JP5895800B2 - 静電荷像現像トナー用ポリエステル樹脂、静電荷像現像トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
静電荷像現像トナー用ポリエステル樹脂、静電荷像現像トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 Download PDFInfo
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カルボン酸成分と、
重合ロジンと、エポキシ化合物、炭酸エステル化合物、及びオキセタン化合物のいずれか一種と、の反応生成物であるロジンジオールを含むアルコール成分と、
の重縮合体である静電荷像現像トナー用ポリエステル樹脂である。
請求項1に記載の静電荷像現像トナー用ポリエステル樹脂を含む静電荷像現像トナーである。
請求項2に記載の静電荷像現像トナーを含む静電荷像現像剤である。
請求項2に記載の静電荷像現像トナーを収容し、
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3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像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。
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記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、
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体上に形成されたトナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置である。
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体上に形成されたトナー画像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法である。
請求項2に係る発明によれば、アルコール成分と、ロジンを含有したカルボン酸成分と、を重縮合成分としたトナー用ポリエステル樹脂を含む静電荷像現像トナーに比べて、帯電性の低下が抑制された静電荷像現像トナーが得られる。
請求項3に係る発明によれば、アルコール成分と、ロジンを含有したカルボン酸成分と、を重縮合成分としたトナー用ポリエステル樹脂を含む静電荷像現像トナーを適用した場合に比べて、帯電性の低下が抑制された静電荷像現像剤が得られる。
請求項4、5、6及び7に係る発明によれば、アルコール成分と、ロジンを含有したカルボン酸成分と、を重縮合成分としたトナー用ポリエステル樹脂を含む静電荷像現像トナーを適用する場合に比べて、帯電性の低下に起因する画像欠陥が抑制された画像が得られるトナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法が得られる。
本実施形態に係る静電荷像現像トナー用ポリエステル樹脂は、アルコール成分及びカルボン酸成分の重縮合体である。
そして、アルコール成分には、重合ロジンと、エポキシ化合物、炭酸エステル化合物、及びオキセタン化合物のいずれか一種(以下、「特定反応性化合物」と称する場合がある)と、の反応生成物であるロジンジオール(以下、「特定重合ロジンジオール」と称する場合がある)が含まれる。
ここで、重合ロジンをカルボン酸成分として用いた重縮合体は、重合ロジンが3級のカルボン酸であってアルコール成分との反応性が低いことから、未反応の単量体が多く含まれ、重縮合体の酸価が高くなる結果、静電荷像現像トナーに含まれた場合において静電荷像現像トナーの帯電性を低下させる傾向にあると考えられる。
一方で、重合ロジンを変性させたロジンジオールをアルコール成分として用いた重縮合体は、重縮合の際に生じる未反応の単量体の含有量は減少するものの、やはり、重合ロジンからロジンジオールを生成する際に未反応の単量体が生じる場合があり、このため、帯電性の低下が生じることがあるのが現状である。
なお、未反応の単量体とは、ポリエステル樹脂を重縮合するための単量体であって、酸価の上昇に影響する単量体(例えば、水酸基又はカルボキシル基を有する単量体)のうち、未反応のものを示す。
これは、特定反応性化合物の反応性が高く、重合ロジンと効率的に反応が進行するためと考えられる。
その結果、特定重合ロジンジオールをアルコール成分として含み、カルボン酸成分と重縮合した特定ポリエステル樹脂は、未反応の単量体の生成が抑制されたポリエステル樹脂となるため、酸価の上昇が抑制されたポリエステル樹脂となると考えられる。
アルコール成分は、特定重合ロジンジオールを含んでおり、必要に応じて、その他のアルコールを含んでいてもよい。
特定重合ロジンジオールは、重合ロジンと、特定反応性化合物と、を種々の方法で反応させることで得られる。
以下に、特定重合ロジンジオールを合成する反応スキームを、一例として示す。
反応スキーム1は、重合ロジンを、エポキシ化合物で特定重合ロジンジオールを合成する反応であり、反応スキーム2は、重合ロジンを、炭酸エステル化合物で特定重合ロジンジオールを合成する反応を示す。
なお、反応スキーム2は、炭酸エステル化合物の一例として、エチレンカーボネートを用いている。
重合ロジンとは、ロジンを重合して得られた2価のカルボキシル基を含む二量化ロジンを主成分として含む混合物をいう。
二量化ロジンの具体例としては、下記構造式で表される化合物が挙げられるが、本実施形態は下記化合物に限定されるものではない。
GPCの検出器としては、屈折率検出器(Waters410:日本ウォーターズ社製)を使用した。測定条件は、移動相流速:0.8ml/分、測定温度:40℃とする。
重合度は次式により算出した。
重合度=A/(A+B)×100 (%)
A:重合ロジン成分の面積強度
B:重合していないロジン成分の面積強度
ロジンは採取方法による分類では、材料をパルプとするトールロジン、材料を生松脂とするガムロジン、及び材料を松の切り株とするウッドロジンの3種に大別される。本実施形態で用いるロジンは入手が容易であることからガムロジンやトールロジンが望ましい。
特定重合ロジンジオールを得るために重合ロジンと反応させるのは、特定反応性化合物であり、これらの中でも、重合ロジンとの反応性が高い観点から、エポキシ化合物又は炭酸エステル化合物がよく、炭酸エステル化合物が望ましい。
また、アルキル基の炭素数は、1以上15以下がよく2以上10以下がより望ましい。
また、一般式(2)で示される化合物は、R2及びR3が連結することにより、カルボニル基の炭素原子と、該炭素原子に結合している各酸素原子と、による環が形成されていてもよい。
また、アルキル基の炭素数は、1以上15以下がよく、1以上10以下がより望ましい。
また、アルキル基の炭素数は、1以上15以下がよく、2以上10以下がより望ましい。
重合ロジンと、特定反応性化合物との反応は、公知である種々の方法で行われ、例えば、回分式の場合は冷却管、撹拌装置、不活性ガス導入口、温度計等と加熱機能とを備えたフラスコに、目的とする割合で、重合ロジンと、特定反応性化合物とを仕込み、加熱溶融し反応物をサンプリングすることによって反応進行を追跡しながら行われる。反応の進行度は、主として酸価の低下によって確認され、化学量論的な反応終点又はその近くに到達した時点をもって反応が完結される。
反応温度としては、60℃以上200℃以下がよく、100℃以上200℃以下が望ましく、130℃以上190℃以下がより望ましい。
また、反応に際し、触媒を加えてもよい。
その他のアルコールとしては、例えば、ジアルコールが挙げられる。
ジアルコールとしては、脂肪族ジオール及びエーテル化ジフェノールの群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
脂肪族ジオールの例としては、例えばエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブテンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−2−メチルプロパン−1,3−ジオール、2−ブチル−2−エチルプロパン−1,3−ジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、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、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピル−3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロパノエート、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。これら脂肪族ジオールは単独で用いても、二種以上を併用しても良い。
また、本実施形態においては、エーテル化ジフェノールを用いても良い。エーテル化ジフェノールとは、ビスフェノールAとアルキレンオキサイドを付加反応させて得られるジオールであり、該アルキレンオキサイドとしてはエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドであり、該アルキレンオキサイドの平均付加モル数がビスフェノールAの1モルに対して2モル以上16モル以下であるものが望ましい。
全アルコール成分における、特定重合ロジンジオールの含有量は、10質量%以上95質量%以下がよく、30質量%以上90質量%以下が望ましく、40質量%以上85質量%以下がより望ましい。
カルボン酸成分としては、多価カルボン酸が挙げられ、ジカルボン酸成分としては、例えば、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸の群より選ばれる少なくとも1種を用いる。例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ダイマー酸、分岐鎖を有する炭素数1以上20以下のアルキルコハク酸、分岐鎖を有する炭素数1以上20以下のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸等の脂肪族ジカルボン酸;それらの酸の無水物及び、それらの酸のアルキル(炭素数1以上3以下)エステル等が挙げられる。これらの中では、トナーの耐久性、定着性及び着色剤の分散性の観点から芳香族カルボン酸化合物が望ましい。
特定ポリエステル樹脂は、カルボン酸成分、特定重合ロジンジオールを含むアルコール成分を原料として、公知慣用の製造方法によって調製される。その反応方法としては、エステル交換反応又は直接エステル化反応のいずれも適用される。また、加圧して反応温度を高くする方法、減圧法又は常圧下で不活性ガスを流す方法によって重縮合を促進してもよい。上記反応によっては、アンチモン、チタン、スズ、亜鉛、アルミニウム及びマンガンより選ばれる少なくとも1種の金属化合物等、公知慣用の反応触媒が用いられ、反応が促進されてもよい。
これら反応触媒の添加量はカルボン酸成分とアルコール成分の総量100質量部に対して、0.01質量部以上1.5質量部以下が望ましく、0.05質量部以上1.0質量部以下がより望ましい。反応温度は180℃以上300℃以下の温度で行われる。
特定ポリエステル樹脂の軟化温度は80℃以上160℃以下が望ましく、90℃以上150℃以下がより望ましい。
軟化温度の測定は、JIS K2871記載の環球法に準拠して測定した。
ガラス転移温度の測定は、「DSC−20」(セイコー電子工業(株)製)を使用し、試料10mgを昇温速度(10℃/min)で加熱して行った。
酸価の測定は、 樹脂の酸価は、JIS K5400に準拠して測定した。
重量平均分子量は、熱保管性の観点から、40000以上であることがよい。
また、重量平均分子量は、低温定着性の観点から、150000以下であることがよい。
また、数平均分子量(Mn)は、上記重量平均分子量と同様の観点から、2000以上7000以下がよく、3000以上6500以下が望ましく、3500以上6000以下がより望ましい。
重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnの測定は、「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)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)を用いて行った。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℃、RI検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー(株)製「Polystyrene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。
特定ポリエステル樹脂は、重量平均分子量(Mw)が40000以上150000以下であり、分子量分布(Mw/Mn)が12以上25以下である。
本実施形態に係る静電荷像現像トナーは、上記本実施形態に係る静電荷像現像トナー用ポリエステル樹脂(特定ポリエステル樹脂)を含んで構成されている。
以下、本実施形態に係る静電荷像現像トナー(以下、「トナー」と称する場合)の詳細について説明する。
トナー粒子について説明する。
トナー粒子は、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤、離型剤及びその他添加剤と、を含んで構成される。
結着樹脂としては、非晶性樹脂が挙げられ、非晶性樹脂として上記特定ポリエステル樹脂が適用される。
結着樹脂としては、非晶性樹脂と共に結晶性樹脂を併用してもよい。
結着樹脂としては、上記特定ポリエステル樹脂と共に、当該特定ポリエステル樹脂以外にその他非晶性樹脂を併用してもよい。
但し、特定ポリエステル樹脂の含有量は、全結着樹脂100質量部に対して、70質量部以上がよく、90質量部以上がより望ましく、100質量部であることがさらに望ましい。
一方、結晶性樹脂とは、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ものをいう。
具体的には、例えば、結晶性樹脂とは、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを意味し、非晶性樹脂とは、半値幅が10℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂を意味する。
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、低温定着性を実現する観点から、脂肪族ジカルボン酸(その酸無水物および酸塩化物を含む)と脂肪族ジオールとの縮重合体であることがよい。
結晶性樹脂の含有量としては、全結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが望ましく、5質量部以上15質量部以下であることがより望ましい。
なお、本実施形態において低温定着とは、トナーを120℃程度以下で加熱して定着させることをいう。
着色剤としては、例えば、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。
着色剤としては、例えば、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、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジシンイエロー、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・レッド238、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してもよい。
着色剤の種類を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、ブラックトナー等が得られる。
離型剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス;シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナバワックス;等が挙げられる。これらの離型剤の融解温度は、50℃以上100℃以下が望ましく、60℃以上95℃以下がより望ましい。
離型剤の含有量が0.5質量%以上であれば、特にオイルレス定着において剥離不良の発生が防止される。離型剤の含有量が15質量%以下であれば、トナーの流動性が悪化することがなく、画質および画像形成の信頼性が向上する。
帯電制御剤としては、公知のものを使用してもよいが、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤を用いてもよい。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂(本実施形態に係るポリエステル及び結晶性ポリエステル樹脂)と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂(本実施形態に係るポリエステル)を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
なお、トナー粒子の体積平均粒径の測定法としては、以下の方法が挙げられる。まず、分散剤として界面活性剤、望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを前記電解液100ml以上150ml以下中に添加する。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000とする。
得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
ここで上記形状係数SF1は、下記式(1)により求められる。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
上記式(1)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられ、該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部程度である。
以下、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁造粒法、溶解懸濁法、溶解乳化凝集合一法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
以下、凝集合一法によりトナー粒子を得る方法を述べる。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
まず、ポリエステル樹脂粒子(特定ポリエステル樹脂の粒子)が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられる。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。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−920)で測定される。以下、他に断りがないかぎり、粒子の体積平均粒径は同様に測定される。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、ポリエステル樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、ポリエステル樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)などが挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、ポリエステル樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下の範囲内が挙げられ、0.1質量部以上3.0質量部未満であってもよい。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、ポリエステル樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えばポリエステル樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、ポリエステル樹脂粒子(本実施形態に係るポリエステル樹脂の粒子)が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらにポリエステル樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことが望ましい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が望ましく用いられる。更に乾燥工程も特に方法に制限はないが、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望ましく用いられる。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
次に、本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、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、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により静電荷像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、像保持体上に形成されたトナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に前記トナー画像を定着する定着手段と、を有する。
そして、静電荷像現像剤として、上記本実施形態に係る静電荷像現像剤を適用する。
そして、静電荷像現像剤として、上記本実施形態に係る静電荷像現像剤を適用する。
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色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
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。
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荷像が感光体1Yの表面に形成される。
このようにして感光体1Y上に形成された静電荷像は、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上の静電荷像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
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。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画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、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
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、記録媒体の表面も平滑であることが望ましく、例えば、普通紙の表面に樹脂等を塗布したコート紙、画像形成用のアート紙等が好適に使用される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー画像を記録媒体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画像が記録媒体に転写される構造であってもよい。
図2は、本実施形態に係る静電荷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、感光体107とともに、帯電ローラ108、現像装置111、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2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に対して着脱自在としたものである。
未精製の中国産ガムロジン(酸価170、軟化温度76℃)を窒素シール下にて400Paで蒸留し、酸価180、軟化温度80℃の主留を精製ロジンとした。
なお、蒸留条件は表1に記載のとおりである。
次に、上記反応混合物を分液ロートに移し、5%塩酸水溶液を加え振り混ぜた。上層を分離し、希苛性ソーダ水溶液、ついで水で洗浄した。
その後、減圧蒸留を行い、軟化温度145℃、酸価145、重合度80%の重合ロジン450質量部を得た。
−特定重合ロジンジオール(1)−
上記重合ロジン100質量部、1,2−エポキシペンタン(東京化成工業(株)製)25質量部、及び反応触媒としてトリフェニルホスフィン(和光純薬工業(株)製)0.1質量部を撹拌装置、加熱装置、冷却管、窒素ガス導入管、温度計を備えたステンレス製反応容器に仕込み、170℃に温度を上げ、重合ロジンのカルボキシル基とエポキシ化合物のエポキシ基との開環反応を行った。同温度で4時間継続して行い、酸価が0.5mgKOH/gになった時点で反応を停止し、特定重合ロジンジオール(1)を得た。
上記重合ロジン100質量部、3,3−ジメチルオキセタン(Aldrich製)25質量部、及び反応触媒としてトリエチルアンモニウムブロマイド(和光純薬工業(株)製)0.1質量部を撹拌装置、加熱装置、冷却管、窒素ガス導入管、温度計を備えたステンレス製反応容器に仕込み、170℃に温度を上げ、重合ロジンのカルボキシル基とオキセタン化合物のオキセタン基との開環反応を行った。同温度で4時間継続して行い、酸価が0.5mgKOH/gになった時点で反応を停止し、特定重合ロジンジオール(2)を得た。
上記重合ロジン100質量部、エチレンカーボネート(東京化成工業(株)製)26質量部、及び反応触媒としてトリエチルアンモニウムブロマイド(和光純薬工業(株)製)0.1質量部を撹拌装置、加熱装置、冷却管、窒素ガス導入管、温度計を備えたステンレス製反応容器に仕込み、170℃に温度を上げ、重合ロジンのカルボキシル基とエチレンカーボネートとの反応を行った。同温度で4時間継続して行い、酸価が0.5mgKOH/gになった時点で反応を停止し、特定重合ロジンジオール(3)を得た。
上記重合ロジン100質量部、エチレングリコール(和光純薬工業(株)製)18質量部、及び反応触媒としてトリエチルアンモニウムブロマイド(和光純薬工業(株)製)0.1質量部を撹拌装置、加熱装置、冷却管、窒素ガス導入管、温度計を備えたステンレス製反応容器に仕込み、170℃に温度を上げ、重合ロジンのカルボキシル基とエチレングリコールのアルコールとの反応を行った。同温度で4時間継続して行い、特定重合ロジンジオール(4)を得た。
上記重合ロジン100質量部、シクロヘキセンオキシド(和光純薬工業(株)製)29質量部、及び反応触媒としてトリエチルアンモニウムブロマイド(和光純薬工業(株)製)0.1質量部を撹拌装置、加熱装置、冷却管、窒素ガス導入管、温度計を備えたステンレス製反応容器に仕込み、170℃に温度を上げ、重合ロジンのカルボキシル基とシクロヘキセンオキシドのエポキシ基との反応を行った。同温度で4時間継続して行い、酸価が0.5mgKOH/gになった時点で反応を停止し、特定重合ロジンジオール(5)を得た。
重合ロジン調製で使用した精製ロジン400質量部、アクリル酸(和光純薬工業(株)製)105質量部、t−ブチルカテコール0.2質量部を三口フラスコに入れ、220℃で12時間反応させた。ついで減圧蒸留を行い、軟化温度90℃、酸価280mgKOH/gのアクリル変性ロジンを得た。
−特定ポリエステル樹脂(1)−
カルボン酸成分としてセバシン酸(和光純薬工業(株)製)101質量部、アルコール成分として特定重合ロジンジオール(1)403質量部、及び反応触媒としてテトラ−n−ブチルチタネート(東京化成工業(株)製)0.2質量部を、撹拌装置、加熱装置、温度計、分留装置、窒素ガス導入管を備えたステンレス製反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、撹拌しながら200℃で15時間重縮合させ、目的の分子量、酸価に達したことを確認し、特定ポリエステル樹脂(1)を合成した。
分子量、酸価、ガラス転移温度及び軟化温度については、既述の方法で測定した。
カルボン酸成分、アルコール成分を表2のように変えたこと以外は、特定ポリエステル樹脂(1)と同様の方法で特定ポリエステル樹脂(2)〜(10)、比較ポリエステル樹脂(3)、(4)の合成を行った。
分子量、酸価、ガラス転移温度及び軟化温度については、既述の方法で測定した。
カルボン酸成分として上記調製した重合ロジン(重合度80%)360質量部、アルコール成分としてヘキサンジオール(和光純薬工業(株))59質量部、及び反応触媒としてテトラ−n−ブチルチタネート(東京化成工業(株)製)0.2質量部を、撹拌装置、加熱装置、温度計、分留装置、窒素ガス導入管を備えたステンレス製反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、撹拌しながら200℃で15時間重縮合させ、目的の分子量、酸価に達したことを確認し、比較ポリエステル樹脂(1)を合成した。
分子量、酸価、ガラス転移温度及び軟化温度については、既述の方法で測定した。
カルボン酸成分として上記調製したアクリル酸変性ロジン186質量部、アルコール成分としてヘキサンジオール(和光純薬工業(株))59質量部、及び反応触媒としてテトラ−n−ブチルチタネート(東京化成工業(株)製)0.2質量部を、撹拌装置、加熱装置、温度計、分留装置、窒素ガス導入管を備えたステンレス製反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、撹拌しながら200℃で15時間重縮合させ、目的の分子量、酸価に達したことを確認し、比較ポリエステル樹脂(2)を合成した。
分子量、酸価、ガラス転移温度及び軟化温度については、既述の方法で測定した。
(トナー粒子1の製造)
・特定ポリエステル樹脂(1) 100質量部
・マゼンタ顔料(C.I.ピグメントレッド57) 3質量部
上記組成物をエクストルーダーで混練し、表面粉砕方式の粉砕機で粉砕した。その後、風力式分級機(ターボクラシファイアー(TC−15N)、日清エンジニアリング社製)で細粒、粗粒を分級し、その中間サイズの粒子を得る過程を3回繰り返し、体積平均粒径=8μmのマゼンタトナー粒子1を得た。
−トナー1の製造−
100質量部のマゼンタトナー粒子1にシリカ(商品名:R812(日本エアロジル社製))0.5質量部を加え、高速混合機によって混合し、トナー1を得た。
なお、トナーとキャリアとを混合する際の環境条件を夏場環境(30℃、相対湿度85%)、冬場環境(5℃、相対湿度10%)とし、双方の静電荷像現像剤を合わせて静電荷像現像剤1とした。
以下の項目について、静電荷像現像剤1の評価を行った。
評価結果は、以下の表3に示す。
東芝製ブローオフ帯電量測定機を用いて、静電荷像現像剤1についてトナーの帯電量(μC/g)の測定を行った。その結果、夏場環境で作製した静電荷像現像剤では−35.1μC/g、冬場環境でで作製した静電荷像現像剤では−55.4μC/gの帯電量を示し、両者の比率は0.63を示した。なお、両者の比率は1に近いほど、夏場環境と冬場環境との間の帯電量が少ないことを示し、望ましい結果である。
電子写真複写機(商品名A−color、富士ゼロックス(株)製)の現像器に静電荷像現像剤1を充填し、この電子写真複写機を用いて、画像密度1%のプリントテストチャートの画像を3000枚出力し、コピーテストを行った。
なお、コピーテストは、夏場環境で作製した静電荷像現像剤及び冬場環境で作製した静電荷像現像剤を用いて、それぞれ行った。
評価は1500枚、3000枚プリント後の画像ソリッド部の白筋の発生の様子を目視で観察し、基準を以下のようにした。
A:3000枚後の白筋の発生は全く見られない。
B:1500枚後で白筋の発生は見られないが、3000枚ではわずかに見られる。
C:1500枚後で白筋の発生がはっきり見られる。
評価結果は、A,Bで実用上の問題がないと判断した。
特定ポリエステル樹脂(1)を表3に示す樹脂に変えたこと以外は、実施例1と同様の方法でトナー粒子2〜4、比較トナー粒子1、トナー2〜4、比較トナー1、静電荷像現像剤2〜4、比較静電荷像現像剤4を得た。
これらの静電荷像現像剤について、実施例1と同様に評価を行った。
評価結果は、以下の表3に示す。
(特定ポリエステル樹脂(5)の粒子分散液の作製)
高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、(株)ユーロテック製)に特定ポリエステル樹脂(5)を200質量部入れ、120℃の温度で加熱溶融させた。別途準備した水性媒体タンクに試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度でキャビトロンに移送した。回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2の条件でキャビトロンを運転し、体積平均粒子径160nm、固形分30質量%の特定ポリエステル樹脂(5)粒子分散液を得た。
下記成分を混合し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006、(株)スギノマシン製)により1時間分散し、体積平均粒径180nm、固形分20質量%の着色剤粒子分散液を得た。
・シアン顔料(Pigment Blue15:3、大日精化工業(株)製) 10質量部
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製) 2質量部
・イオン交換水 80質量部
ドデカン二酸(東京化成工業(株)製)115質量部、ドデカンジオール(宇部興産(株)製)101質量部をフラスコに仕込み、1時間かけて温度を160℃まで上げ、反応系内がに撹拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを0.02質量部投入した。更に生成する水を留去しながら同温度から6時間かけて200℃まで上げ、200℃で更に4時間脱水縮合反応を継続し、反応を終了させた。反応液を冷却後、固液分離を行い得られた固形物を40℃、真空状態の下乾燥を行い、結晶性ポリエステル樹脂を得た。
・結晶性ポリエステル樹脂 50質量部
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC,第一工業製薬(株)製) 2質量部
・イオン交換水 200質量部
・特定ポリエステル樹脂(5)粒子分散液 150質量部
・着色剤粒子分散液 25質量部
・結晶性樹脂粒子分散液 50質量部
・ポリ塩化アルミニウム 0.4質量部
・イオン交換水 100質量部
その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを8.0に調製した後、ステンレス製フラスコを密閉し、攪拌軸のシールを磁力シールして攪拌を継続しながら90℃まで加熱して3時間保持した。
反応終了後、降温速度を2℃/分で冷却し、濾過、イオン交換水で十分洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これをさらに30℃のイオン交換水3Lを用いて再分散し、15分間300rpmで攪拌・洗浄した。この洗浄操作をさらに6回繰り返し、濾液のpHが7.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところでヌッチェ式吸引濾過によりNo.5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー粒子(5)を得た。
−トナー5の製造−
100質量部のトナー粒子5にシリカ(商品名:R812(日本エアロジル社製))0.5質量部を加え、高速混合機によって混合し、トナー5を得た。
なお、トナーとキャリアとを混合する際の環境条件を夏場環境(30℃、相対湿度85%)、冬場環境(5℃、相対湿度10%)とし、双方の静電荷像現像剤を合わせて、静電荷像現像剤5とした。
得られた静電荷像現像剤5に関して、実施例1と同様に評価した。
評価結果は、以下の表3に示す。
特定ポリエステル樹脂(5)を表3に示す特定ポリエステル樹脂(6)〜(10)、比較ポリエステル樹脂(2)〜(4)に変えたこと以外は実施例5と同様の方法でトナー粒子6〜10、比較トナー粒子2〜4静電荷像現像剤6〜10、比較静電荷像現像剤2〜4を調製した。
得られたトナー粒子及び静電荷像現像剤に関して、実施例1と同様に評価した。
評価結果は、以下の表3に示す。
さらに、実施例における静電荷像現像剤により形成した画像は、比較例における静電荷像現像剤により形成した画像に比べて優れており、これは、トナーとキャリアとの混合の際に環境変動があったとしても、同様であった。
2Y,2M,2C,2K,108 帯電ローラ
3Y,3M,3C,3K レーザ光線
3 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
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
32 搬送ロール(排出ロール)
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,
P,300 記録媒体(被転写体)
Claims (7)
- カルボン酸成分と、
重合ロジンと、エポキシ化合物、炭酸エステル化合物、及びオキセタン化合物のいずれか一種と、の反応生成物であるロジンジオールを含むアルコール成分と、
の重縮合体である静電荷像現像トナー用ポリエステル樹脂。 - 請求項1に記載の静電荷像現像トナー用ポリエステル樹脂を含む静電荷像現像トナー。
- 請求項2に記載の静電荷像現像トナーを含む静電荷像現像剤。
- 請求項2に記載の静電荷像現像トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。 - 請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像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。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記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、
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体上に形成されたトナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。 - 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体上に形成されたトナー画像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
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