JP7477024B2 - 静電荷像現像用トナー、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

静電荷像現像用トナー、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 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、及び画像形成方法に関する。
特許文献1には、「少なくとも結着樹脂及び着色剤からなる静電荷像現像用トナーであって、前記結着樹脂がポリエステル樹脂を含み、蛍光X線分析によるアルミニウム含有量が0.005~0.040質量%の範囲であり、かつ、IPC発光分光分析によるチタン含有率が50~500ppmの範囲であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。」が開示されている。
特許文献2には、「少なくとも重合体微粒子と着色剤微粒子とを凝集工程及び熟成工程を含む凝集法によって得られたトナー粒子に無機微粉末を付着させた凝集トナーであって、該無機微粉末は、少なくとも一次粒子の個数平均粒径80乃至300nmのシリカと一次粒子の個数平均粒径10乃至100nmの酸化チタンとを併用し、かつ該トナーのTHF可溶分のピーク分子量は10000乃至35000であり、該トナーの比表面積は2.00乃至7.00m/gであり、かつ該トナーのSi/Ti強度比は4.5乃至22.0であることを特徴とする凝集トナー。」が開示されている。
特許文献3には、「少なくとも結着樹脂、着色剤を含むトナー粒子と、少なくともアルミナを含むトナーであって、前記アルミナは、体積基準のメジアン径(D50)が0.40μm以上0.90μm以下であり、フロー式粒子像分析装置によって測定される平均円形度が0.940以上0.970以下であり、且つ含有量が100ppm以上500ppm以下のSi元素を含有しており、前記トナー粒子は、含有量が30ppm以上1,000ppm以下のTi元素を含有していることを特徴とするトナー。」が開示されている。
特開2008-015334号公報 特開2008-224881号公報 特開2011-028163号公報
本発明の課題は、トナー粒子とシリカ粒子を含む外添剤とを有する静電荷像現像用トナーにおいて、Ti含有量が0.05ppm未満又は18ppmを超える場合に比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーを提供することである。
前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。
<1> トナー粒子と、
シリカ粒子を含む外添剤と、
を有し、
Ti含有量が0.05ppm以上18ppm以下である静電荷像現像用トナー。
<2> 前記Ti含有量が0.1ppm以上15ppm以下である<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3> 前記トナー粒子および前記外添剤の少なくとも一方に、Ti含有粒子を含む<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4> 前記Ti含有粒子が、酸化チタン粒子である<3>に記載の静電荷像現像用トナー。
<5> 前記トナー粒子の体積平均粒径が4μm以上9μm以下であり、前記トナー粒子の平均円形度が0.930以上0.990以下である<1>~<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<6> 前記シリカ粒子が、BET比表面積が100m/g以上であるシリカ粒子を含む<1>~<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<7> 前記BET比表面積が100m/g以上であるシリカ粒子が、個数平均粒径40nm以上80nm以下である<6>に記載の静電荷像現像用トナー。
<8> 前記Ti含有量とSi含有量との比(Ti含有量/Si含有量)が2×10-6以上2×10-2以下である<1>~<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<9> <1>~<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<10> <1>~<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
<11> <9>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。
<12> 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、<9>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、前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、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。
<13> 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、<9>に記載の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工程と、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工程と、前記像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、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工程と、を有する画像形成方法。
<1>、<3>、又は<4>に係る発明によれば、トナー粒子とシリカ粒子を含む外添剤とを有する静電荷像現像用トナーにおいて、Ti含有量が0.05ppm未満又は18ppmを超える場合に比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<2>に係る発明によれば、Ti含有量が0.1ppm未満又は15ppmを超える場合に比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<5>に係る発明によれば、トナー粒子の体積平均粒径が4μm以上9μm以下であり、トナー粒子の平均円形度が0.930以上0.990以下であっても、Ti含有量が0.05ppm未満又は18ppmを超える場合に比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<6>に係る発明によれば、シリカ粒子がBET比表面積100m/g以上であるシリカ粒子を含む場合であっても、Ti含有量が0.05ppm未満又は18ppmを超える場合に比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<7>に係る発明によれば、BET比表面積100m/g以上であるシリカ粒子が、個数平均粒径40nm以上80nm以下である場合であっても、Ti含有量が0.05ppm未満又は18ppmを超える場合に比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<8>に係る発明によれば、Ti含有量とSi含有量との比(Ti含有量/Si含有量)が2×10-6未満又は2×10-2を超える場合に比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<9>に係る発明によれば、トナー粒子とシリカ粒子を含む外添剤とを有する静電荷像現像用トナーにおいて、Ti含有量が0.05ppm未満又は18ppmを超える静電荷像現像用トナーに比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤が提供される。
<10>に係る発明によれば、トナー粒子とシリカ粒子を含む外添剤とを有する静電荷像現像用トナーにおいて、Ti含有量が0.05ppm未満又は18ppmを超える静電荷像現像用トナーに比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーを収容したトナーカートリッジが提供される。
<11>に係る発明によれば、トナー粒子とシリカ粒子を含む外添剤とを有する静電荷像現像用トナーにおいて、Ti含有量が0.05ppm未満又は18ppmを超える静電荷像現像用トナーに比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤を適用したプロセスカートリッジが提供される。
<12>に係る発明によれば、トナー粒子とシリカ粒子を含む外添剤とを有する静電荷像現像用トナーにおいて、Ti含有量が0.05ppm未満又は18ppmを超える静電荷像現像用トナーに比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤を適用した画像形成装置が提供される。
<13>に係る発明によれば、トナー粒子とシリカ粒子を含む外添剤とを有する静電荷像現像用トナーにおいて、Ti含有量が0.05ppm未満又は18ppmを超える静電荷像現像用トナーに比べ、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良を抑制する静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤を適用した画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下に、本発明の一例である実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別されない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本明細書において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本明細書において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本明細書において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本明細書において、「静電荷像現像用トナー」を単に「トナー」ともいい、「静電荷像現像剤」を単に「現像剤」ともいう。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、シリカ粒子を含む外添剤と、を有し、Ti含有量が0.05ppm以上18ppm以下である。
本実施形態に係るトナーは、Ti含有量(すなわち、トナー全体に対するTi元素の含有量)が0.05ppm未満又は18ppmを超える場合に比べ、低温低湿(例えば温度10℃湿度15%)環境下及び高温高湿(例えば温度30℃湿度85%)環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良が抑制される。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
トナー粒子とシリカ粒子を含む外添剤とを有するトナーをブレードクリーニング方式の画像形成装置に適用すると、シリカ粒子の一部がトナー粒子から遊離し、クリーニングブレードと像保持体との接触部に供給される。前記接触部に供給されたシリカ粒子の一部は、クリーニングブレードからの圧力により凝集した凝集体(以下「外添ダム」とも称する)を形成することで、像保持体上の未転写トナー等を塞き止めて回収する。一方、前記接触部に供給されたシリカ粒子の他の一部は、クリーニングブレードと像保持体と間を適度にすり抜けることで、クリーニングブレードの姿勢を安定化させる。
しかし、特に低画像密度の画像を高温高湿環境下で長期間形成すると、現像手段内のトナーの入れ替わりが少なく、トナー粒子に外添剤が強く付着するため、シリカ粒子の遊離しにくくなり、前記接触部へのシリカ粒子の供給量が少なくなることがある。そして、接触部へのシリカ粒子の供給量が少なくなると、外添ダムが形成されにくくなることでクリーニング不良が生じることがあり、得られた画像にクリーニング不良による色筋が発生することがある。
これに対して、本実施形態では、0.05ppm以上18ppm以下の範囲でTi元素を含む。そのため、Ti含有量が0.05ppm未満である場合に比べ、Si元素とTi元素との間における帯電列の差によって静電的な反発力が生じやすく、トナー粒子からシリカ粒子が遊離しやすくなると考えられる。そして、シリカ粒子がトナー粒子から遊離しやすくなることにより、低画像密度の画像を高温高湿環境下で長期間形成しても、前記接触部にシリカ粒子が適度に供給されるため、外添ダムが形成されやすく、クリーニング不良が抑制されると推測される。そして、クリーニング不良が抑制されることにより、低画像密度の画像を高温高湿環境下で長期間(例えば連続で1万枚以上)形成しても、クリーニング不良に起因する色筋が抑制された高画質の画像が長期的に提供される。
また、本実施形態では、Ti含有量が0.05ppm以上18ppm以下であるため、Ti含有量が18ppmを超える場合に比べ、低温低湿環境下で画像を形成しても、シリカ粒子の遊離量が過剰になりにくいと考えられる。そして、シリカ粒子の遊離量が過剰になりにくいことで、クリーニングブレードと像保持体と間を過剰なシリカ粒子がすり抜けることによるクリーニングブレードの姿勢の不安定化が抑制され、それに伴うクリーニング不良が抑制されると推測される。
以上の理由により、本実施形態のトナーは、低温低湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下でも、クリーニング不良が抑制されると推測される。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、外添剤と、を含んで構成される。
そして、本実施形態に係るトナーは、Ti含有量が0.05ppm以上18ppm以下である。
以下、まずトナーのTi含有量等について説明する
(Ti含有量等)
Ti含有量は、0.05ppm以上18ppm以下であり、0.1ppm以上15ppm以下であることが好ましく、0.15ppm以上15ppm以下であることがより好ましい。
ここで、上記Ti含有量は、以下のようにして、蛍光X線強度を定量分析することにより求めた値である。
具体的には、まず、混合物全体に対するTi元素の濃度が既知であるポリエステル樹脂と酸化チタンとの混合物200mgを用い、直径13mmのIR用錠剤成形器によりペレット型試料を作製する。得られたペレット型試料について、質量を精秤し、蛍光X線強度測定を行ってTi元素由来のピークの強度を求める。同様に、酸化チタンの濃度が異なるペレット型試料についても質量を精秤し、蛍光X線強度測定を行ってTi元素由来のピークの強度を求め、これらの結果から検量線を作成する。
一方、測定対象のトナーについても同様に、ペレット型試料の作製、質量の精秤、及び蛍光X線強度測定を行い、上記検量線を用いて、測定対象のトナーの試料中におけるTi含有量の定量分析を行う。
後述するSi含有量(すなわち、トナー全体に対するSi元素の含有量)についても、上記Ti含有量と同様の方法(ただし、酸化チタンの変わりにシリカを用いる)で求められる。
なお、Ti含有量及びSi含有量は、いずれも質量基準である。
Ti含有量を前記範囲とする手段は、特に限定されるものではなく、トナー粒子内部にTi元素を含有させてもよく、トナー粒子の外部(外添剤等)にTi元素を含有させてもよく、トナー粒子の内部及び外部の両方にTi元素を含有させてもよい。
Ti含有量を前記範囲とする手段として、具体的には、例えば、Ti含有粒子(すなわち、Ti元素を含む粒子)を、トナー粒子及び外添剤の少なくとも一方に、Ti含有量が前記範囲となるように、含ませる方法が挙げられる。Ti含有粒子は、トナー粒子内に含まれてもよく、外添剤に含まれてもよく、トナー粒子及び外添剤の両方に含まれてもよいが、少なくとも外添剤にTi含有粒子が含まれることが好ましい。
トナー粒子の内部、好ましくはトナー表層近傍にTi元素が含有されることで、トナー粒子内部のTi元素と外添剤に含まれるシリカ粒子との間における静電的な反発力によって、シリカ粒子がトナー粒子から遊離しやすくなると考えられる。
また、Ti含有粒子を外添剤として用いることで、シリカ粒子に比べてトナー粒子との親和性が高いTi含有粒子がトナー粒子の表面に埋まりこみやすく、Ti含有粒子が埋まりこんだトナー粒子の表面と外添剤に含まれるシリカ粒子との間における静電的な反発力によって、シリカ粒子がトナー粒子から遊離しやすくなると考えられる。
-Ti含有粒子-
Ti含有粒子は、Ti元素を含有する粒子状のものであれば特に限定されず、例えば、チタン酸化物粒子、チタン炭化物粒子、チタン酸塩(マグネシウム塩、カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩等)粒子等が挙げられる。
Ti含有粒子の具体例としては、例えば、TiO(酸化チタン)粒子、TiO(OH)(メタチタン酸)粒子等のチタン酸化物粒子;TiC(炭化チタン)粒子等のチタン炭化物粒子;CaTiO(チタン酸カルシウム)粒子、SrTiO(チタン酸ストロンチウム)粒子等のチタン酸塩粒子;シリカ-チタニア複合酸化物粒子等の複合粒子;等が挙げられる。
Ti含有粒子の中でも、酸化チタン粒子、メタチタン酸粒子、チタン酸ストロンチウム粒子が好ましく、酸化チタン粒子がより好ましい。
Ti含有粒子の個数平均粒径は、特に限定されるものではなく、例えば10nm以上150nm以下の範囲が挙げられ、15nm以上100nm以下の範囲が好ましく、15nm以上80nm以下の範囲がより好ましい。
Ti含有量とSi含有量との比(Ti含有量/Si含有量)は、クリーニング不良抑制の観点から、2×10-6以上2×10-2以下であることが好ましく、3×10-6以上1×10-2以下であることがより好ましく、5×10-6以上1×10-2以下であることがさらに好ましく、5×10-6以上8×10-4以下であることが特に好ましい。
以下、トナー粒子及び外添剤についてそれぞれ説明する。
(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。
-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、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
なお、樹脂の「結晶性」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ことを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性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、非晶性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、ペンタンジオール、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。
非晶性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 7121-1987「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。
非晶性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以下がより好ましい。
非晶性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。
非晶性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。
非晶性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。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。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性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。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
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、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、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)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸等の二塩基酸等)、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。
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価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-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)、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。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
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(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、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。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、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等が挙げられる。
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。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
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 K7121-1987「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。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステル樹脂と同様に、周知の製造方法により得られる。
結着樹脂は、Ti元素を含まないものが好ましい。Ti元素を含まない結着樹脂を用いることで、Ti含有量を前記範囲に制御しやすくなる。
Ti元素を含まない結着樹脂としては、例えば、Ti元素を含まないモノマー成分で構成され、かつ、Ti元素を含む触媒を用いずに合成された樹脂等が挙げられる。
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%以下がさらに好ましい。
-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、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン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。
着色剤としては、Ti含有量を前記範囲に制御しつつ目的の色に応じて着色剤の添加量を調整する観点から、Ti元素を含まない着色剤が好ましい。
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。
離型剤としては、Ti含有量を前記範囲に制御しつつ目的とする離型効果に応じて離型剤の添加量を調整する観点から、Ti元素を含まない離型剤が好ましい。
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 7121-1987「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。
前述の通り、トナー粒子の内部、好ましくはトナー表層近傍にTi元素を含有させることでTi含有量を前記範囲に調整してもよい。その場合、前述のように、内添剤としてTi含有粒子を用いてもよい。
Ti含有粒子を内添剤として用いる場合、Ti含有粒子の添加量はTi含有量が前記範囲内であれば限定されるものではない。
-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9μm以下がより好ましく、4μm以上8μm以下がさらに好ましい。
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・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(チャンネル)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、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の平均円形度としては、0.93以上1.00以下が好ましく、0.93以上0.99以下がより好ましく、0.95以上0.98以下がさらに好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
トナー粒子としては、体積平均粒径が4μm以上9μm以下であり、かつ、平均円形度が0.93以上0.99以下であるものが、帯電均一性の観点から好ましい。なお、体積平均粒径及び平均円形度が上記範囲であるトナー粒子を用いた場合、粒径及び形状の均一性が高いことによりクリーニングしにくいことがあるが、そのようなトナー粒子を用いた場合においても、本実施形態では、Ti含有量が前記範囲であることによりクリーニング不良が抑制される。
(外添剤)
外添剤は、シリカ粒子を少なくとも含み、必要に応じてその他の外添剤を含んでもよい。
外添剤は、シリカ粒子として、BET比表面積が100m/g以上であるシリカ粒子(以下「第1のシリカ粒子」ともいう)を含むことが好ましい。
また、外添剤は、シリカ粒子として、第1のシリカ粒子に加えて、BET比表面積が100m/g未満であるシリカ粒子(以下「第2のシリカ粒子」ともいう)を含んでもよい。
前述の通り、トナー粒子の外部にTi元素を含有させることでTi含有量を前記範囲に調整してもよい。つまり、Ti含有量を前記範囲に調整する目的で、外添剤にTi元素を含有させてもよい。その場合、前述のように、外添剤としてTi含有粒子を用いてもよい。
Ti含有粒子を外添剤として用いる場合、Ti含有粒子の添加量はTi含有量が前記範囲内であれば限定されるものではない。その中でも、
-第1のシリカ粒子-
第1のシリカ粒子は、BET比表面積が100m/g以上のシリカ粒子である。
第1のシリカ粒子のBET比表面積は、100m/g以上240m/g以下が好ましく、120m/g以上220m/g以下がより好ましく、120m/g以上180m/g以下がさらに好ましい。
シリカ粒子のBET比表面積は、窒素ガスを用いたBET多点法にて測定方法する。
測定に供する試料は、トナーの材料であるシリカ粒子、又は、トナーから分離したシリカ粒子である。トナーからシリカ粒子を分離する方法に制限はなく、例えば、界面活性剤を含む水にトナーを分散させた分散液に超音波を印加したのち、分散液を高速遠心し、上澄み液を常温(23℃±2℃)で乾燥させてシリカ粒子を得る。
第1のシリカ粒子の個数平均粒径(平均一次粒径)は、20nm以上90nm以下であることが好ましく、40nm以上80nm以下であることがより好ましく、45nm以上75nm以下であることがさらに好ましい。
第1のシリカ粒子の個数平均粒径が上記範囲であると、上記範囲よりも小さい場合に比べて第1のシリカ粒子がトナー粒子に埋没しにくく、第1のシリカ粒子の個数平均粒径が上記範囲であると、上記範囲よりも大きい場合に比べて第1のシリカ粒子の遊離を適度な範囲に制御しやすい。
本実施形態において第1のシリカ粒子の粒径(一次粒径)は、一次粒子像と同じ面積をもつ円の直径(いわゆる円相当径)である。第1のシリカ粒子の個数平均粒径及び粒径20nm以上90nm以下の粒子の割合は、第1のシリカ粒子が外添されたトナーの電子顕微鏡画像を撮影し、トナー粒子上の第1のシリカ粒子を少なくとも300個画像解析して求める。第1のシリカ粒子の平均一次粒径とは、一次粒径の個数基準の分布において小径側から累積50%となる粒径である。
第1のシリカ粒子としては、例えばゾルゲルシリカ粒子が挙げられる。
ゾルゲルシリカ粒子は、例えば、次のようにして得られる。
アルコール化合物とアンモニア水とを含むアルカリ触媒溶液にテトラアルコキシシランを滴下し、テトラアルコキシシランを加水分解及び縮合させゾルゲルシリカ粒子を含む懸濁液を得る。次いで、懸濁液から溶媒を除去し粒状物を得る。次いで、粒状物を乾燥することにより、ゾルゲルシリカ粒子を得る。
ゾルゲルシリカ粒子の個数平均粒径及び粒度分布は、アルカリ触媒溶液の量に対するテトラアルコキシシランの滴下量によって制御される。
ゾルゲルシリカ粒子は、疎水化表面処理を施された疎水性ゾルゲルシリカ粒子であってもよい。疎水化処理剤は特に制限されないが、ケイ素含有有機化合物が好ましい。ケイ素含有有機化合物としては、アルコキシシラン化合物、シラザン化合物、シリコーンオイルが挙げられる。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。
ゾルゲルシリカ粒子の疎水化処理剤としては、シラザン化合物(例えば、ジメチルジシラザン、トリメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ペンタメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン等)が好ましく、1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザン(HMDS)が特に好ましい。
ゾルゲルシリカ粒子が疎水化表面処理を施された疎水性ゾルゲルシリカ粒子である場合においても、加熱したときの質量減少割合は先述の範囲が好ましく、また、平均一次粒径は先述の範囲が好ましい。
第1のシリカ粒子の外添量は、トナー粒子の質量に対して、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上2.5質量%以下が更に好ましい。
-第2のシリカ粒子-
第2のシリカ粒子は、BET比表面積が100m/g未満のシリカ粒子である。
外添剤として第1のシリカ粒子と第2のシリカ粒子とを併用することで、よりクリーニング不良が抑制され易くなる。
第2のシリカ粒子のBET比表面積は、20m/g以上90m/g以下であることが好ましく、20m/g以上85m/g以下であることがより好ましく、20m/g以上80m/g以下であることがさらに好ましい。
第2のシリカ粒子の個数平均粒径(平均一次粒径)は、40nm以上200nm以下であることが好ましく、50nm以上190nm以下であることがより好ましく、60nm以上180nm以下であることがさらに好ましい。
第2のシリカ粒子の表面は、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シリカ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、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系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、シリカ粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
第1のシリカ粒子及び第2のシリカ粒子の合計含有量としては、例えば、外添剤の総量に対し、80質量%以上が挙げられ、好ましくは90質量%以上であり、より好ましくは95質量%以上である
-その他の外添剤-
その他の外添剤としては、例えば、前記シリカ粒子及びチタン含有粒子以外の無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
その他の外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(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。
外添剤の総外添量としては、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、1.0質量%以上4.0質量%以下がより好ましい。
トナーに含まれる外添剤の総含有量は、下記の測定方法によって求める。
界面活性剤を含む水にトナーを分散させた分散液に、超音波を印加したのち、分散液を高速遠心し、上澄み液を常温(23℃±2℃)で乾燥させて外添剤を得て、上澄み液から得た外添剤を秤量する。
(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。
ここで、凝集合一法により得られたトナー粒子は、粒度分布が狭く、形状も球形に近いため、帯電の均一性が高いという利点がある一方で、粒径及び形状の均一性が高いためクリーニングしにくいことがある。しかしながら、凝集合一法により得られたトナー粒子を用いた場合においても、本実施形態では、Ti含有量が前記範囲であることによりクリーニング不良が抑制される。
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以下がさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー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、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。
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、イミノジ酢酸(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、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさら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、気流乾燥、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、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、レーディ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、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<静電荷像現像剤>
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。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、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が挙げられる。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、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、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、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溶液により被覆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、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材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溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
二成分現像剤における、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。
<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、像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、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、像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、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た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、図に示す主要部を説明し、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に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位置へ搬送されると、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さらに向上させるには、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、本実施形態に係るトナーを収容し、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、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
<実施例1>
(非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)の作製)
・テレフタル酸:70部
・フマル酸:30部
・エチレングリコール:44部
・1,5-ペンタンジオール:47部
撹拌装置、窒素導入管、温度センサ、及び精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、上記の材料を仕込み窒素ガス気流下、1時間を要して温度を220℃まで上げ、上記材料の合計100部に対してジブチル錫オキサイド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して240℃まで温度を上げ、該温度で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。こうして、重量平均分子量95000、ガラス転移温度62℃のポリエステル樹脂を合成した。
温度調節手段及び窒素置換手段を備えた容器に、酢酸エチル40部及び2-ブタノール25部を投入し、混合溶剤とした後、ポリエステル樹脂100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10質量%アンモニア水溶液(樹脂の酸価に対してモル比で3倍量相当量)を入れて30分間撹拌した。次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を撹拌しながらイオン交換水400部を2部/分の速度で滴下し、乳化を行った。滴下終了後、乳化液を25℃に戻し、体積平均粒径200nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。該樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)とした。
(結晶性ポリエステル樹脂分散液(B1)の作製)
・セバシン酸ジメチル:97部
・イソフタル酸ジメチル-5-スルホン酸ナトリウム:3部
・エチレングリコール:100部
・ジブチル錫オキサイド(触媒):0.3質量部
加熱乾燥した三口フラスコに、上記の成分を入れた後、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、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌及び還流を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い2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、結晶性ポリエステル樹脂B1を得た。分子量測定(ポリスチレン換算)で、得られた「結晶性ポリエステル樹脂B1」の重量平均分子量(Mw)は9700であり、融解温度は84℃であった。
得られた結晶性ポリエステル樹脂B1を90質量部、イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬)を1.8質量部、イオン交換水を210質量部、を用い、100℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理を1時間行い、体積平均粒径が200nmであり,固形分量が20質量部である結晶性ポリエステル樹脂分散液(B1)とした。
(離型剤粒子分散液の調製)
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製 HNP-9) :100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK) :1部
・イオン交換水 :350部
上記材料を混合して100℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径200nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(固形分量20質量%)を得た。
(クロ着色粒子分散液の調製)
・カーボンブラック(キャボット社製、Regal330): 50部
・イオン系界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬): 5部
・イオン交換水: 192.9部
上記成分を混合し、アルティマイザ(スギノマシン社製)により240MPaで10分処理し、クロ着色粒子分散液(固形分濃度:20質量%)を調製した。
(トナー粒子(1)の調製)
・イオン交換水:200部
・非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1):150部
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(B1):10部
・クロ着色粒子分散液:15部
・離型剤粒子分散液:10部
・アニオン性界面活性剤(TaycaPower):2.8部
上記材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、ポリ塩化アルミニウム(PAC、王子製紙(株)製:30%粉末品)2.0部をイオン交換水30部に溶解させたPAC水溶液を添加した。ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し体積平均粒径が4.8μmとなるまで保持した。その後、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)60部を追加し30分保持した。その後、体積平均粒径が5.2μmとなったところで、さらに非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)60部を追加し30分保持した。続いて、10質量%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70:キレスト株式会社製)を20部加えた後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、アニオン活性剤(TaycaPower):1.0部投入して撹拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却後濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径5.9μm、平均円形度0.97のトナー粒子(1)を得た。
(特定シリカ粒子(1)の作製)
-シリカ粒子の造粒工程-
攪拌機、滴下ノズル及び温度計を備えたガラス製反応容器にメタノール320部と10質量%アンモニア水72部とを入れ混合し、アルカリ触媒溶液を得た。アルカリ触媒溶液を30℃に調整した後、アルカリ触媒溶液を攪拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOS)80部と10質量%アンモニア水1.9部とを滴下し、シリカ粒子分散液を得た。TMOSと10質量%アンモニア水とは同時に滴下を開始し、5分間かけて各全量を滴下した。次いで、シリカ粒子分散液を、ロータリーフィルター(寿工業社製R-ファイン)により固形分濃度40質量%まで濃縮した。濃縮後のシリカ粒子分散液をシリカ粒子分散液とした。
-シリカ粒子の表面処理工程-
シリカ粒子分散液250部に、疎水化処理剤としてヘキサメチルジシラザン(HMDS)100部を添加し、140℃に加熱して2時間反応させた。次いで、反応させたシリカ粒子分散液を噴霧乾燥により乾燥した後、特定シリカ粒子(1)を得た。
(特定シリカ粒子(2)の作製)
テトラメトキシシラン(TMOS)80部と10質量%アンモニア水1.9部とを滴下する代わりにテトラメトキシシラン(TMOS)60部と10質量%アンモニア水2.6部とを滴下する以外は、特定シリカ粒子(1)と同様の造粒・表面処理工程を行い、特定シリカ粒子(2)を得た。
(特定シリカ粒子(3)の作製)
テトラメトキシシラン(TMOS)80部と10質量%アンモニア水1.9部とを滴下する代わりにテトラメトキシシラン(TMOS)100部と10質量%アンモニア水1.6部とを滴下する以外は、特定シリカ粒子(1)と同様の造粒・表面処理工程を行い、特定シリカ粒子(3)を得た。
(トナー(1)の調製)
得られたトナー粒子(1)100質量部に対して、特定シリカ粒子(1)(第1のシリカ粒子、BET比表面積:130m/g、個数平均粒径:60nm)を2.0質量部と、疎水性シリカ(第2のシリカ粒子、日本アエロジル社製、RY50、BET比表面積:25m/g、個数平均粒径:140nm)に対して疎水性酸化チタン(日本アエロジル社製、T805、個数平均粒径:20nm)を0.10質量%予め混合した混合物を1.0質量部と、をサンプルミルにより10000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分してトナー(1)を調製した。得られたトナー(1)の体積平均粒径は5.9μmであった。
得られたトナー(1)におけるTi含有量及び比(Ti含有量/Si含有量)を表1に示す。
なお、第1のシリカ粒子の個数平均粒径は、以下のようにして測定した。
走査型電子顕微鏡(SEM:S-4700型 日立株式会社製)で観察(50000倍)を100視野行い、各外添剤(複合外添されている場合には、電子顕微鏡に取り付けたエネルギー分散型X線分析装置EMAX model6923H(株式会社堀場製作所製)を用いて加速電圧20kVでマッピングし、外添剤種を判別した外添剤の画像面積に相当する円形粒子の粒径(長径と短径の平均値:円と近似して求めた)を1000箇所測定して求める。
<実施例2>
トナー粒子(1)の調製において、体積平均粒径が5.2μmとなったところで、さらに非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)60部を追加する代わりに、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)60部と、前記非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)60部の樹脂固形分に対して0.005質量%となる疎水性酸化チタン(日本アエロジル社製、T805、個数平均粒径:20nm)と、を予め混合した混合液を追加した以外は、トナー粒子(1)と同様にしてトナー粒子(2)を得た。
得られたトナー粒子(2)100質量部に対して、特定シリカ粒子(1)(第1のシリカ粒子、BET比表面積:130m/g、個数平均粒径:60nm)を2.0質量部と、疎水性シリカ(第2のシリカ粒子、日本アエロジル社製、RY50、BET比表面積:25m/g、個数平均粒径:140nm)を1.0質量部と、をサンプルミルにより10000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分してトナー(2)を調製した。得られたトナー(2)の体積平均粒径は5.9μmであった。
得られたトナー(2)におけるTi含有量及び比(Ti含有量/Si含有量)を表1に示す。
<実施例3>
トナー(1)の調製において、疎水性シリカに対して予め混合する疎水性酸化チタンの添加量を0.001質量%とした以外は、トナー(1)と同様にして、トナー(3)を調製した。得られたトナー(3)の体積平均粒径は5.9μmであった。
得られたトナー(3)におけるTi含有量及び比(Ti含有量/Si含有量)を表1に示す。
<実施例4>
トナー(1)の調製において、疎水性シリカに対して予め混合する疎水性酸化チタンの添加量を0.185質量%とした以外は、トナー(1)と同様にして、トナー(4)を調製した。得られたトナー(4)の体積平均粒径は5.9μmであった。
得られたトナー(4)におけるTi含有量及び比(Ti含有量/Si含有量)を表1に示す。
<実施例5>
トナー(1)の調製において、特定シリカ粒子(1)を2.0質量部用いる代わりに特定シリカ粒子(2)(第1のシリカ粒子、BET比表面積:160m/g、個数平均粒径:30nm)を2.0質量部用いた以外は、トナー(1)と同様にして、トナー(5)を調製した。得られたトナー(5)の体積平均粒径は5.9μmであった。
得られたトナー(5)におけるTi含有量及び比(Ti含有量/Si含有量)を表1に示す。
<実施例6>
トナー(1)の調製において、特定シリカ粒子(1)を2.0質量部用いる代わりに特定シリカ粒子(3)(第1のシリカ粒子、BET比表面積:100m/g、個数平均粒径:80nm)を2.0質量部用いた以外は、トナー(1)と同様にして、トナー(6)を調製した。得られたトナー(6)の体積平均粒径は5.9μmであった。
得られたトナー(6)におけるTi含有量及び比(Ti含有量/Si含有量)を表1に示す。
<実施例7>
得られたトナー粒子(1)100質量部に対して、特定シリカ粒子(1)(第1のシリカ粒子、BET比表面積:130m/g、個数平均粒径:60nm)を2.5質量部と、疎水性シリカ(第2のシリカ粒子、日本アエロジル社製、RY50、BET比表面積:25m/g、個数平均粒径:140nm)に対して疎水性酸化チタン(日本アエロジル社製、T805、個数平均粒径:20nm)を0.10質量%予め混合した混合物を0.5質量部と、をサンプルミルにより10000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分してトナー(7)を調製した。得られたトナー(7)の体積平均粒径は5.9μmであった。
得られたトナー(7)におけるTi含有量及び比(Ti含有量/Si含有量)を表1に示す。
<比較例1>
トナー粒子(1)100質量部に対して、特定シリカ粒子(1)(第1のシリカ粒子、BET比表面積:130m/g、個数平均粒径:60nm)を2.0質量部と、疎水性シリカ(第2のシリカ粒子、日本アエロジル社製、RY50、BET比表面積:25m/g、個数平均粒径:140nm)1.0質量部と、をサンプルミルにより10000rpm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トナー(C1)を調製した。得られたトナー(C1)の体積平均粒径は5.9μmであった。
得られたトナー(C1)におけるTi含有量及び比(Ti含有量/Si含有量)を表1に示す。
<比較例2>
トナー(1)の調製において、疎水性シリカに対して予め混合する疎水性酸化チタンの添加量を0.30質量%とした以外は、トナー(1)と同様にして、トナー(C2)を調製した。得られたトナー(C2)の体積平均粒径は5.9μmであった。
得られたトナー(C2)におけるTi含有量及び比(Ti含有量/Si含有量)を表1に示す。
<キャリアの作製>
球状マグネタイト粉末粒子(体積平均粒子径:0.55μm):500部をヘンシェルミキサーで十分に撹拌した後、チタネート系カップリング剤5.0部を添加し100℃まで昇温して30分間混合撹拌してチタネート系カップリング剤被覆球状マグネタイト粒子を得た。
続いて、四つ口フラスコに、フェノール6.25部と、35質量%ホルマリン9.25部と、上記チタネート系カップリング剤被覆球状マグネタイト粒子500部と、25質量%アンモニア水6.25部と、水425部と、を入れて混合撹拌した。次に、撹拌しながら85℃で120分反応させた後、25度まで冷却し、500部の水を添加後、上澄み液を除去して沈殿物を水洗した。これを減圧下、150℃以上180℃以下で乾燥し、体積平均粒径35μmのキャリアを得た。
<現像剤の作製>
得られた各トナーとキャリアとを、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、各現像剤を得た。
<評価>
(高温高湿環境下での画像評価)
各例の現像剤を画像形成装置ApeosPortIV C5575(富士ゼロックス社製)改造機の現像装置に収容した。この改造機を用いて高温高湿環境下(30℃、85%RH)で1日間放置後、画像密度1%の画像をA4紙に連続で15,000枚形成し、以下の基準により色筋の発生を評価した。尚、G3までが許容範囲とした。
G1:色筋の発生が無い
G2:12,500枚目以降15,000枚目までの間で色筋が発生
G3:10,000枚目以降12,499枚目までの間で色筋が発生
G4:5,000枚目以降9,999枚目までの間で色筋が発生
G5:4,999枚目までの間で色筋が発生
(低温低湿環境下での画像評価)
各例の現像剤を画像形成装置ApeosPortIV C5575(富士ゼロックス社製)改造機の現像装置に収容した。この改造機を用いて低温低湿環境下(10℃、15%RH)で1日間放置後、画像密度5%の画像をA4紙に連続で15,000枚形成し、以下の基準により色筋の発生を評価した。尚、G3までが許容範囲とした。
G1:色筋の発生が無い
G2:12,500枚目以降15,000枚目までの間で色筋が発生
G3:10,000枚目以降12,499枚目までの間で色筋が発生
G4:5,000枚目以降9,999枚目までの間で色筋が発生
G5:4,999枚目までの間で色筋が発生

表1の結果から、本実施例では、比較例に比べ、高温高湿環境下及び低温低湿環境下の両方において、クリーニング不良に起因する色筋の発生が抑制されていることがわかる。
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
117 筐体
118 露光のための開口部
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 (17)

  1. トナー粒子と、
    シリカ粒子を含む外添剤と、
    を有し、
    前記トナー粒子および前記外添剤の少なくとも一方に、Ti含有粒子を含み、
    Ti含有量が0.05ppm以上18ppm以下であり、
    前記シリカ粒子が、BET比表面積が100m/g以上であるシリカ粒子Aと、BET比表面積が20m/g以上90m/g以下であるシリカ粒子Bと、を含む、静電荷像現像用トナー。
  2. 前記トナー粒子の質量に対する前記シリカ粒子Aの外添量をWA質量%とし、前記トナー粒子の質量に対する前記シリカ粒子Bの外添量をWB質量%としたとき、0.01≦WA/WB≦5を満たす、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. トナー粒子と、
    シリカ粒子を含む外添剤と、
    を有し、
    前記トナー粒子および前記外添剤の少なくとも一方に、Ti含有粒子を含み、
    Ti含有量が0.05ppm以上18ppm以下であり、
    前記シリカ粒子が、個数平均粒径が20nm以上80nm以下であるシリカ粒子Cと、個数平均粒径が80nm超え200nm以下であるシリカ粒子Dと、を含む、静電荷像現像用トナー。
  4. 前記トナー粒子の質量に対する前記シリカ粒子Cの外添量をWC質量%とし、前記トナー粒子の質量に対する前記シリカ粒子Dの外添量をWD質量%としたとき、0.01≦WC/WD≦5を満たす、請求項3に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記Ti含有量が0.1ppm以上15ppm以下である請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記Ti含有粒子が、酸化チタン粒子である請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記トナー粒子の体積平均粒径が4μm以上9μm以下であり、前記トナー粒子の平均円形度が0.930以上0.990以下である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記Ti含有量とSi含有量との比(Ti含有量/Si含有量)が2×10-6以上2×10-2以下である請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 前記トナー粒子が、ポリエステル樹脂を含む請求項1~請求項8のいずれか1項に記載
    の静電荷像現像用トナー。
  10. 前記トナー粒子が、非晶性ポリエステル樹脂を含む請求項9に記載の静電荷像現像用トナー。
  11. 前記トナー粒子が、結晶性ポリエステル樹脂を含む請求項10に記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  13. 請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーと、
    磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア、マトリックス樹脂中に磁性粉が分散及び配合された磁性粉分散型キャリア、及び多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリアからなる群より選択される少なくとも1つのキャリアと、
    を含む静電荷像現像剤。
  14. 請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  15. 請求項12又は請求項13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。
  16. 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12又は請求項13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、
    前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
    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。
  17. 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12又は請求項13に記載の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工程と、
    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工程と、
    前記像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、
    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工程と、
    を有する画像形成方法。
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