JPH1078679A - 静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像用トナーの定着方法 - Google Patents
静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像用トナーの定着方法Info
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- JPH1078679A JPH1078679A JP25234996A JP25234996A JPH1078679A JP H1078679 A JPH1078679 A JP H1078679A JP 25234996 A JP25234996 A JP 25234996A JP 25234996 A JP25234996 A JP 25234996A JP H1078679 A JPH1078679 A JP H1078679A
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Abstract
のオフセット現象を回避し、高品位の画像を得ることが
できる静電荷像現像用トナーを提供する。 【解決手段】 ポリエステル樹脂を結着剤として含有す
る静電荷像現像用トナーにおいて、前記結着剤が、シク
ロヘキサンジカルボン酸を5%以上含有する多価カルボ
ン酸類と、主として脂肪族ジオール又は脂環族ジオール
からなり芳香族多価アルコールの含有量が5モル%以下
である多価アルコール類との重縮合によって得られる、
ガラス転移点が50℃以上のポリエステル樹脂を主構成
成分として含有することを特徴とする。
Description
機器、主として複写機、レーザープリンタ、LEDプリ
ンタ等の電子写真方式のプリンタ、イオンフロー、イオ
ンインジェクション、放電記録等の静電記録方式を用い
るプリンタ又は強誘電体の自発分極により形成される静
電潜像を用いるプリンタにおいて、静電荷による潜像を
現像するのに用いられる静電荷像現像用トナー及び静電
荷像現像用トナーの定着方法に関する。さらに詳しく
は、カラー画像記録品位に優れ、かつ、近年のプリンタ
小型化、低価格化、クイックスタート化、省電力化によ
り要求が高まっている耐熱フィルムとサーマルヘッドを
組み合わせた定着方式に好ましく用いることができる静
電荷像現像用トナー及び静電荷像現像用トナーの定着方
法に関する。
静電潜像を現像し、最終的に記録紙あるいはフィルム等
の基材に転写されて画像を形成する粉体をトナーと称す
る。かかる静電荷像現像用トナーとしては、結着剤に着
色剤、電荷制御剤等を加えて混練した後に粉砕、さらに
分級し、必要に応じて流動性改質剤等を外添する、いわ
ゆる粉砕法によって作製される粒子が用いられる。結着
剤としては、スチレン/アクリル共重合系樹脂が主とし
て使用されてきたが、近年では高速化、カラー化等に伴
い低温定着性と画像表面光沢に優れるポリエステル樹脂
が用いられる傾向にある。主に用いられているポリエス
テル樹脂は、主としてフマル酸、マレイン酸等の脂肪族
不飽和カルボン酸類とビスフェノール構造を有するジオ
ール類との縮重合により得られる不飽和ポリエステル樹
脂である。
芳香族多価カルボン酸とエチレングリコール等の脂肪族
ジオール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオ
ール、前述のビスフェノール構造を有する芳香族ジオー
ル等からなる飽和ポリエステル樹脂に関する特許提案も
多数なされている。ポリエステル樹脂は定着後の画像表
面の光沢が優れているため発色が良く、広い色再現域を
実現する。また特にオーバーヘッドプロジェクタ等の透
明フィルムに画像記録を行った場合には光線透過率が高
く投影画像の品位も高い。
において記録紙の静電潜像を現像したトナーは加熱定着
される。加熱の方法としてはヒートロールを用いること
が一般的である。ヒートロールの材質としては離型性が
高く、かつ、弾力性のあるシリコーンゴム、フッ素ゴム
等が用いられている。しかしながら、かかるゴムロール
は熱容量が大きいために、あらかじめ余熱が必要であ
り、機器の電源を入れてからしばらくの間は使用するこ
とができない。また、同じ理由で、ヒーターの保温のた
めに常に電流を通じる必要があるため、省電力上問題が
大きい。
においては耐熱性のフィルム等を介してサーマルヘッド
等にて加熱する方式が提案され、実用化されている。
子は溶融し、記録紙に定着されるが、溶融したトナー樹
脂は記録紙のみならず熱源側にも一部付着し、熱源表面
を汚染する。この現象はオフセット現象と称され、汚染
された熱源を用いてさらに定着処理を継続すると汚染が
後続の記録紙に転移し記録画像の品位が著しく低下す
る。かかるオフセット現象は、前述した耐熱フィルムと
サーマルヘッドを組み合わせた定着方式では特に顕著で
ある。
ナーの結着剤の改良がなされている。結着剤の分子量分
布を広げること、一部架橋ないしゲル化させることによ
り、かかるオフセット現象が軽減されることが知られて
おり、特許提案も多数なされている。しかしながらこれ
らの対策のみにてオフセット現象を完全に防止するには
至っていない。
多数の提案がなされている。トナーは結着剤に着色剤、
電荷制御剤、場合によっては磁性粉等を混練分散し、ジ
ェットミル等により粉砕分級の後流動化剤等を外添する
ことにより製造されるが、かかる成分にさらに特定のワ
ックス類を配合することによりオフセット現象を低減さ
せることが提案されている。例えば特開昭59−164
560号公報、特開昭59−228661号公報にはア
ミドワックス、ケトンワックス、特定のアルキルケテン
ダイマー等をオフセット防止剤として配合することが提
案されている。しかしながら、かかる手法によってもオ
フセット現象を完全に防止することはできず、カラー画
像品位が著しく低下、特にオーバーヘッドプロジェクタ
等においては暗く濁った色調の投影画像しか得ることが
できなくなる。
分として、ダイマー酸をポリエステル樹脂の共重合成分
として導入することにより定着特性の改良が可能である
との主旨の提案がある。かかる手段により定着特性は幾
分改良されるが、十分な効果を得ることができる領域ま
でダイマー酸の共重合量を増すと樹脂のガラス転移点が
下がり、トナーの保存安定性が低下する。
報、同61−105562号公報、同59−29257
号公報、同59−29258号公報、同59−1984
69号公報、同59−223456号公報、同60−4
947号公報、同61−176948号公報、同61−
240248号公報、特開平3−155563号公報、
同3−122664号公報等にはアルキルないしアルケ
ニル置換コハク酸を同様にポリエステル樹脂の共重合成
分に導入することにより定着特性の改良が可能であると
の主旨の提案がなされている。特に、特開平3−155
563号公報、同3−122664号公報は、耐熱フィ
ルムとサーマルヘッドを組み合わせた定着方法における
定着特性の改良を主眼に提案されたものである。かかる
手段により定着特性は幾分改良されるが、ダイマー酸共
重合を行った場合と同様にガラス転移点の低下が著し
い。またトナー定着時に臭気が発生するといった問題が
生じる。
7452号公報には多価カルボン酸成分としてシクロヘ
キセンジカルボン酸(シクロヘキシレンジカルボン酸)
の無水物ないしシクロヘキサンジカルボン酸無水物と、
ビスフェノール構造を有する多価アルコールから常圧重
合法により得られるポリエステル樹脂を用いた電子写真
用トナー組成物に関する提案がある。かかる提案は、ト
ナー用ポリエステル樹脂として主として使用されてい
る、フマル酸、マレイン酸等の脂肪族不飽和カルボン酸
類とビスフェノール構造を有するジオール類との縮重合
により得られる不飽和ポリエステル樹脂のガラス転移点
を高め、トナーの保存安定性を改善することを主たる目
的としていると考えられる。かかる脂環族多価カルボン
酸を共重合成分に導入することによりガラス転移点を高
めることは可能であるが、逆に脂環族多価カルボン酸を
用いた場合には、特に常圧重合法においては、分子量を
上げることが困難で、低分子量の樹脂しか得ることがで
きず、かえって保存安定性を損なう場合がある。さらに
ジオール成分に用いられているビスフェノール構造を有
する単量体は、近年、安全性の観点より問題視されてお
り、作業環境のみならず、熱定着プロセスでの樹脂の熱
分解を考慮した場合、トナーの実使用環境下でも特別の
配慮が必要になることが懸念とされている。
ステル樹脂の表面エネルギーとトナー原料である着色剤
の二次凝集体の粒径を規定することにより得られる定着
特性の良好なるトナーに関する提案がある。しかしなが
ら、定着特性に関して表面エネルギーを論じるならばト
ナー樹脂の表面エネルギーと定着部材の表面エネルギー
との関係を規定する必要があるが、該提案には定着部材
側の表面エネルギーに関し検討がなされておらず、さら
に、使用されるモノマーと表面エネルギーとの関係も明
確ではない。さらに具体的に示されている着色剤はカー
ボンブラックのみであって、本発明が主眼とするカラー
画像再現用トナーに関しては検討がなされていない。
に静電荷像現像用トナーを用い、熱定着を行う従来の画
像記録技術において、特に熱定着時の問題を解決した結
着剤組成物は得られておらず、トナーのフォーミュレー
ション及び定着装置側の様々な工夫等の総合的なエンジ
ニアリングにより問題を表面上解決しているというのが
実状である。まして、特に、機器の小型化、クイックス
タート化、省エネルギー化等の目的で定着装置が限定
(例えば耐熱性のフィルム等を介してサーマルヘッド等
にて加熱定着する方式)された場合には満足な特性を有
するトナー用結着剤は得られていない。
う画像記録機器における熱定着時のオフセット現象を回
避し、高品位の画像を得ることができる静電荷像現像用
トナー、特に、耐熱性のフィルム等を介してサーマルヘ
ッド等にて加熱定着する方式においてもオフセット現象
を回避し、さらに高い画像品位を実現することのできる
トナーを提供することを目的とする。
め、本発明の静電荷像現像用トナーは、ポリエステル樹
脂を結着剤として含有する静電荷像現像用トナーにおい
て、前記結着剤が、シクロヘキサンジカルボン酸を5%
以上含有する多価カルボン酸類と、主として脂肪族ジオ
ール又は脂環族ジオールからなり芳香族多価アルコール
の含有量が5モル%以下である多価アルコール類との重
縮合によって得られる、ガラス転移点が50℃以上のポ
リエステル樹脂を主構成成分として含有することを特徴
とする。
は、定着開始温度とオフセット発生温度との間隔が広
く、定着性が良好で、省電力、クイックスタートが可能
な耐熱フィルムとサーマルヘッドを組み合わせた定着装
置においても優れた定着画像を得ることができ、又、カ
ラー画像の再現性もよい。
算)が0〜20モル% ・ビスフェノールAから誘導されるジオールが0〜5モ
ル% である多価アルコール類との、重縮合によって得られる
ポリエステル樹脂であることが好ましい。
は、高温の加熱定着装置において、より良好な定着性を
示す。
脂が、ポリエステル樹脂の溶融粘度が10000ポイズ
となる温度をTa、ポリエステル樹脂の固有粘度の値を
ηsp/cとしたとき Ta≦160×ηsp/c+75 を満たすことが好ましい。
は、特に良好な定着性と優れた耐オフセット性を実現す
ることができる。
脂の表面エネルギーが45dyn/cm以下であること
が好ましい。
は、特に良好な定着性と優れた耐オフセット性を実現す
ることができる。
脂が20〜2000eq./tonのイオン性基を含有
することが好ましい。
は、トナーの帯電が安定し、また、トナーの耐湿性が良
好で、環境変化によりトナーの帯電量が変動して画像形
成に支障を来すようなことがない。
子直径Dが2〜10μmであり、球形度0.7以上の粒
子が全体の70%以上を占める実質球形の粒子であるこ
とが好ましい。
は、特に安定して静電荷像を現像することができる。
は、本発明の静電荷像現像用トナーを、トナーに直接接
する面の表面エネルギーが50dyn/cm以下であ
り、定着時の表面温度が60〜200℃の範囲である定
着部材により定着する事を特徴とする。
用トナーの定着方法は、定着開始温度とオフセット発生
温度との間隔が広く、定着性が良好で、省電力、クイッ
クスタートが可能な耐熱フィルムとサーマルヘッドを組
み合わせた定着装置においても優れた定着画像を得るこ
とができ、又、カラー画像の再現性もよい。
示す。
は、主として多価カルボン酸類と多価アルコール類との
縮重合により得られるものである。
製造に用いる多価カルボン酸類としては、例えば、テレ
フタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、1,5−ナ
フタルレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボ
ン酸、ジフェン酸等の芳香族ジカルボン酸、p−オキシ
安息香酸、p−(ヒドロキシエトキシ)安息香酸等の芳
香族オキシカルボン酸、コハク酸、アルキルコハク酸、
アルケニルコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバ
シン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン
酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、
シトラコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフ
タル酸、ダイマー酸、トリマー酸、水添ダイマー酸、シ
クロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキセンジカルボン
酸等の不飽和脂肪族及び脂環族ジカルボン酸等を、また
多価カルボン酸としては他にトリメリット酸、トリメシ
ン酸、ピロメリット酸等の三価以上の多価カルボン酸等
を用いることができる。
コール類としては脂肪族多価アルコール類、脂環族多価
アルコール類、芳香族多価アルコール類等を例示でき
る。
ングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパ
ンジオール、2,3−ブタンジオール、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、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリ
コール、ジプロピレングリコール、ジメチロールヘプタ
ン、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオー
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、ε−カプロラクト
ン等のラクトン類を開環重合して得られるラクトン系ポ
リエステルポリオール等の脂肪族ジオール類、トリメチ
ロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、
ペンタエルスリトール等のトリオール及びテトラオール
類等を例示できる。
シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメ
タノール、スピログリコール、水素化ビスフェノール
A、水素化ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加
物及びプロピレンオキサイド付加物、トリシクロデカン
ジオール、トリシクロデカンジメタノール、ダイマージ
オール、水添ダイマージオール等を例示できる。
レングリコール、メタキシレングリコール、オルトキシ
レングリコール、1,4−フェニレングリコール、1,
4−フェニレングリコールのエチレンオキサイド付加
物、ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオ
キサイド付加物及びプロピレンオキサイド付加物等を例
示できる。
トナー帯電特性の環境安定性を改善する目的において単
官能単量体がポリエステル樹脂に導入される場合があ
る。単官能単量体としては、安息香酸、クロロ安息香
酸、ブロモ安息香酸、パラヒドロキシ安息香酸、スルホ
安息香酸モノアンモニウム塩、スルホ安息香酸モノナト
リウム塩、シクロヘキシルアミノカルボニル安息香酸、
n−ドデシルアミノカルボニル安息香酸、ターシャルブ
チル安息香酸、ナフタレンカルボン酸、4−メチル安息
香酸、3−メチル安息香酸、サリチル酸、チオサリチル
酸、フェニル酢酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪
酸、オクタンカルボン酸、ラウリル酸、ステアリル酸、
及びこれらの低級アルキルエステル、等のモノカルボン
酸類、あるいは脂肪族アルコール、芳香族アルコール、
脂環族アルコール等のモノアルコールを用いることがで
きる。
ンジカルボン酸を含む多価カルボン酸類を用いることが
必須であり、さらにシクロヘキサンジカルボン酸の使用
量は多価カルボン酸中10〜70モル%が好ましく、1
5〜50モル%がさらに好ましく、20〜40モル%の
使用がなおさらに好ましい。シクロヘキサンジカルボン
酸としては1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,
3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキ
サンジカルボン酸の1種又は2種以上を用いることがで
きる。またシクロヘキサン環の水素の一部をアルキル基
等に置換したものを組み合わせても良い。シクロヘキサ
ンジカルボン酸の含有量がこの範囲に満たないと定着特
性が発揮されず、また多いと樹脂の単価が上がり、コス
ト上問題となる。
酸以外の多価カルボン酸類として芳香族多価カルボン酸
を併用することが好ましく、さらに非対称の芳香族多価
カルボン酸を用いることが好ましい。ここに非対称の芳
香族多価カルボン酸としてはイソフタル酸、オルソフタ
ル酸の使用が好ましい。
主として脂肪族ないし脂環族ジオールからなり芳香族多
価アルコールの含有量が5モル%以下であることが必須
である。さらに多価アルコール類は、 10〜80モル% のエチレングリコール 10〜80モル% のプロピレングリコール 0〜10モル% のダイマージオール 0〜20モル% のポリプロピレングリコール (プロピレングリコール残基に換算して)からなること
が好ましい。ビスフェノールAのエチレンオキサイド付
加物、ないしプロピレンオキサイド付加物等に代表され
る芳香族多価アルコールは実質的に用いないことが好ま
しく、用いる場合もその使用量は5モル%以下、さらに
は3モル%以下、なおさらには1モル%以下に制限さ
れ、全く用いないことが最も好ましい。
ー酸から誘導される。ダイマー酸とは、炭素数10〜2
4、好ましくは18前後の不飽和脂肪酸を主成分とする
二量体を総称するものであり若干のモノマー酸、トリマ
ー酸を含むものである。工業的には、オレイン酸、エラ
イジン酸、それらの混合物であるトール油脂肪酸、リノ
ール酸、等、乾性油、半乾性油等から得られる精製植物
性脂肪酸をモンモリロナイト系粘土等の触媒の存在化に
熱重合して得られるものが知られている。また不飽和二
重結合を水添により飽和化した水添ダイマー酸も知られ
ている。ダイマージオールもダイマー酸と同様若干のモ
ノマー、トリマーが含有されることがある。またシクロ
ヘキセン環等の不飽和結合が残存するものと水添により
飽和化したものが知られている。本発明では不飽和、飽
和、いずれを用いてもよいが、飽和化した水添ダイマー
ジオールを用いることが好ましい。
として (a)シクロヘキサンジカルボン酸 20〜50モル% イソフタル酸 10〜70モル% オルソフタル酸 10〜70モル% ただしイソフタル酸+オルソフタル酸 50〜80モル% からなる多価カルボン酸類と エチレングリコール 10〜50モル% プロピレングリコール 50〜90モル% からなる多価アルコール類から得られるポリエステル樹
脂、 (b)シクロヘキサンジカルボン酸 20〜50モル% イソフタル酸 10〜70モル% オルソフタル酸 10〜70モル% ただしイソフタル酸+オルソフタル酸 50〜80モル% からなる多価カルボン酸類と エチレングリコール 10〜50モル% プロピレングリコール 50〜90モル% ダイマージオール 5〜10モル% からなる多価アルコール類から得られるポリエステル樹
脂 (c)シクロヘキサンジカルボン酸 20〜50モル% イソフタル酸 10〜70モル% オルソフタル酸 10〜70モル% ただしイソフタル酸+オルソフタル酸 50〜80モル% からなる多価カルボン酸類と エチレングリコール 10〜50モル% プロピレングリコール 50〜90モル% ポリプロピレングリコール(プロピレングリコール残基に換算) 5〜10モル% からなる多価アルコール類から得られるポリエステル樹
脂を例示することができる。
ラス転移点は50℃以上であることが必須であり、さら
には55℃以上、またさらには60℃以上、なおさらに
は65℃以上であることが好ましい。ガラス転移点がこ
れより低い場合には、取扱い中あるいは保存中に凝集す
る傾向がみられ、保存安定性に問題を生ずる場合があ
る。
0〜150℃の範囲であることが好ましい。樹脂の軟化
温度をこれより低く抑えたトナーにおいては、取扱い中
あるいは保存中に凝集する傾向がみられ、特に長時間の
保存において、流動性が大きく悪化する場合がある。軟
化点がこれより高い場合には定着性に支障をきたす。ま
た定着ロールを高温に加熱する必要が生じるために、定
着ロールの材質、ならびに複写される基材の材質が制限
される。
リエステル樹脂の溶融粘度が10000ポイズとなる温
度をTa、ポリエステル樹脂の固有粘度をηsp/cとした
とき Ta≦160×ηsp/c+75 (式1) を満たすことが好ましい。さらに好ましくは Ta≦160×ηsp/c+72 (式2) を満たすことが好ましい。なおさらに好ましくは Ta≦160×ηsp/c+70 (式3) を満たすことが好ましい。
45dyn/cm以下であることが好ましく、さらに4
2dyn/cm以下であることが好ましく、40dyn
/cm以下であることがなお好ましく、30dyn/c
m未満であることがなおさらに好ましい。かかる表面エ
ネルギーは、ポリエステル樹脂の側鎖に炭素数2以上、
好ましくは4以上、さらに好ましくは6以上のアルキル
基を導入することにより得ることができる。より具体的
にはアルキル置換コハク酸、ダイマー酸、トリマー酸、
テトラマー酸、ダイマージオール、ジメチロールヘプタ
ン、ジメチロールオクタン、ジメチロールデカン、ジメ
チロールドデカン等を1〜20モル%共重合することに
より得ることができる。かかる長鎖のアルキル基を有す
る成分は、多価カルボン酸成分ではなく、多価アルコー
ル成分に導入した方がガラス転移点の低下が比較的少な
く好ましい結果を得ることができる。
レングリコール単位を導入することによっても実現する
ことができる。ポリアルキレングリコールとしてはポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ
ブチレングリコール、ポリエチレン/プロピレングリコ
ール等を用いることができる。ポリアルキレングリコー
ルの分子量は300〜30000の物を用いることがで
き、アルキレングリコール単位に換算して3〜1000
程度の物を用いることができる。ポリエステル樹脂に対
する共重合量はアルキレングリコール単位に換算して1
〜20モル%程度が好ましい。
ル樹脂が20〜2000eq./tonのイオン性基を
含有するものであることが好ましい。ポリエステル樹脂
に含まれるイオン性基としては、カルボキシル基、スル
ホン酸基、硫酸基、リン酸基、もしくはそれらのアルカ
リ金属塩、アンモニウム塩、アルキルアンモニウム塩、
アルカノールアンモニウム塩等のアニオン性基、または
第1級ないし第3級アミン基等のカチオン性基であり、
好ましくは、カルボキシル基、カルボン酸塩の基、スル
ホン酸基、スルホン酸アルカリ金属塩の基である。
の基はポリエステル樹脂に共重合可能なスルホン酸基な
いしスルホン酸金属塩の含有する化合物を用いて得るこ
とができる。具体的にはスルホテレフタル酸、5−スル
ホイソフタル酸、4−スルホフタル酸、4−スルホナフ
タレン−2,7−ジカルボン酸、5[4−スルホフェノ
キシ]イソフタル酸等のアルカリ金属塩をあげることが
できる。また特にイオン性基を分子末端に導入する場合
にはスルホ安息香酸等を用いることができる。金属塩と
してはLi、Na、K、Mg、Ca、Ba、Ni、C
u、Fe等の塩があげられ、特に好ましいものはNa塩
である。これらのうち特に、5−ナトリウムスルホイソ
フタル酸、あるいはナトリウムスルホ安息香酸を用いる
ことが好ましい。
するカルボキシル基を用いることができる。さらに重合
末期に無水トリメリット酸、無水フタル酸等の酸無水物
を導入し、末端にカルボキシル基を付加させることも可
能である。このようにして得られたカルボキシル基をア
ルカリ金属の水酸化物、ないし炭素塩、アンモニア、ア
ルキルアミン類、アルカノールアミン類、環状アミン類
等により中和してカルボン酸塩の基を得ることができ
る。
q./tonの範囲が好ましく、30〜1000eq.
/tonがさらに好ましく、50〜500eq./to
nがなお好ましく、80〜300eq./tonがなお
さらに好ましい。
トナーの帯電が不安定になり、また後述する水分散化を
用いるトナー化手法が適用できなくなる。またイオン性
基含有量がこの範囲を超えると、トナーの吸収率が上が
り環境変化によりトナーの帯電量が変動し画像形成に支
障をきたす場合がある。
徴づける結着剤としてのポリエステル樹脂であり、本発
明においてはかかるポリエステル樹脂を全結着剤の主構
成成分として用いることが必須である。本ポリエステル
樹脂は結着剤の50wt%以上、好ましくは70wt%
以上、さらに好ましくは80wt%以上配合して用いら
れる。
剤、電荷制御剤、流動性改質剤等は特に限定されず、公
知既存のものを必要に応じて用いることができる。
ボンブラック等を用いればよい。これら染料、顔料、カ
ーボンブラック等は単独で用いられてもよく、あるいは
必要に応じて併用されてもよい。特に分光透過特性の観
点からは染料を用いることが好ましい。
にはベンジジン系、アゾ系、イソシンドリン系顔料が、
マゼンタ着色にはアゾレーキ系、ローダミンレーキ系、
キナクリドン系、ナフトール系、ジケトピロロピロール
系顔料が、シアン着色にはフタロシアニン系顔料、イン
ダンスレン系顔料が好ましく用いられる。黒色のトナー
を得る場合に、カーボンブラック等を使用することは差
し支えない。カーボンブラックとしては、サーマルブラ
ック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ファ
ーネスブラック、ランプブラック等を用いることができ
る。
色にはアゾ系、ニトロ系、キノリン系、キノフタロン
系、メチン系染料が、マゼンタ着色にはアントラキノン
系、アゾ系、キサンテン系染料が、シアン着色にはアン
トラキノン系、フタロシアニン系、インドアニリン系染
料が好ましく用いられる。
法は特に限定されず、結着剤に着色剤、電荷制御剤等を
混合した後にジェットミル等にて粉砕し、流動性改質剤
等を外添するいわゆる粉砕法を用いることができる。シ
クロヘキサンジカルボン酸含有量が比較的多い場合には
樹脂の粉砕性が低下するため、粉砕系内を冷却して粉砕
を行うことが好ましい場合がある。
溶液に着色剤、電荷制御剤等を混合分散した後に溶液を
水系に導入し懸濁ないし粗乳化させ、分級乾燥させるよ
うなウエットプロセスによるトナー化手法を用いること
ができる。
オン性基を含有した場合においては、ポリエステル樹脂
が水分散性(自己乳化性)を発現する。この場合、ポリ
エステル樹脂を水系に乳化分散し、得られた分散体に含
まれるポリエステル樹脂微粒子を緩凝集させることによ
りトナーに適する大きさに合体成長させトナーを得る方
法を例示することができる。
的多い場合には樹脂の粉砕性が低下するため、例示した
ような粉砕法以外の方法を用いることが好ましい場合が
ある。
ル類、テトラヒドロフラン、セロソルブ類、ジオキサン
等の水溶性溶剤に溶解し、次いで水を添加し、共沸によ
り脱溶剤することにより、ポリエステル樹脂の水分散体
を得ることができる。緩凝集はかかる水分散体系内への
適度な電解質添加と温度操作等により可能である。特に
アミノアルコール類とカルボン酸類からなるアミノ基含
有エステルを添加し、昇温、pH操作等により系内にて
該エステルを加水分解させ、カルボン酸のアミン塩を生
成させる方法が緩凝集域に導く方法として好ましい。緩
凝集域において顔料、カーボンブラック等の水分散微粒
子が共存すれば顔料(カーボンブラック)を含む粒子生
成が可能である。また乳化時に染料を共存させることに
より染料にて着色されたトナー粒子を得ることも可能で
あり、また無色で得られた粒子を高温分散染色法により
後着色することも可能である。
0μmであり、球形度0.7以上の粒子が全体の70%
以上を占める実質球形の粒子からなる静電荷像現像用ト
ナーを得ることができる。実質球形であるため非磁性一
成分現像法式に対する適性が高い。
明のトナーを、トナーに直接接する定着部材の表面エネ
ルギーが50dyn/cm以下であり、定着時の定着部
材の表面温度が60〜200℃の範囲である定着装置に
より定着することができる。
ギーは50dyn/cm以下であるのが必須であり、4
0dyn/cm以下であるのが好ましく、さらに30d
yn/cm以下であるのが好ましく、3〜20dyn/
cmの範囲がより好ましく、5〜15dyn/cmの範
囲がさらに好ましい。また定着部材の定着時の表面温度
は60〜200℃の範囲が必須であり、80〜180℃
の範囲が好ましく、100〜160℃の範囲がより好ま
しい。
好ましくは主として耐熱フィルムとサーマルヘッドの組
み合せによる定着方式に使用される部材であり、基材と
してはポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の
耐熱性を有するフィルムにフッ素樹脂、シリコーン樹脂
等を表面処理して得られる耐熱フィルムである。また同
様に従来より広く用いられている弾性ロールを用いた定
着装置に用いられる部材にも適用することができる。
を有する定着装置を用いることにより、より良好なる定
着結果を得ることができる。
リエステル樹脂の溶融粘度が10000ポイズとなる温
度をTa、ポリエステル樹脂の固有粘度をηsp/cとした
とき Ta≦160×ηsp/c+75 (式1) を満たし、さらに好ましくはポリエステル樹脂の表面エ
ネルギーが45dyn/cm以下であることを満足した
場合に良好なる定着特性を実現できることを見いだした
結果なされたものである。
粒子に加熱された定着部材が接触し、熱伝導によりトナ
ー粒子が加熱される。
力が加わりトナー層が記録紙に定着される。
てトナーが定着されるにはポリエステル樹脂の溶融粘度
がおおむね10000ポイズ程度にまで低下することが
必要であることを見いだした。かかる溶融粘度に達する
温度がTaと定義される。溶融粘度は一般に樹脂の分子
量と正の相関がある。一方、定着動作においてはトナー
樹脂層から定着部材が離れる際にオフセット現象が発生
しないことが重要である。かかるオフセット現象は、ト
ナーのポリエステル樹脂層の表面エネルギーと定着部材
の表面エネルギーとの関係はもちろん規定されるべきも
のであるが、同時に溶融したトナーのポリエステル樹脂
層の粘弾性特性も同時に規定されるべきものである。こ
こに粘弾性特性とは定性的には溶融した樹脂の有する凝
集力とも理解されるものである。樹脂の粘弾性特性は樹
脂の共重合組成、分子量、分岐の有無におおむね依存す
ることが知られているが、本発明者らはその代表値とし
て樹脂の固有粘度を用いることが好ましく、固有粘度か
ら導かれる(式1)の右辺がTaより大となる場合に良
好なる耐オフセット性が発現されることを見いだした。
言い換えれば、記録紙に定着されるに充分なレベルの低
い粘度を所定値以上の分子量で実現した場合にのみ良好
なる定着性と耐オフセット性が両立されると考えられ
る。
は非対称芳香族ジカルボン酸を含む多価カルボン酸類と
芳香族を含まない多価アルコール類から得られるポリエ
ステル樹脂は、上記定着に関する特性を実現するととも
に、トナーに要求されるその他の広範なる特性を満足す
るものである。
キサンジカルボン酸と、好ましくは非対称芳香族ジカル
ボン酸を含む多価カルボン酸類と組み合わせる多価アル
コール類に、芳香族多価アルコールの使用を5モル%以
下に制限し、好ましくは芳香族多価アルコールを用いな
いことにある。芳香族多価アルコール、特にビスフェノ
ールAのアルキレンオキサイド付加物は、主としてポリ
エステル樹脂のガラス転移点を高めるために用いられ、
実用化されたポリエステル系カラートナーにおいてはほ
ぼ例外無く用いられている。しかしながら、かかる芳香
族多価アルコール類は、本発明が主眼とする耐熱フィル
ムと熱ヘッドを組み合わせた定着方式においては、耐熱
フィルムへの親和性を高め、逆に記録紙との親和性に乏
しいため、良好な定着特性を示さない。また得られた画
像の耐久性、特に塩化ビニルシート、ケシゴム等に含ま
れる可塑剤との親和性が高く、これら可塑剤を含む物体
との長時間の接触により画像が損壊することがある。
いてほぼ球形のトナーを作製する場合に必要となるもの
である。球形トナーは近年の非磁性一成分現像方式等に
適性が高いと考えられ、小型カラー機に対応することを
主たる目的とする本発明においては、小型カラー機にお
いて有力な現像機構である非磁性一成分現像に適したト
ナー組成とすることが特に発明の価値を高める上で重要
であると考えられる。
を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこ
れになんら限定される物ではない。
子量) GPC分析によった。
温度 島津製作所製フローテスターCFT−500Cを用いて
5℃刻みで樹脂の溶融粘度を測定し、縦軸に溶融粘度の
対数、横軸に温度を取ったプロットより求めた値。
タンの60/40重量比混液を用いて求めた値。
算した値。
績株式会社製]による画像処理(計測粒子数500個以
上)により求めた値。
合法) 温度計、攪拌機を備えたオートクレーブ内に、 ジメチルテレフタレート 58重量部 ジメチルイソフタレート 58重量部 エチレングリコール 102重量部 シクロヘキサンジメタノール 79重量部 テトラブトキシチタネート 0.07重量部 を仕込み170〜220℃で180分間加熱してエステ
ル交換反応を行った。次いで反応系の温度を160℃に
下げ、 1,4−シクロヘキサンジカルボン酸 34重量部 無水1,2−シクロヘキサンジカルボン酸 30重量部 を添加し、反応系を240℃まで昇温し100分間エス
テル化反応を行い、さらに240℃において系の圧力1
〜10mmHgとして60分間反応を続けた結果、ポリ
エステル樹脂(A1)を得た。ポリエステル樹脂(A
1)の固有粘度は0.285、ガラス転移点は51℃で
あった。またNMR分析による共重合組成比は 酸
成分に対して テレフタル酸 30モル% イソフタル酸 30モル% 1,4−シクロヘキサンジカルボン酸 20モル% 1,2−シクロヘキサンジカルボン酸 20モル% アルコール成分に対して エチレングリコール 75モル% シクロヘキサンジメタノール 25モル% であった。その他の特性値を表1に示す。
リエステル樹脂(A2)〜(A8)、(A10)、(A
11)、(B1)〜(B3)、(B7)、(B8)を得
た。
合法、カルボキシル基末端付加) 温度計、攪拌機を備えたオートクレーブ中に、 ジメチルイソフタレート 58重量部 エチレングリコール 68重量部 プロピレングリコール 81重量部 テトラブトキシチタネート 0.07重量部 を仕込み170〜220℃で180分間加熱してエステ
ル交換反応を行った。次いで反応系の温度を160℃に
下げ、 無水フタル酸 45重量部 無水1,2−シクロヘキサンジカルボン酸 53重量部 を添加し、反応系を240℃まで昇温し100分間エス
テル化反応を行い、さらに240℃において系の圧力1
〜10mmHgとして60分間反応を続けた。その後、
オートクレーブ中を窒素ガスで置換し、大気圧とし、温
度を190℃に保ち、 無水トリメリット酸 10重量部 を加え、30分間反応を続けた結果、ポリエステル樹脂
(A9)を得た。詳細を表1に示す。
合法) 温度計、攪拌機を備えたオートクレーブ中に、 無水オルソフタル酸 74重量部 ドデセニルコハク酸 143重量部 ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物(平均分子量400) 400重量部 ハイドロキノン 0.2重量部 を仕込み、反応系内に窒素ガスを導入し不活性雰囲気に
保ち、 ジブチル錫オキサイド 0.1重量部 を加え200℃にて反応させポリエステル樹脂(B4)
を得た。詳細を表2に示す。以下同様にしてポリエステ
ル樹脂(B5)、(B6)を得た。
る。
付加物(平均分子量350) BPA−PO ビスフェノールAのプロピレンオキサイ
ド付加物(平均分子量400) DAOH 水添ダイマージオール PPG ポリプロピレングリコール(平均分子量
1500) である。
ステル樹脂の前記重合例にて得られたポリエステル樹脂
(A1)95重量部をチョッパーミルにて粗粉砕し、銅
フタロシアニン系シアン色顔料ヘリオゲンブルーS70
84[BASF社]5重量部とボールミルにて予備混合
した後、熱ロールミルにて混練し冷却後、再び粗粉砕
し、次いでジェットミルにて微粉砕の後分級し、さらに
ヘンシェルミキサーにて疎水性シリカ微粉末アエロジル
による表面処理を行い、平均粒子径8.5μmのシアン
色トナー(T1)を得た。得られたトナー5重量部をフ
ェライト系キャリアF−100[パウダーテック社製]
95重量部と共にボールミルに仕込み、約15分間攪拌
し現像剤とした。
の複写機の定着器を取り外した試験機に仕込み、PPC
用紙に静電像を形成し現像した。
置にて定着した。サーマルヘッドの表面温度は80℃〜
300℃の間で可変とした。耐熱フィルムにはトナーと
の接触面に導電性フィラーを分散させた低抵抗のPTF
Eコーティングを行った25μm厚のポリイミドフィル
ムを用いた。耐熱フィルムのコーティング処理面の表面
エネルギーは12.5dyn/cmであった。
つ上げて画像定着を行い、定着状態及びオフセット発生
状態を観察した。定着性はトナー厚みが5μm程度以上
となっている画像部分にセロハンテープを一定圧力にて
張り付け、一定速度にて引き剥がしてセロハンテープに
トナーが付着しているか否かを評価し、付着しなくなる
温度を「定着開始温度」とした。さらに昇温し、オフセ
ットが発生する温度を「オフセット発生温度」とした。
記録紙の送り速度はA4縦方向毎分10枚程度とした。
定着開始温度+10℃の温度にヒートロール温度を設定
し透明ポリエステルフィルム上に画像出し及び定着を行
い、オーバーヘッドプロジェクタにて投影観察し、「投
影画像評価」をした。結果を表3に示す。
(A11)から実施例トナー(T2)〜(T11)、ポ
リエステル樹脂(B1)〜(B8)から比較例トナー
(T12)〜(T19)を作製し、同様に評価した。結
果を表3に示す。
(A8)100重量部、メチルエチルケトン50重量
部、テトラヒドロフラン25重量部、紫外線吸収剤シー
ソーブ706[シプロ化成社製]3重量部、マゼンタ染
料C.I.ディスパースレッド60コンクケーキ[三井
東圧化学社製]5重量部をセパラブルフラスコに仕込
み、約80℃にて溶解した。次いで温度を70℃に下
げ、68℃の水250部を添加し、転相自己乳化法にて
粒子径約0.1μmのポリエステル樹脂の水系分散体を
得た。
散体を蒸留用フラスコに入れ、留分温度が103℃に達
するまで蒸留し、冷却後に水を加え固形分濃度を25%
とした。温度計、コンデンサー、攪拌羽根を備えた四つ
口の1リットルセパラブルフラスコに、得られたポリエ
ステル水系分散体400重量部を仕込み、70℃に加熱
した。
ート15.8重量部を溶解した水100重量部を入れ、
8時間攪拌を続けた。その結果、ポリエステル水系ミク
ロ分散体に存在したサブミクロンオーダーの粒子径の共
重合体は合体粒子成長し、平均粒直径6.5μm、平均
粒子直径をDとした場合に0.5D〜2Dの範囲の粒径
を有する粒子の占有率95wt%、平均球形度0.9
8、球形度0.7以上の粒子占有率97%のほぼ球形の
ポリエステル樹脂粒子を得た。得られたポリエステル樹
脂粒子を吸引漏斗を用いて脱水洗浄し、流動乾燥機にて
乾燥させ、マゼンタトナー(T20)を得た。
5[BASF社製]5重量部に換えイエロートナー(T
21)を得た。同様に染料をネオペン・シアンFF42
38[BASF社製]8重量部に換え、シアントナー
(T22)を得た。さらに染料をオイルブラック860
[オリエント化学社製]10重量部及びT−77[保土
ヶ谷化学社製]5重量部に換え、以下同様に操作してブ
ラックトナー(T23)を得た。以下同様に評価した。
結果を表3に示す。
色分解され175線にて網点交換されたYMCK4色の
ポジ画像(風景写真)を原稿とし、前記4色のトナーを
用い、前述の試験機により、定着温度を4色の定着開始
温度の平均値とオフセット発生温度の平均値の中間値に
設定し、まずイエロー画像出しを行い、得られた画像上
にマゼンタ画像、次いでシアン、ブラックの順に色重ね
を行いフルカラー画像を形成した。得られた画像は多少
の位置ズレは生じたが鮮明な色彩を示し、色の異なるト
ナーが重なり合った部分においてもオフセットを生じる
こと無く良好な定着性を示し、また2次色の発色も好ま
しいものであった。同様に透明フィルム上にフルカラー
画像を形成しオーバーヘッドプロジェクタにて観察した
結果、鮮明な投影画像を得ていることを確認した。
(A9)100重量部、メチルエチルケトン50重量
部、テトラヒドロフラン25重量部、紫外線吸収剤シー
ソーブ706[シプロ化成社製]3重量部、マゼンタ染
料C.I.ディスパースレッド60コンクケーキ[三井
東圧化学社製]5重量部をセパラブルフラスコに仕込
み、約80℃にて溶解した。次いで温度を70℃に下
げ、トリエタノールアミン3重量部を添加し、次いで6
8℃の水250部を添加し、転相自己乳化法にて粒子径
約0.1μmのポリエステル樹脂の水分散体を得た。さ
らに得られた水系ミクロ分散体を蒸留用フラスコに入
れ、留分温度が103℃に達するまで蒸留し、冷却後に
水を加え固形分濃度を25%とした。以下実施例12〜
15と同様に操作しマゼンタトナー(T24)、イエロ
ートナー(T25)、シアントナー(T26)、ブラッ
クトナー(T27)を得た。得られたトナーの平均粒子
径Dは5.8μm、0.5D〜2.0Dの占有率98
%、真球度0.7以上の粒子の占有率85%であった。
以下同様に評価した。結果を表3に示す。
色分解され175線にて網点交換されたYMCK4色の
ポジ画像(風景写真)を原稿とし、上記4色のトナーを
用い、以下実施例12〜15と同様に操作しフルカラー
画像を形成した。得られた画像は多少の位置ズレは生じ
たが鮮明な色彩を示し、色の異なるトナーが重なり合っ
た部分においてもオフセットを生じること無く良好な定
着性を示し、また2次色の発色も好ましいものであっ
た。同様に透明フィルム上にフルカラー画像を形成しオ
ーバーヘッドプロジェクタにて観察した結果、鮮明な投
影画像を得ていることを確認した。
(A1)を用い、顔料をマゼンタ顔料ホスタパーム・ピ
ンクE02(トナーグレード)[ヘキスト社製]5重量
部、イエロー顔料としてノヴァパーム・イエローP−H
GVP2066[ヘキスト社製]5重量部、ブラック顔
料としてプリンテックス150T[デグサ社製]5重量
部に代え、以下実施例と同様にしてトナー(T28)
(T29)(T30)を得た。以下実施例と同様に評価
した結果を表3に示す。
色分解され175線にて網点交換されたYMCK4色の
ポジ画像(風景写真)を原稿とし、上記3色のトナーと
シアントナー(T1)を用い、以下実施例12〜15と
同様に操作しフルカラー画像を形成した。得られた画像
が多少の位置ズレは生じたが鮮明な色彩を示し、色の異
なるトナーが重なり合った部分においてもオフセットを
生じること無く良好な定着性を示し、また2次色の発色
も好ましいものであった。同様に透明フィルム上にフル
カラー画像を形成しオーバーヘッドプロジェクタにて観
察した結果、鮮明な投影画像を得ていることを確認し
た。
て得られたポリエステル樹脂(B1)95重量部をチョ
ッパーミルにて粗粉砕し、銅フタロシアニン系シアン色
顔料ヘリオゲンブルーS7084[BASF社]5重量
部、軟化点110℃のエチレン/プロピレン共重合ワッ
クス2重量部、ステアリルケテンダイマー3重量部とを
ボールミルにて予備混合した後、熱ロールミルにて混練
し冷却後、再び粗粉砕し、次いでジェットミルにて微粉
砕の後分級し平均粒子径8.3μmのシアン色トナー
(T31)を得た。以下実施例と同様に評価した。オフ
セット発生温度は上昇し、ある程度平滑な表面を有する
画像を得ることができるようになったが、投影画像は不
鮮明なものであった。
ーは、定着開始温度とオフセット発生温度との間隔が広
く、定着性が良好で、省電力、クイックスタートが可能
な耐熱フィルムとサーマルヘッドを組み合わせた定着装
置においても優れた定着画像が得られ、カラー画像の再
現性もよい。
は、特に、高温の加熱定着装置において定着性に優れて
いる。
は、特に良好な定着性と優れた耐オフセット性を実現す
ることができる。
は、特に良好な定着性と優れた耐オフセット性を実現す
ることができる。
は、トナーの帯電が安定し、また、トナーの耐湿性が良
好で、環境変化によりトナーの帯電量が変動して画像形
成に支障を来すようなことがない。
は、特に安定して静電荷像を現像することができる。
の定着方法は、定着開始温度とオフセット発生温度との
間隔が広く、定着性が良好で、省電力、クイックスター
トが可能な耐熱フィルムとサーマルヘッドを組み合わせ
た定着装置においても優れた定着画像を得ることがで
き、また、カラー画像の再現性もよい。
説明図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 ポリエステル樹脂を結着剤として含有す
る静電荷像現像用トナーにおいて、前記結着剤が、シク
ロヘキサンジカルボン酸を5%以上含有する多価カルボ
ン酸類と、主として脂肪族ジオール又は脂環族ジオール
からなり芳香族多価アルコールの含有量が5モル%以下
である多価アルコール類との重縮合によって得られる、
ガラス転移点が50℃以上のポリエステル樹脂を主構成
成分として含有することを特徴とする静電荷像現像用ト
ナー。 - 【請求項2】 ポリエステル樹脂が ・シクロヘキサンジカルボン酸が10〜70モル% ・非対称芳香族ジカルボン酸が30〜90モル% である多価カルボン酸類と、 ・エチレングリコールが10〜80モル% ・プロピレングリコールが10〜80モル% ・ダイマージオールが0〜10モル% ・ポリプロピレングリコール(グリコール残基数に換
算)が0〜20モル% ・ビスフェノールAから誘導されるジオールが0〜5モ
ル% である多価アルコール類との、重縮合によって得られる
ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1記載
の静電荷像現像用トナー。 - 【請求項3】 ポリエステル樹脂が、ポリエステル樹脂
の溶融粘度が10000ポイズとなる温度をTa、ポリ
エステル樹脂の固有粘度の値をηsp/cとしたとき Ta≦160×ηsp/c+75 を満たすことを特徴とする請求項1又は2記載の静電荷
像現像用トナー。 - 【請求項4】 ポリエステル樹脂の表面エネルギーが4
5dyn/cm以下であることを特徴とする請求項1、
2又は3記載の静電荷像現像用トナー。 - 【請求項5】 ポリエステル樹脂が20〜2000e
q./tonのイオン性基を含有するものであることを
特徴とする請求項1、2、3又は4記載の静電荷像現像
用トナー。 - 【請求項6】 トナーの平均粒子直径Dが2〜10μm
であり、球形度0.7以上の粒子が全体の70%以上を
占める実質球形の粒子であることを特徴とする請求項
1、2、3、4又は5記載の静電荷像現像用トナー。 - 【請求項7】 請求項1、2、3、4、5又は6記載の
静電荷像現像用トナーを、トナーに直接接する面の表面
エネルギーが50dyn/cm以下であり、定着時の表
面温度が60〜200℃の範囲である定着部材により定
着する事を特徴とする静電荷像現像用トナーの定着方
法。
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---|---|---|---|
JP25234996A JP3633137B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像用トナーの定着方法 |
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JPH1078679A true JPH1078679A (ja) | 1998-03-24 |
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