JP6451089B2 - 静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成においては、画像形成材料としてのトナーとキャリアとを含む二成分現像剤が多く使用されている。
二成分現像剤に適用しうるトナーとして、例えば、特許文献1には、「少なくとも結着樹脂と着色剤を含有成分とするトナー母体粒子と、該母体粒子表面に付着した外添剤とで構成されたトナーにおいて、該外添剤は、少なくとも2種類のシリカ微粒子と少なくとも1種類の酸化チタン微粒子であり、該シリカ微粒子のうちで最もBET比表面積の小さいシリカ微粒子(a)と、その次にBET比表面積の小さいシリカ微粒子(b)のBET比表面積の差が30m/g以上であり、シリカ微粒子(a)と(b)それぞれ共にシランカップリング剤処理が施され、かつ共にシリコーンオイル処理が施されており、オイル処理量はそれぞれ未処理のシリカ微粒子母体100質量部に対して2質量部乃至40質量部であり、未処理時のシリカ微粒子母体のBET比表面積1m当たりのオイル処理量について、シリカ微粒子(a)はシリカ微粒子(b)に対して0.7倍乃至90倍であり、トナー母体粒子100質量部当たりの(a)の添加質量部に対する(b)の添加質量部が、0.2倍乃至5.0倍であり、該酸化チタン微粒子のうちで最もBET比表面積の大きいものは、少なくともカップリング処理が施されており、該酸化チタン微粒子のトナー母体粒子100質量部当たりの添加量が0.05乃至1.0質量部であり、該トナーの重量粒子径分布から算出される平均粒子径が3乃至9μmであり、12.7μm以上の割合が2%以下であることを特徴とするトナー」が提案されている。
また、二成分現像剤に適用しうるトナーとして、例えば、特許文献2には、「結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有するトナー粒子と、シリカ微粒子を含有するトナーにおいて、該シリカ微粒子が、アルコキシシラン又はシラザンのどちらか少なくとも一方と、1.0質量%以上50.0質量%以下のシリコーンオイルで処理された2種のシリカ微粒子A及びシリカ微粒子Bを少なくとも含有し、該シリカ微粒子Aは、シリコーンオイルの固定化率が炭素量基準で60%以上であり、該シリカ微粒子Bはシリコーンオイルの固定化率が炭素量基準で50%以下であることを特徴とするトナー」が提案されている。
特開2004−126240号公報 特開2009−276641号公報
本発明の課題は、トナーの混合不良及び放置後の電荷の漏洩に起因するカブリの発生と、低画像密度の画像を連続出力した際の画像濃度の低下と、を抑制しうる静電荷像現像剤を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
30℃85%RHでの4800V/cmの電界下における体積抵抗率3.8×10 6.8 Ωcmを超え8.2×10 9.5 Ωcm以下である芯材と、該芯材の表面に設けられた樹脂を含む被覆層と、を有するキャリア、並びに、
トナー粒子と、オイルで表面処理された体積平均粒径が70nm以上200nm以下の第1のシリカ粒子、及び、オイルで表面処理された体積平均粒径が10nm以上50nm以下の第2のシリカ粒子を含む外添剤と、を有するトナー、
を含み、
第1のシリカ粒子におけるオイル遊離量が、第1のシリカ粒子を100質量%としたときに3質量%以上20質量%以下である、静電荷像現像剤である。
請求項に係る発明は、
前記トナー中のトナー粒子が湿式製法によるトナー粒子である請求項1に記載の静電荷像現像剤である。
請求項に係る発明は、
請求項1又は請求項2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、像保持体の表面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。
請求項に係る発明は、
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1又は請求項2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、前記像保持体の表面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、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面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。
請求項1に係る発明によれば、芯材の上記のような体積抵抗率3.8×10 6.8 Ωcm以下である場合、第1のシリカ粒子の粒径が上記の範囲を外れた場合、第2のシリカ粒子の粒径が上記の範囲を外れた場合、又は、第1シリカ粒子若しくは第2のシリカ粒子の表面処理剤がヘキサメチルジシラザン(HMDS)のみである場合に比べ、トナーの混合不良及び放置後の電荷の漏洩に起因するカブリの発生と、低画像密度の画像を連続出力した際の画像濃度の低下と、を抑制しうる静電荷像現像剤が提供される。
請求項に係る発明によれば、第1のシリカ粒子のオイル遊離量が上記範囲を外れた場合に比べ、低画像密度の画像を連続出力した際の画像濃度の低下を抑制しうる静電荷像現像剤が提供される。
請求項に係る発明によれば、トナー粒子が乾式製法によるトナー粒子である場合に比べ、トナーの混合不良及び放置後の電荷の漏洩に起因するカブリの発生と、低画像密度の画像を連続出力した際の画像濃度の低下と、を抑制しうる静電荷像現像剤が提供される。
請求項、又はに係る発明によれば、芯材の上記のような体積抵抗率3.8×10 6.8 Ωcm以下である場合、第1のシリカ粒子の粒径が上記の範囲を外れた場合、第2のシリカ粒子の粒径が上記の範囲を外れた場合、又は、第1シリカ粒子若しくは第2のシリカ粒子の表面処理剤がヘキサメチルジシラザン(HMDS)のみである場合に比べ、トナーの混合不良及び放置後の電荷の漏洩に起因するカブリの発生と、低画像密度の画像を連続出力した際の画像濃度の低下と、を抑制しうる静電荷像現像剤を用いた、プロセスカートリッジ、又は画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
本発明の静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置について、一例である実施形態を挙げて詳細に説明する。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤(以降、単に「現像剤」と称する場合がある)は、30℃85%RHでの4800V/cmの電界下における体積抵抗率3.8×10 6.8 Ωcmを超え8.2×10 9.5 Ωcm以下である芯材と、該芯材の表面に設けられた樹脂を含む被覆層と、を有するキャリア、並びに、トナー粒子と、オイルで表面処理された体積平均粒径が70nm以上200nm以下の第1のシリカ粒子(以下、単に「第1のシリカ粒子」と称する場合がある)、及び、オイルで表面処理された体積平均粒径が10nm以上50nm以下の第2のシリカ粒子(以下、単に「第2のシリカ粒子」と称する場合がある)を含む外添剤と、を有するトナー、を含む。
上記の構成である静電荷像現像剤は、トナーの混合不良及び放置後の電荷の漏洩に起因するカブリの発生を抑制し、また、低画像密度の画像を連続出力した際の画像濃度の低下をも抑制しうる。
ここで、「カブリ」とは、非画像部にトナーが付着する現象をいう。
従来、現像剤中のトナーとしては、オイルで表面処理されたシリカ粒子(以降、「オイル処理シリカ粒子」と称する場合がある)を外添剤として用いたトナーが知られている。
表面処理に用いられるオイルは水分が吸着し易い性質を有しており、オイル処理シリカ粒子は、空気中の水分を吸着し、その水分を吸着したオイル部分が電荷の導通路となる。その結果、オイル処理シリカ粒子を外添したトナー粒子は、隣接トナー粒子同士の電荷交換性が向上することから、トナーの消費量が多い、高画像密度(画像密度20%以上)の画像の出力が連続した場合であっても、既存のトナーと補給されたトナーとの混合不良(アドミックス性不良)が起き難く、補給されたトナーの帯電レベルが既存のトナーの帯電レベルに速やかに達しうる。
このため、上記のように高画像密度の画像の出力が連続した場合であっても、トナーの混合不良にて生じる帯電不良のトナーによるカブリの発生が抑制される。
しかしながら、高温高湿環境(28℃85%RH)下では、オイル処理シリカ粒子のオイルがキャリアへと移行すると、そのオイルが水分を吸着してキャリアにおける電荷の漏洩部位となってしまい、キャリアから電荷が漏洩してしまうことがある。
そのため、高温高湿環境下で放置し、現像剤の移動がない状態が継続した後に、画像の出力を行うと、放置中にキャリアからの電荷の漏洩が生じていることから、かかる電荷の漏洩に起因するカブリが生じることがある。
上記のようなキャリアに起因して生じるカブリを抑制するためには、キャリアの芯材の抵抗を高くする方法が挙げられる。キャリアの芯材の抵抗を高くすることで、オイル処理シリカ粒子のオイルがキャリアの表面に移行しても、電荷の漏洩が抑えられる。
一方、低画像密度(画像密度1%以下)の画像の出力が連続した場合は、現像剤の温度が上昇することで、現像剤中の水分量が低下すると、トナー粒子の帯電能は高くなり、また、キャリアにおいても電荷の漏洩部位が少ない状態となる。その結果、低画像密度の画像の出力が連続した場合は、現像剤の電荷が過剰に上昇する現象(以降、チャージアップと称する)が発生し、現像性の悪化による画像濃度の低下といった現象が生じてしまう。
以上のように、オイル処理シリカ粒子を外添剤として用いたトナーを含む従来の現像剤においては、トナーの混合不良に起因するカブリの発生、放置後の電荷の漏洩に起因するカブリの発生、及びチャージアップに起因する画像濃度の低下、のすべてを抑制することには至っていなかった。
これに対し、本実施形態に係る現像剤は、特定の体積抵抗率を有する芯材を含むキャリアと、互いに異なる粒径のオイル処理シリカを外添剤として用いたトナーと、を組み合わせることで、上記のカブリの発生及び画像濃度の低下のすべてを抑制しうる。
このような効果が得られるメカニズムは、必ずしも明確ではないものの、以下のごとく推察される。
第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子は、いずれもオイル処理シリカ粒子であって、表面のオイルに水分が吸着することにより電荷の導通路が形成され、トナーの混合不良に起因するカブリの発生を抑制しうる。特に、第2のシリカ粒子は、粒径が小さいことからトナー粒子の表面から離脱し難く、トナー粒子の表面にオイルを付与した状態を形成し易いため、隣接トナー粒子同士の電荷交換性がより効率化することから、トナーの混合不良に起因するカブリの発生を抑制しうる。
また、キャリアの芯材の体積抵抗率が上記のように高めであることから、キャリアの表面に第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子からオイルが移行しても、放置後の電荷の漏洩に起因するカブリの発生を抑制しうる。
第1のシリカ粒子は、第2のシリカ粒子に比べ大径であって、トナー粒子の表面から離脱し易く、キャリアの表面に移行し、キャリアの表面にオイルを付与した状態を形成し易い。
このような第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子の存在により、トナー粒子の表面及びキャリアの表面の両方にオイルを付与しうることから、現像剤全体として水分の吸着能が高まる。
その結果、低画像密度の画像の出力が連続し、現像剤の温度が上昇した場合であっても、オイルに吸着した水分の存在により、現像剤の帯電能が高まることを抑えられ(帯電能が低い状態に制御され)、現像剤のチャージアップに起因する画像濃度の低下を抑制しうると考えられる。
以下、本実施形態に係る静電荷像現像剤を構成するキャリアとトナーとについて詳細に説明する。
〔キャリア〕
キャリアは、30℃85%RHでの4800V/cmの電界下における体積抵抗率3.8×10 6.8 Ωcmを超え8.2×10 9.5 Ωcm以下である芯材と、該芯材の表面に設けられた樹脂を含む被覆層と、により構成される。
−芯材−
本実施形態において、芯材の体積抵抗率の値が3.8×10 6.8 Ωcm以下であると、現像剤を放置した際の電荷の漏洩を抑制し難く、この電荷の漏洩に起因するカブリが生じることがある。また、芯材の体積抵抗率の値が8.2×10 9.5 Ωcmを超えると、チャージアップが起こり易くなり、後述するオイル処理シリカ粒子である第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子を用いても、チャージアップに起因する画像濃度の低下を抑制し難くなる。
芯材の体積抵抗率の値は、カブリの発生、及び、低画像密度の画像を連続出力した際の画像濃度の低下をより抑制しうる点から、1×10Ωcm以上5×10Ωcm以下が好ましく、5×10Ωcm以上1×10Ωcm以下がより好ましい。
芯材の体積抵抗率は以下のようにして測定する。
20cmの電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象となる芯材を1mm以上3mm以下程度の厚さになるように平坦に載せ、芯材層を形成する。この上に前記同様の20cmの電極板を載せ芯材層を挟み込む。芯材間の空隙をなくすため、芯材層上に載せた電極板の上に4kgの荷重をかけてから芯材層の厚み(cm)を測定する。芯材層上下の両電極には、エレクトロメーター及び高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が4800V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取ることにより、芯材の抵抗(体積抵抗率、Ωcm)を計算する。芯材の抵抗(Ωcm)の計算式は、下式(1)に示す通りである。
R=E×20/(I−I )/L ・・・ 式(1)
上記式(1)中、Rは芯材の抵抗(Ωcm)、Eは印加電圧(V)、Iは電流値(A)、Iは印加電圧0Vにおける電流値(A)、Lは芯材層の厚み(cm)をそれぞれ表す。また、20の係数は、電極板の面積(cm)を表す。
なお、測定環境は、温度30℃、湿度85%RHとする。
ここで、被覆層を備えたキャリアから芯材の体積抵抗率を測定する際には、以下の方法で芯材を分離させる方法を用いればよい。
即ち、被覆層を備えたキャリアから、後述する芯材に対する被覆層の被覆量を測定する際と同様にして、被覆層のみを溶解又は加熱分解して除去し、芯材を分離させる方法である。
芯材としては、公知の磁性粒子が用いられ、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等の粒子が挙げられる。
中でも、上記のような体積抵抗率が得られやすい点、磁気特性の制御がしやすい点から、フェライト粒子が好ましい。
フェライト粒子としては、特に制限はないが、例えば、下記一般式(2)で表されるフェライトの粒子が挙げられる。
(MO)(Fe ・・・ 一般式(2)
(一般式(2)中、Mは、Cu、Zn、Fe、Mg、Mn、Ca、Li、Ti、Ni、Sn、Sr、Al、Ba、Co、Mo等から選ばれる少なくとも1種を含有する。また、X、Yは、質量mol比を示し、且つ、X+Y=100を満たす)。
一般式(2)で表されるものの中でも、磁気特性と体積抵抗率を最適化する点から、Cu、Zn、Fe、Mn、Mg、Sr、Cuが好ましい。
芯材の体積平均粒径としては、10μm以上500μm以下が好ましく、更に30μm以上150μm以下がより好ましく、30μm以上100μm以下が特に好ましい。
なお、この体積平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size Analyzer:LS13 320、BECKMAN COULTER社製)を用いて測定された値をいう。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とする。
−被覆層−
前記した芯材を被覆する樹脂(以降、「被覆用樹脂」と称する。)としては、特に制限はなく、目的に応じて選択される。
被覆用樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン等のポリビニル系樹脂及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル 酢酸ビニル共重合体;スチレン アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性品;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素系樹脂;シリコーン樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;フェノール樹脂;尿素 ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂、等のそれ自体公知の樹脂が挙げられる。これら被覆用樹脂は、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。
また、被覆層は、導電性粒子を含有してもよい。
ここで、導電性とは、体積抵抗率が10Ω・cm未満であることを意味する。導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属粒子;カーボンブラック粒子;酸化チタン、酸化亜鉛等の半導電性酸化物粒子;酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム粉末等の表面を酸化スズ、カーボンブラック、金属等で覆った粒子;等が挙げられる。これらは、1種を用いてもよいし、複数種を用いてもよい。
上記の中でも、カーボンブラック粒子が望ましい。カーボンブラックの種類に特に制限はないが、DBP吸油量が50ml/100g以上250ml/100g以下であるカーボンブラックが望ましい。
また、被覆層は、ワックスを含有してもよい。ワックスとしては、特に制限はなく、例えば、低分子量ポリオレフィンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタルワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、固体酸エステルワックス等が挙げられ、これらの中でも特に、パラフィンワックス、フィッシャー・トロプシュワックスが望ましい。
ワックスは、1種を用いてもよいし、複数種を用いてもよい。
被覆層の厚さは、特に限定されるものではないが、0.1μm以上3.0μm以下が望ましく、0.2μm以上2.0μm以下がより望ましく、0.2μm以上1.0μm以下が更に望ましい。
被覆層の厚さは、以下の方法により測定される。
2液式接着剤クイック30(コニシ社製)の混合液70質量部に、キャリア30質量部を加えて更に混合し、25℃下で48時間静置して硬化させる。硬化後の包埋物を剃刀で形を整えた後、ダイヤモンドナイフSK2035(住友電気工業社製)を取り付けたウルトラミクロトーム装置(LEICA社製、URUTRACUT UCT)により切削する(面出し)。更に光学顕微鏡で切断面の平滑性を確認しながら、平滑な切断面が形成されるまで切削を実施して試験片を作製する。得られた試験片を走査型電子顕微鏡にて観察し試験片の断面画像を得る。得られた画像を画像解析ソフトWinROOF(三谷商事社製)に取り込み、モノクロ画像化した後、無作為に選択した1個の芯材について90度間隔に4箇所の被覆層の厚さを測定し、これを50個について行い、算術平均を算出する。
芯材に対する被覆層の被覆量は、例えば、キャリア全体の質量に対して0.5質量%以上が望ましく、0.7質量%以上6質量%以下がより望ましく、1.0質量%以上5.0質量%以下が更に望ましい。
ここで、被覆量は、次のようにして求められる。
被覆層が溶剤可溶である場合は、キャリアを可溶溶剤(例えば、トルエン)に投入し、芯材を磁石で保持し、被覆層が溶解した溶液を洗い流す。これを数回繰り返すことにより、被覆層が取り除かれた芯材が残る。芯材を乾燥させ、芯材の質量を測定する。予め測定したキャリア量と芯材量との差分をキャリア量で除することで被覆量が算出される。
被覆層が溶剤不溶である場合は、差動型示差熱天秤(例えば、リガク社製の差動型示差熱天秤TG8120)を用い、窒素雰囲気下で、25℃以上1000℃以下の範囲で加熱し、その質量減少分から被覆量を算出する。
(キャリアの製造方法)
本実施形態に用いられるキャリアの製造方法の一例を説明する。
芯材の製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、芯材の原料である金属酸化物を適量配合し、湿式ボールミル等で粉砕、混合し、次いで、スプレードライヤー等で造粒、乾燥させた後、ロータリーキルン等を用い仮焼成することで磁性酸化物を得る。仮焼成の温度としては、用いる材質によって異なるが、例えば、500℃以上1200℃以下(望ましくは600℃以上1000℃以下)が好適である。仮焼成は、必要に応じて0回〜3回行い、段階的に行うことが好ましい。
その後、得られた磁性酸化物(仮焼成品)を水に分散させ湿式ボールミル等で粉砕を行う。仮焼成品の粉砕は、例えば、強固に行い、磁性酸化物の粉砕品(磁性粉)の体積平均粒径が1.0μm以上3.0μm以下の範囲となるまで細かくする。
前記粉砕によって得られたスラリー(磁性酸化物の粉砕品の水分散体)を、スプレードライヤー等を用い造粒乾燥し、磁気特性と抵抗を調整する目的で、酸素濃度をコントロールしながら本焼成した後、粉砕し、更に所望の粒度分布に分級して芯材を得る。本焼成の温度は、例えば900℃以上1300℃以下の温度で行う。また、本焼成における焼成雰囲気は、空気成分よりも低い酸素濃度とすることが望ましい。
以上のように、粉砕、焼成を行うことで、芯材が得られる。
上記芯材の製造方法において、体積抵抗率を調整する方法としては、体積抵抗率と磁気特性の最適化の点から、キャリアの芯材表面の酸化状態を制御する方法を採用することが好ましい。
続いて、被覆層の形成方法を説明する。
被覆層の形成には、樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用塗布液を用い、これを芯材の表面に塗布する方法等が挙げられる。
溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な被覆層形成用塗布液の塗布方法としては、芯材を被覆層形成用塗布液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用塗布液を芯材の表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用塗布液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中で芯材と被覆層形成用塗布液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
以上のようにして得られたキャリアの体積平均粒径としては、例えば、20μm以上75μm以下の範囲が挙げられ、25μm以上50μm以下の範囲がより望ましい。
〔トナー〕
本実施形態におけるトナーは、トナー粒子と、外添剤である、オイルで表面処理された体積平均粒径が70nm以上200nm以下の第1のシリカ粒子と、オイルで表面処理された体積平均粒径が10nm以上50nm以下の第2のシリカ粒子と、を含んで構成される。
(第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子)
外添剤として用いられる、第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子について説明する。
第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子は互いに粒径が異なるものの、共にオイルにて表面処理されたシリカ粒子である。
−シリカ粒子−
シリカ粒子は、第1のシリカ粒子として体積平均粒径が70nm以上200nm以下であるもの、第2のシリカ粒子として体積平均粒径が10nm以上50nm以下であるものであれば、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、シリカゲル等のシリカ粒子が、特に制限なく使用される。
本実施形態において、第1のシリカ粒子の体積平均粒径は、70nm以上200nm以下であり、好ましくは80nm以上160nm以下であり、より好ましくは90nm以上140nm以下である。
第1のシリカ粒子の体積平均粒径が200nmを超えると、キャリアの表面からの離脱が容易になり、第1のシリカ粒子のキャリアの表面の被覆率も低下し、現像剤のチャージアップに起因する画像濃度の低下を抑制し難くなる。
また、第1のシリカ粒子の体積平均粒径が70nm未満であると、トナー粒子からの離脱が困難となり、第1のシリカ粒子のキャリアの表面の被覆率も低下し、現像剤のチャージアップに起因する画像濃度の低下を抑制し難くなる。
本実施形態において、第2のシリカ粒子の体積平均粒径は、10nm以上50nm以下であり、好ましくは10nm以上45nm以下であり、より好ましくは20nm以上40nm以下である
第2のシリカ粒子の体積平均粒径が10nm未満であると、トナー粒子に埋没してしまい、オイルに水分が吸着し難く、電荷の導通路が形成され難くなり、トナーの混合不良に起因するカブリが発生してしまうことがある。
第2のシリカ粒子の体積平均粒径が50nmを超えると、トナー粒子からの離脱し易くなり、トナー粒子の表面で電荷の導通路が形成され難く、トナーの混合不良に起因するカブリの発生が発生してしまうことがある。
シリカ粒子の粒径は、以下のようにして測定する。
即ち、シリカ粒子の一次粒子100個をSEM(Scanning Electron Microscope)装置により観察する。
一次粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径、最短径を測定し、この中間値から球相当径を測定する。得られた球相当径の体積基準での累積頻度における50%径(D50v)をシリカ粒子の体積平均粒径とする。
−オイルによる表面処理−
第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子の表面処理するオイルとしては、水分が吸着することにより電荷導通路を形成する観点から、例えば、シリコーンオイルが好ましいものとして挙げられる。
シリコーンオイルの具体例としては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、メタクリル酸変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、メチルスチリル変性シリコーンオイルなどが使用できる。
表面処理に用いるオイルは、一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、表面処理に用いるオイルは第1のシリカ粒子と第2のシリカ粒子とで同じものであることが好ましいが、異なっていてもよい。
シリカ粒子をオイルにより表面処理する方法としては、気相中で浮遊させられた無機粒子に対してオイル又はオイルを含む溶液を噴霧するスプレードライ法等の乾式法、オイルを含む処理剤(溶液)中にシリカ粒子を浸漬し、乾燥する湿式法、処理剤とシリカ粒子とを混合機により混合する混合法などが挙げられる。
このような方法で表面処理を行った後、エタノールなどの溶剤に再度浸漬し、上記溶剤を乾燥することにより、残留したオイルや低沸点残留分等を除去してもよい。
オイルによる表面処理の際、シリカ粒子に対するオイルの処理量(使用量)は、帯電特性の点から、シリカ粒子の質量に対して、1質量%以上30質量%以下とすることが好ましく、3質量%以上15質量%以下とすることがより好ましく、5質量%以上12質量%以下とすることが更に好ましい。
前記第1のシリカ粒子においては、オイル遊離量は3質量%以上20質量%以下であることが好ましく、3質量%以上15質量%以下であることがより好ましく、5質量%以上10質量%以下であることが更に好ましい。
第1のシリカ粒子のオイル遊離量が3質量%以上であることで、キャリアの表面に対し十分なオイルの付与が行われ、現像剤の帯電能が低い状態に制御されて、チャージアップに起因する画像濃度の低下を抑制しうる。
第1のシリカ粒子のオイル遊離量が20質量%以下であることで、キャリアの表面に付与されたオイルが多すぎることによる、過度の帯電能の低下が抑制され、放置後の電荷の漏洩に起因するカブリの発生を抑制し易くなる。
また、前記第2のシリカ粒子においては、トナー表面でのオイル成分の維持性の点から、オイル遊離量は0.5質量%以上15質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
シリカ粒子からのオイル遊離量は以下のように測定される。
オイルにより表面処理されたシリカ粒子は、日本電子(JEOL)製AL−400(磁場9.4T(H核400MHz))を用い、プロトンNMRの測定を行う。サンプル、重クロロホルム溶媒、基準物質としてTMSをジルコニア製サンプルチューブ(直径5mm)に充填する。このサンプルチューブをセットして、例えば、周波数:Δ87kHz/400MHz(=Δ20ppm)、測定温度:25℃、積算回数:16回、分解能0.24Hz(約32000point)で測定を行い、遊離したオイル由来のピーク強度から検量線を用いてオイルの遊離量に換算する。
例えば、オイルとしてジメチルシリコーンオイルが用いられている場合には、未処理のシリカ粒子とジメチルシリコーンオイル(5水準程度量を振る)のNMR測定を行い、オイル遊離量とNMRピーク強度との検量線を作成しておけばよい。
なお、シリカ粒子からのオイル遊離量を増やす場合には、複数回にわたってオイル処理を行い、また、シリカ粒子からのオイル遊離量を低減する場合には、上記溶剤に浸漬後、乾燥する工程を繰り返し実行することによって制御しうる。
第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子は、例えば、後述する他の外添剤と同様にシランカップリング剤等で疎水化処理を施されていてもよい。
疎水化処理を行う場合には、前記したオイルを含む溶液又は処理剤中に、シランカップリング剤等の疎水化処理剤を含有させ、これを用いて表面処理を行えばよい。
−配合割合−
第1のシリカ粒子と第2のシリカ粒子との配合割合としては、トナー表面とキャリア表面のオイル成分量を制御する点から、第1のシリカ粒子/第2のシリカ粒子=0.3以上12以下がよく、好ましくは0.5以上8以下であり、より好ましくは1以上5以下である。
第1のシリカ粒子の外添量としては、キャリア表面のオイル成分量を制御する点から、トナー粒子に対して、0.5質量%以上5質量%以下が好ましく、1.0質量%以上3質量%以下がより好ましい。
第2のシリカ粒子の外添量としては、トナー表面のオイル成分量を制御する点から、トナー粒子に対して、0.1質量%以上3.0質量%以下が好ましく、0.15質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
なお、第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子と後述する他の外添剤とを併用する場合、その併用割合は、第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子の総量/他の外添剤の総量=0.3以上5以下がよく、好ましくは1.0以上3.0以下である。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
本実施形態では、トナー粒子が湿式製法によるトナー粒子であることが好ましい。
湿式製法によるトナー粒子は、含有する水分量が多く、その水分の脱着により帯電性能が変化し易いトナー粒子である。そのため、湿式製法によるトナー粒子に対し、前述した第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子を外添することにより、これらの第1のシリカ粒子及び第2の使用による、カブリの発生及び画像濃度の低下の抑制効果が発現し易い。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(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)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−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、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)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(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)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、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、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、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も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂としては、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。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、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、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、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。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下より好ましい。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、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する。
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、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方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又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。この場合、重縮合反応は溶解補助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単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又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。
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下が更に好ましい。
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、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、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、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、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−離型剤−
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
−トナー粒子の特性等−
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。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着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。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマンーコールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の形状係数SF1としては、110以上150以下が好ましく、120以上140以下がより好ましい。
なお、形状係数SF1は、下記式により求められる。
式:SF1=(ML/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
(他の外添剤)
本実施形態に係るトナーでは、トナー粒子に対し少なくとも前述の第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子が外添されるが、更にその他の外添剤を併用してもよい。
他の外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等の粒子が挙げられる。
前述の第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子とは異なるシリカ粒子も、本実施形態に係る現像剤の効果を損なわない範囲において、他の外添剤として用いてもよい。
他の外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等が挙げられる。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。
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質量部である。
他の外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、PMMA、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
他の外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
〔トナーの製造方法〕
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
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、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、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。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
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。
−樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となる樹脂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粒子分散液を準備する。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。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。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
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。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
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。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μmが更に好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、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、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。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、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、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、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。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、例えば無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体若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。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
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、グルコン酸等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)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−融合・合一工程−
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、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば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。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
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、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、を更に混合し、凝集粒子の表面に更に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。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
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よい。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、加圧濾過等を施すことがよい。また、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、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、前述の第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子を含む外添剤を添加し、混合することにより製造される。
混合は、例えば、Vブレンダー、ヘンシェルミキサー、レディーゲミキサー等によって行うことがよい。
更に、必要に応じて、振動師分機、風力師分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
〔トナーとキャリアとの混合比〕
本実施形態に係る現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
ここで、以下の方法を用いれば、現像剤から第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子であるオイル処理シリカ粒子の体積平均粒径、並びにオイル遊離量を測定しうる。
即ち、現像剤からオイル処理シリカ粒子の体積平均粒径を測定するには、公知の方法で現像剤からトナーを分離し、かかるトナー中のオイル処理シリカ粒子(トナー粒子に外添したオイル処理シリカ粒子)の一次粒子100個をSEM(Scanning Electron Microscope)装置により40000倍の倍率で観察し、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径、最短径を測定し、この中間値から球相当径を測定する。得られた球相当径の累積頻度における50%径(D50v)をオイル処理シリカ粒子の体積平均粒径とする。
<画像形成装置/画像形成方法>
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、帯電した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、像保持体の表面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、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面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。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した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、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面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、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面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(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ロール22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。なお、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yよって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
なお、一次転写ロール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、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一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、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば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、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
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によってトナー画像として可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用され、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー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。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ロール24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性を更に向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、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が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ/トナーカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面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。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、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。トナーカートリッジは、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補給用のトナーを収容するものである。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。また、「部」は特に断りがない限り「質量部」を示す。
〔オイル処理シリカ粒子1(体積平均粒径:136nm)の作製〕
SiCl、水素ガス、酸素ガスを燃焼バーナーの混合室内で混合後に、1000℃以上3000℃以下の温度で燃焼させる。燃焼後のガスからシリカ粉末を取りだすことでシリカ基材を得た。この時、水素ガスと酸素ガスのモル比を1.3:1にすることで体積平均粒径136nmのシリカ粒子(1)を得た。
シリカ粒子(1)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分間攪拌した後に、更にシリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオイル(表1中「Siオイル」と表記)を入れ15分撹拌した。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行うことで、体積平均粒径136nm、遊離オイル量10質量%のオイル処理シリカ粒子1を得た。
〔オイル処理シリカ粒子2(体積平均粒径:180nm)の作製〕
水素ガスと酸素ガスのモル比を1.2:1にすること以外は、オイル処理シリカ粒子1と同様の条件及び方法で、体積平均粒径180nm、遊離オイル量10質量%のオイル処理シリカ粒子2を得た。
〔オイル処理シリカ粒子3(体積平均粒径:82nm)の作製〕
水素ガスと酸素ガスのモル比を1.6:1にすること以外は、オイル処理シリカ粒子1と同様の条件及び方法で、体積平均粒径82nm、遊離オイル量10質量%のオイル処理シリカ粒子3を得た。
〔オイル処理シリカ粒子4(体積平均粒径:136nm)の作製〕
オイル処理シリカ粒子1の作製に用いたシリカ粒子(1)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して6部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分間攪拌した。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行い、体積平均粒径136nm、遊離オイル量3質量%のオイル処理シリカ粒子4を得た。
〔オイル処理シリカ粒子5(体積平均粒径:136nm)の作製〕
オイル処理シリカ粒子1の作製に用いたシリカ粒子(1)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオピルを入れ15分間攪拌した後に、更にシリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分撹拌した、この工程をもう一度繰り返し、合計シリカ100部に対して30部のジメチルシリコーンオイルを添加する。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行うことで、体積平均粒径136nm、遊離オイル量が20質量%のオイル処理シリカ粒子5を得た。
〔オイル処理シリカ粒子6(体積平均粒径:46nm)の作製〕
水素ガスと酸素ガスのモル比を2:1にすること以外は、オイル処理シリカ粒子1と同様の条件及び方法で、体積平均粒径46nm、遊離オイル量10質量%のオイル処理シリカ粒子6を得た。
〔オイル処理シリカ粒子7(体積平均粒径:250nm)の作製〕
水素ガスと酸素ガスのモル比を1:1にすること以外は、オイル処理シリカ粒子1と同様の条件及び方法で、体積平均粒径250nm、遊離オイル量10質量%のオイル処理シリカ粒子7を得た。
〔疎水化処理シリカ粒子8(体積平均粒径:136nm)の作製〕
オイル処理シリカ粒子1の作製に用いたシリカ粒子(1)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して20部のヘキサメチルジシラザン(表1中「HMDS」と表記)を入れ15分間攪拌した。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行い、体積平均粒径136nmのヘキサメチルジシラザンで処理された疏水化処理シリカ粒子8を得た。
〔オイル処理シリカ粒子9(体積平均粒径:136nm)の作製〕
オイル処理シリカ粒子1の作製に用いたシリカ粒子(1)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して3部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分間攪拌した。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行い、体積平均粒径136nm、遊離オイル量1.5質量%のオイル処理シリカ粒子9を得た。
〔オイル処理シリカ粒子10(体積平均粒径:136nm)の作製〕
オイル処理シリカ粒子1の作製に用いたシリカ粒子(1)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオピルを入れ15分間攪拌した後に、更にシリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分撹拌した、この工程をもう一度繰り返し、合計シリカ粒子100部に対して40部のジメチルシリコーンオイルを添加する。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行うことで、体積平均粒径136nm、遊離オイル量が23質量%のオイル処理シリカ粒子10を得た。
〔オイル処理シリカ粒子a(体積平均粒径:35nm)の作製〕
SiCl、水素ガス、酸素ガスを燃焼バーナーの混合室内で混合後に、1000〜3000℃の温度で燃焼させる。燃焼後のガスからシリカ粉末を取りだすことでシリカ基材を得た。この時、水素ガスと酸素ガスのモル比を2.1:1にすることで粒径35nmのシリカ粒子(a)を得た。
シリカ粒子(a)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分間攪拌した。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行うことで、体積平均粒径35nm、遊離オイル量10質量%のオイル処理シリカ粒子aを得た。
〔オイル処理シリカ粒子b(体積平均粒径:13nm)の作製〕
水素ガスと酸素ガスのモル比を2.3:1にすること以外は、オイル処理シリカ粒子aと同様の条件及び方法で、体積平均粒径13nm、遊離オイル量10質量%のオイル処理シリカ粒子bを得た。
〔オイル処理シリカ粒子c(体積平均粒径:46nm)の作製〕
水素ガスと酸素ガスのモル比を2:1にすること以外は、オイル処理シリカ粒子aと同様の条件で、体積平均粒径46nm、遊離オイル量10質量%のオイル処理シリカ粒子cを得た。
〔オイル処理シリカ粒子d(体積平均粒径:64nm)の作製〕
水素ガスと酸素ガスのモル比を1.85:1にすること以外は、オイル処理シリカ粒子aと同様の条件及び方法で、体積平均粒径64nm、遊離オイル量10質量%のオイル処理シリカ粒子dを得た。
〔オイル処理シリカ粒子e(体積平均粒径:8nm)の作製〕
水素ガスと酸素ガスのモル比を2.4:1にすること以外は、オイル処理シリカ粒子aと同様の条件及び方法で、体積平均粒径8nm、遊離オイル量10質量%のオイル処理シリカ粒子eを得た。
〔疎水化処理シリカ粒子f(体積平均粒径:35nm)の作製〕
オイル処理シリカ粒子aの作製に用いたシリカ粒子(a)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して20部のヘキサメチルジシラザンを入れ15分間攪拌した。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行い、体積平均粒径35nmのヘキサメチルジシラザンで処理された疏水化処理シリカ粒子fを得た。
〔芯材A(体積抵抗率:2.5×108.5Ωcm)の作製〕
Fe1318重量部、Mn(OH)586重量部、Mg(OH)96重量部、を混合し、分散剤、水とメディア径1mmのジルコニアビーズを加え、サンドミルで解砕混合した。ジルコニアビーズをろ過、乾燥後、更にロータリーキルンで20rpm、900℃の条件で混合酸化物とした。次に、分散剤、水を加え、更にポリビニルアルコールを6.6重量部加え、湿式ボールミルで5時間粉砕混合を行った。次に、スプレードライヤーで乾燥粒径が40μmになるように造粒、乾燥させた。更に、電気炉で温度1100℃、酸素濃度1%の酸素窒素混合雰囲気のもとで5時間の焼成を行った。得られた粒子を解砕工程、分級工程を経た後、ロータリーキルンで15rpm、1000℃の条件で1時間加熱し、再度分級工程を経て、体積抵抗率が2.5×108.5Ωcmの芯材Aを得た。
〔芯材B(体積抵抗率:8.2×109.5Ωcm)の作製〕
解砕工程、分級工程を経た後に、ロータリーキルンで15rpm、1000℃の条件で2時間加熱し、再度分級工程を経る以外は、芯材A同様の条件及び方法で、体積抵抗率が8.2×109.5Ωcmの芯材Bを得た。
〔芯材C(体積抵抗率:5.6×107.2Ωcm)の作製〕
解砕工程、分級工程を経た後に、ロータリーキルンで15rpm、900℃の条件で2時間加熱し、再度分級工程を経る以外は、芯材A同様の条件及び方法で、体積抵抗率が5.6×107.2Ωcmの芯材Cを得た。
〔芯材D(体積抵抗率:3.8×106.8Ωcm)の作製〕
解砕工程、分級工程を経た後に、ロータリーキルンで15rpm、800℃の条件で1時間加熱し、再度分級工程を経る以外は、芯材A同様の条件及び方法で、体積抵抗率が3.8×106.8Ωcmの芯材Dを得た。
〔芯材E(体積抵抗率:6.7×1010.5Ωcm)の作製〕
解砕工程、分級工程を経た後に、ロータリーキルンで15rpm、1100℃の条件で2時間加熱し、再度分級工程を経る以外は、芯材A同様の条件及び方法で、体積抵抗率が6.7×1010.5Ωcmの芯材Eを得た。
〔トナー粒子の作製〕
−ポリエステル樹脂分散液の調製−
・エチレングリコール〔和光純薬工業(株)製〕 37部
・ネオペンチルグリコール〔和光純薬工業(株)製〕 65部
・1,9 ノナンジオール〔和光純薬工業(株)製〕 32部
・テレフタル酸〔和光純薬工業(株)製〕 96部
上記モノマーをフラスコに仕込み、1時間をかけて温度200℃まで上げ、反応系内が攪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1.2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時間をかけて240℃まで温度を上げ、240℃で更に4時間脱水縮合反応を継続し、酸価が9.4mgKOH/g、重量平均分子量13,000、ガラス転移温度62℃であるポリエステル樹脂Aを得た。
次いで、ポリエステル樹脂Aを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010((株)ユーロテック製)に毎分100部の速度で移送した。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%濃度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リットルの速度で上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記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/cmの条件でキャビトロンを運転し、
体積平均粒径160nm、固形分30%、ガラス転移温度62℃、重量平均分子量Mwが13,000の樹脂粒子が分散された非晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
−着色剤分散液の調製−
・シアン顔料〔PigmentBlue15:3、大日精化工業(株)製〕 10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部
・イオン交換水 80部
上記の成分を混合し、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%の着色剤分散液を得た。
−離型剤分散液の調製−
・パラフィンワックス〔HNP 9、日本精鑞社製〕 50部
・アニオン性界面活性剤〔ネオゲンSC、第一工業製薬製〕 2部
・イオン交換水 200部
上記成分を120℃に加熱して、IKA社製、ウルトラタラックスT50で十分に混合・分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が200nm、固形分20%の離型剤分散液を得た。
−トナー粒子1の作製−
・ポリエステル樹脂分散液 200部
・着色剤分散液 25部
・ポリ塩化アルミニウム 0.4部
・イオン交換水 100部
上記の成分をステンレス製フラスコに投入し、IKA社製のウルトラタラックスを用い十分に混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら48℃まで加熱した。48℃で30分保持した後、ここに上記と同じポリエステル樹脂分散液を緩やかに70部追加した。
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 に調整した後、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に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これを更に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。この洗浄操作を更に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を得た。
トナー粒子(1)の体積平均粒径D50vをコールターカウンターで測定したところ5.8μmであり、SF1は130であった。
[実施例1〜9、比較例1〜8]
表1の組み合わせに従って、トナー粒子20質量部に、外添剤としての、シリカ粒子(1)2.0質量部、及び、シリカ粒子(2)1.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて2000rpmで3分間混合し、各トナー(トナー(1)〜(9)、(C1)〜(C8))を得た。
そして、得られた各トナーと下記の方法で作製されたキャリアとを、表1の組み合わせに従って、トナー:キャリア=5:95(質量比)の割合でVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、現像剤を得た。
なお、キャリアとしては、上記のようにして得られた芯材A〜Eを用い、次のように作製されたものを用いた。
ニーダーに、芯材を1,000部投入し、パーフルオロオクチルメチルアクリレート−メチルメタクリレート共重合体(重合比率:20/80、Tg:72℃、重量平均分子量:72,000、綜研化学(株)製〕150部をトルエン700部に溶かした溶液を加え、常温で20分混合した後、70℃に加熱して減圧乾燥した後、取り出し、コートキャリアを得た。更に、得られたコートキャリアを75μm目開きのメッシュでふるい、粗粉を除去してキャリアを得た。キャリアの形状係数SF1は122であった。
[評価]
各例で得られた現像剤を用い、カブリ及び画像濃度について評価を行った。結果を表1に示す。
−カブリ及画像濃度の評価−
カブリの評価は、次のようにして行った。
得られた現像剤を、高温高湿(28℃、85%RH)下で3日間放置した。
その後、現像剤を現像器に充填した、700 Digital Color Press(富士ゼロックス社製)を用い、富士ゼロックス(株)製C2紙に、100%ソリッドで5cm×5cmのパッチを作成した。
かかるパッチの濃度を測定し、これを濃度1とした。ここで、この濃度は、画像濃度計X−Rite938(X−Rite社製)にて測定した。
次いで、エリアカバレッジ40%の画像100,000枚を出力した。なお、この際の環境は28℃85%RHであった。出力された100,000枚目の背景部の濃度を濃度1と同様に測定し、また、目視での確認も行った。測定された濃度が、高画像密度の画像の出力時のカブリ濃度とした。
続いて、装置を、高温高湿(28℃、85%RH)下で3日間放置した後、画像密度1%の画像100,000枚を出力した。なお、この出力時の環境は28℃85%RHであった。ここで、出力された1枚目の背景部の濃度を濃度1と同様に測定し、また、目視での確認も行った。測定された濃度(カブリ濃度)が、放置後のカブリ濃度とした。
その後、100%ソリッドで5cm×5cmのパッチを作成し、このパッチの濃度を濃度1と同様に測定し、これを濃度2とした。
上記のようにして得られた2つのカブリ濃度及び目視での観察を元に、以下の評価基準に基づいて評価した。なお、G3までを許容範囲とした。
−カブリの評価基準−
・G1:カブリ濃度が0.2未満であって目視でも部分的なカブリが見られない。
・G2:カブリ濃度が0.2未満だが目視で僅かなカブリが見られる。
・G3:カブリ濃度が0.2未満だが目視で部分的なカブリが見られる。
・G4:カブリ濃度が0.2未満だが目視で全体的なカブリが見られる。
・G5:カブリ濃度が0.2以上である。
また、上記のようにして得られた濃度2と濃度1との差を求め、これをΔ濃度とした。即ち、Δ濃度=濃度2−濃度1である。なお、G3までを許容範囲とした。
−濃度低下の評価基準−
・G1: 0 <Δ濃度≦0.1
・G2: 0.1<Δ濃度≦0.2
・G3: 0.2<Δ濃度≦0.3
・G4: 0.3<Δ濃度≦0.4
・G5: 0.4<Δ濃度

上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、高画像密度の画像の出力時のトナーの混合不良に起因するカブリ、放置後の電荷の漏洩に起因するカブリ、及び、低画像密度の画像を連続出力した際の画像濃度の低下の評価のすべてにおいて、良好な結果が得られたことがわかる。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
118 露光のための開口部
117 筐体
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (4)

  1. 30℃85%RHでの4800V/cmの電界下における体積抵抗率3.8×10 6.8 Ωcmを超え8.2×10 9.5 Ωcm以下である芯材と、該芯材の表面に設けられた樹脂を含む被覆層と、を有するキャリア、並びに、
    トナー粒子と、オイルで表面処理された体積平均粒径が70nm以上200nm以下の第1のシリカ粒子、及び、オイルで表面処理された体積平均粒径が10nm以上50nm以下の第2のシリカ粒子を含む外添剤と、を有するトナー、
    を含み、
    第1のシリカ粒子におけるオイル遊離量が、第1のシリカ粒子を100質量%としたときに3質量%以上20質量%以下である、静電荷像現像剤。
  2. 前記トナー中のトナー粒子が湿式製法によるトナー粒子である請求項1に記載の静電荷像現像剤。
  3. 請求項1又は請求項2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、像保持体の表面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。
  4. 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1又は請求項2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、前記像保持体の表面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、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記記録媒体の表面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。
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