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JP2009139511A - 電子写真用トナー、二成分現像剤、画像形成方法、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents

電子写真用トナー、二成分現像剤、画像形成方法、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ Download PDF

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JP2009139511A JP2007314174A JP2007314174A JP2009139511A JP 2009139511 A JP2009139511 A JP 2009139511A JP 2007314174 A JP2007314174 A JP 2007314174A JP 2007314174 A JP2007314174 A JP 2007314174A JP 2009139511 A JP2009139511 A JP 2009139511A
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Tatsuya Morita
竜也 森田
Minoru Masuda
増田  稔
Fumihiro Sasaki
文浩 佐々木
Hisashi Nakajima
久志 中島
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】高速で画像形成が行われる電子写真用画像形成装置において、画像形成が長期間にわたっても光沢や定着温度幅の変化がないのみならず、転写チリの発生しない高画質の画像を出力することができるトナーを提供すること。
【解決手段】少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤を含有する電子写真用トナーであって、該トナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤を混合・溶融・混練・粉砕させて得られる混合物Aと、少なくとも混合物Aの結着樹脂よりも溶融粘度の高い結着樹脂と離型剤(ただし、混合物Aが離型剤を含有するときは混合物Aの離型剤の含有量よりも含有量の多い離型剤)を混合・溶融・混練・粉砕させて得られる混合物Bとを、混合物A>混合物Bの混合重量比率で再度混合・溶融・混練・粉砕させて得る。
【選択図】図1

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に使用されるトナー並びに該トナーを用いた現像剤、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
近年、電子写真用画像形成装置に使用されるトナーに要求される機能は、ますます高レベルになってきている。特に、オフセット印刷領域の画質に迫るべく、高速印字を行う画像形成装置に搭載されるトナーには、低温定着性、オフセット印刷に迫る高い光沢、さらには長時間にわたって帯電量が安定していること等、多くの機能が必要とされる。
低温定着性の実現、および光沢の高い画像を形成するためには、比較的低融点で、樹脂の粘性が低い、低分子量タイプのバインダー樹脂が使用される。低分子量の樹脂をトナーのバインダー樹脂として使用すると、トナーの融点を低下させることができるため、トナーを記録媒体へ定着させることのできる下限の温度をより低くすることができる。また、粘性が低いため、記録媒体上で凹凸の少ない表面を形成することができる。このため、光沢の高い画像が得られ、オフセット印刷に迫る画像の出力が可能になると期待される。
しかし、低分子量の樹脂を積極的に使用し、定着可能な下限温度を低く設計すると、定着可能な上限の温度が低下してしまう。これは、加熱された定着ローラーへ、溶融したトナーが付着し、ローラーとトナーの離型性が十分に確保できなくなると共にトナーが定着ローラーに融着残存することに起因する。このようにトナーが定着ローラーに残存する現象をホットオフセットと呼ぶが、ホットオフセットは、溶融トナーが定着ローラーに残存した状態で再度回転すると、記録媒体の意図せぬ部分へトナーが定着することになるため、画像不具合の一原因となる。したがって、トナーに低分子量の樹脂を使用する場合には、ホットオフセットが生じる温度をより高くするための工夫をする必要がある。
かかる定着離型性を保つことを目的として、従来から定着部材へオイルを塗布する手法が採用されてきているが、記録媒体にオイルが染み込むことで、非画像部への手書き記入がし難くなるため、例えば特許文献1や特許文献2に見られるように、ワックス等の離型剤をトナーに含有させる方法が昨今一般的になっている。また、一般的にワックスの含有量を増加させることで、ホットオフセットの発生温度をより高く設計することができる。
一方、特に粉砕式で製造されるトナーにおいては、へき解面がワックスと樹脂の界面になるため、ワックス含有量の増加に応じてトナーの表面に離型剤が露出し易くなり、これがさらに不具合を引き起こす。
ところで電子写真用現像剤は、一成分と二成分に分けることができるが、一成分現像剤では帯電ブレードとの摩擦、二成分現像剤のトナーでは、金属酸化物からなる芯材に樹脂をコーティングしたキャリアとの接触・摩擦によってトナーが帯電する。上記のようにトナー表面のワックス量が多い場合、長時間にわたって帯電部材と、またはキャリアとトナーが撹拌される環境下では、トナー成分、例えば、離型剤、顔料、外添剤、またはトナー自身が、次第に帯電部材やキャリア表面に容易に付着し、帯電量の変動を引き起こす。
帯電量が変動すると、静電潜像を形成する感光体上へのトナー付着量が変動することになるため、記録媒体へ転写・印字される画像の濃度が本来要求されている濃度とは変動し、画質低下の原因となる。
また、トナー成分の帯電部材やキャリアへの付着によって帯電量の分布も変化し、不具合を起こす。これは、帯電量の低いトナー、または逆帯電したトナーが増加し、非画像部へトナーが現像されるか、または転写チリが発生するためである。
そこで、例えば特許文献3に見られるように、離型剤をバインダー樹脂中に、より細かく分散させることで、トナー表面に露出している離型剤の大きさを小さくし、帯電部材またはキャリア表面へトナー成分がスペントする手法が従来から試みられてきた。また、オフセット印刷に勝る画質を得るべくトナーを開発するにあたっても、ワックスの微分散化が必要とされる。
さらに、近年は、高画質化を目的としてトナーの小粒径化が進んでいるが、ワックスの分散径が大きな場合は、小粒径に粉砕すると、相対的にトナー表面のワックス露出面が多くなるため、小粒径トナーにするほどトナーの帯電部材やキャリアへの付着は生じやすくなる。このような観点からも、ワックスの表面露出量を低減させる必要がある。
しかしながら、粉砕トナーの一工程である混練において、光沢を上げる目的で低分子量の樹脂成分をバインダー中に多く含ませると、樹脂へシェアがかからず混練ができないかまたはワックスが粘度の低い樹脂中で再び会合し、ワックス分散径が大きくなる等、目標とするトナーを得ることができなかった。
このように、粉砕トナーを製造するにあたって、低分子量のバインダー樹脂中へより多くの離型剤を帯電部材やキャリアへのトナー成分の付着が生じない程度に微分散させることが課題であり、低温定着性と高光沢、およびワックスの分散性を同時に実現できるトナーはまだ見出されていない。
特許第3326703号公報 特許第3417212号公報 特開2006−195260号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされてもので、高速で画像形成が行われる電子写真用画像形成装置において、画像形成が長期間にわたっても光沢や定着温度幅の変化がないのみならず、転写チリの発生しない高画質の画像を出力することができるトナーを提供すること、さらに該トナーを用いる現像剤、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤を含有する電子写真用トナーであって、該トナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤を混合・溶融・混練・粉砕させて得られる混合物Aと、少なくとも混合物Aの結着樹脂よりも溶融粘度の高い結着樹脂と離型剤(ただし、混合物Aが離型剤を含有するときは混合物Aの離型剤の含有量よりも含有量の多い離型剤)を混合・溶融・混練・粉砕させて得られる混合物Bとを、混合物A>混合物Bの混合重量比率で再度混合・溶融・混練・粉砕させて得ることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電子写真用トナーにおいて、混合物Aの溶融粘度は混合物Bの溶融粘度よりも低いことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の電子写真用トナーにおいて、混合物Aの離型剤の含有量は混合物Aの結着樹脂100重量部に対して0〜2重量部であり、混合物Bの離型剤の含有量は混合物Bの結着樹脂100重量部に対して5〜25重量部であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の電子写真用トナーにおいて、混合物Aの離型剤及び結着樹脂と混合物Bの離型剤及び結着樹脂は、下記式(1)及び式(2)の関係を満たすことを特徴とする。
〔数1〕
> B ・・・(1)
1.5≦(A×A+B×B)/(A+B)<10 ・・・(2)
(ただし、A+B=100(重量部)であり、A:混合物Aの離型剤重量(重量部)、A:混合物Aの樹脂重量(重量部)、B:混合物Bの離型剤重量(重量部)、B:混合物Bの樹脂重量(重量部)を表わす。)
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載のトナーとキャリアを含有する二成分現像剤を特徴とする。
請求項6に記載の発明は、像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含み、前記転写像が形成された記録媒体を定着部から排出するときの搬送速度を280mm/秒以上で行う画像形成方法であって、前記現像工程で使用されるトナーが請求項1ないし5のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも含み、前記転写像が形成された記録媒体を定着部から排出するときの搬送速度が280mm/秒以上である画像形成装置であって、前記現像手段は前記像担持体上に形成された静電潜像を請求項1ないし5のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像を形成するものであることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、少なくとも像担持体と現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であり、かつ、記録媒体を定着部から排出するときの搬送速度が280mm/秒以上である画像形成装置用プロセスカートリッジであって、前記現像手段は前記像担持体上に形成された静電潜像を請求項1ないし5のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像を形成するものであることを特徴とする。
本発明によれば、高速で長期間にわたる画像形成においても光沢や定着温度幅の変化がなく、しかも転写チリの発生しない高画質の画像を出力するトナーを提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
(トナーの再混練によるワックスの微分散化)
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤を含有する電子写真用トナーであって、該トナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤を混合・溶融・混練・粉砕させて得られる混合物Aと、少なくとも混合物Aの結着樹脂よりも溶融粘度の高い結着樹脂と離型剤(ただし、混合物Aが離型剤を含有するときは混合物Aの離型剤の含有量よりも含有量の多い離型剤)を混合・溶融・混練・粉砕させて得られる混合物Bとを、混合物A>混合物Bの混合重量比率で再度混合・溶融・混練・粉砕させて得ることによって、高い含有量で離型剤をトナー中に微分散化することができ、高速で長期間にわたる画像形成においても光沢や定着温度幅の変化がなく、しかも転写チリの発生しない高画質の画像を出力するトナーを得たものである。
図1は、本発明のトナー粒子の断面の電子顕微鏡写真をスケッチしたものである。図において、(11)はトナー粒子の断面であり、離型剤(22)が結着樹脂(21)中に微分散していることがわかる。(23)は着色剤であり、(24)は外添剤である。
上述のように、本発明のトナーにおける低溶融粘度の樹脂を含有する混合物Aと高溶融粘度の樹脂を含有する混合物Bの混合比率は、常に混合物Aの比率が高くなるように、前記〔数1〕に規定する(1)の要件である、Ar(混合物Aの樹脂重量)>Br(混合物Bの樹脂重量)を満たす(ただし、Ar+Br=100重量部である)ことが好ましい。
このAr>Brの関係が逆転し、Ar<Brとなると、オフセット印刷画像に迫る画質に必要とされる光沢度が低下してしまう。さらには、光沢度の低下に限らず、定着可能な下限温度も上昇し、離型幅が狭くなってしまう。高速度の画像形成においては、定着時に記録媒体へかけることのできるエネルギーが通常の複写機よりも少なくなるため、より低温定着性の求められる高速機においては、トナーとしての特性がより不十分となる。
また、混合物Aおよび混合物Bに含有される離型剤の量は、混合物Aの含有量よりも混合物Bの含有量が多いことが好ましく、さらに好ましくはA(混合物Aの離型剤重量)が混合物Aの結着樹脂100重量部に対し0〜2重量部、B(混合物Bの離型剤重量)が混合物Bの5〜25重量部であることが好ましい。さらには、Aが0〜1重量部、Bが5〜15重量部であることがより好ましい。
溶融粘度の低い樹脂を使用した混合物Aには、溶融粘度の高い樹脂を使用した混合物Bに含有させた離型剤量よりも離型剤量を少なくしなければならない。この理由は、溶融粘度の低い樹脂中へ離型剤を分散させると(溶融粘度の低い樹脂に離型剤が多く含まれていると)、溶融・混練時にシェアがかかりにくいため、離型剤が樹脂中で動きやすくなり、分散した離型剤が再度会合するなどして、結局微分散化を達成することができないからである。
従って、離型剤を溶融粘度の低い樹脂中へ含有させる場合は、結着樹脂100重量部に対して2重量部を上回ると、樹脂中で離型剤の分散径が大きくなるため、最も多い場合で2重量部であることが好ましい。
一方、溶融粘度の高い樹脂中へ離型剤を分散させる場合は、溶融・混練時にシェアがかかりやすい上に、離型剤が樹脂中で動きにくいため、離型剤の分散には有利な条件となる。
上記のように、低溶融粘度の樹脂中へ離型剤を分散する場合は、高溶融粘度の樹脂中へ分散させる場合と比較して不利であることを説明したが、異なる溶融粘度であっても同一系の材料であれば樹脂同士の相溶性は一般的に高い。従って、予め高溶融粘度の樹脂に離型剤を微分散させておき、これと低溶融粘度の樹脂とを混合させることで、高溶融粘度の樹脂中へ離型剤が微分散した状態を維持し、且つ低溶融粘度・高溶融粘度の樹脂部分が互いに溶解する。この結果、高溶融粘度の樹脂単独では実現できない、離型剤が微分散された状態で、しかも低溶融粘度樹脂の特性である高光沢の性能を保持するトナーを得ることができる。
本発明においては、前記〔数1〕に規定する(1)の要件を満たすとともに、下記〔数1〕に規定する(2)の要件を満たしていることが好ましい。
1.5≦(A×A+B×B)/(A+B)<10 (2)
(ただし、A:混合物Aの離型剤重量(重量部)、A:混合物Aの樹脂重量(重量部)、B:混合物Bの離型剤重量(重量部)、B:混合物Bの樹脂重量(重量部)を表わす。)
かかる要件(2)は、混合物Aと混合物Bの再混合後の離型剤の含有量が1.5重量部未満、もしくは10重量部を超えると十分な微分散ができなくなることから導き出されたものであり、これによって、さらに離型剤の十分な微分散ができ、長時間ラン後の画像濃度や転写チリの低減に好ましい効果がもたらされるようになる。
(小粒径トナーへの適性)
また、小粒径の粉砕トナーの製造にも本発明は適している。すなわち、従来のワックス微分散化が達成されていないトナーを小粒径に粉砕すると、トナー表面に露出するワックス量が相対的に増加し、出力画像の不具合の原因となることが多かったが、本発明においては重量平均粒径が5.0μmのトナーにおいても、ワックスの帯電部材やキャリアへの付着による不具合を発生することなく長時間にわたって安定した画像を出力することができる。また、本発明におけるトナー粒径は何らこのサイズに限定されることなく、さらに小粒径のトナーを製造した場合にも同様な思考によって、不具合の発生しない製品を得ることができる。
以下本発明のトナーに用いる材料について説明する。
(結着樹脂)
トナーの結着樹脂には、従来からトナーに使用されているもの全てが使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/アクリロニトリル/インデン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは単独であるいは2種以上を混合して使用される。
(着色剤)
トナーの着色剤には、公知の染料及び顔料が全て使用できる。例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。
(帯電制御剤)
帯電制御剤には、従来から使用されている公知のものが全て使用でき、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、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4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)、4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)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
(離型剤)
また、本発明に使用する離型剤は、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、結着樹脂との分散の中で、より離型剤として効果的に定着ローラーとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラーにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。
ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
(外添剤の材料種)
次に本発明のトナーに使用される外添剤について説明する。一次粒子を凝集させて使用する外添剤は、柱状の結晶を形成可能な粒子であれば、特に限定されず、ごく一般的に電子写真用トナーに使用される材料を外添剤として使用することができる。また、前記外添粒子以外にも必要に応じて二次凝集の有無に関わらず外添剤を複数種使用することが可能であり、これらについても公知の材料を外添剤として使用することが可能である。これら外添剤としては、具体的には、流動性付与、帯電性や現像性付与の目的から、無機微粒子が好ましく用いられ、BET法による比表面積は、20〜500m/gであることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
このような外添剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することもできる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
(磁性粉体)
本発明は、磁性一成分トナーにも使用することができる。また、磁性トナーとして使用する場合には、公知の磁性材料が使用でき、磁性トナー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などが挙げられる。これらの強磁性体は平均粒径が0.1〜2μm程度のものが好ましい。
(キャリア)
本発明のトナーは、キャリアを使用する二成分現像剤用のトナーとしても使用できる。キャリアには、従来より公知の二成分現像剤用のものを使用することができ、例えば、鉄やフェライト等の磁性体粒子からなるキャリア、このような磁性体粒子を樹脂で被覆してなる樹脂コートキャリア、あるいは磁性体微粉末を結着樹脂中に分散して成るバインダ型キャリア等を使用することができ、磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などを使用できる。
これらのキャリアの中でも、被覆樹脂としてシリコーン系樹脂、オルガノポリシロキサンとビニル系単量体との共重合樹脂(グラフト樹脂)又はポリエステル系樹脂を用いた樹脂コートキャリアを使用することがトナースペント等の観点から好ましく、特にオルガノポリシロキサンとビニル系単量体との共重合樹脂にイソシアネートを反応させて得られた樹脂で被覆したキャリアが、耐久性、耐環境安定性および耐スペント性の観点から好ましい。上記ビニル系単量体としてはイソシアネートと反応性を有する水酸基等の置換基を有する単量体を使用する必要がある。また、磁性キャリアの体積平均粒径は20〜100μm、好ましくは20〜60μmのものを使用することが高画質の確保とキャリアかぶり防止の観点から好ましい。
(上記以外の被覆材料)
また、上記以外にキャリアに使用される被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−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、エポキシ樹脂等が挙げられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレン−アクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等の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、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、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、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が挙げられる。
(被覆樹脂用添加剤)
また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中にフィラーとして含有させてもよい。導電粉等としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、シリカ等が使用できる。これらは、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、導電粉の場合は電気抵抗の制御が困難になる。
以下に本発明のトナーを作製する方法について説明する。
(粉砕して造粒する(溶融混練法))
本発明に係るトナーを作製する方法としては、まず、前述した結着樹脂、着色剤としての顔料または染料、離型剤、荷電制御剤、その他の添加剤をヘンシェルミキサーの如き混合機により充分に混合した後、連続式の2軸押出し機、例えば神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機や、連続式の1軸混練機、例えばブッス社製コ・ニーダ、KCK社混練機等の熱混練機を用いて構成材料をよく混練する。このとき、比エネルギーを増加する方法として、混練処理量を低下する方法や、混練機設定温度を低くし、混練物を高粘度状態で混練する方法を用いる。
次に、混練物を冷却後、ハンマーミル等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機により微粉砕し、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分級機により所定の粒度に分級し、無機微粉体と上記トナーをヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合し、250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、本発明のトナーを得る。
なお、本発明においては、上記のような製法で得られたトナーを再度混練するが、トナーをヘンシェルミキサーの如き混合機により充分に混合した後は、上記工程と同様の手法によってトナーを製造することができる。
次に、本発明のトナーの各物性値の測定方法について説明する。
<トナーの粒径の測定>
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。本発明においては、コールターマルチサイザーIIを使用して測定した。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはポリオキシエチレンアルキルエーテルを0.1〜5ml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%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2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、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、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
<トナーの溶融粘度の測定>
トナーの溶融粘度の測定には、フローテスターが使用され、例えば島津製作所製の高架式フローテスターCFT500D型が使用される。このフローテスターに下記の測定条件でトナーをセットし、昇温法によって各々軟化温度、流出開始温度、T1/2温度などを読み取ることができる。T1/2温度は、流出開始温度と、測定の終了温度におけるピストンストロークの中間値における温度を示し、トナーの熱特性をあらわす最も一般的な数値の一つである。このT1/2温度を本発明においては溶融粘度とする。
《測定条件》
荷重:10kg/cm2、昇温速度:3.0℃/min、
ダイ口径:0.5mm、ダイ長さ:1.0mm、開始温度50℃、
到達温度250.0℃、予熱時間200s、
《サンプル作製条件》
サンプル重量1.00gをフローテスター用成型器により径10.0mmに成型する。
<重量平均分子量の測定>
ポリエステル樹脂の重量平均分子量はGPC(gel permeation chromatography)によって以下の条件で測定した。
・装置:GPC−150C(ウォーターズ社製)
・カラム:KF801〜807(ショウデックス社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:1.0mL/分
・試料:濃度0.05〜0.6%の試料を0.1mL(ミリリットル)注入した。
以上の条件で測定したポリエステル樹脂の分子量分布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ポリエステル樹脂の重量平均分子量を算出した。
<ピーク個数平均分子量の測定>
数平均分子量は、GPC−150C(ウォーターズ社製)及びカラムKF801〜807(ショウデックス社製)を用いて測定した。このとき、溶媒としては、THF(テトラヒドロフラン)を用い、温度40℃、流速1.0ml/分で測定した。試料としては、0.05〜0.6重量%の樹脂溶液を用い、0.1ml注入した。また、THF100mlに樹脂1gを添加した時の不溶分が75重量%以上である場合は、溶媒として、DMF(ジメチルホルムアミド)を用いた。なお、数平均分子量は、単分散ポリスチレン標準試料を用いて作成した分子量校正曲線から算出した。
<ガラス転移点の測定>
前記ガラス転移温度は、示差走査熱量計を用いて測定することができる。具体的には、次のような手順で決定される。測定装置として島津製作所社製TA−60WS、及びDSC−60を用い、次に示す測定条件で測定した。
〔測定条件〕
サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(フタあり)
サンプル量:5mg
リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
雰囲気:窒素(流量50ml/min)
〔温度条件〕
開始温度:20℃
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
保持時間:なし
降温温度:10℃/min
終了温度:20℃
保持時間:なし
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
測定した結果は、前記島津製作所社製データ解析ソフト(Ta−60、バージョン1.52)を用いて解析を行った。解析方法は2度目の昇温のDSC微分曲線であるDrDSC曲線の最も低温側に最大ピークを示す点を中心として±5℃の範囲を指定し、解析ソフトのピーク解析機能を用いてピーク温度を求める。次に、DSC曲線で前記ピーク温度+5℃、及び−5℃の範囲で解析ソフトのピーク解析機能を用いて、DSC曲線の最大吸熱温度を求める。ここで示された温度がトナーのガラス転移温度(Tg)に相当する。
<酸価の測定>
酸価(mgKOH/g)は以下の方法で測定した。
三角フラスコにワックス1〜1.5gを精秤し、これにキシレン20mlを加えた後、加熱溶解する。溶解後ジオキサン20mlを加え、液が濁り又はかすみを生じない間にN/10水酸化カリウム標準メタノール溶液で1%フェノールフタレイン溶液を指示薬としてできるだけ早く滴定する。同時に空試験を行なう。
・計算式
〔数2〕
酸価=[5.61×(A−B)×f]/S
但し、
A:本試験に要したN/10水酸化カリウム標準メタノール溶液のml数
B:空試験に要したN/10水酸化カリウム標準メタノール溶液のml数
f:N/10水酸化カリウム標準メタノール溶液のファクター
S:試料(g)
<水酸基価の測定>
水酸基価(mgKOH/g)は以下の方法で測定した。
試料0.5gを100mlのメスフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬5mlを正しく加えた。その後、100℃±5℃の浴中に浸して加熱した。1〜2時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後水を加えて振り動かして無水酢酸を分解した。次いで、分解を完全にするため、再びフラスコを浴中で10分間以上加熱し放冷後、有機溶剤でフラスコの壁をよく洗浄した。このようにして得られた液をN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液で電位差滴定を行い水酸基価を求めた(JIS K0070−1966に準ずる)。
<離型剤の融点の測定>
離型剤の融点の測定には、理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。まず試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットする。室温から昇温速度10℃/minで180℃まで加熱する。融点は、TAS−100システム中の解析システムを用いて、融点近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出した。
(画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ)
上述した本発明のトナーが使用される画像形成方法は、像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含み、前記転写像が形成された記録媒体を定着部から排出するときの搬送速度を280mm/秒以上とする高速度で画像形成を行う画像形成方法である。
また、本発明のトナーが使用される画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも 含む、例えば図2に示すような装置であり、前記転写像が形成された記録媒体を定着部から排出するときの搬送速度が280mm/秒以上である高速の画像形成装置であることである。
図2の装置を概説すると、この装置はタンデム型間接転写方式のカラー電子写真装置で、図中、(100)は複写装置本体、(200)はそれを載せる給紙テーブル、(300)は複写装置本体(100)上に取り付けるスキャナ、(400)はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)である。
この装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置(400)の原稿台(30)上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置(400)を開いてスキャナ(300)のコンタクトガラス(32)上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置(400)を閉じて押さえる。
そして、スタートスイッチを押すと、コンタクトガラス(32)上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ(300)を駆動し、第1走行体(33)および第2走行体(34)を走行する。そして、第1走行体(33)で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体(34)に向け、第2走行体(34)のミラーで反射して結像レンズ(35)を通して読取りセンサ(36)に入れ、原稿内容を読み取る。
また、駆動モータで支持ローラ(14)、(15)、(16)を回転駆動し、中間転写体(10)を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段(18)でその感光体(40)を回転して各感光体(40)上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体(10)の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体(10)上に合成カラー画像を形成する。
そして、中間転写体(10)上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ(49)を回転し、中間転写体(10)と2次転写装置(22)との間にシートを送り込み、2次転写装置(22)で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、2次転写装置(22)で搬送して定着装置(25)へと送り込み、定着装置(25)で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪(55)で切り換えて排出ローラ(56)で排出し、排紙トレイ(57)上にスタックする。
一方、画像転写後の中間転写体(10)は、中間転写体クリーニング装置(17)で、画像転写後に中間転写体(10)上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置(20)による再度の画像形成に備える。
図3は本発明のトナーが使用されるプロセスカートリッジ(100)の全体図であり、感光体(101)、帯電手段(102)、現像手段(103)及びクリーニング手段(104)を備えている。
本発明においては、上記感光体(101)、帯電手段(102)、現像手段(103)、及びクリーニング手段(101)等の構成要素のうち、少なくとも感光体と現像手段とをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。そしてプロセスカートリッジが装着される画像形成装置は、記録媒体を定着部から排出するときの搬送速度が280mm/秒以上である高速の画像形成装置である。
以下に実施例および比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお部は重量基準である。
<実施例1>
まず、本発明のトナーの製造に用いた結着樹脂の合成例を示す。
(ポリエステル樹脂1)
温度計、攪拌機、冷却器および窒素導入管の付いた反応槽中にビスフェノールAのPO付加物(水酸基価 320)443部、ジエチレングリコール135部、テレフタル酸422部およびジブチルチンオキサイド2.5部を入れて、200℃で酸価が10になるまで反応させて、[ポリエステル樹脂1]を得た。本樹脂のTgは63℃、ピーク個数平均分子量6000であった。
(ポリエステル樹脂2)
温度計、攪拌機、冷却器および窒素導入管の付いた反応槽中にビスフェノールAのPO付加物(水酸基価 320)443部、ジエチレングリコール135部、テレフタル酸422部およびジブチルチンオキサイド2.5部を入れて、230℃で酸価が7になるまで反応させて、[ポリエステル樹脂2]を得た。本樹脂のTgは65℃、ピーク個数平均分子量(Mp)16000であった。
(マスターバッチ1の作製)
次に、本発明のトナーの製造に用いたマスターバッチ1の作製例を示す。
・水 25部
・カーボンブラック(三菱化学社製 #C−44) 50部
・ポリエステル樹脂(ビスフェノールAのPO、EO付加物とテレフタル酸からなり、Tg:60℃、Mw:25000、Mp:115℃の線状ポリエステル)
50部
上記のトナー構成材料を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20Bで1500rpmで3分間)で混合し、混合物を2本ロールを用いて120℃で45分間混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕し[マスターバッチ1]を得た。
(低溶融粘度の樹脂を使用した混合物の作製)
・ポリエステル樹脂1 100部
・カルナバワックス 1部
・マスターバッチ1 10部
上記のトナー構成材料を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)で、1500rpmで3分間混合し、一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて、設定温度:入口部100℃、出口部50℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い、[母体トナーA1]を得た。
次いで、[母体トナーA1]を圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製、IDS−2型)にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:6.8atm/cm、フィード量:0.5kg/hrの条件にて微粉砕を行い、次に分級機(アルピネ社製の132MP)で分級を行って、[母体トナー粒子A1]を得た。[母体トナー粒子A1]の溶融粘度は、T1/2=123℃であった。
(高溶融粘度の樹脂を使用した混合物の作製)
・ポリエステル樹脂2 100部
・カルナバワックス 10部
・マスターバッチ1 10部
上記のトナー構成材料を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)で、1500rpmで3分間混合し、一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて、設定温度:入口部150℃、出口部120℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い[母体トナーB1]を得た。
次いで、[母体トナーB1]を圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製、IDS−2型)にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:6.8atm/cm、フィード量:0.5kg/hrの条件にて微粉砕を行い、次に分級機(アルピネ社製の132MP)で分級を行って、[母体トナー粒子B1]を得た。[母体トナー粒子B1]の溶融粘度は、T1/2=135℃であった。
(トナーの作製)
[母体トナー粒子A1]・・・75部
[母体トナー粒子B1]・・・25部
上記の構成材料を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)で、1500rpmで3分間混合し、一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて、設定温度:入口部120℃、出口部90℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い、[母体トナー1]を得た。
次いで、[母体トナー1]を圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製、IDS−2型)にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:10.0atm/cm、フィード量:0.1kg/hrの条件で微粉砕を行い、次に分級機(アルピネ社製の132MP)にて分級を行って、[母体トナー粒子1]を得た。
次に、[母体トナー粒子1]100部に対し、次の3種類の外添剤を混合した。
・二次凝集した疎水性の酸化チタン 1.0部
・一次粒径10nmの疎水性シリカ 1.0部
・一次粒径110nmの真球状ヘキサメチルジシラザン疎水化処理シリカ
1.0部
以上をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)にて混合してトナーを得た。なお、混合条件は、周速30m/secで、30秒回転、60秒回転停止、のセットを5回繰り返した。
得られたトナーを[トナー1]とする。[トナー1]の重量平均粒径(D4)は5.1μm、個数平均粒径(Dn)は4.0μmであった。
この[トナー1]をリコー社製の複写機imageo Neo C600を使用し、キャリアと混合して、次のような試験を行った。
A4サイズの用紙(T6000 70W T目、リコー社製)に3cm×5cmの均一な長方形になるような画像を紙面の先端から6cmの位置に、付着量0.85mg/cmのトナーを線速280mm/secにて定着させた(トナー重量は画像出力前後の用紙の重量から計算した)。このときの、通紙枚数100K枚後における記録媒体上の画像濃度の変動と、転写チリの有無を目視ランク評価によって行い、長時間連続出力時における画質変動を調べた。ただし、ランクは5段階とし、1:変動大〜5:変動小(4以上を合格)とした。
その結果、[トナー1]は長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例2>
実施例1で作製した[母体トナー1]を混練後圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製、IDS−2型)にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:5.0atm/cm、フィード量:0.5kg/hrの条件で微粉砕を行い、次に分級機(アルピネ社製の132MP)にて分級を行って、[母体トナー粒子2]を得た。
次いで[母体トナー粒子2]に[母体トナー粒子1]の場合と同様にして外添剤を混合しトナーを作製した。得られたトナーを[トナー2]とする。[トナー2]の重量平均粒径(D4)は7.4μm、個数平均粒径(Dn)は4.6μmであった。
この[トナー2]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例3>
実施例1で作製した[母体トナー1] を混練後圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製、IDS−2型)にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:4.8atm/cm、フィード量:0.8kg/hrの条件で微粉砕を行い、次に分級機(アルピネ社製の132MP)にて分級を行って、[母体トナー粒子3]を得た。
次いで[母体トナー粒子3]に[母体トナー粒子1]の場合と同様にして外添剤を混合しトナーを作製した。得られたトナーを[トナー3]とする。[トナー3]の重量平均粒径(D4)は9.8μm、個数平均粒径(Dn)は7.9μmであった。
この[トナー3]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例4>
実施例1で作製した[母体トナー粒子A1]と[母体トナー粒子B1]を以下の重量部数で、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)にて1500rpmで3分間混合した。
[母体トナー粒子A1] 51部
[母体トナー粒子B1] 49部
混合したトナー構成材料を一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて設定温度:入口部120℃、出口部90℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い、[母体トナー4]を得た。
次いで[母体トナー4]を圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製、IDS−2型)にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:5.0atm/cm、フィード量:0.5kg/hrの条件にて微粉砕を行い、次に分級機(アルピネ社製の132MP)にて分級を行って、[母体トナー粒子4]を得た。
次いで[母体トナー粒子4]に[母体トナー粒子1]の場合と同様にして外添剤を混合しトナーを作製した。得られたトナーを[トナー4]とする。[トナー4]の重量平均粒径(D4)は7.5μm、個数平均粒径(Dn)は5.0μmであった。
この[トナー4]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例5〜7>
実施例1で作製した[母体トナー粒子A1]と[母体トナー粒子B1]の重量混合比をそれぞれ60/40、70/30、85/15とした以外は上記[トナー4]の場合と同様にして、[トナー5〜7]を得た。得られた[トナー5〜7]の重量平均粒径(D4)は7.6μm、7.5μm、7.4μm、個数平均粒径(Dn)は5.1μm、4.6μm、5.0μm、であった。
これら[トナー5〜7]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例8>
実施例1において作製した[母体トナー粒子A1]の離型剤(カルナウバワックス)含有量を0部とした[母体トナー粒子A2]75部と、[母体トナー粒子B1]25部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)で、1500rpmで3分間混合し、次に一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)で、設定温度:入口部120℃、出口部90℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い、[母体トナー8]を得た。
次いで[母体トナー8]を圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製、IDS−2型)にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:5.0atm/cm、フィード量:0.5kg/hrの条件で微粉砕を行い、次に分級機(アルピネ社製の132MP)にて分級を行って、[母体トナー粒子8]を得た。
次いで[母体トナー粒子8]に[母体トナー粒子1]の場合と同様にして外添剤を混合しトナーを作製した。得られたトナーを[トナー8]とする。[トナー8]の重量平均粒径(D4)は7.6μm、個数平均粒径(Dn)は5.0μmであった。
この[トナー8]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例9>
実施例1において作製した[母体トナー粒子A1]の離型剤(カルナウバワックス)含有量を2部とした[母体トナー粒子A3]75部と、[母体トナー粒子B1]25部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)で、1500rpmで3分間混合し、次に一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて設定温度:入口部120℃、出口部90℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い、[母体トナー9]を得た。
次いで[母体トナー9]を圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製、IDS−2型)にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:5.0atm/cm、フィード量:0.5kg/hrの条件にて微粉砕を行い、次に分級機(アルピネ社製の132MP)で分級を行って、[母体トナー粒子8]を得た。
次いで[母体トナー粒子9]に[母体トナー粒子1]の場合と同様にして外添剤を混合しトナーを作製した。得られたトナーを[トナー9]とする。[トナー9]の重量平均粒径(D4)は7.6μm、個数平均粒径(Dn)は5.1μmであった。
この[トナー9]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例10>
実施例1において作製した[母体トナー粒子A1]75部と、[母体トナー粒子B1]の離型剤(カルナウバワックス)含有量を5部とした[母体トナー粒子B2]25部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)で、1500rpmで3分間混合し、次に一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて設定温度:入口部120℃、出口部90℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い、[母体トナー10]を得た。
次いで、[母体トナー10]を[トナー4]の場合と同様に処理してトナーとした。得られたトナーを[トナー10]とする。[トナー10]の重量平均粒径(D4)は7.6μm、個数平均粒径(Dn)は5.0μmであった。
この[トナー10]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例11>
実施例1において作製した[母体トナー粒子A1]75部と、[母体トナー粒子B1]の離型剤(カルナウバワックス)含有量を15部とした[母体トナー粒子B3]25部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20Bで1500rpmで3分間)で混合し、次に一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて、設定温度:入口部130℃、出口部100℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い、[母体トナー11]を得た。
次いで、[母体トナー11]を[トナー4]の場合と同様に処理してトナーとした。得られたトナーを[トナー11]とする。[トナー11]の重量平均粒径(D4)は7.6μm、個数平均粒径(Dn)は5.0μmであった。
この[トナー11]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例12>
実施例1において作製した[母体トナー粒子A1]75部と、[母体トナー粒子B1]の離型剤(カルナウバワックス)含有量を25部とした[母体トナー粒子B4]25部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)で1500rpmで3分間混合し、次に一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて、設定温度:入口部150℃、出口部120℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い、[母体トナー12]を得た。
次いで、[母体トナー12]を[トナー4]の場合と同様に処理してトナーとした。得られたトナーを[トナー12]とする。[トナー12]の重量平均粒径(D4)は7.5μm、個数平均粒径(Dn)は5.0μmであった。
この[トナー12]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例13>
実施例1において作製した[母体トナー粒子A1]75部と、[母体トナー粒子B1]の離型剤(カルナウバワックス)含有量を3部とした[母体トナー粒子B5]25部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)で、1500rpmで3分間混合し、次に一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて、設定温度:入口部120℃、出口部90℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い、[母体トナー13]を得た。
次いで、[母体トナー13]を[トナー4]の場合と同様に処理してトナーとした。得られたトナーを[トナー13]とする。[トナー13]の重量平均粒径(D4)は7.2μm、個数平均粒径(Dn)は4.6μmであった。
この[トナー13]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。さらにキャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<実施例14>
実施例1において作製した[母体トナー粒子A1]55部と、実施例1において作製した[母体トナー粒子B1]の場合の離型剤(カルナウバワックス)含有量を20部に変え、かつ、一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)の混練条件を設定温度:入口部150℃、出口部120℃で、フィード量:0.5kg/hrに変更して得られた[母体トナー粒子B6]45部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)で、1500rpmで3分間混合し、次に一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて、設定温度:入口部120℃、出口部90℃で、フィード量:2kg/hrの条件で混練を行い、[母体トナー14]を得た。
次いで、[母体トナー14]を[トナー4]の場合と同様に処理してトナーとした。得られたトナーを[トナー14]とする。[トナー14]の重量平均粒径(D4)は7.2μm、個数平均粒径(Dn)は4.6μmであった。
この[トナー14]について、[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力後においても画質変動は小さく、ランク4以上をキープしたことがわかった。また、キャリアスペントに伴った帯電量変化から生じる転写チリ画像劣化も発生しないことが分かった。
<比較例1>
(低溶融粘度の樹脂を使用したトナーの作製)
ポリエステル樹脂1 ・・・・ 100部
カルナバワックス ・・・・ 10部
マスターバッチ1 ・・・・ 10部
上記のトナー構成材料を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20Bで1500rpmで3分間)で混合し、一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて以下の条件で混練を行い(設定温度:入口部100℃、出口部50℃で、フィード量:2kg/Hr)、[母体トナーA4]を得た。
更に、[母体トナーA4]を混練後圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製IDS−2型にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:6.8atm/cm2、フィード量:0.5kg/hrの条件)にて微粉砕を行い、更に分級を行って(アルピネ社製の132MP)、[母体トナー粒子A4]を得た。[母体トナー粒子A4]の溶融粘度は、T1/2=123℃であった。
(高溶融粘度の樹脂を使用したトナーの作製)
ポリエステル樹脂2 ・・・・ 100部
カルナバワックス ・・・・ 1部
マスターバッチ1 ・・・・ 10部
上記のトナー構成材料を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20Bで1500rpmで3分間)で混合し、一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて以下の条件で混練を行い(設定温度:入口部150℃、出口部120℃で、フィード量:2kg/Hr)、[母体トナーB6]を得た。
更に、[母体トナーB6]を混練後圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製IDS−2型にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:6.8atm/cm2、フィード量:0.5kg/hrの条件)にて微粉砕を行い、更に分級を行って(アルピネ社製の132MP)、[母体トナー粒子B6]を得た。[母体トナー粒子B6]の溶融粘度は、T1/2=135℃であった。
(トナーの作製)
[母体トナー粒子A4]・・・60部
[母体トナー粒子B6]・・・40部
上記の構成材料を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20Bで1500rpmで3分間)で混合し、一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて以下の条件で混練を行い(設定温度:入口部120℃、出口部90℃で、フィード量:2kg/Hr)、[母体トナー15]を得た。
更に、[母体トナー15]を混練後圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製IDS−2型にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:10.0atm/cm、フィード量:0.1kg/hrの条件)にて微粉砕を行い、更に分級を行って(アルピネ社製の132MP)、[母体トナー粒子15]を得た。
その後、[母体トナー粒子15]100部に対し、次の3種類の外添剤を混合した。
二次凝集した疎水性の酸化チタン・・・1.0部
一次粒径10nmの疎水性シリカ・・・1.0部
一次粒径110nmの真球状ヘキサメチルジシラザン疎水化処理シリカ
・・・1.0部
以上をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20B)にて混合してトナーを得た。なお、混合条件は、周速30m/secで、30秒回転、60秒回転停止、のセットを5回繰り返すとする。
以上で得られたトナーを[トナー15]とする。[トナー15]の重量平均粒径(D4)は7.6μm、個数平均粒径(Dn)は6.0μmであった。
上記のように作製した[トナー15]を[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力によって許容範囲を超える転写チリが発生し、画質が低下した。
<比較例2>
比較例1において作製した[母体トナーA4]のカルナバワックス配合比率を5部とし、その後は[母体トナーA4]と同様にして作製した[母体トナー粒子A5]51部と、比較例1において作製した[母体トナー粒子B6]49部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20Bで1500rpmで3分間)で混合し、一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて以下の条件で混練を行い(設定温度:入口部120℃、出口部90℃で、フィード量:2kg/Hr)、[母体トナー16]を得た。
その後は、実施例4で使用した[トナー4]と同様の手法にてトナーを作製し、得られたトナーを[トナー16]とする。[トナー16]の重量平均粒径(D4)は7.1μm、個数平均粒径(Dn)は4.6μmであった。
この[トナー16]を[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力によって許容範囲を超える転写チリが生じ、画質が低下した。
<比較例3>
実施例1で作製した[母体トナー粒子A1]と[母体トナー粒子B1]の重量比を45/55とした以外は、実施例4で使用した[トナー4]と同様の手法でそれぞれ[トナー17]を得た。各々の重量平均粒径(D4)は7.4μm、個数平均粒径(Dn)は6.0μm、であった。
この[トナー17]を[トナー1]と同様の評価を行ったところ、長時間連続出力によって許容範囲を超える画像濃度変動が発生し、画質が低下した。
表1および表2は、上記実施例及び比較例の再混合物における樹脂混合重量、離型剤含有重量(樹脂A、Bをいずれも100部としたときの離型剤含有重量)、及び混練後の離型剤重量と得られたトナーの評価結果を示す。
Figure 2009139511
Figure 2009139511
表1および表2から、実施例のトナーは、長時間のランによっても画像濃度や転写チリの変動が少ないことがわかる。
本発明による粉砕トナー粒子の断面の電子顕微鏡写真をスケッチしたものである。 本発明の画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。 本発明の画像形成装置用プロセスカートリッジの一例を示す概略図である。
符号の説明
(図1について)
11 トナー断面
21 結着樹脂
22 離型剤
23 着色剤
24 外添剤
(図2について)
18 画像形成手段
20 タンデム画像形成装置
21 露光手段
22 2次転写装置
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
40、40Y、40C、40M 感光体
43 ペーパーバンク
44 給紙カセット
48 給紙路
62 1次転写装置
(図3について)
100 プロセスカートリッジ
101 感光体
102 帯電手段
103 現像手段
104 クリーニング手段

Claims (8)

  1. 少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤を含有する電子写真用トナーであって、該トナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤を混合・溶融・混練・粉砕させて得られる混合物Aと、少なくとも混合物Aの結着樹脂よりも溶融粘度の高い結着樹脂と離型剤(ただし、混合物Aが離型剤を含有するときは混合物Aの離型剤の含有量よりも含有量の多い離型剤)を混合・溶融・混練・粉砕させて得られる混合物Bとを、混合物A>混合物Bの混合重量比率で再度混合・溶融・混練・粉砕させて得ることを特徴とする電子写真用トナー。
  2. 混合物Aの溶融粘度は混合物Bの溶融粘度よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の電子写真用トナー。
  3. 混合物Aの離型剤の含有量は混合物Aの結着樹脂100重量部に対して0〜2重量部であり、混合物Bの離型剤の含有量は混合物Bの結着樹脂100重量部に対して5〜25重量部であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真用トナー。
  4. 混合物Aの離型剤及び結着樹脂と混合物Bの離型剤及び結着樹脂は、下記式(1)及び式(2)の関係を満たすことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電子写真用トナー。
    〔数1〕
    > B ・・・(1)
    1.5≦(A×A+B×B)/(A+B)<10 ・・・(2)
    (ただし、A+B=100(重量部)であり、A:混合物Aの離型剤重量(重量部)、A:混合物Aの樹脂重量(重量部)、B:混合物Bの離型剤重量(重量部)、B:混合物Bの樹脂重量(重量部)を表わす。)
  5. 請求項1ないし4に記載のトナーとキャリアを含有することを特徴とする二成分現像剤。
  6. 像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含み、前記転写像が形成された記録媒体を定着部から排出するときの搬送速度を280mm/秒以上で行う画像形成方法であって、前記現像工程で使用されるトナーが請求項1ないし5のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法。
  7. 像担持体と、前記像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも含み、前記転写像が形成された記録媒体を定着部から排出するときの搬送速度が280mm/秒以上である画像形成装置であって、前記現像手段は前記像担持体上に形成された静電潜像を請求項1ないし5のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像を形成するものであることを特徴とする画像形成装置。
  8. 少なくとも像担持体と現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であり、かつ、記録媒体を定着部から排出するときの搬送速度が280mm/秒以上である画像形成装置用プロセスカートリッジであって、前記現像手段は前記像担持体上に形成された静電潜像を請求項1ないし5のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像を形成するものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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