸ジメチルを用いた以外はトナー粒子3と同様の方法でトナー粒子7の作製を行った。またトナー粒子3と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー7を得た。
得られたトナー粒子7の形状係数、トナー7の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー8の作製)
トナー4で使用したロジンの代わりにフタル酸ジメチルを用いた以外はトナー粒子4と同様の方法でトナー粒子8の作製を行った。またトナー粒子4と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー8を得た。
得られたトナー粒子8の形状係数、トナー8の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー9の作製)
トナー1で使用したロジンの代わりに16nmシリカ(日本アエロジル社製、R972)を用いた以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子9の作製を行った。またトナー粒子1と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー9を得た。
得られたトナー粒子9の形状係数、トナー9の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー10の作製)
トナー2で使用したロジンの代わりに16nmシリカ(日本アエロジル社製、R972)を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子10の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー10を得た。
得られたトナー粒子10の形状係数、トナー10の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー11の作製)
トナー3で使用したロジンの代わりに16nmシリカ(日本アエロジル社製、R972)を用いた以外はトナー粒子3と同様の方法でトナー粒子11の作製を行った。またトナー粒子3と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー11を得た。
得られたトナー粒子11の形状係数、トナー11の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー12の作製)
トナー4で使用したロジンの代わりに16nmシリカ(日本アエロジル社製、R972)を用いた以外はトナー粒子4と同様の方法でトナー粒子12の作製を行った。またトナー粒子4と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー12を得た。
得られたトナー粒子12の形状係数、トナー12の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー13の作製)
トナー1で使用したロジンの代わりにシリコン樹脂(東レ−ダウコーニングシリコーン社製、CF4101)を用いた以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子13の作製を行った。またトナー粒子1と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー13を得た。
得られたトナー粒子13の形状係数、トナー13の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー14の作製)
トナー2で使用したロジンの代わりにシリコン樹脂(東レ−ダウコーニングシリコーン社製、CF4101)を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子14の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー14を得た。
得られたトナー粒子14の形状係数、トナー14の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー15の作製)
トナー3で使用したロジンの代わりにシリコン樹脂(東レ−ダウコーニングシリコーン社製、CF4101)を用いた以外はトナー粒子3と同様の方法でトナー粒子15の作製を行った。またトナー粒子3と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー15を得た。
得られたトナー粒子15の形状係数、トナー15の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー16の作製)
トナー4で使用したロジンの代わりにシリコン樹脂〔東レ−ダウコーニングシリコーン社製、CF4101〕を用いた以外はトナー粒子4と同様の方法でトナー粒子16の作製を行った。またトナー粒子4と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー16を得た。
得られたトナー粒子16の形状係数、トナー16の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー17の作製)
トナー2で使用したカーボンブラックの代わりにC.I.ピグメントブルー15:3〔フタロシアニン顔料:大日精化社製:シアニンブルー4937(Cyan)〕を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子17の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー17を得た。
得られたトナー粒子17の形状係数、トナー17の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー18の作製)
トナー2で使用したカーボンブラックの代わりにC.I.ピグメントレッド122〔キナクリドン顔料:大日精化社製:クロモファインマゼンタ6887(Magenta)〕を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子18の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー18を得た。
得られたトナー粒子18の形状係数、トナー18の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー19の作製)
トナー2で使用したカーボンブラックの代わりにC.I.ピグメントイエロー193〔アントラキノン顔料:大日精化社製:クロモファイン エロー AF−1300(Yellow)〕を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子19の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー19を得た。
得られたトナー粒子19の形状係数、トナー19の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー20の作製)
トナー2で使用した結着樹脂1の代わりに結着樹脂5を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子20の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー20を得た。
得られたトナー粒子20の形状係数、トナー20の線膨張係数、シリカの含有量を表2に示す。
(トナー21の作製)
トナー2で使用した結着樹脂1の代わりに結着樹脂4を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子21の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー21を得た。
得られたトナー粒子21の形状係数、トナー21の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー22の作製)
トナー2で使用した結着樹脂1の代わりに結着樹脂3を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子22の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー22を得た。
得られたトナー粒子22の形状係数、トナー22の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー23の作製)
トナー2で使用した結着樹脂1の代わりに結着樹脂2を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子23の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー23を得た。
得られたトナー粒子23の形状係数、トナー23の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー24の作製)
トナー2で使用した結着樹脂1の代わりに結着樹脂6を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子24の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー24を得た。
得られたトナー粒子24の形状係数、トナー24の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー25の作製)
トナー2で使用した結着樹脂1の代わりに結着樹脂7を用いた以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子25の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー25を得た。
得られたトナー粒子25の形状係数、トナー25の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー26の作製)
トナー23で使用したロジンを添加しなかった以外はトナー粒子23と同様の方法でトナー粒子26の作製を行った。またトナー粒子23と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー26を得た。
得られたトナー粒子26の形状係数、トナー26の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー27の作製)
トナー22で使用したロジンを添加しなかった以外はトナー粒子22と同様の方法でトナー粒子27の作製を行った。またトナー粒子22と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー27を得た。
得られたトナー粒子27の形状係数、トナー27の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー28の作製)
トナー21で使用したロジンを添加しなかった以外はトナー粒子21と同様の方法でトナー粒子28の作製を行った。またトナー粒子21と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー28を得た。
得られたトナー粒子28の形状係数、トナー28の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー29の作製)
トナー20で使用したロジンを添加しなかった以外はトナー粒子20と同様の方法でトナー粒子29の作製を行った。またトナー粒子20と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー29を得た。
得られたトナー粒子29の形状係数、トナー29の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー30の作製)
トナー2で使用したロジンを添加しなかった以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子30の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー30を得た。
得られたトナー粒子30の形状係数、トナー30の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー31の作製)
トナー24で使用したロジンを添加しなかった以外はトナー粒子24と同様の方法でトナー粒子31の作製を行った。またトナー粒子24と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー31を得た。
得られたトナー粒子31の形状係数、トナー31の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー32の作製)
トナー25で使用したロジンを添加しなかった以外はトナー粒子25と同様の方法でトナー粒子32の作製を行った。またトナー粒子25と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー32を得た。
得られたトナー粒子32の形状係数、トナー32の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー33乃至39の作製)
トナー26乃至32で使用したアゾ化合物の代わりにロジンを添加した以外は、トナー粒子26乃至32と同様の方法で、トナー粒子33乃至39の作製を行った。またトナー粒子26乃至32と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー33乃至39を得た。
得られたトナー粒子33乃至39の形状係数、トナー33乃至39の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー40の作製)
トナー粒子2を熱風球形化装置〔日本ニューマチック工業(株)、SFS−3〕を用いて、熱風温度120℃・10分で加熱処理しトナー粒子40の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー40を得た。
得られたトナー粒子40の形状係数、トナー40の線膨張係数、シリカの含有量を表3に示す。
(トナー41の作製)
トナー40の作製において、トナー粒子2を熱風球形化装置で加熱処理する条件を、熱風温度120℃・5分に変更した他は同様にして、トナー粒子41の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー41を得た。
得られたトナー粒子41の形状係数、トナー41の線膨張係数、シリカの含有量を表4に示す。
(トナー42の作製)
トナー粒子2と同じ組成で混錬を行い破砕後、液体窒素雰囲気下で0℃まで冷却の後、トナー粒子2と同様に微粉砕、分級を行って、トナー粒子42の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー42を得た。
得られたトナー粒子42の形状係数、トナー42の線膨張係数、シリカの含有量を表4に示す。
(トナー43の作製)
トナー粒子2と同じ組成で混錬を行い破砕後、液体窒素雰囲気下で−10℃まで冷却の後、破砕物100部に対してドライアイス10部を加えながらトナー粒子2と同様に微粉砕、分級を行って、トナー粒子43の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー43を得た。
得られたトナー粒子43の形状係数、トナー43の線膨張係数、シリカの含有量を表4に示す。
(トナー44の作製)
トナー2で使用したパラフィンワックスをエステル化合物(理研ビタミン社製、グリセリンモノベヘネート、リケマールB−100)に変更した以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子44の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー44を得た。
得られたトナー粒子44の形状係数、トナー44の線膨張係数、シリカの含有量を表4に示す。
(トナー45乃至52の作製)
トナー粒子2の30nmシリカの添加量を0.7質量部(トナー45)、0.8質量部(トナー46)、1.1質量部(トナー47)、1.2質量部(トナー48)、1.9質量部(トナー49)、2.1質量部(トナー50)、2.9質量部(トナー51)、3.1質量部(トナー52)にした以外はトナー2と同様にして、トナー45乃至52を作製した。
得られたトナー粒子45乃至52の形状係数、トナー45乃至52の線膨張係数、シリカの含有量を表4に示す。
(トナー53の作製)
トナー2で使用したパラフィンワックスを、ポリエチレン系ワックスであるサンワックス151P〔三洋化学社製〕(PE)に変更した以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子53の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー53を得た。
得られたトナー粒子53の形状係数、トナー53の線膨張係数、シリカの含有量を表4に示す。
(トナー54の作製)
トナー2で使用したパラフィンワックスを、ポリプロピレン系ワックスである三井HI−WAX NP055〔三井化学社製〕(PP)に変更した以外はトナー粒子2と同様の方法でトナー粒子54の作製を行った。またトナー粒子2と同様の条件でシリカの外添を行い、トナー54を得た。
得られたトナー粒子54の形状係数、トナー54の線膨張係数、シリカの含有量を表4に示す。
(トナー55の作製)
トナー粒子29の作製において40nmシリカを2部加えた以外トナー29と同様にして、トナー55を作製した。
得られたトナー粒子55の形状係数、トナー55の線膨張係数、シリカの含有量を表4に示す。
(トナー56の作製)
トナー粒子33の作製においてフタル酸ジメチルを1部加えた以外トナー33と同様にして、トナー56を作製した。
得られたトナー粒子54の形状係数、トナー54の線膨張係数、シリカの含有量を表4に示す。
<キャリアの製造>
ニーダーにMn−Mgフェライト〔平均粒径50μm:パウダーテック社製〕を1,000部投入し、スチレン−メタクリル酸メチル−アクリル酸共重合体〔重合比率39:60:1(モル比)、Tg100℃、重量平均分子量73,000:綜研化学(株)製〕150部をトルエン700部に溶かした溶液を加え、常温で20分混合した後、70℃に過熱して減圧乾燥した後、取り出し、コートキャリアを得た。さらに得たコートキャリアを75μm目開きのメッシュでふるい、粗粉を除去してキャリア1を得た。
<現像剤の製造>
キャリア1と、トナー1乃至56とをそれぞれ、質量比95:5の割合でVブレンダーに入れ20分間撹拌し、静電潜像現像剤を得た。
<評価>
−網点再現性−
網点再現性の評価は以下のように行った。富士ゼロックス社製、ApeosPort−C4300改造機〔現像剤が現像機に入っていなくても作動し、定着が設定温度(170℃)以上になった後、最高温度(180℃)になると出力するように改良したもの〕を用いトナー1乃至54を用いた現像剤までが実施例、トナー55、および56を用いた現像剤が比較例とし、それぞれを現像機に入れ、電子写真学会テストチャートNo.3 1986を用いて画像を出力した。なお用紙は富士ゼロックス社製(J紙)を用いた。
100枚連続で出力した後、出力を中断し、設定温度以上の温度で最高温度になった温度で前記テストチャートを出力し、出力画像先端の網点について、光学顕微鏡で30倍の画像をとり、画像解析から網点の平均粒径を求めた。これを初期の網点とする。次にこの装置を30℃湿度85%の雰囲気に入れ、12時間放置後、連続10,000枚の出力を行った。10,000枚後、同様に設定温度以上の温度で最高温度になった温度で前記テストチャートを出力し同様の評価を行った。
テストチャートの網点の平均粒径をX、初期の網点の平均粒径をY、10,000枚後の平均粒径をZとし、初期の網点評価をY/X、10,000枚後の網点評価をZ/Xとして、下記評価基準により評価した。
AA:1以上1.03未満
A:1.03以上1.07未満
B:1.07以上1.1未満
C:1.1以上1.15未満
D:1.15以上
なお、許容できるのはCまでで、Y/X、Z/Xいずれの評価も前記基準で行ったが、Y/XがDとなったものはそれ以上の評価を行わなかった。結果を表2乃至4に示す。
−網点部分の光沢むら−
前記10,000枚後の網点について、目視にて光沢むらの評価を行った。
評価基準は以下の様に行った。結果を表2乃至4に示す。
A:光沢むらは確認できない。
B:僅かに確認できるが、許容範囲である。
D:明らかな光沢むらが確認される。
表2乃至4中、「高温度領域で粘性を増加」欄に示された材料は、記述の「高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料」を表し、「低温度領域で粘性を減少」欄に示された材料は、記述の「低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料」を表す。
「SF1」は、トナー粒子の形状係数を表し、「シリカ量」は、トナー全質量中の全シリカ(トナー粒子に内添されたシリカ及び、トナー粒子に外添されたシリカ)の量〔質量部〕を表す。「外添量」は、トナー全質量中のシリカのうち、XPSで測定された外添剤としてのシリカの割合〔質量%〕を表す。
表2乃至4からわかるように、トナーの線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下の範囲外である比較例1及び2のトナー55及び56に比べ、実施例のトナー1乃至54は、定着画像の網点再現性の低下が抑えられ、網点画像の光沢ムラを抑制した。
また、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料と、低温度領域でより粘性を減少する効果を有する材料をトナーに添加することで、定着画像の網点再現性の低下がより抑えられ、特に、高温度領域でより粘性を増加する効果を有する材料としてアゾ化合物を添加したトナー2、6、10、14、17乃至20、24、30、31、41、42、48、及び49は、網点再現性の低下抑制および網点画像の光沢ムラ抑制のいずれにも優れていた。
1Y、1M、1C、1K、107 感光体(像保持体)
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3、110 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K ユニット
11 スクリュー押出し機
12 バレル
12Aから12J ブロック
14 注入口
16 液体添加口
18 排出口
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28、115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ、
SA、SB、SC 送りスクリュー部
NA、NB ニーディング部
P、300 記録紙(記録媒体)

Claims (9)

  1. 結着樹脂と離型剤と、着色剤と、前記着色剤よりも少ない質量のC.I.Pigment Yellow 180と、を含有するトナー粒子を含み、JIS K7197−1991による線膨張係数が6×10−5/℃以上1×10−3/℃以下である静電潜像現像用トナー。
  2. 前記トナー粒子の形状係数(SF1)が、145以上170以下である請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
  3. さらに、外添剤として、体積平均粒径が20nm以上50nm以下のシリカを0.8質量%以上3.0質量%以下含有する請求項1または請求項2に記載の静電潜像現像用トナー。
  4. 前記結着樹脂のガラス転移温度が、35℃以上50℃以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
  5. 前記トナー粒子が、前記結着樹脂前記離型剤、前記着色剤、及び前記C.I.Pigment Yellow 180を含むトナー形成材料を混錬して混錬物を得た後、前記混錬物を粉砕することにより得られるものである請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナー。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像剤。
  7. 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナーを収納し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  8. 請求項6に記載の静電潜像現像剤を収納し、潜像保持体上に形成された静電潜像を前記静電潜像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
  9. 潜像保持体と、前記潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を請求項6に記載の静電潜像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備える画像形成装置。
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