JP5707991B2 - 静電荷像現像用トナー、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及び画像形成装置 - 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、静電荷像現像用トナー、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、静電荷像現像用トナーの製造方法及び画像形成装置に関する。
近年、電子写真で使用される静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」という場合がある)としては、水系媒体中で造粒される湿式製法トナーが主流である。湿式製法トナーは、スチレンアクリル共重合樹脂を用いた製法と、ポリエステル樹脂を用いた製法に大別されるが、スチレンアクリル共重合樹脂は、画像表面グロスを下げるために高分子量が必要となる白黒トナーに主として使用され、ポリエステル樹脂は、樹脂自体のシャープメルト性により画像表面光沢を上げられるため、主にカラートナーに用いられている。
一方、電子写真方式が印刷分野で利用されはじめたことにより、従来以上の高速化と高画質化が求められている。特に、オンデマンド印刷において、宛先等の印刷物の一部を電子写真方式で白黒印刷する場合が増加しているので、白黒トナーを高速で定着できる技術、定着器のウォームアップ時間短縮のためにより低温で定着できる技術が強く求められている。このために、シャープメルト性が高いポリエステル樹脂を白黒トナーに用いる検討がなされている。
ポリエステル樹脂は、画像表面光沢を下げるために樹脂を高分子量化すると、有機溶剤への溶解性が著しく悪化するため、湿式製法では製造が難しくなるという問題がある。そのため、比較的低分子量のポリエステル樹脂を金属イオンで架橋して、高温での粘弾性を高める方法が提案されている(例えば、特許文献1)。また、トナーの粘弾性を所定の範囲に制御し、画像表面グロスを制御する方法が提案されている(例えば、特許文献2)。
ポリエステル樹脂を金属イオンで架橋する場合には、洗浄工程においてキレート剤により余分な金属イオンを除去することが行われている。例えば、下記特許文献3では、スルホン化ポリエステル樹脂と他の材料とを凝集させた後、キレート剤を添加して粒子成長を停止するトナーの製造方法が記載されている。また、下記特許文献4では、生分解性キレート剤を添加する例が記載されている。また、下記特許文献5では、結晶性/非晶性ポリエステル樹脂と2価以上の金属イオンとEDTA等のキレート剤とを用いて製造したトナーが記載されている。
特開2008−107769号公報 特開2001−75305号公報 特開2006−285251号公報 特開2010−66709号公報 特開2008−129410号公報
本発明の目的は、トナー表面の含水性を抑制し、高温高湿環境下での高速定着時における高画質を実現できる静電荷像現像用トナー、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、静電荷像現像用トナーの製造方法及び画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1記載の静電荷像現像用トナーの発明は、少なくとも結着樹脂としてのポリエステル樹脂と、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸と、を含み、1Hz、毎分2℃の温度変化条件のもと30〜180℃まで昇温させて動的粘弾性の測定を行った際の、90℃の貯蔵弾性率G’が1.0×10〜1.0×10Paであり、140℃の貯蔵弾性率G’が1.0×10〜1.0×10Paであり、乳化凝集法で作製されたことを特徴とする。
請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤の発明は、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーを含むことを特徴とする。
請求項3に記載のトナーカートリッジの発明は、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、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーが収納され、前記画像形成装置に着脱可能に構成されたことを特徴とする。
請求項4に記載のプロセスカートリッジの発明は、請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤が収容された現像手段を備えたことを特徴とする。
請求項5に記載の画像形成装置の発明は、像保持体と、前記像保持体の表面に静電荷像を形成させる静電荷像形成手段と、請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤により前記静電荷像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、前記像保持体上に形成された前記トナー画像を被転写体上に転写する転写手段と、前記被転写体上に転写された前記トナー画像を定着する定着手段と、を備えることを特徴とする。
請求項1の発明によれば、トナー表面の含水性を抑制し、高温高湿環境下での高速定着時における高画質を実現できる。
請求項2の発明によれば、高温高湿環境下での高速定着時における高画質を実現する静電荷像現像用現像剤を提供できる。
請求項3から請求項5の発明によれば、高温高湿環境下での高速定着時における高画質を実現するトナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供できる。
実施形態にかかる画像形成装置の一例の概略図である。
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という)を説明する。
[静電荷像現像用トナー]
本実施形態の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」という場合がある)は、水系媒体中で作製され、少なくとも結着樹脂としてのポリエステル樹脂と、下記構造式(1)で示される化合物と、を含み、1Hz、毎分2℃の温度変化条件のもと30〜180℃まで昇温させて動的粘弾性の測定を行った際の、90℃の貯蔵弾性率G’が1.0×10〜1.0×10Paであり、140℃の貯蔵弾性率G’が1.0×10〜1.0×10Paである、ことを特徴とする。
Figure 0005707991
本実施形態のトナーが上記構成であることにより、高速定着時において、溶融ムラや粒状性の悪化のない低光沢で高画質な画像を長期間提供することができる。その理由は、以下の通りである。
本実施形態のトナーにおいて、粘弾性特性として90℃及び140℃の貯蔵弾性率G’を上述の範囲とすると、定着時に素早く溶融し、かつ、高温での粘る(粘度が高い)特性によりグロス(光沢度)を下げることができる。ポリエステル樹脂を使用し、粘弾性を上述の範囲にするには、例えばトナー作製中にポリエステル末端のカルボキシル基をアルミなどの金属イオンによってイオン架橋することで、制御することができる。
しかし、水系媒体中で作製されたポリエステル樹脂含有トナーは多くのカルボキシル基を有しており、そこにアルカリ金属イオンが結合していることで、親水性が高くなっている。トナー粒子表面に上記アルカリ金属由来の親水性が高い部分が存在し、含水しやすい部分があると、高温高湿時の高速定着時において均一に十分な熱がトナー粒子に伝わらず、溶融ムラや粒状性悪化などの定着不良の原因となる。
そこで、本実施形態においては、トナー作製時にキレート剤である上記構造式(1)の化合物(ヒドロキシエチルイミノ二酢酸:HIDA)を含有させることにより、トナー粒子表面のカルボキシル基に残留しているアルカリ金属イオンに優先的に反応してこれを除去し、水分の吸着を抑制している。EDTAなどの一般的なキレート剤と比べ、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸は、金属イオンと配位結合してキレートするアミンおよびカルボキシル基が少ないためにキレート力が弱いので、トナー樹脂を架橋している金属イオンをキレートするには2〜3分子が必要(EDTAは1分子)となる。また、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸は分子中にヒドロキシル基を持ち極性が高いため、水相への分配率が高い。以上から、トナー樹脂を架橋している金属イオンよりもトナー表面のアルカリ金属イオンに優先的に反応する。このため、ポリエステル分子間のイオン架橋を破壊せずに、トナー表面のアルカリ金属イオンを除去することができるので、溶融ムラや粒状性の悪化を抑制できると考えられる。
以下、トナーを構成する各成分について詳細に説明する。
<結着樹脂>
本実施形態にかかる結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。また、結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂を含有することはさらに好ましい。以下、結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂について、それぞれ詳細に説明する。
−結晶性ポリエステル樹脂−
結晶性ポリエステル樹脂を構成する重合性単量体成分としては、結晶構造を容易に形成するため、芳香族成分を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族成分を有する重合性単量体が望ましい。さらに、結晶性を損なわないために、構成される重合性単量体由来成分は、重合体中、単一種で各々30モル%以上であることが望ましい。結晶性ポリエステル樹脂においては、構成成分として2種以上の重合性単量体が必須であるが、各必須構成重合性単量体種において同上の構成(30モル%以上)であることが望ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50から100℃の範囲にあることが好ましく、55から90℃の範囲にあることがより望ましく、60から85℃の範囲にあることがさらに望ましい。融解温度が50℃を下回ると、保管トナーにブロッキングが生じるなどのトナー保管性の低下や、定着後の定着画像の保管性の低下(定着画像が背景部、紙の裏側および画像部同士張り付いてしまう、所謂ドキュメントオフセットや塩化ビニルシートに画像が移ってしまうビニルオフセット等の問題)が生じる場合がある。また、融解温度が100℃を超える場合には、十分な低温定着性が得られない場合がある。
なお、上記結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めることができる。
本実施形態において「結晶性ポリエステル樹脂」は、その構成成分が100%ポリエステル構造であるポリマー以外にも、ポリエステルを構成する成分と他の成分とを共に重合してなるポリマー(共重合体)も意味する。但し、後者の場合には、ポリマー(共重合体)を構成するポリエステル以外の他の構成成分が50質量%以下である。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。なお、本実施形態においては、結晶性ポリエステル樹脂として市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、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、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、及びフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸などが挙げられ、さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられるがこの限りではない。
3価以上のカルボン酸成分としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコール成分としては、脂肪族ジオールが好ましく、主鎖部分の炭素数が7から20である直鎖型脂肪族ジオールがより望ましい。脂肪族ジオールが分岐型では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下してしまう場合がある。また、主鎖部分の炭素数が7未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合、融解温度が高くなり、低温定着が困難となることがある一方、主鎖部分の炭素数が20を超えると実用上の材料の入手が困難となり易い。主鎖部分の炭素数としては14以下であることがより望ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の合成に好適に用いられる脂肪族ジオールとしては、具体的には、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、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが望ましい。
また、多価アルコール成分として3価以上のアルコールも使用することができ、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコール成分のうち、上記脂肪族ジオールの含有量が80モル%以上であることが好ましく、より望ましくは90モル%以上である。脂肪族ジオールの含有量が80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為、耐トナーブロッキング性、画像保存性及び低温定着性が悪化してしまう場合がある。
なお、必要に応じて酸価や水酸基価の調製等の目的で、多価カルボン酸や多価アルコールを合成の最終段階で添加してもよい。多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類、無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類等が挙げられる。
上記結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度を180から230℃として行われ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。
重合性単量体が、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う。共重合反応において相溶性の悪い重合性単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い重合性単量体とその重合性単量体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るとよい。
上記ポリエステル樹脂の製造の際に使用される触媒としては、例えば、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、リン酸化合物及びアミン化合物等が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂の酸価(樹脂1gを中和するに必要なKOHのmg数)は、3.0から30.0mgKOH/gの範囲であることが望ましく、6.0から25.0mgKOH/gの範囲にあることがより望ましく、8.0から20.0mgKOH/gの範囲にあることがさらに望ましい。
酸価が3.0mgKOH/gよりも低いと水中への分散性が低下するため、湿式製法での乳化粒子の作製が困難となる場合がある。また凝集の際における乳化粒子としての安定性が著しく低下するため、効率的なトナーの作製が困難になる場合がある。一方、酸価が30.0mgKOH/gを超えると、トナーとしての吸湿性が増してしまい、トナーがその通常おかれている環境の影響を受けやすくなることがある。
また、結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6000から35000であることが望ましい。重量平均分子量(Mw)が、6000未満であると、定着の際にトナーが紙等の記録媒体の表面へしみ込んで定着ムラを生じたり、定着画像の折り曲げ耐性に対する強度が低下したりする場合がある。また、重量平均分子量(Mw)が35000を超えると、溶融時の粘度が高くなりすぎて定着に適当な粘度まで至るための温度が高くなることがあり、結果として低温定着性が損なわれる場合がある。
上記重量平均分子量の測定は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される。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。
トナーにおける結晶性ポリエステル樹脂の含有量としては、3から40質量%の範囲であることが望ましく、より望ましくは4から35質量%の範囲であり、さらに望ましくは5から30質量%の範囲である。結晶性ポリエステル樹脂の含有量が3質量%未満であると、十分な低温定着性が得られない場合があり、40質量%より多いと、十分なトナー強度や定着画像強度が得られず、また帯電性への悪影響も生じてしまう場合がある。
−非結晶性ポリエステル樹脂−
本実施形態において望ましく用いられる非結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものが挙げられる。
ここで、非結晶性ポリエステル樹脂の合成に用いる多価カルボン酸としては、結晶性ポリエステル樹脂に関して挙げた種々のジカルボン酸を同様に用いることができる。また、多価アルコールとしても、結晶性ポリエステル樹脂の合成に用いる種々のジオールを用いることができるが、結晶性ポリエステル樹脂に関して挙げた脂肪族ジオールに加えて、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や水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSプロピレンオキサイド付加物等を用いることができる。さらに、トナーの製造性・耐熱性・透明性を向上させるため、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や水素添加ビスフェノールAを用いることが特に好ましい。また、多価カルボン酸、多価アルコールとも複数の成分を含んでもよく、特に、ビスフェノールAはアルキル系離型剤と特に相溶しづらいため、トナー粒子中の離型剤の位置制御がしやすく、離型剤の染み出しを制御することにより、オフセットを抑制しやすい。
上記非結晶性ポリエステル樹脂の分子量としては、重量平均分子量(Mw)が12000以上80000以下の範囲、数平均分子量Mnが4000以上10000以下の範囲が好ましい。上記様態であると、低温定着性、画像保存性、定着グロスを両立することが容易となる。
上記非結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は50から80℃の範囲であることが望ましい。Tgが50℃より低いと、トナーの保存性や定着画像の保存性が低下する場合がある。また80℃より高いと、従来に比べ低温で定着されなくなる場合がある。なお、非結晶性ポリエステル樹脂のTgは50から65℃であることがより望ましい。
また、上記非結晶性ポリエステル樹脂の製造は、上記結晶性ポリエステル樹脂の場合に準じて行われる。
以上に説明した結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂を含有する結着樹脂の軟化温度(フローテスター1/2降下温度)は、画像の定着性を良好にする観点から、90℃以上140℃以下が好ましく、100℃以上135℃以下がより好ましく、100℃以上120℃℃以下がさらに好ましい。
また、上記結着樹脂は、テトラヒドロフランに可溶であることが好ましい。ここで、テトラヒドロフランに可溶とは、結着樹脂1gを、テトラヒドロフラン10mlに加え、25℃において超音波分散器にて5分間分散させたとき、テトロヒドロフランに溶解することを言う。
<着色剤>
トナーは、必要に応じて着色剤を含んでもよい。着色剤としては、染料であっても顔料であってもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が望ましい。
本実施形態において、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、顔料分散性の点からC.I.ピグメントイエロー74が好ましい。黄色顔料としては、上記顔料の1種または2種以上を併せて使用することができる。
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、必要に応じて着色剤として染料を用いることもできる。該染料としては、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できる。
上記着色剤は、公知の方法で分散されるが、例えば回転せん断型ホモジナイザやボールミル、サンドミル、アトライタ等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等が好ましく用いられる。
また、これらの着色剤は、極性を有する界面活性剤を用い、上記ホモジナイザによって水系溶媒に分散されてもよい。
着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、トナー中での分散性などの観点から選択される。該着色剤の添加量は、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。
<離型剤>
トナーは、必要に応じて離型剤を含んでもよい。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類、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。
離型剤の融解温度は、50℃から100℃が望ましく、60℃から95℃がより望ましい。
離型剤のトナー中の含有量は0.5から15質量%が望ましく、1.0から12質量%がより望ましい。離型剤の含有量が0.5質量%より少ないと、特にオイルレス定着において剥離不良となる場合がある。離型剤の含有量が15質量%より多いと、トナーの流動性が悪化する等、画質および画像形成の信頼性を低下させる場合がある。
<その他の添加剤>
トナーは、上記成分以外にも、必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を含んでもよい。
上記無機粒子や有機粒子は、せん断をかけながらトナー粒子表面に添加することが好ましい。
また、上記内添剤としては、例えばフェライト、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の磁性体などが挙げられ、トナー特性としての帯電性を阻害しない程度の量が使用される。
また、上記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される。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が、後述する凝集や融合・合一時の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水汚染の低減との観点から、水に溶解しにくい材料の方が好ましい。
また、上記無機粒子としては、種々の目的のために添加されるが、トナーにおける粘弾性調整のために添加されてもよい。この粘弾性調整により、画像光沢度や紙への染み込みが調整される。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物等、公知の無機粒子を単独または2種以上を組み合わせて使用してもよいが、発色性やOHP(オーバーヘッドプロジェクター)シートの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く用いられる。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く用いられる。
上記無機粒子や有機粒子は、トナー表面に外添される外添剤であるが、具体的には以下のものが挙げられる。
無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。中でも、シリカ粒子や酸化チタン粒子が望ましく、疎水化処理(表面処理)された粒子が特に望ましい。
無機粒子は、一般に流動性を向上させる目的で使用される。上記無機粒子の1次粒径としては、1から200nmの範囲が望ましく、その添加量としては、トナー100質量部に対して、0.01から20質量部の範囲が望ましい。
有機粒子は、一般にクリーニング性や転写性を向上させる目的で使用され、具体的には例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂粉末、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。また、これらのトナーに対する添加量は特に制限はないが、0.1質量%以上10質量%以下の範囲が好ましく、0.2質量%以上8質量%以下の範囲がより好ましい。
<トナーの特性>
本発明における粘弾性特性はレオメーター(レオメトリックサイエンティフィックFE社製:ARESレオメータ)を用いて測定した。測定手順については、後述する実施例において説明する。
トナーの体積平均粒径は4から9μmの範囲であることが望ましく、より望ましくは4.5から8.5μmの範囲であり、さらに望ましくは5から8μmの範囲である。体積平均粒径が4μmより小さいと、トナー流動性が低下し、各粒子の帯電性が低下しやすく、また帯電分布が広がるため、背景へのかぶり(本来トナーが転写されるはずの無い画像の背景部にトナーが飛び散る現象)や現像器からのトナーこぼれ等が生じやすくなる。また、4μmより小さいと、格段にクリーニング性が困難となる場合がある。体積平均粒径が9μmより大きいと、解像度が低下するため、十分な画質が得られなくなり、近年の高画質要求を満たすことが困難となる場合がある。
なお、体積平均粒径の測定は、マルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で行う。この際、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秒以上分散させた後に行う。
トナーの平均円形度は、0.950〜0.985であることが好ましく、0.955〜0.985であることがより好ましく、0.960〜0.985であることがさらに好ましい。
上記平均円形度が0.950未満であると、トナーの異形度が大きくなり、表面積が大きくなる。表面積が大きくなると静電的付着力が増大し、極端に転写効率が低下する。また、外添剤がトナー表面凹部に偏在し、実質的な外添剤の機能(粉体流動性付与、クリーニング性改善)も低下する。
一方、上記平均円形度が0.985より大きくなると、トナーが球形に近づくためトナーが転がり易く、転写媒体との接触面積が少なくなるため、転写効率が低下する。また、ブレードクリーニングの際、クリーニングニップ部でブレードからトナーがすり抜け易くなり、結果としてクリーニング不良を発生させる原因となる。
上記平均円形度は、Sysmex社製FPIA−3000で測定することが好ましい。本装置では、水などに分散させた粒子をフロー式画像解析法によって測定する方式が採用されており、吸引された粒子懸濁液はフラットシースフローセルに導かれ、シース液によって偏平な試料流に形成される。その試料流にストロボ光を照射することにより、通過中の粒子は対物レンズを通してCCDカメラで、静止画像として撮像される。撮像された粒子像を、2次元画像処理して、投影面積と周囲長から円相当径及び円形度を算出した。円相当径は、撮影された各々の粒子に対して、2次元画像の面積から同一の面積を有する円の直径を円相当径として算出した。円形度に関しては、少なくとも5000個以上各々画像解析を行い、統計処理することによって平均円形度を求めた。
円形度=円相当径周囲長/周囲長=[2×(Aπ)1/2]/PM
上式においてAは投影面積、PMは周囲長を表す。
なお、測定にはHPFモード(高分解能モード)を使用し、希釈倍率は1.0倍とした。また、データの解析に当たっては、測定ノイズ除去の目的で、個数粒径解析範囲を2.0〜30.1μmとし、円形度解析範囲を0.40〜1.00の範囲とした。
外添剤の付着したトナーからトナー母粒子の平均円径度を測定する場合は、トナーから外添剤を除去して測定してもよいが、上記平均円形度の測定方法であると、外添剤に焦点が合わないため、外添剤の付着したトナーを測定した場合であっても、外添剤の付着したトナーで測定した測定値とトナー母粒子で測定した測定値との違いは誤差範囲であり、測定値をトナー母粒子の平均円径度として見なすことができる。
<トナーの製造方法>
次に、トナーの製造方法について説明する。本実施形態の静電荷像現像用トナーの製造方法は、特に制限されないが、トナー特性の制御性の容易さから、乳化凝集法による製造方法が好ましい。
以下、本実施形態の静電荷像現像用トナーの製造方法について、乳化凝集法により詳細に説明する。
本実施形態の静電荷像現像用トナーの製造方法は、少なくとも1種の、粒径が1μm以下の樹脂粒子分散液と、少なくとも1種の着色剤分散液と、を混合する混合工程と、アルミニウムイオンの存在下で凝集粒子を形成する凝集工程と、凝集工程の後、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸を加え、樹脂粒子のガラス転移温度以上の温度に加熱して上記凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する融合工程と、得られた上記トナー粒子を洗浄する洗浄工程と、を含むことを特徴とする。
すなわち上記製造方法は、一般には上述したポリエステル等の樹脂粒子の分散液(乳化液)を準備し、これにイオン性界面活性剤に分散した着色剤分散液を混合し、これに凝集剤を加えて攪拌することにより凝集を生じさせ、トナー径に相当する凝集粒子を形成し、その後ヒドロキシエチルイミノ二酢酸を加え、樹脂のガラス転移温度以上に加熱することにより凝集粒子を融合・合一し、洗浄、乾燥してトナーを得る方法で、トナー形状は不定形から球状まで製造しうる。また、本実施形態のトナーでは、離型剤粒子分散液を添加しうる。
また、上記製造方法は、原料分散液を一括して混合し、これらを凝集させ融合する方法であるが、凝集工程の初期の段階で極性のイオン性分散剤の量のバランスを予めずらしておき、例えば、少なくともアルミニウムを含む無機金属塩、もしくは少なくともアルミニウムを含む重合体を用いてこれをイオン的に中和し、ガラス転移温度以下でコア凝集粒子を形成し、安定した後、さらに必要に応じてコア凝集粒子又は追加粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度または溶融温度以下の高い温度でわずかに加熱することにより安定化させた後、必要に応じて、第2段階として上記のバランスのずれを補填する極性、量の粒子分散液を添加し、さらに必要に応じてコア凝集粒子または追加粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度以下の高い温度でわずかに加熱することにより安定化させた後、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸を加えてガラス転移温度以上に加熱して第2段階で加えた粒子をコア凝集粒子の表面に付着させたまま融合・合一させる。以下、順を追って説明する。
樹脂粒子分散液は、水系媒体と、樹脂及び必要に応じて着色剤を含む混合液(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形成される。その際、樹脂の軟化点以上の温度に加熱することで、ポリマー液の粘性を下げて粒子分散体を形成する。
樹脂粒子分散液を形成する際に用いる分散機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。
本実施形態における、樹脂粒子分散液、後述する着色剤分散液、離型剤分散液、およびその他の成分における分散媒としては、例えば水系媒体などが挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコールなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、上記各分散液の分散安定を目的として界面活性剤を用いてもよい。上記界面活性剤としては、例えば硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤、アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤、ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でもイオン性界面活性剤が好ましく、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤がより好ましい。
本実施形態におけるトナーにおいては、一般的にはアニオン系界面活性剤は分散力が強く、樹脂粒子、着色剤の分散に優れているため、離型剤を分散させるための界面活性剤としてはアニオン系界面活性剤を用いることが有利である。
アニオン系界面活性剤の具体例としては、ラウリン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油ナトリウム等の脂肪酸セッケン類、オクチルサルフェート、ラウリルサルフェート、ラウリルエーテルサルフェート、ノニルフェニルエーテルサルフェート等の硫酸エステル類、ラウリルスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、トリイソプロピルナフタレンスルホネート、ジブチルナフタレンスルホネートなどのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム類などが挙げられる。
カチオン系界面活性剤の具体例としては、ラウリルアミン塩酸塩、ステアリルアミン塩酸塩、オレイルアミン酢酸塩、ステアリルアミン酢酸塩、ステアリルアミノプロピルアミン酢酸塩等のアミン塩類、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類などが挙げられる。
非イオン系界面活性剤は、上記アニオン系界面活性剤またはカチオン系界面活性剤と併用されるのが好ましい。
非イオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のアルキルフェニルエーテル類などが挙げられる。
上記界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して使用してもよい。また、界面活性剤の各分散液中における含有量としては、一般的には少量であり、具体的には0.01質量%以上1質量%以下の範囲であり、より好ましくは0.05質量%以上0.5質量%以下の範囲であり、更に好ましくは0.1質量%以上0.5質量%以下の範囲である。含有量が0.01質量%未満であると、樹脂粒子分散液、着色剤分散液、離型剤分散液等の各分散液が不安定になり、そのため凝集を生じたり、また凝集時に各粒子間の安定性が異なるため、特定粒子の遊離が生じる等の問題が生じる場合があり、また1質量%を越えると、粒子の粒度分布が広くなったり、また、粒子径の制御が困難になる等の理由から好ましくない。一般的には粒子径の大きい懸濁重合トナー分散物は、界面活性剤の使用量は少量でも安定である。
また、常温(25℃)で固体の水性ポリマー等も用いうる。具体的には、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系化合物、ポリビニルアルコール、ゼラチン、デンプン、アラビアゴム等が使用される。
本実施形態における樹脂粒子分散液の樹脂粒子粒径は、体積平均粒径で1μm以下であり、好ましくは100nm以上300nm以下の範囲である。体積平均粒径が1μmを越えると、凝集融合して得るトナー粒子の粒度分布が広くなったり、遊離粒子が発生してトナーの性能や信頼性が低下する場合がある。なお、100nm未満ではトナーを凝集成長させるのに時間を要し工業的には適さない場合があり、300nmを超えると、離型剤及び着色剤の分散が不均一となると共にトナー表面性の制御が困難になる場合がある。
上記凝集工程においては、互いに混合された樹脂粒子分散液、着色剤分散液、及び必要に応じて離型剤分散液中の各粒子が凝集して凝集粒子を形成する。該凝集粒子はヘテロ凝集等により形成され、該凝集粒子の安定化、粒度/粒度分布制御を目的として、上記凝集粒子とは極性が異なるイオン性界面活性剤や、金属塩等の一価以上の電荷を有する化合物が添加される。
また、上述したように、プロセスは一括で混合し、凝集することによりなされるものであっても、凝集工程において、初期の各極性のイオン性分散剤の量のバランスを予めずらしておき、該イオン性界面活性剤や、金属塩等の一価以上の電荷を有する化合物を用いてこれをイオン的に中和し、ガラス転移温度以下で第1段階の母体凝集を形成、安定化させた後、第2段階としてバランスのずれを補填する極性、量の分散剤で処理された樹脂粒子分散液を添加し、被覆した後、さらに必要に応じ母体または追加粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度以下で加熱してより高い温度で安定化させたのち、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸を加えてガラス転移温度以上に加熱することにより凝集形成の第2段階で加えた粒子を母体凝集粒子の表面に付着させた状態(付着粒子)で合一させたものでもよい。更にこの凝集の段階的操作は複数回くり返し実施してもよい。
本実施形態にかかる静電荷像現像用トナーの製造方法では、凝集工程においてpH変化により凝集を発生させ、粒子を調製することができる。同時に粒子の凝集を安定に、また迅速に、またはより狭い粒度分布を持つ凝集粒子を得るため、凝集剤を添加する。
上記凝集剤としては、特に制限されないが、凝集粒子の安定性、凝集剤の熱や経時に対する安定性、洗浄時の除去を考慮し、無機酸の金属塩が用いられる。具体的には塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀、硫酸銅、炭酸ナトリウム等の無機酸の金属塩などが挙げられるが、本実施形態では、最終的なトナー粒子の定着時の粘度をコントロールする観点から、アルミニウムを含む凝集剤(例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、カリミョウバン等)が用いられる。
これらの凝集剤の添加量は、電荷の価数により異なるが、いずれも少量であって、アルミニウム等の三価の場合は0.5質量%以下程度である。凝集剤の量は少ない方が好ましいため、価数の多い化合物を用いることが好ましい。
凝集工程を経た後には、付着工程を実施することが好ましい。付着工程では、凝集工程を経て形成された凝集粒子の表面に、樹脂粒子を付着させることにより被覆層を形成する。これにより、いわゆるコア層とこのコア層を被覆する被覆層とにより構成されるコア/シェル構造を有するトナーが得られる。
被覆層(シェル層)の形成は、凝集工程において凝集粒子(コア粒子)を形成した分散液中に、通常、非結晶性ポリエステル樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液を追添加することにより行う。なお、凝集工程において結晶性ポリエステル樹脂の他に非結晶性ポリエステル樹脂も併用する場合、付着工程で利用する非結晶性ポリエステル樹脂は、凝集工程で利用するものと同一であっても異なっていてもよい。
なお、一般的に付着工程は、離型剤と共に結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂が主成分として含まれる所謂コア/シェル構造を有するトナーを作製する場合に用いられ、その主たる目的は、コア層に含まれる離型剤や結晶性ポリエステル樹脂のトナー表面への露出の抑制や、コア層単体では不十分なトナー粒子の強度を補うことにある。
本実施形態におけるトナーの粘弾性制御手段としては、上記凝集工程において使用されるポリ塩化アルミニウムや硫酸アルミニウムなどアルミニウム含有凝集剤の添加量を調整し、トナー中のアルミニウム含有量を制御する方法や、合一工程において、キレート剤を適量投入し、フマル酸一ナトリウム水溶液でゆっくりpH調整しながらアルミニウムイオンを捕縛し、錯塩を除去する方法が好ましい。上記キレート剤としては、HIDA(ヒドロキシエチルイミノ二酢酸)、HEDTA(ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸)、HEDP(ヒドロキシエチリデンジホスホン酸)、HIDS(3−ヒドロキシ−2,2’−イミノジコハク酸)が挙げられ、極性基を有する酸およびその塩、または、ヒドロキシ基を有する酸およびその塩がより好ましい。本実施形態では、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸が特に好ましい。ヒドロキシエチルイミノ二酢酸は、金属イオンを錯化する能力を有する、いわゆるキレート剤である。この材料は、分子構造の中にヒドロキシル基(水酸基)を有することで、親水性が高いが、EDTAの様な強いキレート力はないため、トナー内部に多くのイオン架橋を残しつつ、合一あるいは洗浄の工程において、適度にアルミニウム元素をトナー内部から系外へ排出させるとともに、トナー粒子表面のアルカリ金属イオンを除去する。これにより、イオン架橋構造を形成するAl元素の分布が適性に制御されるとともにトナー粒子表面への水分の吸着を抑制できるので、本実施形態のトナーの粘弾性制御が可能となり、溶融ムラや粒状性の悪化を抑制できる。
また、上記キレート剤を用いる際に、フマル酸一ナトリウム水溶液を用いることが好ましい。フマル酸一ナトリウムは弱塩基性を示すため、凝集中のpH調整を温和に進行させることができ、造粒性はもとより、凝集剤のアルミニウムイオンの取りこみを制御することができるので、イオン架橋を制御し、制御された粘弾性を持つトナーを供給することが可能となる。
上記凝集工程、もしくは凝集工程ならびに付着工程を実施した後、合一工程にて凝集粒子の合一を行う。合一工程においては、凝集工程と同様の攪拌下で、凝集粒子の懸濁液のpHを5以上10以下の範囲にすることにより、凝集の進行を止め、溶液中にて、この凝集粒子中に含まれる結晶性樹脂の溶融温度のうち最も高い温度以上、または非結晶性樹脂粒子(シェル層構成樹脂を含む)が含まれる場合には、非結晶性樹脂粒子のガラス転移温度(樹脂の種類が2種類以上の場合は最も高いガラス点移温度を有する樹脂のガラス転移温度)に加熱し、融合・合一することによりトナー粒子を得る。
合一工程における加熱温度としては、上記樹脂のガラス転移温度以上であれば問題はない。好ましくは上記樹脂のガラス転移温度+10℃以上、より好ましくは+15℃以上で行うことで、融合・合一を進行させることができる。
また加熱時間としては、合一が為される程度行えばよく、0.2時間以上10時間以下行えばよい。その後、上記樹脂のガラス転移温度以下まで降温して、粒子を固化する際、降温速度によって粒子形状及び表面性が変化する場合がある。例えば、早い速度で降温した場合には球状化及び表面が平滑化しやすく、逆にゆっくり降温した場合は、粒子形状が不定形化し、粒子表面に凹凸が生じやすい。そのため、少なくとも0.5℃/分以上の速度で、好ましくは1.0℃/分以上の速度で降温するのが好ましい。
上記凝集工程および合一工程終了後、合一粒子としてトナーが得られる。合一して得た合一粒子(トナー)は、後述するように、ろ過などの固液分離工程を経て洗浄を行うことが必要である。
上記洗浄工程の後、固液分離工程、乾燥工程を経て本実施形態のトナー粒子を得る。固液分離工程には特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が好適である。さらに、乾燥工程も特に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、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。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、以上述べたようにしてトナー粒子(母粒子)を作製し、このトナー粒子に上記無機粒子等を添加し、ヘンシェルミキサー等で混合して製造しうる。
[静電荷像現像剤]
本実施形態の静電荷像現像剤は、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、目的に応じた成分組成をとりうる。本実施形態の静電荷像現像剤は、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剤となる。
例えば、二成分系の場合、使用する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を使用することができる。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以下の範囲である。
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、メタクリル酸シクロヘキシル等の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ーなどの単独重合体、または2種類以上のモノマーからなる共重合体、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、上記核体粒子100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下の範囲が好ましく、0.5質量部以上3.0質量部以下の範囲がより好ましい。
キャリアの製造には、加熱型ニーダー、加熱型ヘンシェルミキサー、UMミキサーなどが使用され、上記被覆樹脂の量によっては、加熱型流動転動床、加熱型キルンなどが使用される。
上記二成分系の静電荷像現像剤における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(質量比)は特に制限はなく、目的に応じて選択されるが、トナー:キャリア=1:100から30:100程度の範囲が望ましく、3:100から20:100程度の範囲がより望ましい。
[画像形成装置]
次に、本実施形態に係る静電荷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。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、この像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、像保持体上に形成された静電荷像を、現像剤によりトナー画像として現像する現像手段と、上記像保持体上に形成されたトナー画像を被転写体上に転写する転写手段と、上記被転写体上に転写されたトナー画像を定着する定着手段とを有し、上記現像剤として本実施形態に係る静電荷像現像剤を用いるものである。また、本実施形態にかかる画像形成装置は、上記手段以外の手段、例えば像保持体を帯電する帯電手段、像保持体表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段等を含むものであってもよい。以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、この画像形成装置において、例えば上記現像手段を含む部分が、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたカートリッジ構造(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は、現像剤保持体を少なくとも備え、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容する構成となっている。
本実施形態にかかる画像形成装置の一例の概略を図1に示し、その構成について説明する。画像形成装置1は、帯電部10と、露光部12と、像保持体である電子写真感光体14と、現像部16と、転写部18と、クリーニング部20と、定着部22とを備えている。
画像形成装置1において、電子写真感光体14の周囲には、電子写真感光体14の表面を帯電する帯電手段である帯電部10と、帯電された電子写真感光体14を露光し画像情報に応じて静電荷像(静電潜像)を形成する静電荷像形成手段である露光部12と、静電荷像をトナーにより現像してトナー画像を形成する現像手段である現像部16と、電子写真感光体14の表面に形成されたトナー画像を被転写体24の表面に転写する転写手段である転写部18と、転写後の電子写真感光体14表面上に残存したトナーを除去するクリーニング手段であるクリーニング部20とがこの順で配置されている。また、被転写体24に転写されたトナー画像を定着する定着手段である定着部22が転写部18の左側に配置されている。
次に、本実施形態に係る画像形成装置1の動作について説明する。まず、帯電部10により電子写真感光体14の表面が均一に帯電される(帯電工程)。次に、露光部12により電子写真感光体14の表面に光が当てられ、光の当てられた部分の帯電電荷が除去され、画像情報に応じて静電荷像(静電潜像)が形成される(静電荷像形成工程)。その後、静電荷像が現像部16により現像され、電子写真感光体14の表面にトナー画像が形成される(現像工程)。例えば、電子写真感光体14として有機感光体を用い、露光部12としてレーザビーム光を用いたデジタル式電子写真複写機の場合、電子写真感光体14の表面は、帯電部10により負電荷を付与され、レーザビーム光によりドット状にデジタル潜像が形成され、レーザビーム光の当たった部分に現像部16でトナーを付与され可視像化される。この場合、現像部16にはマイナスのバイアスが印加されている。次に転写部18で、用紙等の被転写体24がこのトナー画像に重ねられ、被転写体24の裏側からトナーとは逆極性の電荷が被転写体24に与えられ、静電気力によりトナー画像が被転写体24に転写される(転写工程)。転写されたトナー画像は、定着部22において定着部材により熱及び圧力が加えられ、被転写体24に融着されて定着される(定着工程)。一方、転写されずに電子写真感光体14の表面に残存したトナーはクリーニング部20で除去される(クリーニング工程)。この帯電からクリーニングに至る一連のプロセスで一回のサイクルが終了する。なお、図1において、転写部18で用紙等の被転写体24に直接トナー画像が転写されているが、中間転写体等の転写体を介して転写されても良い。
以下、図1の画像形成装置1における帯電手段、像保持体、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、定着手段について説明する。
(帯電手段)
帯電手段である帯電部10としては、例えば、図1に示すようなコロトロンなどの帯電器が用いられるが、導電性又は半導電性の帯電ロールを用いても良い。導電性又は半導電性の帯電ロールを用いた接触型帯電器は、電子写真感光体14に対し、直流電流を印加するか、交流電流を重畳させて印加してもよい。例えばこのような帯電部10により、電子写真感光体14との接触部近傍の微小空間で放電を発生させることにより電子写真感光体14表面を帯電させる。なお、通常は、−300〜−1000Vに帯電される。また前記の導電性又は半導電性の帯電ロールは単層構造あるいは多重構造でも良い。また、帯電ロールの表面をクリーニングする機構を設けてもよい。
(像保持体)
像保持体は、少なくとも静電荷像(静電潜像)が形成される機能を有する。像保持体としては、電子写真感光体14が好適に挙げられる。電子写真感光体14は、円筒状の導電性の基体外周面に有機感光体等を含む塗膜を有する。塗膜は、基体上に、必要に応じて下引き層、及び、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を含む感光層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、有機感光体に限らずアモルファスシリコン感光膜等他の種類の感光層を使用してもよい。
(露光手段)
露光手段である露光部12としては、特に制限はなく、例えば、像保持体表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光源を、所望の像様に露光できる光学系機器等が挙げられる。
(現像手段)
現像手段である現像部16は、像保持体上に形成された静電荷像をトナーを含む現像剤により現像してトナー画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ることができるが、例えば、静電荷像現像用トナーをブラシ、ローラ等を用いて電子写真感光体14に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。電子写真感光体14には、通常直流電圧が使用されるが、更に交流電圧を重畳させて使用してもよい。
(転写手段)
転写手段である転写部18としては、例えば、図1に示すような被転写体24の裏側からトナーとは逆極性の電荷を被転写体24に与え、静電気力によりトナー画像を被転写体24に転写するもの、あるいは被転写体24の表面に被転写体24を介して直接接触して転写する導電性又は半導電性のロール等を用いた転写ロール及び転写ロール押圧装置を用いることができる。転写ロールには、像保持体に付与する転写電流として、直流電流を印加してもよいし、交流電流を重畳させて印加してもよい。転写ロールは、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)等により、任意に設定することができる。また、低コスト化のため、転写ロールとして単層の発泡ロール等が好適に用いられる。転写方式としては、紙等の被転写体24に直接転写する方式でも、中間転写体を介して被転写体24に転写する方式でもよい。
中間転写体としては、公知の中間転写体を用いることができる。中間転写体に用いられる材料としては、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリアルキレンフタレート、PC/ポリアルキレンテレフタレート(PAT)のブレンド材料、エチレンテトラフロロエチレン共重合体(ETFE)/PC、ETFE/PAT、PC/PATのブレンド材料等が挙げられるが、機械的強度の観点から熱硬化ポリイミド樹脂を用いた中間転写ベルトが好ましい。
(クリーニング手段)
クリーニング手段であるクリーニング部20については、像保持体上の残留トナーを清掃するものであれば、ブレードクリーニング方式、ブラシクリーニング方式、ロールクリーニング方式を採用したもの等、適宜選定して差し支えない。これらの中でもクリーニングブレードを用いることが好ましい。また、クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。中でも、耐摩耗性に優れていることから、特にポリウレタン弾性体を用いることが好ましい。但し、転写効率の高いトナーを使用する場合にはクリーニング部20を使用しない態様もありえる。
(定着手段)
定着手段(画像定着装置)である定着部22としては、被転写体24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り、定着部材を具備する。
(被転写体)
トナー画像を転写する被転写体(用紙)24としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等に使用される普通紙、OHPシート等が挙げられる。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、被転写体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等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等を好適に使用することができる。
なお、図1の例では、電子写真感光体14が一つ描かれているが、これに限定されるものではない。例えば、帯電部10と、露光部12と、電子写真感光体14と、現像部16と、転写部18と、クリーニング部20を各4機ずつ設け、C,M,Y,Kの各色のトナー画像を上記中間転写体に転写した後、被転写体上にカラー画像を転写して定着させる4連タンデム方式としてもよい。
また、電子写真感光体14とともに、帯電部10、現像部16、クリーニング部20を一体化して、画像形成装置1本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを構成してもよい。
また、本実施形態に係る画像形成装置1には、画像形成装置1に着脱され、少なくとも、上記画像形成装置1内に設けられた現像部16に供給するためのトナーを収納するトナーカートリッジを設けるのが好適である。この場合のトナーは、既述した本実施形態に係るトナーを使用する。なお、本実施形態に係るトナーカートリッジには、少なくともトナーが収容されていればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば静電荷像現像剤が収容されていてもよい。
従って、トナーカートリッジが着脱されうる構成を有する画像形成装置1においては、本実施形態に係るトナーを収納したトナーカートリッジを利用することにより、本実施形態に係るトナーを容易に現像手段に供給しうる。
本実施形態の画像形成装置1は、本実施形態の静電荷像現像用トナーを用いているため、高温高湿環境下での高速定着時における高画質を実現できる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下において特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を表す。
<結晶性ポリエステル樹脂(C1)の合成>
・1,10−ドデカン二酸:100モル%
・1,9−ノナンジオール:100モル%
加熱乾燥した3口フラスコに、上記のモノマーと、触媒として上記モノマー成分100質量部に対してジブチル錫オキサイド0.15質量部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌の下、180℃に加熱すると共に0.1kPaに加圧し、系内が均一なスラリーとなった後、常圧窒素気流下で6時間攪拌を行った。
その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い3時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。得られた樹脂を結晶性ポリエステル樹脂(C1)とした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分子量測定(溶剤:テトラヒドロフラン、ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた結晶性ポリエステル樹脂(C1)の重量平均分子量(Mw)は24000であり、数平均分子量(Mn)は10000であった。また、結晶性ポリエステル樹脂(C1)の融点(Tm)を示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを有し、ピークトップの温度(Tm)は74℃であった。
<結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CD1)の調製>
60℃に温度を保ったフラスコ中に結晶性ポリエステル樹脂(C1)300質量部を入れ、酢酸エチル105質量部、イソプロピルアルコール105質量部、10質量%アンモニア水溶液17質量部とよく混合・溶解した後、攪拌しながらイオン交換水を送液ポンプを用いて送液速度6質量部/分で滴下した。液が均一に白濁した後、送液速度25質量部/分に上げ、液量2500mlになったところでイオン交換水の滴下を止めた。次いで乳化液をステンレス製角バットに移し、攪拌したまま一晩置いて、乳化液に残る酢酸エチルを排風除去し、体積平均粒径160nmの結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CD1)を得た。得られた分散液にイオン交換水を加え、固形分濃度を30質量%に調整した。
<非結晶性ポリエステル樹脂(A1)の合成>
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 :80モル%
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 :20モル%
・テレフタル酸 :70モル%
・シクロヘキサンジカルボン酸 :30モル%
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記成分を入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、ジオクタン酸スズを上記モノマー成分の合計100質量部に対して0.25質量部投入した。窒素ガス気流下、約180℃で約6時間撹拌反応させた後、温度をさらに約220℃まで1時間かけて昇温し、約7.0時間撹拌反応させ、さらに、温度を235℃に上げて、反応容器内を10.0mmHg(1333Pa)まで減圧し、減圧下で約2.0時間攪拌反応させて、淡黄色透明な非結晶性ポリエステル樹脂(A1)を得た。
得られた非結晶性ポリエステル樹脂(A1)は、DSCによるガラス転移温度Tgが52.5℃、GPCによる質量平均分子量Mwが18000、数平均分子量Mnが6300、酸価AVが9.3mgKOH/gであった。
<非結晶性ポリエステル樹脂(A2)の合成>
非結晶性ポリエステル樹脂(A1)の合成において、温度235℃・減圧下での反応時間を2.0時間から1.0時間に変更した以外は、非結晶性ポリエステル樹脂(A1)の合成と同様にして、非結晶性ポリエステル樹脂(A2)の合成を行った。
得られた非結晶性ポリエステル樹脂(A2)は、DSCによるガラス転移温度Tgが50.4℃、GPCによる質量平均分子量Mwが12500、数平均分子量Mnが4200、酸価AVが8.7mgKOH/gであった。
<非結晶性ポリエステル樹脂(A3)の合成>
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 :80モル%
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 :10モル%
・テレフタル酸 :60モル%
・ドデセニルコハク酸 :30モル%
・無水トリメリット酸 :5モル%
非結晶性ポリエステル樹脂(A1)の合成において、モノマー成分を上記モノマー成分に変更した以外は、非結晶性ポリエステル樹脂(A1)の合成と同様にして、非結晶性ポリエステル樹脂(A3)の合成を行った。
得られた非結晶性ポリエステル樹脂(A3)は、DSCによるガラス転移温度Tgが65.5℃、GPCによる質量平均分子量Mwが67000、数平均分子量Mnが8000、酸価AVが12.3mgKOH/gであった。
<非結晶性ポリエステル樹脂(A4)の合成>
非結晶性ポリエステル樹脂(A1)の合成において、温度235℃・減圧下での反応時間を2.0時間から0.5時間に変更した以外は、非結晶性ポリエステル樹脂(A1)の合成と同様にして、非結晶性ポリエステル樹脂(A4)の合成を行った。
得られた非結晶性ポリエステル樹脂(A4)は、DSCによるガラス転移温度Tgが49.2℃、GPCによる質量平均分子量Mwが10500、数平均分子量Mnが3700、酸価AVが8.2mgKOH/gであった。
<非結晶性ポリエステル樹脂(A5)の合成>
非結晶性ポリエステル樹脂(A3)の合成において、温度235℃・減圧下での反応時間を2.0時間から4.0時間に変更した以外は、非結晶性ポリエステル樹脂(A3)の合成と同様にして、非結晶性ポリエステル樹脂(A5)の合成を行った。
得られた非結晶性ポリエステル樹脂(A5)は、DSCによるガラス転移温度Tgが68.4℃、GPCによる質量平均分子量Mwが80200、数平均分子量Mnが11000、酸価AVが13.5mgKOH/gであった。
<非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)の調製>
コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械株式会社製:BJ−30N)を水循環式恒温槽にて40℃に維持しながら、該反応槽に酢酸エチル160質量部とイソプロピルアルコール100質量部との混合溶剤を投入し、これに上記非結晶性ポリエステル樹脂(A1)を300質量部投入して、スリーワンモーターを用い150rpmで攪拌を施し、溶解させて油相を得た。この攪拌されている油相に10質量%アンモニア水溶液を、滴下時間5分間で14質量部滴下し、10分間混合した後、更にイオン交換水900質量部を毎分7質量部の速度で滴下して転相させて、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800質量部とイオン交換水700質量部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械株式会社製)にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1100質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは130nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20質量%になるように調整し、これを非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)とした。
<非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2)の調製>
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂(A1)から非結晶性ポリエステル樹脂(A2)に変更した以外は、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)の調製と同様にして、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2)を調製した。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは132nmであった。
<非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3)の調製>
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂(A1)から非結晶性ポリエステル樹脂(A3)に変更した以外は、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)の調製と同様にして、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3)を調製した。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは150nmであった。
<非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD4)の調製>
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂(A1)から非結晶性ポリエステル樹脂(A4)に変更した以外は、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)の調製と同様にして、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD4)を調製した。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは129nmであった。
<非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD5)の調製>
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂(A1)から非結晶性ポリエステル樹脂(A5)に変更した以外は、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)の調製と同様にして、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD5)を調製した。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは155nmであった。
<追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)の調製>
上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)を350質量部、500mlビーカーに入れ、マグネチックスターラーにて、泡をかみ込まない速さで攪拌しながら、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1)を1.5質量部加え、10分間攪拌した後、1.0質量%硝酸を用いてpHが3.2になるように調整し、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)を得た。
<追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2A)の調製>
追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2)に変更した以外は、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)の調製と同様にして、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2A)を調製した。
<追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3A)の調製>
追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3)に変更した以外は、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)の調製と同様にして、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3A)を調製した。
<追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD4A)の調製>
追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD4)に変更した以外は、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)の調製と同様にして、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD4A)を調製した。
<追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD5A)の調製>
追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD5)に変更した以外は、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)の調製と同様にして、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD5A)を調製した。
<着色剤分散液(PDK1)の調製>
・カーボンブラック顔料(キャボットジャパン社製、REGAL330) :200質量部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンSC) :33質量部(有効成分60質量%、着色剤に対して10質量%)
・イオン交換水 :750質量部
上記成分をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水とアニオン系界面活性剤とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、前記カーボンブラック顔料すべてを投入し、攪拌機を用いて濡れていない顔料がなくなるまで攪拌するとともに、充分に脱泡させた。
脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKAジャパン社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。脱泡後、再度ホモジナイザーを用いて、6000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー(株式会社スギノマシン製、HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して25パス相当行った。
得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて、固形分濃度を15質量%に調整した。こうして、着色剤分散液(PDK1)を得た。この着色剤分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは155nmであった。なお、該体積平均粒径D50vはマイクロトラックにて5回測定した内の、最大値と最小値を除いた3回の測定値の平均値を用いた。
<離型剤分散液(WD1)の調製>
・炭化水素系ワックス(日本精鑞社製、商品名:FNP0090、融解温度Tw=90.2℃) :270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RK、有効成分量:60質量%) :13.5質量部(有効成分として、離型剤に対して3.0質量%)
・イオン交換水 :721.5質量部
上記成分を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液(WD1)を得た。この離型剤分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは225nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20.0質量%になるように調整した。
実施例1
<黒トナー(1)の調製>
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CD1) :105質量部
・非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1) :590質量部
・着色剤分散液(PDK1) :110質量部
・離型剤分散液(WD1) :110質量部
・イオン交換水 :300質量部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1):7.0質量部
上記成分を、温度計、pH計、攪拌器を具備した3リットルの反応容器に入れ、温度25℃にて、1.0質量%硝酸を加えてpHを3.0にした後、ホモジナイザー(IKAジャパン社製、ウルトラタラクスT50)にて5000rpmで分散しながら、調製したPAC(ポリ塩化アルミニウム)水溶液を0.15pph添加して6分間分散した。
その後、反応容器に攪拌器、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌されるように攪拌器の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてからは0.05℃/分の昇温速度で昇温し、10分ごとにマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)にて粒径を測定した。体積平均粒径が5.0μmになったところで温度を保持し、さらに追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)の全てを5分間かけて投入した。
追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)を投入してから30分間保持した後、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸(キレスト社製、HIDA)を有効成分でトナー固形分に対し2.5%添加し、5分間撹拌した後、1.0質量%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを8.0にした。その後、5℃ごとにpHが8.0になるように同様にして調整しながら、昇温速度1℃/分で94℃まで昇温し、94℃で保持した。15分ごとに、硝酸を添加してpH0.1ずつ下げながら、光学顕微鏡と走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状および表面性を観察したところ、2.3時間目で粒子の合一が確認されたので、冷却水にて容器を30℃まで5分間かけて冷却した。
冷却後のスラリーを、目開き15μmのナイロンメッシュに通過させ粗大粉を除去し、メッシュを通過したトナースラリーに、硝酸を加えてpH6.0に調整した後、アスピレータで減圧ろ過した。ろ紙上に残ったトナーを手でできるだけ細かく砕いて、温度30℃でトナー量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した後、再度アスピレータで減圧ろ過し、ろ液の電気伝導度を測定した。ろ液の電気伝導度が10μS/cm以下になるまでこの操作を繰り返し、トナーを洗浄した。
洗浄されたトナーを湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕いてから、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、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(日本アエロジル社製、RY50)1.0質量部を加え、サンプルミルを用いて13000rpmで30秒間混合ブレンドした。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、黒トナー(1)を得た。
得られた黒トナー(1)は、体積平均粒径D50vが6.0μm、平均円形度(シスメックス株式会社製、FPIA−3000にて測定)が0.960であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
実施例2
<黒トナー(2)の調整>
黒トナー(1)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2)に、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)から追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2A)にそれぞれ変更した以外は、黒トナー(1)の調製と同様にして、黒トナー(2)を調製した。
得られた黒トナー(2)は、体積平均粒径D50vが5.9μm、平均円形度が0.962であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
実施例3
<黒トナー(3)の調整>
黒トナー(1)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3)に、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)から追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3A)にそれぞれ変更した以外は、黒トナー(1)の調製と同様にして、黒トナー(3)を調製した。
得られた黒トナー(3)は、体積平均粒径D50vが5.8μm、平均円形度が0.964であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
実施例4
<黒トナー(4)の調整>
黒トナー(1)の調製において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CD1)105質量部を210質量部に、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)590質量部を490質量部に、それぞれ変更した以外は、黒トナー(1)の調製と同様にして、黒トナー(4)を調製した。
得られた黒トナー(4)は、体積平均粒径D50vが5.5μm、平均円形度が0.963であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
実施例5
<黒トナー(5)の調整>
黒トナー(1)の調製において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CD1)105質量部を50質量部に、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)590質量部を600質量部に、それぞれ変更した以外は、黒トナー(1)の調製と同様にして、黒トナー(5)を調製した。
得られた黒トナー(5)は、体積平均粒径D50vが5.6μm、平均円形度が0.960であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
実施例6
<黒トナー(6)の調整>
黒トナー(5)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2)に、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)から追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2A)にそれぞれ変更した以外は、黒トナー(5)の調製と同様にして、黒トナー(6)を調製した。
得られた黒トナー(6)は、体積平均粒径D50vが5.7μm、平均円形度が0.959であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
実施例7
<黒トナー(7)の調整>
黒トナー(5)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3)に、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)から追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3A)にそれぞれ変更した以外は、黒トナー(5)の調製と同様にして、黒トナー(7)を調製した。
得られた黒トナー(7)は、体積平均粒径D50vが5.7μm、平均円形度が0.958であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
実施例8
<黒トナー(8)の調整>
黒トナー(4)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2)に、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)から追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD2A)にそれぞれ変更した以外は、黒トナー(4)の調製と同様にして、黒トナー(8)を調製した。
得られた黒トナー(8)は、体積平均粒径D50vが5.6μm、平均円形度が0.961であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
実施例9
<黒トナー(9)の調整>
黒トナー(4)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3)に、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)から追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD3A)にそれぞれ変更した以外は、黒トナー(4)の調製と同様にして、黒トナー(9)を調製した。
得られた黒トナー(9)は、体積平均粒径D50vが5.9μm、平均円形度が0.961であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
比較例1
<黒トナー(10)の調整>
黒トナー(1)の調製において、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸を添加しなかった以外は、黒トナー(1)の調製と同様にして、黒トナー(10)を調製した。
得られた黒トナー(10)は、体積平均粒径D50vが6.0μm、平均円形度が0.960であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかったものの、若干表面の荒れが見られた。
比較例2
<黒トナー(11)の調整>
黒トナー(1)の調製において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CD1)105質量部を20質量部に、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)590質量部を610質量部に、それぞれ変更した以外は、黒トナー(1)の調製と同様にして、黒トナー(11)を調製した。
得られた黒トナー(11)は、体積平均粒径D50vが5.8μm、平均円形度が0.958であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
比較例3
<黒トナー(12)の調整>
黒トナー(1)の調製において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CD1)105質量部を400質量部に、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)590質量部を250質量部に、それぞれ変更した以外は、黒トナー(1)の調製と同様にして、黒トナー(12)を調製した。
得られた黒トナー(12)は、体積平均粒径D50vが5.8μm、平均円形度が0.963であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、離型剤の突き出しは見られなかったものの、やや表面層の剥がれが見られた。
比較例4
<黒トナー(13)の調整>
黒トナー(1)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD4)に、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)から追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD4A)にそれぞれ変更した以外は、黒トナー(1)の調製と同様にして、黒トナー(13)を調製した。
得られた黒トナー(13)は、体積平均粒径D50vが5.6μm、平均円形度が0.964であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
比較例5
<黒トナー(14)の調整>
黒トナー(1)の調製において、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1)から非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD5)に、追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD1A)から追加用非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AD5A)にそれぞれ変更した以外は、黒トナー(1)の調製と同様にして、黒トナー(14)を調製した。
得られた黒トナー(14)は、体積平均粒径D50vが5.9μm、平均円形度が0.962であった。なお、トナーのSEM画像を観察したところ、滑らかな表面を持ち、離型剤の突き出しや表面層の剥がれなどの不具合は見られなかった。
<樹脂被覆キャリア(1)の調製>
・Mn−Mg−Sr系フェライト粒子(平均粒径40μm) :100質量部
・トルエン :14質量部
・メタクリル酸シクロヘキシル/ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体(共重合重量比99:1、Mw80000) :2.0質量部
・カーボンブラック(VXC72:キャボット社製) :0.15質量部
フェライト粒子を除く上記成分及びガラスビーズ(φ1mm、トルエンと同量)を、関西ペイント社製サンドミルを用いて1200ppmで30分間攪拌し、樹脂被覆層形成用溶液と得た。さらに、この樹脂被覆層形成用溶液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、減圧し、トルエンを留去して乾燥することにより、樹脂被覆キャリア(1)を調製した。
<黒現像剤(1)〜(14)の調製>
上記樹脂被覆キャリア(1)500質量部に対して、上記黒トナー(1)〜(14)をそれぞれ40質量部加え、V型ブレンダーで20分間ブレンドした後、目開き212μmの振動篩いふるいにより凝集体を除去して、黒現像剤(1)〜(14)を調製した。
<各特性の測定方法>
・貯蔵弾性率の測定方法
トナーの貯蔵弾性率は、粘弾性測定装置(レオメトリックサイエンティフィックFE社製、ARES)を用い、トナーを錠剤に成形して8mmのパラレルプレート上にセットし、ノーマルフォースを0とした後に1Hzの振動数で振動を与えて測定した。なお、測定温度は30℃から開始して180℃まで継続した。測定時間インターバルは120秒、測定開始後の昇温速度は2℃/分で測定した。さらに、測定中の各測定温度において歪み量を適切に維持し、正しい測定値が得られるように調整を行った。
・ヒドロキシエチルイミノ二酢酸の含有量測定方法
ヒドロキシエチルイミノ二酢酸の含有量は、高速液体クロマトグラフを用いて測定される。測定条件は以下の通りとした。
分析装置:日本分析工業社製 LC−08
カラム :Inertsil ODS3(Φ4.6×250mm)
検出器 :示差屈折計、紫外線吸収検出器(254nm)
溶出液 :クロロホルム 流量 :1.0mL/分
測定試料:トナー1gをクロロホルム10mLに溶解させ、ろ過などにより溶液を抽出したもの。
あらかじめ、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸のみで検量線を作成しておき、定量する。検量線の作成方法は以下の通り。
ヒドロキシエチルイミノ二酢酸と0.05M(モル/l) FeCl試薬を十分な量添加して錯体を形成し、リテンションタイムを遅くして、ピーク分離する。ピークの大きさと量の関係から、検量線を作成する。
<トナーの評価方法>
・最低定着温度
評価機 :富士ゼロックス社製DocuCentre f1100改造増速機
プロセススピード:450mm/秒
定着温度 :80〜180℃まで可変
評価紙 :富士ゼロックス社製J紙
定着温度を変えて、コールドオフセットが発生しない最も低い温度を最低定着温度として、以下の基準で評価した。
◎:MFT≦110℃ ・・・ 優れた低温定着性を有する。
○:110℃<MFT≦120℃ ・・・ 低温定着性を有する。
△:120℃<MFT≦130℃ ・・・ やや低温定着性を有する。
×:130℃<MFT ・・・ 低温定着性での優位性なし。
・定着グロス・
溶融ムラ
・粒状性
評価機 :富士ゼロックス社製DocuCentre f1100改造増速機
プロセススピード:450mm/秒
定着設定温度 :最低定着温度に+20℃した温度
評価環境 :高温高湿環境(28℃ 85%RH)
評価紙 :富士ゼロックス社製J紙
画像密度100%のソリッド(パッチサイズ10cm×10cm)と画像密度30%ハーフトーン(パッチサイズ10cm×10cm)の混在したA4画像を1000枚出力し、1枚目と1000枚目のソリッドの定着グロス、溶融ムラ、ハーフトーンの粒状性を評価した。
定着グロス、溶融ムラはパッチの面内の4隅と中央部の計5箇所について、偏角光沢計にて75°光沢度を測定し、以下の基準で測定した。
−定着グロス−
◎:計5箇所の定着グロスの平均の値≦10%
○:10%<計5箇所の定着グロスの平均の値≦15%
△:15%<計5箇所の定着グロスの平均の値≦20%
×:20%<計5箇所の定着グロスの平均の値
−溶融ムラ−
◎:計5箇所の定着グロスのσ≦1.0
○:1.0<計5箇所の定着グロスのσ≦1.5
△:1.5<計5箇所の定着グロスのσ≦2.0
×:2.0<計5箇所の定着グロスのσ
粒状性は、以下の基準で測定した。
◎:パッチ全面ハーフトーンのムラなし。
○:パッチの端部などに極一部濃度ムラが見られるが実使用上問題なし。
△:パッチに一部濃度ムラが見られるが実使用上問題なし。
×:パッチの複数個所に濃度ムラが見られ、実使用上問題となるレベル。
評価結果を表1に示す。
Figure 0005707991
表1に示されるように、実施例1〜9(黒現像剤(1)〜(9)を使用)の場合には、いずれの評価項目も◎または○であり、高い評価結果となった。
一方、比較例1(黒現像剤(10)を使用、HIDA添加せず)の場合には、出力画像1枚目の粒状性が△であり、出力画像1000枚目の溶融ムラが△、粒状性が×であった。また、比較例2(黒現像剤(11)を使用、90℃における貯蔵弾性率が上限より大)の場合には、最低定着温度が×であり、出力画像1000枚目の溶融ムラ及び粒状性が△であった。また、比較例3(黒現像剤(12)を使用、90℃における貯蔵弾性率が下限より小)の場合には、出力画像1枚目の溶融ムラが△であり、出力画像1000枚目の溶融ムラが×であった。また、比較例4(黒現像剤(13)を使用、140℃における貯蔵弾性率が下限より小)の場合には、出力画像1枚目の定着グロスが×、溶融ムラが△であり、出力画像1000枚目の定着グロス、溶融ムラ、粒状性が×であった。また、比較例5(黒現像剤(14)を使用、140℃における貯蔵弾性率が上限より大)の場合には、出力画像1枚目の粒状性が△であり、出力画像1000枚目の溶融ムラが△、粒状性が×であった。このように、各比較例1〜5では、いずれかの評価項目に低い評価結果があった。
1 画像形成装置、10 帯電部、12 露光部、14 電子写真感光体、16 現像部、18 転写部、20 クリーニング部、22 定着部、24 被転写体。

Claims (5)

  1. 少なくとも結着樹脂としてのポリエステル樹脂と、
    ヒドロキシエチルイミノ二酢酸と、
    を含み、
    1Hz、毎分2℃の温度変化条件のもと30〜180℃まで昇温させて動的粘弾性の測定を行った際の、
    90℃の貯蔵弾性率G’が1.0×10〜1.0×10Paであり、
    140℃の貯蔵弾性率G’が1.0×10〜1.0×10Paであり、
    乳化凝集法で作製された
    ことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  2. 請求項1に記載の静電荷像現像用トナーを含むことを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
  3. 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、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーが収納され、
    前記画像形成装置に着脱可能に構成されたことを特徴とするトナーカートリッジ。
  4. 請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤が収容された現像手段を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
  5. 像保持体と、
    前記像保持体の表面に静電荷像を形成させる静電荷像形成手段と、
    請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤により前記静電荷像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、
    前記像保持体上に形成された前記トナー画像を被転写体上に転写する転写手段と、
    前記被転写体上に転写された前記トナー画像を定着する定着手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
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