JP6874573B2 - 静電荷像現像用白色トナー、現像剤、補給用現像剤、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、白色顔料の含有量が少ない場合、十分な隠蔽性が得られず、両立は難しい。
本発明の静電荷像現像用白色トナー(単に白色トナーと表記することがある)は白色顔料及び結着樹脂を含み、該静電荷像現像用白色トナーを150℃で30分加熱した後の断面を走査型プローブ顕微鏡で観察した際に、分散径150〜500nmのドメインが存在することを特徴とする。
ここで、本実施形態における上記各種測定法の手順や条件を示す。
トナー又はトナー用樹脂の内部分散状態は、走査型プローブ顕微鏡(例えば原子間力顕微鏡(AFM))を用いたタッピングモードによる位相像によって確認する。AFMにおけるタッピングモードとは、Surface Science Letter,290,668(1993)に記載されている方法である。この方法では、例えば、Polymer,35,5778(1994)、Macromolecules,28,6773(1995)等に説明が記載されているように、カンチレバーを振動させながら、試料表面の形状を測定する。このとき、試料表面の粘弾性的性質により、カンチレバーの振動元であるドライブと実際の振動との間に位相差が生じる。この位相差をマッピングしたものが位相像である。軟質な部位は位相の遅れが大きく、硬質部分は位相の遅れが小さく観察される。
・切削速度:0.4mm/sec
・ダイヤモンドナイフ(Ultra Sonic 35°)使用
・target percent:−5%
・amplitude setpoint:315mV
・scan rate:1Hz
・scan points:256×256
・scan angle:0°
ドメイン構造を形成するための簡便な手法として、前記白色トナーに含まれる結着樹脂は、Fedors法によって求められるSP値の差(ΔSP値)が0.5以上異なる2種の結着樹脂を少なくとも含有させることが好ましい。前記白色トナーに含まれる結着樹脂において、SP値の差が0.5未満となる結着樹脂しか含まない場合、樹脂同士が相溶し、ガラス転移点が一つのピークになってしまうため、ドメイン構造が得られにくくなる。ただし、樹脂の組成や組み合わせによっては、SP値の差が0.5未満であってもドメインを形成することもあるため、この限りではない。
前記結着樹脂におけるSP値の差は、1以上2以下がさらに好ましい。
また、ドメイン構造がドメイン樹脂とマトリックス樹脂とから形成されている場合は、ΔSP値はマトリックス樹脂のSP値−ドメイン樹脂のSP値で表される。
V=ΣΔvi ・・・計算式(III)
また、−CF3基等示されていないものに関しては、R.F.Fedors,Polym.Eng.Sci.14,147(1974)を参照する。
なお、参考までに、計算式(I)で示されるSP値を(J/cm3)1/2に換算する場合には2.046を、SI単位(J/m3)1/2に換算する場合には、2,046を、乗ずればよい。
ところが、前記Fedors法によるSP値の算出は、樹脂などを構成するモノマーの種類と比率とを特定すれば算出が可能となる。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂を用いることが好ましく、中でも2種の非晶性ポリエステル樹脂を用いることが好ましい。ポリステル樹脂の組成としては、適宜変更することが可能であり、後述する顔料やワックスなどの離型剤との親和性を加味したものでもよいし、モノマーとして例えばジオール成分やジカルボン酸成分等が挙げられる。
前記ジオール成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール等の脂肪族ジオール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のオキシアルキレン基を有するジオール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の脂環式ジオール;脂環式ジオールに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類;ビスフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの等のビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物などが挙げられる。これらの中でも、炭素数4〜12の脂肪族ジオールが好ましい。
これらのジオールは、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。
前記ジカルボン酸成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、これらの誘導体などが挙げられる。また、これらの無水物を用いてもよいし、低級(炭素数1〜3)アルキルエステル化物を用いてもよいし、ハロゲン化物を用いてもよい。
前記脂肪族ジカルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。
前記芳香族ジカルボン酸としては、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、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
前記炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などが挙げられる。
これらの中でも、炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
これらのジカルボン酸は、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。
前記分岐成分、架橋成分として、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多官能脂肪族アルコール、トリメリット酸等の多官能カルボン酸、ヘキサメチレンジイソシアネートの3両体からなるイソシアヌレートなどがモノマー成分として挙げられる。
前記2種類の非晶性ポリエステル樹脂以外に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。結晶性ポリエステル樹脂をトナー中に導入すること自体は、低温定着性と耐熱保存性を両立できる技術として公知である。
本発明の白色トナーに用いられる白色の着色剤(白色顔料)としては、公知の着色剤を使用できる。中でも金属酸化物が好ましい。白色顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化アルミ、硫酸バリウム、アンチモン白、硫化亜鉛、酸化ケイ素及びこれらの混合物等が挙げられる。
これらの中でも酸化チタンが好ましい。酸化チタンは、硫酸法、塩化法等のいずれの製造方法によっても得られる。また、アナターゼ型、ルチル型、またはブルカイト型等、いずれの結晶構造でもよい。
前記その他の成分としては、例えば、離型剤、帯電制御剤、外添剤などが挙げられる。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素などが挙げられる。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。これらの中でも、カルボニル基含有ワックスが好ましい。
前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレートなどが挙げられる。
前記ポリアルカノールエステルとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどが挙げられる。
前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミドなどが挙げられる。
前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミドなどが挙げられる。
前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトンなどが挙げられる。
これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが特に好ましい。
まず、離型剤5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、該試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次いで、窒素雰囲気下、0℃から昇温速度10℃/minで150℃まで昇温し、その後、150℃から降温速度10℃/minで0℃まで降温した後、更に昇温速度10℃/minで150℃まで昇温してDSC曲線を計測する。得られたDSC曲線から、DSC−60システム中の解析プログラムを用いて、2nd.ヒーティングにおける融解熱の最大ピーク温度を融点として求めることができる。
前記帯電制御剤としては、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。例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)などが挙げられる。
前記外添剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリカ、脂肪酸金属塩、金属酸化物、疎水化処理された酸化チタン、フルオロポリマーなどが挙げられる。
前記脂肪酸金属塩としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなどが挙げられる。
前記金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化アンチモンなどが挙げられる。
前記酸化チタンの市販品としては、例えば、P−25(日本アエロジル社製)、STT−30、STT−65C−S(いずれも、チタン工業社製)、TAF−140(富士チタン工業社製)、MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(いずれも、テイカ社製)などが挙げられる。
前記疎水化処理された酸化チタンの市販品としては、例えば、T−805(日本アエロジル社製)、STT−30A、STT−65S−S(いずれも、チタン工業社製)、TAF−500T、TAF−1500T(いずれも、富士チタン工業社製)、MT−100S、MT−100T(いずれも、テイカ社製)、IT−S(石原産業社製)などが挙げられる。
本発明の白色トナーの体積平均粒径(Dv)としては、例えば、3μm〜8μmが好ましい。前記体積平均粒径が、3μm未満であると、二成分現像剤では現像装置における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させることがあり、また、一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するため、ブレード等の部材へのトナー融着が発生し易くなることがあり、8μmを超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
前記体積平均粒径と個数平均粒径との比(Dv/Dn)が、1.00未満であると、二成分現像剤では現像装置における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させたり、クリーニング性を悪化させることがあり、また、一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するため、ブレード等の部材へのトナー融着が発生し易くなることがあり、1.25を超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
まず、電解水溶液100mL〜150mL中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1mL〜5mL加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1質量%NaCl水溶液を調製したもので、例えば、ISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2mg〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1分間〜3分間分散処理を行い、上記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、及び個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
前記トナーの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、湿式造粒法、粉砕法などが挙げられる。前記湿式造粒法としては、例えば、溶解懸濁法、乳化凝集法などが挙げられる。混練による分子切断、及び高分子量樹脂と低分子量樹脂との均一混練の難しさから、結着樹脂の混練を伴わない製造方法である、溶解懸濁法、乳化凝集法が好ましく、トナー粒子中の樹脂均一性の観点から溶解懸濁法がより好ましい。
前記溶解懸濁法としては、例えば、トナー材料相調製工程と、水系媒体相調製工程と、乳化乃至分散液調製工程と、有機溶剤除去工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む方法などが挙げられる。
前記トナー材料相調製工程は、少なくとも前記結着樹脂を含有し、更に必要に応じて、前記着色剤、前記離型剤などを含有するトナー材料を有機溶剤中に溶解又は分散させてトナー材料の溶解乃至分散液(トナー材料相又は油相と呼ぶこともある。)を調製する工程であれば、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。
前記有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。これらの中でも、酢酸エチル、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素が好ましく、酢酸エチルがより好ましい。
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。
前記水系媒体相調製工程としては、水系媒体相を調製する工程であれば、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。この工程においては、水系媒体中に樹脂微粒子を含む水系媒体相を調製することが好ましい。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなどが挙げられる。
前記低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。
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。
前記ビニル系樹脂としては、例えば、ビニル系モノマーを単独重合又は共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体などが挙げられる。
前記乳化乃至分散液調製工程としては、前記トナー材料の溶解乃至分散液(トナー材料相)と前記水系媒体相とを混合して乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を調製する工程であれば、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。
前記有機溶剤除去工程としては、前記乳化乃至分散液から前記有機溶剤を除去し脱溶剤スラリーを得る工程であれば、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。
前記有機溶剤の除去は、(1)反応系全体を徐々に昇温させて、前記乳化乃至分散液の油滴中の有機溶剤を完全に蒸発除去する方法、(2)前記乳化乃至分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して、前記乳化乃至分散液の油滴中の有機溶剤を完全に除去する方法などが挙げられる。有機溶剤の除去が行われるとトナー粒子が形成される。
前記その他の工程としては、例えば、洗浄工程、乾燥工程などが挙げられる。
前記洗浄工程としては、前記有機溶剤除去工程の後に、前記脱溶剤スラリーを水で洗浄する工程であれば、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。前記水としては、例えば、イオン交換水などが挙げられる。
前記乾燥工程としては、前記洗浄工程で得られたトナー粒子を乾燥する工程であれば、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。
前記粉砕法は、例えば、少なくとも結着樹脂を含有するトナー材料を溶融混練したものを、粉砕し、分級することにより、前記トナーの母体粒子を製造する方法である。
前記溶融混練は、前記トナー材料を混合して得られた混合物を溶融混練機に仕込んで行う。前記溶融混練機としては、例えば、一軸又は二軸の連続混練機、ロールミルによるバッチ式混練機などが挙げられる。具体的には、例えば、神戸製鋼所製KTK型二軸押出機、東芝機械社製TEM型押出機、ケイシーケイ社製二軸押出機、池貝鉄工所製PCM型二軸押出機、ブス社製コニーダーなどが挙げられる。この溶融混練は、結着樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。具体的には、溶融混練温度は、結着樹脂の軟化点を参考にして行われ、該軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
本発明の現像剤は、本発明の前記トナーを含有する。前記現像剤は、一成分現像剤として使用してもよく、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。中でも、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンター等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
前記キャリアとしては、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、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
前記芯材としては、磁性を有する粒子であれば、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、フェライト、マグネタイト、鉄、ニッケルが好ましい。また、近年著しく進む環境面への適応性を配慮した場合、前記フェライトとしては、従来の銅−亜鉛系フェライトではなく、マンガンフェライト、マンガン−マグネシウムフェライト、マンガン−ストロンチウムフェライト、マンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト、リチウム系フェライトが好ましい。
前記樹脂層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂などが挙げられる。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。
前記ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
次に、本発明の画像形成装置及び本発明の白色トナーを使用する画像形成方法について説明する。
前記画像形成方法は、電子写真方式により、透明フィルム上に、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、及びブラックトナーを含むフルカラー画像を形成し、該フルカラー画像の作像面とは逆の面側から画像を見るために、作像面の最上面に(即ち、前記形成されたフルカラー画像上に)本発明の白色トナーを用いて白色トナーのベタ画像を形成する画像形成方法である。
なお、画像形成は透明フィルム上に行ってもよいし、その他にも普通紙や色紙等に行ってもよい。以下、透明フィルム上に画像形成する例を挙げて説明するが、これに限られるものではない。
なお、レジストローラ49は、一般には接地されて使用されるが、記録媒体の紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。
なお、画像転写後の中間転写体50上の残留トナーは、中間転写体クリーニング手段17によりクリーニングされる。
図5に5色現像機ユニットを備えた画像形成装置の概略を示す。現像ユニット35は白色トナー、現像ユニット36はブラックトナー、現像ユニット37はシアントナー、現像ユニット38はマゼンタトナー、現像ユニット39はイエロートナーにより、それぞれ作像を行い、中間転写ベルト40に転写し、作像を行う。中間転写ベルト40に作像された画像は、転写装置41により透明フィルム等に転写され、定着装置43により定着される。
また、白色トナーの作像を別の機械で実施するため、カラー画像の上に作像する場合は、定着した画像へ白色トナーを転写するので、トナーの混じりがない。また逆の場合の白色画像上に作像する場合は、定着した白色トナー上に、カラートナーを転写するので、この場合もトナーの混じりが生じない。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、本発明のトナーを用いて現像して可視像を形成することができる現像手段とを少なくとも有し、トナーとして本発明の白色トナーを用いる。更に必要に応じて、その他の手段を有する。
前記プロセスカートリッジは、前記静電潜像担持体と現像手段とが、一体に支持されており、前記画像形成装置本体に着脱可能である。
図6に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて示すと、静電潜像担持体101は、矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段による露光103により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段104で現像され、得られた可視像は転写手段108により、記録媒体105に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の静電潜像担持体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段により除電されて、再び、以上の操作を繰り返すものである。
<マトリックス樹脂M−1の製造>
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ジオールとしてプロピレングリコールと、ジカルボン酸としてテレフタル酸ジメチル及びアジピン酸ジメチルとを、テレフタル酸ジメチルとアジピン酸ジメチルとのモル比(テレフタル酸ジメチル/アジピン酸ジメチル)が90/10であり、OH基とCOOH基との比率(OH/COOH)が1.2になるように仕込み、仕込んだ原料の質量に対して300ppmのチタンテトライソプロポキシドとともにメタノールを流出させながら反応させた。最終的に230℃に昇温して樹脂酸価が5mgKOH/g以下になるまで反応させた。その後、20mmHg〜30mmHgの減圧下にてMwが15,000になるまで反応させた。続けて反応温度を180℃まで下げて、無水トリメリット酸を加えることによって、末端にカルボン酸を付与させた非晶性ポリエステル樹脂である[マトリックス樹脂M−1]を得た。
得られた樹脂は、重量平均分子量(Mw)15,000、酸価(AV)18mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)58℃であった。仕込み比で計算したSP値は11.80であった。
[マトリックス樹脂M−1]の製造において、ジカルボン酸とジオールを表1に示す通りに変更した以外は同様にして、[マトリックス樹脂M−2]の製造を行った。
<ドメイン樹脂D−1の製造>
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ジオールとして3−メチル1,5−ペンタンジオールと、ビスフェノールAのエチレンオキシド2mol付加物を、3−メチル1,5−ペンタンジオールとビスフェノールAのエチレンオキシド2mol付加物のモル比が80/20であり、ジカルボン酸としてテレフタル酸ジメチルとアジピン酸ジメチルを、テレフタル酸ジメチルとアジピン酸ジメチルとのモル比が10/90であり、OH基とCOOH基との比率(OH/COOH)が1.1となるように仕込み、仕込んだ原料の質量に対して300ppmのチタンテトライソプロポキシドとともにメタノールを流出させながら反応させた。最終的に230℃に昇温して樹脂酸価が5mgKOH/g以下になるまで反応させた。その後、20mmHg〜30mmHgの減圧下にて重量平均分子量(Mw)が20,000になるまで反応させ、線状の非晶性ポリエステル樹脂である[ドメイン樹脂D−1]を得た。
得られた樹脂は、酸価(AV)0.35mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)−40℃であった。仕込み比で計算したSP値は10.36であった。
[ドメイン樹脂D−1]の製造において、ジカルボン酸とジオールを表2に示す通りに変更した以外は同様にして、[ドメイン樹脂D−2〜D−6]の製造を行った。
<結晶性ポリエステル樹脂C1の製造>
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱伝対を装備した5Lの四つ口フラスコに、1,9−ノナンジオールとドデカン二酸とを、OH基とCOOH基との比率(OH/COOH)が1.1となるように仕込み、仕込んだ原料の質量に対して300ppmのチタンテトライソプロポキシドとともに水を流出させながら反応させ、最終的に230℃に昇温して樹脂酸価が5mgKOH/g以下になるまで反応させた。その後、10mmHg以下の減圧下で6時間反応させ、[結晶性ポリエステル樹脂C1]を得た。
得られた樹脂は、酸価(AV)0.45mgKOH/g、融点(Tm)70℃であった。
<着色剤マスターバッチP1の製造>
[マトリックス樹脂M−1]100部、酸化チタン顔料(タイペークCR−50−2、石原産業社製)100部、及びイオン交換水30部をよく混合して、オープンロール型混練機(ニーデックス/三井鉱山社製)により混練した。混練温度は、90℃から混練を始め、その後、50℃まで徐々に冷却し、樹脂と顔料の比率(質量比)が1:1である[着色剤マスターバッチP1]を製造した。
[着色剤マスターバッチP1]の製造において、酸化チタン顔料を表3に示す通りに変更した以外は同様にして、[着色剤マスターバッチP2〜P3]の製造を行った。[着色剤マスターバッチP2]ではCR−60−2(石原産業社製)を用い、[着色剤マスターバッチP3]ではR−780(石原産業社製)を用いた。
<ワックス分散液の製造>
冷却管、温度計及び撹拌機を装備した反応容器に、パラフィンワックス(HNP−9(融点75℃)、日本精蝋社製)20部、及び酢酸エチル80部を入れ、78℃に加熱して充分溶解し、撹拌しながら1時間かけて30℃まで冷却した。次いで、ウルトラビスコミル(アイメックス社製)により、送液速度1.0Kg/時間、ディスク周速度:10m/秒間、直径0.5mmジルコニアビーズ充填量80体積%、パス数6回の条件で湿式粉砕し、酢酸エチルを加えて固形分濃度を調整し、固形分濃度20%の[ワックス分散液]を製造した。
<トナー1の製造>
温度計及び攪拌機を装備した容器に、[マトリックス樹脂M−1]80部、[ドメイン樹脂D−1]9部、[結晶性ポリエステル樹脂C1]5部、及び酢酸エチル94部を入れ、樹脂の融点以上まで加熱してよく溶解させ、[ワックス分散液]25部、及び[着色剤マスターバッチP1]10部を加え、50℃でTK式ホモミキサー(特殊機化社製)により、回転数10,000rpmで撹拌し、均一に溶解、分散させ、[油相1]を得た。
次に、撹拌機及び温度計をセットした別の容器内に、イオン交換水75部、分散安定用の有機樹脂微粒子(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の25%分散液(三洋化成工業社製)3部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業社製)16部、及び酢酸エチル5部を混合撹拌して水相溶液を作製した。
撹拌機及び温度計をセットした容器内に、[乳化スラリー1]を投入し、50℃で2時間脱溶剤して、トナー母粒子の[スラリー1]を得た。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後、濾過した。
(2)前記(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで10分間)した後、減圧濾過した。
(3)前記(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後、濾過した。
(4)前記(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後、濾過する操作を2回行った。
実施例1のトナーの製造工程において、[着色剤マスターバッチP1]10部を6部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー2]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[着色剤マスターバッチP1]10部を20部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー3]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[ドメイン樹脂D−1]9部を[ドメイン樹脂D−2]9部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー4]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[ドメイン樹脂D−1]9部を[ドメイン樹脂D−3]9部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー5]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[ドメイン樹脂D−1]9部を[ドメイン樹脂D−4]9部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー6]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[ドメイン樹脂D−1]9部を[ドメイン樹脂D−5]9部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー7]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[着色剤マスターバッチP1]10部を[着色剤マスターバッチP2]10部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー8]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[着色剤マスターバッチP1]10部を[着色剤マスターバッチP3]10部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー9]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[着色剤マスターバッチP1]10部を60部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー10]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[着色剤マスターバッチP1]10部を2部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー11]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[マトリックス樹脂M−1]80部を[マトリックス樹脂M−2]80部に、[ドメイン樹脂D−1]9部を[ドメイン樹脂D−6]9部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー12]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[マトリックス樹脂M−1]80部を[マトリックス樹脂M−2]80部に、[ドメイン樹脂D−1]9部を[ドメイン樹脂D−3]9部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー13]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[マトリックス樹脂M−1]80部を[マトリックス樹脂M−2]80部に、[ドメイン樹脂D−1]9部を[ドメイン樹脂D−4]9部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー14]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[マトリックス樹脂M−1]80部を[マトリックス樹脂M−2]80部に、[ドメイン樹脂D−1]9部を[ドメイン樹脂D−5]9部に変えたこと以外は実施例1と同様にして[トナー15]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[着色剤マスターバッチP1]を用いなかった以外は実施例1と同様にして[トナー16]を得た。
実施例1のトナーの製造工程において、[ドメイン樹脂D−1]を用いなかった以外は実施例1と同様にして[トナー17]を得た。
芯材には、Mnフェライト粒子(重量平均径:35μm)5,000部を用いた。
被覆材には、トルエン300部、ブチルセロソルブ300部、アクリル樹脂溶液(組成比はメタクリル酸:メタクリル酸メチル:2−ヒドロキシエチルアクリレート=5:9:3、固形分50%トルエン溶液、Tg38℃)60部、N−テトラメトキシメチルベンゾグアナミン樹脂溶液(重合度1.5、固形分77%トルエン溶液)15部、及びアルミナ粒子(平均一次粒子径0.30μm)15部をスターラーで10分間分散して調製されたコート液を用いた。
前記芯材と、前記コート液とを、流動床内で回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入し、前記コート液を前記芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気炉で220℃、2時間の条件で焼成し、[キャリア1]を得た。
[キャリア1]100部に対し、[トナー1]7部を、容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて、48rpmで5分間均一混合し、二成分現像剤である[現像剤1]を得た。
作像試験は、次のように行った。
<作像装置>
実施例及び比較例の白色トナーを評価するに当り、デジタルフルカラー複写機とデジタルモノクロ複写を連結した試作機を作製した。デジタルフルカラー複写機はリコー社製imagio MPC4500(評価機A)を、デジタルモノクロ複写機はリコー社製imagio Neo453(評価機B)を改造して用いた。デジタルフルカラー複写機は、標準のフルカラートナーをそのまま使用し、定着部から出てくる用紙やOHPが、デジタルモノクロ複写機に、給紙されるようにした。なお、リコー社製imagio MPC4500のフルカラートナーは重合法により製造されたカラートナーである。デジタルモノクロ複写機には、実施例と比較例の白色トナー(現像剤)を入れて、それぞれ評価を行った。白色トナーの作像は、付着量が約1.0mg/cm2となるように調整し、ベタ画像を出すように、デジタルモノクロ複写機を設定した。
作像サンプルは、OHPフィルムにフルカラー画像を作像し、更にその上に白色トナーを一面に作像した。すなわち、白色トナーが形成された画像側とは逆の方向(フィルム側)からフルカラー画像を見るサンプルを作成した。OHPフィルムは、3M社製CG3700を使用した。フルカラー画像は、高精細カラーディジタル標準画像データ(ISO/JIS−SCIDサンプル N5 自転車)を印字した。
−白色度−
評価機Bで白色トナーをOHPフィルムの一面に印字した画像を黒紙の上に置き、画像の白色度を確認した。なお、測定は国際的なISO白色度(ISO 2470)に倣って行った。
◎:白色度が85%以上である。
○:白色度が80%以上、85%未満である。
△:白色度が75%以上、80%未満である。
×:白色度が75%未満である。
評価機Bで、OHPフィルムに白色トナーを一面に印字した画像の強度を評価した。折り曲げ試験として、トナー定着面が外側になるようにOHPを折り曲げていき、トナーが剥がれる時のOHPの曲率Rmmを測定した。
◎:曲率Rmmが2mm未満である。
○:曲率Rmmが2mm以上、3mm未満である。
△:曲率Rmmが3mm以上、4mm未満である。
×:曲率Rmmが4mm以上である。
評価機Bで、5%画像面積の画像チャートを画像1000枚出力後の、白色トナーの現像剤の帯電量(Q/M)をブローオフ装置によって測定した。
◎:Q/Mが−25μC未満である。
○:Q/Mが−25μC以上、−20μC未満である。
△:Q/Mが−20μC以上、−15μC未満である。
×:Q/Mが−15μC以上である。
評価機Bを用い、転写紙(リコービジネスエキスパート社製、複写印刷用紙<70>)上に、転写後のトナーの付着量が0.85±0.10mg/cm2の紙全面ベタ画像(画像サイズ3cm×8cm)を作像し、定着ベルトの温度を変化させて定着を行い、得られた定着画像表面を描画試験器AD−401(上島製作所製)を用いて、ルビー針(先端半径260〜320μm、先端角60度)、荷重50gで描画し、繊維(ハニコット#440、ハニロン社製)で描画表面を強く5回擦り、画像の削れが殆ど無くなる定着ベルト温度を定着下限温度とした。また、ベタ画像は転写紙上において、通紙方向先端から3.0cmの位置に作成した。
◎:定着下限温度が120℃未満である。
○:定着下限温度が120℃以上、130℃未満である。
△:定着下限温度が130℃以上、140℃未満である。
×:定着下限温度が140℃以上である。
得られたトナーサンプル3gを、槽内を150℃に設定した送風型恒温槽に入れ、30分静置した。その後、サンプルを23℃/50%RHの環境に移し、12時間静置したものを、以下の方法にて切断して切片を出し、AFM観察用のサンプルとした。これについて以下の方法にてAFM観察を行った。
ライカ社製ウルトラミクロトームULTRACUT UCTを用いて、以下の条件で加熱後のトナーのブロックを切断して切片を作製した。
・切削厚み:60nm
・切削速度:0.4mm/sec
・ダイヤモンドナイフ(Ultra Sonic 35°)使用
AFM位相像を得るための装置としては、アサイラムテクノロジー社製のMFP−3Dを用い、カンチレバーとしては、OMCL−AC240TS−C3を用いた。測定条件は次の通りである。
・target amplitude:0.5V
・target percent:−5%
・amplitude setpoint:315mV
・scan rate:1Hz
・scan points:256×256
・scan angle:0°
10 感光体(感光体ドラム)
10K ブラック用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング手段
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写手段
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着手段
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 反転装置
30 露光
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像器
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック現像ユニット
45Y イエロー現像ユニット
45M マゼンタ現像ユニット
45C シアン現像ユニット
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 定電流源
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニングブレード
61 現像器
62 転写帯電器
63 クリーニング手段
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニングブレード
95 記録媒体
100 画像形成装置
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
(図5について)
1 給紙部
5,11,17,23,29 感光体
8,14,20,26,32 現像器
9,15,21,27,33 クリーニング装置
35 白色トナー現像ユニット
36 ブラックトナー現像ユニット
37 シアントナー現像ユニット
38 マゼンタトナー現像ユニット
39 イエロートナー現像ユニット
40 中間転写ベルト
41 転写装置
43 定着装置
(図6について)
101 静電潜像担持体
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
Claims (9)
- 白色顔料及び結着樹脂を含む静電荷像現像用白色トナーであって、
前記結着樹脂は、マトリックス樹脂及びドメイン樹脂を有し、前記マトリックス樹脂及び前記ドメイン樹脂からなるドメイン構造を有し、
前記マトリックス樹脂及び前記ドメイン樹脂は、ポリエステル樹脂であり、Fedors法によって求められるSP値の差が0.5以上異なり、
該静電荷像現像用白色トナーを150℃で30分加熱した後の断面を走査型プローブ顕微鏡で観察した際に、分散径150〜500nmのドメインが存在することを特徴とする静電荷像現像用白色トナー。 - 前記静電荷像現像用白色トナーは、トナー母体と、外添剤とからなり、
前記白色顔料は、前記トナー母体中に3〜10質量%含有されていることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用白色トナー。 - 前記白色顔料は、金属酸化物からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像用白色トナー。
- 前記ドメイン樹脂のガラス転移温度は、−40℃以上−27℃以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用白色トナー。
- 前記静電荷像現像用白色トナーを150℃で30分加熱した後の断面の位相像を走査型プローブ顕微鏡のタッピングモードで観察した際に、前記結着樹脂の位相像における位相差の最大値と最小値との中間値で二値化処理して得られる二値化像において、位相差が大きい部位を第一の位相像とし、位相差が小さい部位を第二の位相像としたとき、
前記結着樹脂は、前記第一の位相像となるドメイン樹脂と、前記第二の位相像となるマトリックス樹脂とを含み、前記二値化像におけるマトリックス樹脂の面積/ドメイン樹脂の面積で表される面積比が70/30〜95/5であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用白色トナー。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用白色トナーを含むことを特徴とする現像剤。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用白色トナーを含むことを特徴とする補給用現像剤。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用白色トナーを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用白色トナーを有することを特徴とする画像形成装置。
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