JP5585108B2 - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。
電子写真法など静電荷像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。電子写真法においては、帯電、露光工程により像保持体上に静電潜像を形成し(潜像形成工程)、静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と呼ぶ場合がある。)を含む静電荷像現像用現像剤(以下、単に「現像剤」と呼ぶ場合がある。)で静電潜像を現像し(現像工程)、転写工程、定着工程を経て可視化される。ここで用いられる現像剤には、トナーとキャリアからなる2成分現像剤と、磁性トナーまたは非磁性トナーを単独で用いる1成分現像剤とがある。
近年、トナーの形状および表面構造などの制御を意図的に行うことが可能な手段として、乳化重合凝集法などの湿式製法によるトナーの製造方法が提案されている。乳化重合凝集法は、一般に乳化重合などにより樹脂粒子分散液を作製し、一方、溶媒に着色剤を分散した着色剤分散液、溶媒に離型剤を分散した離型剤分散液等を作製した後、これらを混合し、トナー粒径に相当する凝集粒子を形成し、加熱することによって融合・合一させてトナーとする製造方法である。
一方、電子写真法の定着工程において、高熱伝導率の定着ロールを用いることにより、定着時の熱損失を抑制し、環境負荷を低減することが行われている。
例えば、特許文献1には、弾性層の弾性を損なわずに熱伝導率が高められた熱伝導部材を提供することを目的として、弾性層を有し該弾性層を通過させて伝熱する回転体からなる熱伝導部材において、前記弾性層は、相対的に熱伝導率が高く、かつ相対的に硬質の熱伝導物質中に、相対的に熱伝導率が低く、かつ相対的に軟質の弾性領域が散在したものであることを特徴とする熱伝導部材が記載されている。
また、特許文献2には、電源投入後のウェイトタイムが無く、待機中の予備加熱を必要としないオンデマンドタイプの加熱定着装置を用いて高速定着を可能とし、低温オフセット、高温オフセットを発生することなく、充分な定着性を有するトナー、画像形成方法及び装置を提供することを目的として、加熱用金属製スリーブと、この加熱用金属製スリーブの内面に接触配置され前記加熱用金属製スリーブを加熱する加熱用部材と、前記加熱用金属製スリーブを介して前記加熱用部材に圧接され且つ前記加熱用金属製スリーブと平行な回転軸を有する回転可能な加圧部材とを少なくとも有する定着手段を用いて、前記加熱用金属製スリーブと前記加圧部材とが圧接されることにより形成される定着ニップ部に、未定着トナー画像が形成された記録材を通過させることにより、前記未定着トナー画像を前記記録材上に定着する定着工程を有する画像形成方法に用いられるトナーであって、結着樹脂と着色剤とワックスとを少なくとも含有し、示差走査熱量計(DSC)による測定で得られる吸熱曲線の最大吸熱ピークが60〜135℃の範囲にあり、損失弾性率G’’が3×10Paを示す温度が90〜115℃であり、損失弾性率G’’が2×10Paを示す温度が95〜120℃であり、損失弾性率G’’が1×10Paを示す温度が105〜135℃であるトナーが記載されている。
特許文献3には、適度な光沢を得つつ、定着装置にオイル塗布を行わなくてもオフセットや紙の巻き付きが発生しないフルカラー用トナーを用いたフルカラー画像形成装置及びフルカラー画像形成方法を提供することを目的として、少なくとも結着樹脂と着色剤とを有するフルカラー用トナーを用いるとともに、定着温度が140〜200℃の範囲内の値である定着装置を備えた電子写真法によるフルカラー画像形成装置であって、前記フルカラー用トナーが、結着樹脂としてスチレン−アクリル系樹脂を用い、GPCにより測定されるトナーの(重量平均)分子量分布において、少なくとも一つのピークを有し、分子量6×10〜6×10の領域にメイン・ピークを有し、かつ分子量が1×10以下の成分のトナー全体に占める割合が10重量%以下であり、分子量が2×10以上の成分のトナー全体に占める割合が7重量%以下であり、重量平均分子量をMw、数平均分子量をMnとしたとき、Mw/Mnの値が2≦Mw/Mn≦15であり、トナーの軟化点をTm(℃)とし、トナーの示差走査熱量計により測定されるDSC曲線で、離型剤に相当する昇温時の吸熱ピークのピーク温度をWp(℃)としたときに、10≦Tm−Wp≦60であり、かつ、ベタ画像を形成した場合に、当該ベタ画像における光沢度(JIS−Z874160度鏡面光沢度測定法に準拠/入射角:60度)を7〜20の範囲内の値とするフルカラー画像形成装置が記載されている。
特許文献4には、記録媒体の先端余白が小さい画像の形成においても定着部材からの画像剥離性が良好であり、高光沢な画像が形成され、かつ、耐オフセット性が良好である静電荷像現像用トナーを提供することを目的として、結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、アルミニウム元素、スズ元素、及び離型剤を含有し、前記アルミニウム元素の含有量は、トナー全体に対し0.005質量%以上0.060質量%以下であり、前記スズ元素の含有量は、トナー全体に対し0.12質量%以上0.72質量%以下であり、前記離型剤の酸価は、0mgKOH/g以上5.0mgKOH/g以下である、静電荷像現像用トナーが記載されている。
特開2005−084077号公報 特開2004−151438号公報 特開2007−293359号公報 特開2009−122522号公報
本発明は、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制される静電荷像現像用トナー、その静電荷像現像用トナーの製造方法、その静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置である。
請求項1に係る発明は、樹脂および離型剤を含み、トナーの周波数6.28Rad動的粘弾測定における100℃の貯蔵弾性率をG’(100)、200℃の貯蔵弾性率をG’(200)としたとき、G’(100)/G’(200)が2.1以上以下の範囲であり、前記トナーの示差熱分析において、前記離型剤の吸熱ピーク温度が50℃以上65℃以下の範囲であり、前記離型剤の吸熱ピークにおけるベースラインからピーク高さの10%の高さにおいてベースラインと平行に引いた線の温度幅が10℃以上20℃以下の範囲である静電荷像現像用トナーである。
請求項に係る発明は、前記離型剤の酸価が、3mgKOH/g以上10mgKOH/g以下の範囲である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項に係る発明は、前記トナーの示差熱分析において、前記離型剤の吸熱ピーク温度と発熱ピーク温度との差が、5℃以上20℃以下の範囲である、請求項1または2のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項に係る発明は、樹脂を含む樹脂粒子と離型剤とを溶融混合して分散した樹脂粒子/離型剤混合分散液を調製する樹脂粒子/離型剤混合分散液調製工程と、前記樹脂粒子/離型剤混合分散液と着色剤を分散した着色剤分散液とを混合し、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る融合工程と、を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法である。
請求項に係る発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーと、キャリアとを含有する静電荷像現像用現像剤である。
請求項に係る発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含有するトナーカートリッジである。
請求項に係る発明は、像保持体と、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段と、を備え、前記現像剤は、請求項に記載の静電荷像現像用現像剤であるプロセスカートリッジである。
請求項に係る発明は、像保持体と、前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー画像を被転写体に転写する転写手段と、を備え、前記現像剤は、請求項に記載の静電荷像現像用現像剤である画像形成装置である。
請求項に係る発明は、転写後の像保持体の表面に残留した残留トナーを除去する残留トナー除去手段と、前記残留トナー除去手段により除去された残留トナーを回収し、前記回収された残留トナーを前記現像手段に供給する残留トナー回収供給手段と、を有する、請求項に記載の画像形成装置である。
本発明の請求項1によれば、前記G’(100)/G’(200)が2.1以上以下の範囲外の場合に比べて、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制される静電荷像現像用トナーを提供する。
本発明の請求項によれば、前記離型剤の吸熱ピーク温度が50℃以上65℃以下の範囲外であり、前記温度幅が10℃以上20℃以下の範囲外である場合に比べて、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制される静電荷像現像用トナーを提供する。
本発明の請求項によれば、前記離型剤の酸価が3mgKOH/g以上10mgKOH/g以下の範囲外である場合に比べて、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制される静電荷像現像用トナーを提供する。
本発明の請求項によれば、前記離型剤の吸熱ピーク温度と発熱ピーク温度との差が5℃以上20℃以下の範囲外である場合に比べて、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制される静電荷像現像用トナーを提供する。
本発明の請求項によれば、樹脂粒子と離型剤とを溶融混合して分散した樹脂粒子/離型剤混合分散液を調製する樹脂粒子/離型剤混合分散液調製工程を含まない場合に比べて、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制される静電荷像現像用トナーが得られる静電荷像現像用トナーの製造方法を提供する。
本発明の請求項によれば、前記G’(100)/G’(200)が2.1以上以下の範囲外の場合に比べて、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制される静電荷像現像用現像剤を提供する。
本発明の請求項によれば、前記G’(100)/G’(200)が2.1以上以下の範囲外の場合に比べて、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制されるトナーカートリッジを提供する。
本発明の請求項によれば、前記G’(100)/G’(200)が2.1以上以下の範囲外の場合に比べて、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制されるプロセスカートリッジを提供する。
本発明の請求項によれば、前記G’(100)/G’(200)が2.1以上以下の範囲外の場合に比べて、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制される画像形成装置を提供する。
本発明の請求項によれば、前記静電荷像現像用トナーが容易に回収、再利用され、長期にわたりトナーが使用される画像形成装置を提供する。
本発明の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。 本発明の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。
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
本発明の実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、樹脂および離型剤を含むものである。本実施形態に係るトナーにおいて、トナーの周波数6.28Rad動的粘弾測定における100℃の貯蔵弾性率をG’(100)、200℃の貯蔵弾性率をG’(200)としたとき、G’(100)/G’(200)が1以上5以下の範囲である。本発明者らは、トナーのG’(100)/G’(200)が1以上5以下の範囲であると、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制されることを見出した。G’(100)/G’(200)が1以上5以下の範囲とすることにより、定着工程において、定着ロール等の定着部材によってトナー画像が用紙等の被転写体に定着されるときに定着部材の温度や圧力等のむらにかかわらずトナーが一定状態までばらつきなく溶融するためトナー画像の表面段差が小さくなり、例えば表面粗さが3.0μm以上の表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制されると考えられる。G’(100)/G’(200)が1未満であると、低温側の弾性率が高くなる場合は、用紙の低温部分の光沢が出にくくなったり、用紙への接着性が不足するため、画像強度が低下しやすくなる。また、高温側の弾性率が高くなる場合は、特に、離型剤の流出速度が低下するため、定着画像の定着ロールからの離型性が低下するため極端に高光沢になる場合もある。また、5を超えると高温側での弾性率低下が顕著になり、光沢が上昇したり、長期の使用における定着ロール汚れによる、筋や黒点などの画像ディフェクトが顕著となる。G’(100)/G’(200)は1.0以上4.0以下の範囲であることが好ましい。
例えば、G’(100)/G’(200)を上記範囲内に制御する場合、トナー中の樹脂の重量平均分子量を結晶性樹脂の場合は30,000以上700,000以下の範囲に、非晶性樹脂の場合は50,000以上150,000以下の範囲とする方法、イソシアネート、メラミンなどアミノ樹脂等の架橋剤やカルシウム、マグネシウム、バリウム、鉄、アルミニウム等の2価以上の金属塩等を用いて樹脂を架橋する方法、アルミナ、シリカ、チタニア等の無機粒子等の粒子を添加する方法、不飽和ポリエステル樹脂ではラジカルによる架橋、イオン架橋、酸化反応による架橋などの方法、およびそれらの組み合わせにより、トナーのG’(100)/G’(200)を上記範囲とすればよい。これらの中ではトナー中の結晶性樹脂分子量、非晶性樹脂分子量を適正範囲にする方法と2価以上の金属塩で架橋する方法と無機微粒子を添加する方法との組み合わせが好ましい。
本実施形態に係るトナーは、トナーの示差熱分析(DSC)において、離型剤の吸熱ピーク温度が50℃以上80℃以下の範囲であり、離型剤の吸熱ピークにおけるベースラインからピーク高さの10%の高さにおいてベースラインと平行に引いた線の温度幅が10℃以上20℃以下の範囲であることが好ましい。離型剤の吸熱特性を上記範囲にすることにより、離型剤中の低温度成分が比較的低温あるいは低圧でも溶出し易く、高温度成分が比較的高温あるいは高圧で溶出しやすくなるため、総合的にトナー画像と定着ロール等の定着部材との界面に温度ムラや圧力ムラが生じた場合でもほぼ均一に離型剤が染み出す作用を生じるので、定着ロールからトナー画像にかかる熱のむらが抑制され、トナー画像と定着ロールとの界面の接触がほぼ均一になり、光沢むらが抑制されると考えられる。離型剤の吸熱ピーク温度が50℃未満であると実使用上の装置内の温度でも離型剤が溶出する場合があり、80℃を超えると溶融不足、特に定着温度の下限で溶出し難い傾向が生じ、剥離不良を生じ、ノンビジュアルオフセットによる定着ロール汚れを生じるなど長期使用では画像上に欠陥が生じる場合がある。離型剤の吸熱ピークにおける前記温度幅が10℃未満であると結晶性が高くなりすぎる傾向となり、画像表面に露出した離型剤の光沢ムラが生じる場合がある。また、トナー粒子に内包させることが困難になるため、表面露出した離型剤によりトナー粉体流動性が悪化したり、離脱した離型剤が感光体にフィルミングし黒筋を発生させる場合がある。20℃を超えると離型剤の結晶性が低く、柔らかくなる傾向がある。この場合は、画像の強度に問題が生じたり、トナー粒子自身にも樹脂と可塑する成分が生じる可能性があり、トナー粒子の安定化、高い保管安定性を達成するためには問題になることがある。離型剤の吸熱ピーク温度が60℃以上75℃以下の範囲であり、離型剤の吸熱ピークにおけるベースラインからピーク高さの10%の高さにおいてベースラインと平行に引いた線の温度幅が12℃以上18℃以下の範囲であることがより好ましく、13℃から17℃範囲であることがさらに好ましい。
本実施形態に係るトナーにおいて、離型剤の酸価が、3mgKOH/g以上10mgKOH/g以下の範囲であることが好ましい。離型剤の酸価が3mgKOH/g以上10mgKOH/g以下の範囲であることにより、トナー画像の定着時に、トナー画像表面への離型剤の露出が緩やかになり、定着ロール等の定着部材に適正量の離型剤が移行し、定着部材と被転写部材との間の食い込み量(ニップ)にほとんど影響されずに離型剤がほぼ均一にしみ出しやすくなると考えられる。離型剤の酸価が3mgKOH/g未満であるとトナー内部に偏在しやすくなる場合があり、溶出速度が遅くなることがある。10mgKOH/gを超えると、よりトナー表面に偏在するため、溶出速度は向上するものの、トナー中への内包性に懸念があり、トナー粒子における流動性や帯電安定性など、もしくは感光体へのフィルミングなどを生じることがある。離型剤の酸価は4mgKOH/g以上9mgKOH/g以下がより好ましく、5mgKOH/g以上8mgKOH/g以下の範囲であることがさらに好ましい。
本実施形態に係るトナーは、トナーの示差熱分析(DSC)において、離型剤の吸熱ピーク温度と発熱ピーク温度との差が、5℃以上20℃以下の範囲であることが好ましい。離型剤の吸熱ピーク温度と発熱ピーク温度との差を上記範囲にすることにより、トナー画像の定着後、離型剤が緩やかに再結晶化するため、トナーが極端に溶融した部分が急激に再結晶化して光沢が低下して光沢むらが発生するのを抑制すると考えられる。離型剤の吸熱ピーク温度と発熱ピーク温度との差が5℃未満であると、定着機を通過した画像表面を剥離する剥離部材によりこすられた部分の温度低下により部分的に光沢低下する場合があり、20℃を超えると定着画像の強度が低下する傾向があり、画像に傷がつき易くなる場合がある。離型剤の吸熱ピーク温度と発熱ピーク温度との差は、7℃以上18℃以下の範囲であることがより好ましく、9℃以上16℃以下の範囲であることがさらに好ましい。
本発明の実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、樹脂として結晶性樹脂および非晶性樹脂のうち少なくとも1つと、離型剤とを含有し、必要に応じて着色剤を含有する。
本実施形態において、「結晶性樹脂」の「結晶性」とは、樹脂またはトナーの示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指す。具体的には、自動接線処理システムを備えた島津製作所社製の示差走査熱量計(装置名:DSC−60型)を用いた示差走査熱量測定(DSC)において、10℃/minの昇温速度で昇温したときのオンセット点から吸熱ピークのピークトップまでの温度が10℃以内であるときに「明確な」吸熱ピークであるとする。また、シャープメルト製の観点から、前記オンセット点から吸熱ピークのピークトップまでの温度は、10℃以内であることが好ましく、6℃以内であることがより好ましい。DSC曲線におけるベースラインの平坦部の任意の点およびベースラインからの立ち下がり部の平坦部の任意の点を指定し、その両点間の平坦部の接線の交点が「オンセット点」として自動接線処理システムにより自動的に求められる。また、吸熱ピークは、トナーとしたときに、40℃以上50℃以下の幅を有するピークを示す場合がある。
また、結着樹脂として用いる「非晶性樹脂」とは、樹脂またはトナーの示差走査熱量測定(DSC)において、オンセット点から吸熱ピークのピークトップまでの温度が10℃を超えるとき、あるいは明確な吸熱ピークが認められない樹脂であることを指す。具体的には、自動接線処理システムを備えた島津製作所社製の示差走査熱量計(装置名:DSC−60型)を用いた示差走査熱量測定(DSC)において、10℃/minの昇温速度で昇温したときのオンセット点から吸熱ピークのピークトップまでの温度が10℃を超えるとき、あるいは明確な吸熱ピークが認められないときに「非晶性」であるとする。また、前記オンセット点から吸熱ピークのピークトップまでの温度は、12℃を超えることが好ましく、明確な吸熱ピークが認められないことがより好ましい。DSC曲線における「オンセット点」の求め方は上記「結晶性樹脂」の場合と同様である。
結晶性樹脂としては、上記定義の通り結晶性を有するものであれば、如何なる組成のものを用いてもよい。具体的には、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ビニル系樹脂などが挙げられるが、定着時の紙への接着性や帯電性、および好ましい範囲での融解温度調整の観点から結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。また適度な融解温度をもつ脂肪族系の結晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
結晶性ビニル系樹脂としては、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸ミリスチル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸オレイル、(メタ)アクリル酸ベヘニル等の長鎖アルキル、アルケニルの(メタ)アクリル酸エステルを用いたビニル系樹脂が挙げられる。なお、本明細書において、”(メタ)アクリル”なる記述は、”アクリル”および”メタクリル”のいずれをも含むことを意味するものである。
一方、結晶性ポリエステル樹脂は、酸(ジカルボン酸)成分とアルコール(ジオール)成分とから合成されるものであり、本実施形態において、「酸由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を指し、「アルコール由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を指す。
前記ポリエステル樹脂が結晶性でない場合、すなわち非晶性である場合には、良好な低温定着性を確保しつつ、耐トナーブロッキング性、画像保存性が保たれない場合がある。また、結晶性ポリエステル主鎖に対して他成分を共重合したポリマの場合、他成分が50重量%以下の場合、この共重合体も結晶性ポリエステル樹脂と呼ぶ。
[酸由来構成成分]
酸由来構成成分は、脂肪族ジカルボン酸が好ましく、特に直鎖型のカルボン酸が好ましい。例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸など、あるいはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。脂肪族ジカルボン酸の中では、入手容易性を考慮すると、セバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸が好ましい。
酸由来構成成分としては、前述の脂肪族ジカルボン酸由来構成成分のほか、二重結合を持つジカルボン酸由来構成成分等の構成成分が含まれていることが好ましい。なお、前記二重結合を持つジカルボン酸由来構成成分には、二重結合を持つジカルボン酸に由来する構成成分のほか、二重結合を持つジカルボン酸の低級アルキルエステルまたは酸無水物等に由来する構成成分も含まれる。
二重結合を持つジカルボン酸は、その二重結合を利用して樹脂全体を架橋させ得る点で、定着時のホットオフセットを防ぐために好適に用いられる。このようなジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、マレイン酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、コストの点で、フマル酸、マレイン酸等が好ましい。
これらの脂肪族ジカルボン酸由来構成成分以外の酸由来構成成分(二重結合を持つジカルボン酸由来構成成分)の、酸由来構成成分における含有量としては、1構成モル%以上20構成モル%以下が好ましく、2構成モル%以上10構成モル%以下がより好ましい。
前記含有量が、1構成モル%未満の場合には、顔料分散がよくなかったり、乳化粒子径が大きくなり、凝集によるトナー径の調整が困難となる場合がある。一方、20構成モル%を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下して、画像の保存性が悪くなったり、乳化粒子径が小さ過ぎて水に溶解し、ラテックスが生じない場合がある。なお、本明細書において「構成モル%」とは、ポリエステル樹脂における各構成成分(酸由来構成成分、アルコール由来構成成分)を1単位(モル)としたときの百分率を指す。
[アルコール由来構成成分]
アルコール由来構成成分としては脂肪族ジオールが好ましく、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール等が挙げられるが、この限りではない。脂肪族ジオールの中では、樹脂の融解温度、抵抗等を考慮すると、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
前記アルコール由来構成成分は、脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が80構成モル%以上であることが好ましく、必要に応じてその他の成分を含んでもよい。前記アルコール由来構成成分としては、前記脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が90構成モル%以上であることがより好ましい。
前記含有量が、80構成モル%未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下するため、耐トナーブロッキング性、画像保存性および、低温定着性が悪化してしまう場合がある。一方、必要に応じて含まれるその他の成分としては、二重結合を持つジオール由来構成成分、スルホン酸基を持つジオール由来構成成分等の構成成分が挙げられる。
前記二重結合を持つジオールとしては、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,6−ジオール、4−ブテン−1,8−ジオール等が挙げられる。一方、前記スルホン酸基を持つジオールとしては、1,4−ジヒドロキシ−2−スルホン酸ベンゼンナトリウム塩、1,3−ジヒドロキシメチル−5−スルホン酸ベンゼンナトリウム塩、2−スルホ−1,4−ブタンジオールナトリウム塩等が挙げられる。
これらの直鎖型脂肪族ジオール由来構成成分以外のアルコール由来構成成分を加える場合(二重結合を持つジオール由来構成成分、および/または、スルホン酸基を持つジオール由来構成成分)の、アルコール由来構成成分における含有量としては、1構成モル%以上20構成モル%以下が好ましく、2構成モル%以上10構成モル%以下がより好ましい。前記含有量が、1構成モル%未満の場合には、顔料分散が不良となったり、乳化粒子径が大きくなり、凝集によるトナー径の調整が困難となる場合がある。一方、20構成モル%を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下して、画像の保存性が悪くなったり、乳化粒子径が小さ過ぎて水に溶解し、ラテックスが生じない場合がある。
前記ポリエステル樹脂の製造方法としては特に制限はなく、酸成分とアルコール成分を反応させる一般的なポリエステル重合法で製造すればよく、例えば、直接重縮合、エステル交換法等が挙げられ、モノマの種類によって使い分けて製造すればよい。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、通常1/1程度である。
前記ポリエステル樹脂の製造は、例えば、重合温度180℃以上230℃以下の間で行えばよく、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させてもよい。モノマが、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行ってもよい。共重合反応において相溶性の悪いモノマが存在する場合はあらかじめ相溶性の悪いモノマと、そのモノマと重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させてもよい。
前記ポリエステル樹脂の製造時に使用してもよい触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物、リン酸化合物、およびアミン化合物等が挙げられる。
また、本実施形態における結着樹脂の主成分である結晶性樹脂の融解温度、分子量等の調整の目的で上記の重合性単量体以外に、より短鎖のアルキル基、アルケニル基、芳香環等を有する化合物を使用してもよい。具体例としては、ジカルボン酸の場合、コハク酸、マロン酸、シュウ酸等のアルキルジカルボン酸類、およびフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ホモフタル酸、4,4’−ビ安息香酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸類、ジピコリン酸、ジニコチン酸、キノリン酸、2,3−ピラジンジカルボン酸等の含窒素芳香族ジカルボン酸類が挙げられ、ジオール類の場合、コハク酸、マロン酸、アセトンジカルボン酸、ジグリコール酸等の短鎖アルキルのジオール類が挙げられ、短鎖アルキルのビニル系重合性単量体の場合、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル等の短鎖アルキル、アルケニルの(メタ)アクリル酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン類、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類等が挙げられる。これらの重合性単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態においては、静電荷像現像用トナー用の樹脂とし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。具体例としては、仮に用いる樹脂がポリエステルである場合、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。
結晶性樹脂の重量平均分子量Mwは30,000以上であることが好ましく、35,000以上70,000以下の範囲であることがより好ましい。結晶性が高く、かつ高分子の結着樹脂を含むと高い硬度を有するトナーとなり、擦摺性に優位である。結晶性樹脂の重量平均分子量Mwが30,000を下回ると、トナー重量あたりの結晶性樹脂の分子数が多くなり、結晶性樹脂の分子間の結合由来の帯電特性が低下する場合があり、また、トナー粒子から分離しやすくなることから、遊離した樹脂に由来する問題(フィルミング、脆さによる微粉増加、粉体流動性悪化など)が発生する場合がある。上記の通り、トナーのG’(100)/G’(200)を上記範囲とするためにも、結晶性樹脂の重量平均分子量Mwは30,000以上70,000以下の範囲が好ましい。
本実施形態に係るトナーにおいて用いられる非晶性樹脂としては特に制限されないが、具体的には、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル系単量体;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のメタクリル系単量体;さらにアクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルフォン酸ナトリウム等のエチレン系不飽和酸単量体;さらにアクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのオレフィン類単量体の単独重合体、それらの単量体を2種以上組み合せた共重合体、またはそれらの混合物、さらには、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合系樹脂、または、それらと前記ビニル系樹脂との混合物、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの樹脂の中でもスチレン系樹脂やアクリル系樹脂が特に好ましい。
非晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)は50,000以上500,000以下の範囲であることが好ましく、70,000以上450,000以下の範囲であることがより好ましい。Mwが50,000未満であると、熱的にストレスな条件での使用、例えば、薄紙、低画像カバレッジ、加熱時間長(プロセス速度遅)などの条件では高温定着時にオフセットが発生したり、画像強度が悪化する場合があり、500,000を超えると低温定着性が悪化したり、定着画像の光沢が低下したりする場合がある。非晶性樹脂の数平均分子量(Mn)は、10,000以上40,000以下の範囲であることが好ましく、12,000以上35,000以下の範囲であることがより好ましい。Mnが10,000未満であると、定着画像の強度低下を生じる場合があり、40,000を超えると低温定着性が悪化したり、定着画像の光沢が低下したりする場合がある。上記の通り、トナーのG’(100)/G’(200)を上記範囲とするためには、非晶性樹脂の重量平均分子量Mwは70,000以上200,000以下がさらに好ましく、90,000以上150,000以下の範囲が特に好ましい。
離型剤の具体的な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、加熱により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ような脂肪酸アミド類や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、ホホバ油等のような植物系ワックス、ミツロウのごとき動物系ワックス、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、フィッシャトロプシュワックス等のような鉱物、石油系ワックス、及びそれらの変性物を使用することができる。
これらの中から、示差熱分析における吸熱ピーク温度が50℃以上80℃以下の範囲であるもの、好ましくは吸熱ピーク温度と発熱ピーク温度との差が5℃以上20℃以下の範囲であるもの、また、酸価が3mgKOH/g以上10mgKOH/g以下の範囲であるものを選択すればよい。
本実施形態において、離型剤として、離型剤の示差熱分析の吸熱ピークにおけるベースラインからピーク高さの10%の高さにおいてベースラインと平行に引いた線の温度幅が10℃以上20℃以下の範囲であるものを選択してもよいし、精製処理等により上記範囲のものを得てもよい。精製方法としては、特に制限はないが、例えば、再沈殿法(再結晶法、溶融再結晶化法)、カラム精製法、溶媒抽出、分留等が挙げられる。
これらの離型剤は単独で使用可能な他、2種類以上組み合わせて使用してもよい。これら離型剤の含有量としては結着樹脂100重量部に対して、1重量部以上10重量部以下が好ましく、5重量部以上9重量部以下がより好ましい。
本実施形態のトナーに用いられる着色剤としては染料および顔料でもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が好ましい。好ましい顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアンブルー、マラカイトグリーンオキサート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジジンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等の公知の顔料を使用すればよい。また、着色剤として磁性粉を使用してもよい。磁性粉としては、コバルト、鉄、ニッケルなどの強磁性金属、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム、鉛、マグネシウム、亜鉛、マンガンなどの金属の合金、酸化物などの公知の磁性体を使用すればよい。
これらは単独で使用可能な他、2種類以上組み合わせて使用してもよい。これら着色剤の含有量としては結着樹脂100重量部に対して、0.1重量部以上40重量部以下が好ましく、1重量部以上30重量部以下がさらに好ましい。
なお、前記着色剤の種類を適宜選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等の各色トナーが得られる。
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよく、例えば、無機粒子、帯電制御剤等の公知の各種添加剤等が挙げられる。
本実施形態のトナーには必要に応じて無機粒子を添加してもよい。前記無機粒子としてはシリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理したもの等公知の無機粒子を単独または二種以上を組み合わせて使用すればよいが、発色性やOHP透過性等透明性を損なわないという観点から屈折率が結着樹脂よりも小さいシリカ粒子が好ましい。またシリカ粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものが好ましい。
これら無機粒子を添加することによりトナーの粘弾性を調整してもよく、画像光沢度や紙への染み込みを調整してもよい。無機粒子はトナー原料100重量部に対して0.5重量%以上20重量%以下含有されることが好ましく、1重量%以上15重量%以下がさらに好ましい。
本実施形態のトナーには必要に応じて帯電制御剤を添加してもよい。帯電制御剤としてはクロム系アゾ染料、鉄系アゾ染料、アルミニウムアゾ染料、サリチル酸金属錯体などを使用すればよい。
<静電荷像現像用トナーの製造方法>
本実施形態に係るトナーは、乳化重合凝集法(凝集・合一法)などの湿式製法で製造することが好ましい。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの製造方法は、例えば、樹脂粒子を分散した樹脂粒子分散液と、着色剤を分散した着色剤分散液と、離型剤を分散した離型剤分散液とを混合し、樹脂粒子、離型剤および着色剤を含む凝集粒子を形成する凝集工程と、凝集系内のpHを調整して凝集粒子の凝集の成長を停止させる停止工程と、凝集粒子を樹脂粒子の融点またはガラス転移温度以上の温度に加熱して、融合させる融合工程と、融合して得られたトナー粒子を少なくとも水を用いて洗浄する洗浄工程と、を含む方法である。トナー粒子を乾燥する乾燥工程をさらに有していてもよい。また、必要に応じて、凝集工程の後に、同じまたは異なる樹脂粒子を添加し、凝集粒子の表面に付着させるシェル層形成工程を有してもよい。
本実施形態において、静電荷像現像用トナーの製造方法は、樹脂を含む樹脂粒子と離型剤とを溶融混合して分散した樹脂粒子/離型剤混合分散液を調製する樹脂粒子/離型剤混合分散液調製工程と、樹脂粒子/離型剤混合分散液と着色剤を分散した着色剤分散液とを混合し、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る融合工程と、を含む方法であることが好ましい。この方法により、小径トナーを作製しやすい、離型剤粒子などが内包し易くなる等の利点がある。
以下、静電荷像現像用トナーの製造方法の一例における各工程について詳細に説明する。なお、本実施形態に係るトナーの製造方法はこれに限定されるものではない。
[分散液調製工程]
分散液調製工程においては、樹脂粒子分散液、着色剤分散液、離型剤分散液、樹脂粒子/離型剤混合分散液などを準備する。
樹脂粒子分散液は、公知の転相乳化方法を用いるか、あるいは樹脂のガラス転移温度以上に加熱して機械的せん断力によって乳化させる方法などを用いて調製すればよい。この際、イオン性界面活性剤を添加してもよい。
着色剤分散液は、例えば、イオン性界面活性剤を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック等の所望の色の着色剤粒子を溶媒中に分散させることにより調整すればよい。
離型剤分散液は、例えば、離型剤を、水中に高分子電解質(例えば、イオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基など)とともに分散し、離型剤の融点以上に加熱するとともに、強い剪断をかけられるホモジナイザや圧力吐出型分散機により粒子化することにより調整すればよい。
樹脂粒子/離型剤混合分散液は、例えば、あらかじめ乾式あるいは湿式で樹脂および離型剤を溶融混練した後、その混練物を水中に添加し、樹脂のガラス転移温度以上に加熱して機械的せん断力によって乳化させる方法など等により、調製すればよい。
[凝集工程]
凝集工程においては、樹脂粒子分散液と着色剤分散液と離型剤分散液とを混合し、樹脂粒子と離型剤と必要に応じて着色剤とをヘテロ凝集させ、所望のトナー径にほぼ近い径を持つ凝集粒子(コア凝集粒子)を形成する。あるいは、樹脂粒子/離型剤混合分散液と着色剤分散液とを混合し、樹脂粒子と離型剤と必要に応じて着色剤とをヘテロ凝集させ、所望のトナー径にほぼ近い径を持つ凝集粒子(コア凝集粒子)を形成する。
[シェル層形成工程]
シェル層形成工程においては、コア凝集粒子の表面に、樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液を用いて樹脂粒子を付着させ、所望の厚みの被覆層(シェル層)を形成することにより、コア凝集粒子表面にシェル層が形成されたコア/シェル構造を持つ凝集粒子(コア/シェル凝集粒子)を得る。
なお、凝集工程、シェル層形成工程は、段階的に複数回に分けて繰り返し実施したものであってもよい。
ここで、凝集工程およびシェル層形成工程において用いられる、樹脂粒子、着色剤、離型剤の体積平均粒径は、トナー径および粒度分布を所望の値に調整するのを容易とするために、1μm以下であることが好ましく、100nm以上300nm以下の範囲であることがより好ましい。
体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(LA−700:堀場製作所製)を用いて測定する。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約2gになるように調整し、これにイオン交換水を添加して、約40mLにする。これをセルに適当な濃度になるまで投入し、約2分間待って、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、体積平均粒径の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。
[停止工程]
停止工程においては、凝集系内のpHを調整することにより、凝集粒子の凝集成長を停止させる。具体的には凝集系内のpHを6以上9以下の範囲に調整することにより、凝集粒子の成長を停止させる。
[融合工程]
融合工程(融合・合一工程)においては、まず、凝集工程および必要に応じて行われたシェル形成工程を経て得られた凝集粒子を含有する溶液中にて、凝集粒子中に含まれる樹脂粒子の融点あるいはガラス転移温度以上の温度に加熱して、融合・合一することによりトナー粒子を得る。
[洗浄工程]
洗浄工程においては、融合工程にて得られたトナー粒子の分散液にイオン交換水による置換洗浄を少なくとも施し、固液分離を行う。固液分離方法には特に制限はないが、生産性などの点から、吸引濾過、加圧濾過等が好ましく用いられる。
[乾燥工程]
乾燥工程においては、固液分離されたウェットケーキを乾燥し、トナー粒子を得る。乾燥方法には特に制限はないが、生産性などの点から、凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が好ましく用いられる。
<静電荷像現像用トナーの物性>
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの体積平均粒径としては、4μm以上8μm以下の範囲が好ましく、5μm以上7μm以下の範囲がより好ましく、また、個数平均粒径としては、3μm以上7μm以下の範囲が好ましく、4μm以上6μm以下の範囲がより好ましい。
前記体積平均粒径および個数平均粒径の測定は、コールターマルチサイザII型(ベックマン−コールター社製)を用いて、100μmのアパーチャ径で測定することにより行われる。この時、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒分散させた後に行う。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの体積平均粒度分布指標GSDvは、1.27以下であり、好ましくは1.25以下である。GSDvが1.27を超えると粒度分布がシャープとならず、解像性が低下し、トナー飛散やかぶり等の画像欠陥の原因となる場合がある。
なお、体積平均粒径D50vおよび体積平均粒度分布指標GSDvは、以下のようにして求める。前述のコールターマルチサイザII型(ベックマン−コールター社製)で測定されるトナーの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いて、累積16%となる粒径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒径を体積D50v、数D50p、累積84%となる粒径を体積D84v、数D84pと定義する。この際、D50vは体積平均粒径を表し、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2として求められる。なお、(D84p/D16p)1/2は数平均粒度分布指標(GSDp)を表す。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの、下記式で表される形状係数SF1は好ましくは110以上140以下の範囲、より好ましくは115以上130以下の範囲である。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100
〔ただし、上記式において、MLはトナーの最大長(μm)を表し、Aはトナーの投影面積(μm)を表す。〕
トナーの形状係数SF1が110より小さい、または140を超えると、長期にわたって、優れた帯電性、クリーニング性、転写性が得られないことがある。
なお、形状係数SF1はルーゼックス画像解析装置(株式会社ニレコ製、FT)を用いて次のように測定する。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個のトナーについて最大長(ML)と投影面積(A)を測定し、個々のトナーについて、(ML/A)×(π/4)×100を算出し、これを平均した値を形状係数SF1として求める。
<静電荷像現像用現像剤>
本実施形態において、静電荷像現像用現像剤は、前記本実施形態の静電荷像現像用トナーを含有する以外は特に制限はなく、目的に応じて適宜の成分組成をとればよい。本実施形態における静電荷像現像用現像剤は、静電荷像現像用トナーを、単独で用いると一成分系の静電荷像現像用現像剤となり、また、キャリアと組み合わせて用いると二成分系の静電荷像現像用現像剤となる。
例えばキャリアを用いる場合のそのキャリアとしては、特に制限はなく、それ自体公知のキャリアが挙げられ、例えば、特開昭62−39879号公報、特開昭56−11461号公報等に記載された樹脂被覆キャリア等の公知のキャリアが挙げられる。
キャリアの具体例としては、以下の樹脂被覆キャリアが挙げられる。該キャリアの核体粒子としては、通常の鉄粉、フェライト、マグネタイト造型物などが挙げられ、その体積平均粒径は、30μm以上200μm以下程度の範囲である。
また、上記樹脂被覆キャリアの被覆樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類;ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等のビニルピリジン類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロぺニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有モノマ;などの単独重合体、または2種類以上のモノマからなる共重合体、さらに、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等を含むシリコーン樹脂類、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上併用してもよい。被覆樹脂の被覆量としては、前記核体粒子100重量部に対して0.1重量部以上10重量部以下程度の範囲が好ましく、0.5重量部以上3.0重量部以下の範囲がより好ましい。
キャリアの製造には、加熱型ニーダ、加熱型ヘンシェルミキサ、UMミキサなどを使用すればよく、前記被覆樹脂の量によっては、加熱型流動転動床、加熱型キルンなどを使用してもよい。
静電荷像現像用現像剤における前記本実施形態の静電荷像現像用トナーとキャリアとの混合比としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよい。
<トナーカートリッジ>
本実施形態に係るトナーカートリッジは、前記本実施形態の静電荷像現像用トナーを含有するものであればよく、特に制限はない。トナーカートリッジは、例えば、現像手段を備えた画像形成装置に着脱され、この現像手段に供給されるためのトナーとして、前記本実施形態の静電荷像現像用トナーが収納されているものである。
<プロセスカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、像保持体と、像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段とを備える。本実施形態のプロセスカートリッジは、必要に応じて、像保持体の表面を帯電させるための帯電手段と、帯電部材を清掃するための帯電部材清掃部材と、帯電した像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の像保持体の表面に残留した残留トナーを除去する残留トナー除去手段とからなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。
本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの一例の概略構成を図1に示し、その構成について説明する。プロセスカートリッジ1は、静電潜像が形成される像保持体としての感光体(電子写真感光体)10と、感光体10の表面を接触帯電する帯電部材としての円筒状の帯電ロール12と、帯電ロール12に接触して帯電ロール12の表面を清掃する帯電部材清掃部材としてのクリーニングロール14と、感光体10の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段としての現像ロール16と、感光体10の表面に接触して、転写後に感光体10の表面に残留した残留トナーなどを除去する残留トナー除去手段としてのクリーニングブレード20とが一体に支持されており、画像形成装置に着脱自在である。画像形成装置に装着されたときには感光体10の周囲に、帯電ロール12、レーザ光あるいは原稿の反射光などにより感光体10の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置22、現像ロール16、感光体10表面のトナー像を被転写体である記録用紙26に転写処理する転写手段としての転写ロール18、クリーニングブレード20がこの順序で配置されるようになっている。なお、図1では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、その記載を省略してある。
本実施形態に係るプロセスカートリッジ1の動作について説明する。
まず、感光体10表面に接触された帯電ロール12に対して電圧を高圧電源(図示せず)から給電することによって、感光体10の表面を一様に高電位に帯電する。このとき感光体10および帯電ロール12は図1の矢印方向にそれぞれ回転する。帯電後、感光体10表面に露光装置22により画像情報に応じた画像光(露光)が照射されると、照射された部分は電位が低下する。画像光は画像の黒/白などに応じた光量の分布であるため、画像光の照射によって感光体10表面に記録画像に対応する電位分布、すなわち静電潜像が形成される。静電潜像が形成された部分が、現像ロール16を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電潜像を可視化したトナー像が形成される。トナー像が形成された部分に、所定のタイミングでレジストロール(図示せず)により記録用紙26が搬送され、感光体10表面のトナー像と重なる。このトナー像が、転写ロール18によって記録用紙26に転写された後、記録用紙26は、感光体10から分離される。分離された記録用紙26は搬送経路を通って搬送され、定着手段としての定着ユニット(図示せず)によって、加熱加圧定着されたあと、機外へ排出される。
プロセスカートリッジ1に設けられた帯電ロール12にはクリーニングロール14が設置され、高圧電源からベアリングに電圧が印加され、クリーニングロール14が帯電ロール12と電気的に同極性を有することで、異物がクリーニングロール14および帯電ロール12表面にほとんど蓄積させることなく移行し、クリーニングブレード20で回収させるため、帯電部材に付着したトナーなどの異物が長期にわたり、安定的に除去される。このため、長期にわたり帯電ロール12に汚れがほとんど蓄積することなく、安定した帯電性能が維持される。
感光体10は、少なくとも静電潜像(静電荷像)が形成される機能を有する。電子写真感光体は、円筒状の導電性の基体外周面に必要に応じて下引き層と、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とがこの順序で形成されたものである。電荷発生層と電荷輸送層の積層順序は逆であってもよい。これらは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを別個の層(電荷発生層、電荷輸送層)に含有させて積層した積層型感光体であるが、電荷発生物質と電荷輸送物質との双方を同一の層に含む単層型感光体であってもよく、好ましくは積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。また、感光層の上に保護層を有してもよい。また、有機感光体に限らずアモルファスシリコン感光膜など他の種類の感光層を使用してもよい。
露光装置22としては、特に制限はなく、例えば、感光体10表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光などの光源を、所望の像様に露光するレーザ光学系、LEDアレイなどの光学系機器などが挙げられる。
現像手段は、感光体10上に形成された静電潜像を静電荷像現像用トナーを含む一成分現像剤あるいは二成分現像剤により現像してトナー像を形成する機能を有する。そのような現像装置としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよく、トナー層が感光体10に接触する方式のものでも、接触しない方式のものでもよい。例えば、図1のように静電荷像現像用トナーを現像ロール16を用いて感光体10に付着させる機能を有する現像器、あるいはブラシなどを用いてトナーを感光体10に付着させる機能を有する現像器など、公知の現像器などが挙げられる。
転写手段としては、紙などに直接転写する方式のものでも、中間転写体を介して転写する方式のものでもよい。例えば、図1に示すような記録用紙26を介して直接接触して転写する導電性または半導電性のロールなどを用いた転写ロール18および転写ロール押圧装置(図示せず)を用いればよい。また、記録用紙26の裏側(感光体と反対側)からトナーとは逆極性の電荷を記録用紙26に与え、静電気力によりトナー像を記録用紙26に転写するものを用いてもよい。転写ロール18は、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、プロセススピード(周速)などにより、任意に設定すればよい。また、低コスト化のため、転写ロール18として単層の発泡ロールなどが好適に用いられる。
定着手段としての定着ユニットとしては、記録用紙26に転写されたトナー像を加熱、加圧あるいは加熱加圧により定着するものであれば特に制限はない。例えば、加熱ロールと加圧ロールとを備える定着装置が用いられる。
トナー像を転写する被転写体である記録用紙26としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタなどに使用される普通紙、OHPシートなどが挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、転写材の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂などでコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙などが好適に使用される。
記録用紙26として、表面粗さが2.0μm以上3.5μm以下の普通紙、0.5μm以上1.9μm以下のコート紙に限らず、5μm以上、さらには10μm以上の更紙を用いても光沢むらの発生が抑制される。
<画像形成装置>
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段と、現像されたトナー画像を被転写体に転写する転写手段とを備える。本実施形態の画像形成装置は、必要に応じて、像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、帯電部材を清掃するための帯電部材清掃部材と、被転写体に転写されたトナー画像を定着するための定着手段と、転写後の像保持体の表面に残留した残留トナーを除去する残留トナー除去手段と、残留トナー除去手段により除去された残留トナーを回収し、回収された残留トナーを現像手段に供給する残留トナー回収供給手段とからなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。また、本実施形態に係る画像形成装置は、上記プロセスカートリッジを使用するものであってもよい。
本実施形態に係る画像形成装置の一例の概略構成を図2に示し、その構成について説明する。画像形成装置3は、静電潜像が形成される像保持体としての感光体10と、感光体10の表面を接触帯電する帯電部材としての円筒状の帯電ロール12と、帯電ロール12に接触して帯電ロール12の表面を清掃する帯電部材清掃部材としてのクリーニングロール14と、レーザ光あるいは原稿の反射光などにより感光体10の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置22と、感光体10の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段としての現像ロール16と、感光体10表面のトナー像を被転写体である記録用紙26に転写処理する転写手段としての転写ロール18と、感光体10の表面に接触して、転写後に感光体10の表面に残留した残留トナーなどを除去する残留トナー除去手段としてのクリーニングブレード20とを備える。画像形成装置3において、感光体10の周囲に、帯電ロール12、露光装置22、現像ロール16、転写ロール18、クリーニングブレード20がこの順序で配置されている。また、定着手段として加熱ロール30と加圧ロール32とを備える定着装置28を備える。なお、図2では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、その記載を省略してある。画像形成装置3の各構成、画像形成時の動作は図1のプロセスカートリッジ1と同様である。
本実施形態に係る画像形成装置において、加熱ロール30等の加熱部材と、加圧ロール32等の加圧部材との間に未定着画像が形成された被転写体を通過させるが、加熱部材の表面層の熱伝導率が1W/m・K以上であることが好ましい。高熱伝導率の定着ロールを用いる場合、未定着画像に与える温度むらが大きく、離型性も不足するため密着性にむらが生じ易いため、光沢むらやなし地模様などの影響が出る場合がある。本実施形態に係るトナーを用いることにより、熱ロスの少ない高熱伝導率の定着ロールを用いた省エネルギー性に優れた定着ロールを用いる画像形成装置において、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制される。
本実施形態に係る画像形成装置の各構成については、これらに限らず従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成を適用してもよい。すなわち、帯電部材、帯電部材清掃手段、潜像形成手段、現像手段、転写手段、残留トナー除去手段、残留トナー回収供給手段、除電手段、給紙手段、搬送手段、画像制御手段等について、必要に応じて従来公知のものが適宜採用される。これらの構成については、本実施形態において特に限定されるものではない。
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
[結晶性樹脂1の調製]
ヘキサンジオール54mol%、ドデカン2酸46mol%、触媒としてジブチルスズオキシド0.1mol%の割合にてフラスコ内で混合し、減圧雰囲気下、220℃まで加熱し、6時間脱水縮合反応を行うことで、結晶性ポリエステル樹脂を得た。以下の条件にてGPC測定を行い、重量平均分子量45,000の結晶性樹脂を得た。
(GPC測定)
測定器「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)社製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製、6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
[非晶性樹脂1の調製]
撹拌機、温度計、コンデンサ、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、テレフタル酸ジメチル23mol%、イソフタル酸10mol%、ドデセニルコハク酸無水物15mol%、トリメリット酸無水物3mol%、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物5mol%、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物45mol%の割合で投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、触媒としてジブチルスズオキシド0.06mol%の割合で加え、窒素ガス気流下約190℃で約7時間撹拌反応させ、さらに温度を約250℃に上げて約5.0時間撹拌反応させた後、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、減圧下で約0.5時間撹拌反応させて、ポリエステル樹脂を得た。ポリエステル樹脂の重量平均分子量Mwは90,000、数平均分子量Mnは15,000であった。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の調製]
結晶性樹脂1、カルナバワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差12℃)を用い、結晶性樹脂40質量部、カルナバワックス40質量部および脱イオン水720質量部をステンレス鋼製ビーカに入れ、温浴下、90℃に加熱後、結晶性ポリエステル樹脂とワックス混合物が溶融した時点で、ホモジナイザ(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて10,000rpmで撹拌した。次いでアニオン性界面活性剤(花王製:ラテムルPSK;20質量%)1.8質量部を滴下しながら、乳化分散を行い、平均粒子径0.160μmの結晶性樹脂/離型剤分散液(1)(固形分10質量%、樹脂粒子濃度5質量%、離型剤濃度5質量%)を得た。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液2の調製]
離型剤として精製木蝋ワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度50℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差12℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.170μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液2(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液3の調製]
離型剤として精製キャンデリラワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度80℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差13℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.145μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液3(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液4の調製]
離型剤として精製ライスワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅10℃、ピーク温度差11℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.15μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液4(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液5の調製]
離型剤として精製エステルワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅20℃、ピーク温度差14℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.22μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液5(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液6の調製]
離型剤としてパラフィンワックス(酸価3mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差15℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.18μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液6(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液7の調製]
離型剤として精製蜜蝋ワックス(酸価10mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差10℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.165μmの離型剤分散液7(結晶性樹脂・離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液8の調製]
離型剤としてエチレングリコールモノヒドロキシステアレートワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差5℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.16μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液8(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液9の調製]
離型剤としてステアリルヒドロキシステアレートワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差20℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.2μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液9(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液10の調製]
離型剤としてヒドロキシステアリン酸エステルワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差4.8℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.18μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液10(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液11の調製]
離型剤として酸価ポリエチレンワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差21℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.20μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液11(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液12の調製]
離型剤としてグリセリンモノオレートワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度42℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差13℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.18μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液12(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液13の調製]
離型剤としてモンタンワックス(LicowaxE 酸末端変性品 酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度83℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差14.5℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.25μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液13(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液14の調製]
離型剤としてグリセリンモノステアレートワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅8℃、ピーク温度差12.5℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.18μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液14(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液15の調製]
離型剤としてモンタンワックス(Licowax KST 酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅22℃、ピーク温度差13℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.21μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液15(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液16の調製]
離型剤としてエステルワックス(Wep3 日油製 酸価1.0mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差13℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.19μmの結晶性樹脂/離型剤混合分散液16(離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂/離型剤混合分散液17の調製]
離型剤として未精製キャンデリラワックス(酸価12mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差12℃)を用いた以外は結晶性樹脂/離型剤混合分散液1と同様にして、体積平均粒径が0.18μmの離型剤分散液17(結晶性樹脂・離型剤濃度:5質量%)を調製した。
[結晶性樹脂分散液1の調製]
結晶性樹脂1 40質量部、および脱イオン水760質量部をステンレス鋼製ビーカに入れ、温浴下、90℃に加熱後、結晶性樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザ(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて10,000rpmで撹拌した。次いでアニオン性界面活性剤(花王製:ラテムルPS;20質量%)1.8質量部を滴下しながら、乳化分散を行い、平均粒子径0.180μmの結晶性樹脂分散液(1)(固形分5質量%、樹脂粒子濃度5質量%)を得た。
[離型剤分散液1の調製]
カルナウバワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差12℃)40質量部、および脱イオン水760質量部をステンレス鋼製ビーカに入れ、温浴下、90℃に加熱後、結晶性樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザ(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて10,000rpmで撹拌した。次いでアニオン性界面活性剤(花王製:ラテムルPS;20質量%)1.8質量部を滴下しながら、乳化分散を行い、平均粒子径0.175μmの離型剤分散液(1)(固形分5質量%、樹脂粒子濃度5質量%)を得た。
[非晶性樹脂/離型剤混合分散液1の調製]
非晶性樹脂1、カルナバワックス(酸価6mgKOH/g、吸熱ピーク温度65℃、10%吸熱温度幅15℃、ピーク温度差14.5℃)を用いて、結晶性樹脂/離型剤混合分散液1に示した方法、条件と同様の方法で、体積平均粒径が0.25μmの非晶性樹脂/離型剤混合分散液(樹脂粒子濃度:5質量%、離型剤濃度:5質量%)を同時に調製した。
[着色剤分散液の調製]
シアン顔料(大日精化(株)製、PigmentBlue15:3(銅フタロシアニン)) 1,000質量部
アニオン界面活性剤(花王製、ぺレックスNBL 20質量%) 150質量部
イオン交換水 4,000質量部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザ((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて約1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤分散液を調製した。着色剤分散液における着色剤(シアン顔料)の体積平均粒径は0.15μm、着色剤粒子濃度は20質量%であった。
[無機微粒子分散液1の調整]
酸化チタン微粒子(堺化学 STR−60C−LP) 50質量部
アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンSC) 5質量部
イオン交換水 200質量部
以上を混合し、ホモジナイザ(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて10分間分散した後、循環式超音波分散機(日本精機製作所製、RUS−600TCVP)にかけて、体積平均粒径0.4μmのチタン微粒子を含有する無機微粒子分散液1を得た。
[定着ロール1の製造]
Φ35mm、肉厚2.0mmのアルミパイプ(金属円筒体)表面に、無電解ニッケルメッキ浴(商品名「カニゼン」、日本カニゼン製)により無電解メッキを施し、ニッケル厚み10μmのメッキ膜を形成した。その後、バッジ炉に該アルミパイプを投入し、400℃30分の熱処理を行い、メッキ膜中のリン酸成分や界面活性剤が分解し、硬質のメッキ膜を形成した。下記の方法で定着ロールの表面層の熱伝導率を測定したところ、10W/m・Kであった。
[定着ロール2の製造]
Φ35mm、肉厚2.0mmのアルミパイプ(金属円筒体)表面に、予めPTFE粒子が分散されている無電解ニッケルメッキ浴(商品名「カニフロンA」、日本カニゼン製)により無電解メッキを施し、ニッケルとPTFE粒子で形成される厚み50μmのメッキ膜を形成した。その後、バッジ炉に該アルミパイプを投入し、400℃30分の熱処理を行い、メッキ膜中のリン酸成分や界面活性剤が分解し、硬質のメッキ膜を形成した。定着ロール2の表面層の熱伝導率は、1.5W/m・Kであった。
[定着ロール3の製造]
Φ35mm、肉厚2.0mmのアルミパイプ表面に表面洗浄、プライマ塗布などの下処理を施した後、PFA樹脂の粉体塗料(商品名MP−10、デュポン社製)を粉体塗装し、焼成工程および周方向の研磨工程を繰り返し、表面粗さRz=2.0μm、厚み20μmのフッ素樹脂層を形成した。定着ロール3の表面層の熱伝導率は、0.8W/m・Kであった。
[定着ロール表面層の熱伝導率の測定方法]
本実施例における加熱部材の最表層の熱伝導率は、市販の熱伝導率測定器(例えば、英弘精機株式会社製NC074シリーズや株式会社シロ産業社製迅速熱伝導率計M69M−500など)により測定した。
<実施例1>
[トナー粒子の調製]
結晶性樹脂/離型剤混合分散液 300質量部
着色剤分散液 50質量部
離型剤分散液 60質量部
硫酸アルミニウム(和光純薬社製) 0.5質量部
界面活性剤水溶液(ペレックスNBL(35%有効成分)、アルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム、花王(株)社製) 65質量部
イオン交換水 300質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、ホモジナイザ(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで撹拌しながら加熱した。48℃で保持した後、平均粒径が約5.2μm以上である凝集粒子が形成されていることが確認された。続いて、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を15質量部穏やかに添加し、pHを7.5とした後、撹拌を継続しながら90℃まで加熱し、3時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー粒子を得た。
[トナーの調製]
トナー粒子100質量部に対して、添加剤としてデシルシランで表面処理した針状のルチル型酸化チタン(体積平均粒径D50:15nm、粉体抵抗:1015Ωcm)を1質量部、ヘンシェルミキサを用いてブレンドした後、45μm網目の篩を用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。
[現像剤の調製]
フェライト粒子(体積平均粒径:50μm) 100質量部
トルエン 14質量部
スチレン−メタクリレート共重合体(成分比:90/10、重量平均分子量:7万)
2質量部
カーボンブラック(R330:キャボット社製) 0.2質量部
まず、フェライト粒子を除く上記各成分を10分間スターラで撹拌させて、分散した被覆樹脂液を調製し、次に、この被覆樹脂液と前記フェライト粒子とを真空脱気型ニーダに入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを得たのち、Vブレンダにてトナー10質量部、キャリア200質量部で撹拌混合し、212μm網目の篩を用いて現像剤を得た。
[トナーの周波数6.28Rad動的粘弾測定における100℃の貯蔵弾性率G’(100)、200℃の貯蔵弾性率G’(200)の測定方法]
貯蔵弾性率G’および損失弾性率G’’は、レオメータ(レオメトリックサイエンティフィック社製:ARESレオメータ)を使用し、パラレルプレートを用いて周波数6.28Radの条件で、昇温測定を行った。サンプルセットを120℃から140℃程度で行い室温まで冷却した後、昇温速度1℃/分で加熱し、1℃毎に昇温時の貯蔵弾性率G’、損失弾性率G’’、およびtanδを測定した。
[トナー中の離型剤の示差熱分析]
さらに、DSC測定は、従来公知の示差走査型熱量計(島津製作所製:DSC60A)を用いてASTMD3418−8に準拠して測定した。装置の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いた。サンプルは、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行った。室温(10℃以上30℃以下)から150℃まで昇温したものを1回目とし、0℃まで10℃/minで冷却後、再度150℃まで10℃/minで昇温したものを2回目とし、2回目の測定結果における離型剤の吸熱ピーク温度、発熱ピーク温度、吸熱ピークにおけるベースラインからピーク高さの10%の高さにおいてベースラインと平行に引いた線の温度幅を求めた。
[トナー中の離型剤の酸価の測定方法]
トナー中の離型剤の酸価は、JIS K0070−1992の電位差滴定法により測定した。
[光沢むら評価]
現像剤1、定着ロール1を用いて、富士ゼロックス(株)社製カラー複写機「DocuCentre−II C7500」の改造機を用いて、光沢むらの評価を行った。評価は、それぞれの現像剤を投入した後、高温高湿環境下(32℃・90%RH)、SP紙(富士ゼロックスオフィスサプライ製、坪量64g/m)を用い、連続10,000枚の印字を行った。印字画像は、用紙先端部から50mmの位置にプロセス方向に対して垂直に、画像密度2%となるような用紙幅の帯を作成した画像を用いた。10,000枚印字後、画像濃度1.3から1.5(X−Rite社 404にて測定)になるように更紙(大王製紙 おうむ A4サイズ)上にソリッド画像を10箇所採取、光沢むらを目視確認にて評価した。評価は以下の基準で行った。結果を表1に示す。
◎:良好ムラは確認できず非常に良好
○:1箇所以上2箇所以下のソリッド部分でかろうじてムラが確認できるが良好
△:3箇所以上4箇所以下のソリッド部分でかろうじてムラが確認できるが実使用上問題ない
×:5箇所以上のソリッド部分でムラが確認される
[ストレスフィードテスト評価]
上記記載のカラー複写機改造機にて厚紙(坪量200g/m)上にソリッド画像を作製(濃度1.5から1.7)、さらに自動現行送り装置部分に、20枚重ねてセットし、自動で走行させるテストを5回繰り返し、画像上のソリッド部分の濃淡むらを目視で評価した。評価は以下の基準で行った。結果を表1に示す。
◎:画像乱れ、欠陥なし、非常に良好
○:20枚中、1以上2枚以下でごくわずかに画像乱れあるが良好
△:20枚中、3以上4枚以下でごくわずかに画像乱れあるが実使用上問題ない
×:5枚以上で見た目ではっきり確認できる画像みだれや欠陥あり
参考例2>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液2を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子2、トナー2、現像剤2を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
参考例3>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液3を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子3、トナー3、現像剤3を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例4>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液4を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子4、トナー4、現像剤4を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例5>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液5を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子5、トナー5、現像剤5を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例6>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液6を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子6、トナー6、現像剤6を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例7>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液7を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子7、トナー7、現像剤7を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例8>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液8を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子8、トナー8、現像剤8を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例9>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液9を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子9、トナー9、現像剤9を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例10>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液10を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子10、トナー10、現像剤10を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例11>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液11を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子11、トナー11、現像剤11を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例12>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂分散液1および離型剤分散液1を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子12、トナー12、現像剤12を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例13>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに非晶性樹脂/離型剤混合分散液1を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子13、トナー13、現像剤13を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
参考例14>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液12を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子14、トナー14、現像剤14を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
参考例15>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液13を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子15、トナー15、現像剤15を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
参考例16>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液14を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子16、トナー16、現像剤16を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
参考例17>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液15を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子17、トナー17、現像剤17を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例18>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液16を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子18、トナー18、現像剤18を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例19>
結晶性樹脂/離型剤混合分散液1の代わりに結晶性樹脂/離型剤混合分散液17を用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子19、トナー19、現像剤19を調製し、実施例1と同様に評価を行った。結果を表1に示す。
参考例20>
酸化チタン微粒子分散液を10質量部、硫酸アルミニウムの代わりに塩化カルシウム二水和物1%水溶液を50質量部用いた以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子20、トナー20、現像剤20を調製し、評価を行った。結果を表1に示す。
参考例21>
トナー粒子作製の際、1N水酸化ナトリウムをpH9.0になるまで投入し、続いてイオン封鎖剤としてクレワットOH300(ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ナガセケムテック製の10%希釈液)を20質量部投入した以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子21、トナー21、現像剤21を調製し、評価を行った。結果を表1に示す。
参考例22>
定着ロール1の代わりに定着ロール2を用いた以外は実施例1と同様の方法により、評価を行った。結果を表1に示す。
参考例23>
定着ロール1の代わりに定着ロール3を用いた以外は実施例1と同様の方法により、評価を行った。結果を表1に示す。
<比較例1>
トナー粒子作製の際、塩化第二鉄38%水溶液を0.1質量部、カチオン高分子凝集剤0.1%水溶液(大明化学製、TC5002)を用いた以外は実施例20と同様の方法により、トナー粒子22、トナー22、現像剤22を調製し、評価を行った。結果を表1に示す。
<比較例2>
トナー粒子作製の際、1N水酸化ナトリウムをpH9.5になるまで投入し、続いてイオン封鎖剤としてクレワットTH(TTHA、トリエチレンテトラミン六酢酸、ナガセケムテック製の10%希釈液)を20質量部投入した以外は実施例1と同様の方法により、トナー粒子23、トナー23、現像剤23を調製し、評価を行った。結果を表1に示す。
Figure 0005585108
このように、実施例1,4〜13,18,19では、表面の凹凸が大きい用紙に画像形成した場合でも光沢むらの発生が抑制された。
1 プロセスカートリッジ、3 画像形成装置、10 感光体、12 帯電ロール、14 クリーニングロール、16 現像ロール、18 転写ロール、20 クリーニングブレード、24 高圧電源、26 被転写体、28 定着装置、30 加熱ロール、32 加圧ロール。

Claims (9)

  1. 樹脂および離型剤を含み、
    トナーの周波数6.28Rad動的粘弾測定における100℃の貯蔵弾性率をG’(100)、200℃の貯蔵弾性率をG’(200)としたとき、G’(100)/G’(200)が2.1以上以下の範囲であり、
    前記トナーの示差熱分析において、前記離型剤の吸熱ピーク温度が50℃以上65℃以下の範囲であり、前記離型剤の吸熱ピークにおけるベースラインからピーク高さの10%の高さにおいてベースラインと平行に引いた線の温度幅が10℃以上20℃以下の範囲であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  2. 前記離型剤の酸価が、3mgKOH/g以上10mgKOH/g以下の範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記トナーの示差熱分析において、前記離型剤の吸熱ピーク温度と発熱ピーク温度との差が、5℃以上20℃以下の範囲であることを特徴とする、請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 樹脂を含む樹脂粒子と離型剤とを溶融混合して分散した樹脂粒子/離型剤混合分散液を調製する樹脂粒子/離型剤混合分散液調製工程と、
    前記樹脂粒子/離型剤混合分散液と着色剤を分散した着色剤分散液とを混合し、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る融合工程と、
    を含むことを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  5. 請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーと、キャリアとを含有することを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
  6. 請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とするトナーカートリッジ。
  7. 像保持体と、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段と、を備え、
    前記現像剤は、請求項に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  8. 像保持体と、前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー画像を被転写体に転写する転写手段と、を備え、
    前記現像剤は、請求項に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
  9. 転写後の像保持体の表面に残留した残留トナーを除去する残留トナー除去手段と、
    前記残留トナー除去手段により除去された残留トナーを回収し、前記回収された残留トナーを前記現像手段に供給する残留トナー回収供給手段と、
    を有することを特徴とする、請求項に記載の画像形成装置。
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