JP2011059603A - 静電荷潜像現像用トナーとその製造方法、該トナーを用いた現像剤、画像形成装置、画像形成方法、プロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、該結着樹脂が、光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有さない結晶性を有するポリエステル樹脂(a)と、同骨格を有する樹脂(b)とからなり、樹脂(b)のポリヒドロキシカルボン酸骨格は、モノマー成分換算で、光学純度X(%)=|X(L体)−X(D体)|が80%以下である〔但し、X(L体)、X(D体)はそれぞれ光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、D体比率(モル%)〕静電荷潜像現像用トナー。
【選択図】なし
Description
静電荷潜像現像用トナーは、一般に、結着樹脂中に着色剤、帯電制御剤等を含有する着色粒子であり、その製造方法には、大別して粉砕法と懸濁重合法とがある。
また、電子写真方式の画像形成装置では、熱ローラ等の加熱部材を使用して行われる接触加熱方式による定着工程において、加熱部材に対する離型性(以下、耐オフセット性と称することもある)が要求される。この耐オフセット性は、溶解樹脂懸濁法において、変性ポリエステル樹脂を用いることで解決が図られている(特許文献3参照)。
また、特許文献6では、熱特性を改良するために、ポリ乳酸系生分解性樹脂とテルペンフェノール共重合体とを含有する電子写真用トナーが開示されているが、低温定着性とホットオフセット性を同時に満足できるものではない。
これらの先行技術文献に係るトナーは、いずれも粉砕法により得られるものであるため、分級によって生じるトナーのロスと、それに伴う廃棄の問題がある。また、粉砕法に必要なエネルギー量が比較的大きいことから、更なる環境負荷の低減が必要とされている。
また、ポリ乳酸の結晶化速度が遅いため、溶解樹脂懸濁法を用いて製造したトナーは、ポリ乳酸の結晶状態を制御することが困難であり、結晶性が高いポリ乳酸と結晶性が低いポリ乳酸が混在していることがある。そのため、結晶性が低いポリ乳酸を有する部分が、経時で結晶成長することにより帯電量、画像濃度が経時で変化するという問題がある。
しかし、このような方法で得られる低温定着トナーは、熱に弱いため、使用する機械の熱や保存時の熱により固化する、いわゆるブロッキングを起こすという問題があるほか、充分な定着温度範囲を確保することが困難である。
例えば特許文献10では、結晶性樹脂と特定のポリカーボネート樹脂やポリアリレート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂などを含有させたトナー、また、特許文献11では、シクロオレフィン系共重合体樹脂と結晶性樹脂を含有させたトナーなどが提案されている。
しかし、これらの方法では、十分な低温定着性を得ることができず、仮に、シャープメルト性により、画像の低温定着化に寄与するトナーを得ることができたとしても、ガラス転移温度を低下させ過ぎると、耐熱保存性が悪化することがある。また、分子量を小さくして樹脂の軟化温度を低下させ過ぎると、ホットオフセット発生温度が低下するという問題があり、画像の低温定着化と耐熱保存性との両立を図ることが困難である。
1) 少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有する静電荷潜像現像用トナーであって、
前記結着樹脂が、光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有さない樹脂(a)と、光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有する樹脂(b)とからなり、
前記樹脂(a)が結晶性を有するポリエステル樹脂であり、
前記樹脂(b)のポリヒドロキシカルボン酸骨格は、モノマー成分換算で、光学純度X(%)=|X(L体)−X(D体)|が80%以下である〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す。〕
ことを特徴とする静電荷潜像現像用トナー。
2) 前記樹脂(a)を、−20℃から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した時のDSC吸熱ピーク温度が、50〜150℃であることを特徴とする1)に記載の静電荷潜像現像用トナー。
3) 前記樹脂(a)が、下記一般式(1)で表されることを特徴とする1)又は2)に記載の静電荷潜像現像用トナー。
4) 前記樹脂(b)のポリヒドロキシカルボン酸骨格が炭素数3〜6のヒドロキシカルボン酸が共重合した骨格であることを特徴とする1)〜3)のいずれかに記載の静電荷潜像現像用トナー。
5) 前記樹脂(b)が、光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するポリエステルジオール(b11)と、(b11)以外のポリエステルジオール(b12)とを、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)を含有することを特徴とする1)〜4)のいずれかに記載の静電荷潜像現像用トナー。
6) 前記(b11)と(b12)の質量比が、31:69〜90:10であることを特徴とする5)に記載の静電荷潜像現像用トナー。
7) 前記樹脂(a)と樹脂(b)の質量比が、1:99〜30:70であることを特徴とする1)〜6)のいずれかに記載の静電荷潜像現像用トナー。
8) 有機溶媒中に少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を溶解乃至分散させた溶液乃至分散液を水系媒体中で乳化乃至分散させて静電荷潜像現像用トナーを造粒することを特徴とする1)〜7)のいずれかに記載の静電荷潜像現像用トナーの製造方法。
9) 1)〜7)のいずれかに記載の静電荷潜像現像用トナーを含むことを特徴とする現像剤。
10) 更にキャリアを含むことを特徴とする9)に記載の現像剤。
11) 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して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有する画像形成装置であって、前記現像剤が、9)又は10)に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
12) 静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を現像剤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む画像形成方法であって、前記現像剤が、9)又は10)に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
13) 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記現像剤が、9)又は10)に記載の現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
本発明の静電荷潜像現像用トナー(以下、単にトナーということもある)は、少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有し、更に必要に応じてその他の構成成分を含有する。
前記結着樹脂としては、光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有さない樹脂(a)と、光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有する樹脂(b)とを組み合わせて用いる。
樹脂(a)と樹脂(b)の質量比は、1:99〜30:70が好ましい。樹脂(a)の割合が1:99以上であれば、結着樹脂組成物の相溶性が低下したり、低温定着性が悪化したりすることはなく、30:70以下であれば、結着樹脂組成物の可塑化が進んで保存安定性が悪化したりすることはない。
このような樹脂(a)は融点を有し、該融点において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下するシャープメルト性を有する。その結果、溶融開始温度直前までは結晶性により耐熱保存性が良好であり、溶融開始温度では急激な粘度低下を生じて定着するので、優れた耐熱保存性と低温定着性とを兼ね備えたトナーを作製することができる。また、離型幅(低温定着下限温度とホットオフセット発生温度との差)にも優れる。
また、樹脂(a)は樹脂(b)に部分的に相溶可能であるものが好ましい。樹脂(a)と樹脂(b)の少なくとも一部が互いに相溶することにより、トナーの溶融粘度が低下し始める温度を低下させることができる。また、樹脂(b)よりも融点の高い樹脂(a)が分散し、トナーのガラス転移温度が低くても耐ブロッキング性が確保される。
具体例としては日本合成化学製;HP−320などが挙げられる。
樹脂(a)の重量平均分子量(Mw)は、オルトジクロロベンゼン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による分子量分布で、1,000〜30,000が好ましく、1,000〜6,500がより好ましい。該重量平均分子量(Mw)が1,000以上であれば、耐熱保存性が悪化することはなく、30,000以下であれば、低温定着性が悪化することはない。
樹脂(a)の数平均分子量(Mn)は、オルトジクロロベンゼン可溶分のGPCによる分子量分布で、500〜6,000が好ましく、500〜2,000がより好ましい。
また、(Mw/Mn)としては、1.7〜8が好ましく、2〜5がより好ましい。
更に、前記GPCによる分子量分布において、横軸をlog(M)、縦軸を質量%で表した分子量分布図のピーク位置が3.5〜4.0の範囲にあり、ピークの半値幅が1.5以下であるものが好ましい。
すなわち、まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させる。この温度でカラム溶媒としてオルトジクロロベンゼンを毎分1mlの流速で流し、試料濃度を0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のオルトジクロロベンゼン溶液を50〜200μl注入して検出器で測定する。試料の分子量は、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.又は東洋ソーダ工業社製の、分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、及び4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いることが好ましい。なお、前記検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いることができる。
樹脂(a)は、赤外吸収スペクトルにおいて965±10cm−1及び990±10cm−1の少なくとも一方に、オレフィンのδCH(面外変角振動)に基づく吸収を有するものが好ましい。該吸収が存在すると、低温定着性が向上する。
樹脂(a)の酸価は、紙と樹脂(a)との親和性を考慮した場合、低温定着性を実現するためには8mgKOH/g以上が好ましく、20mgKOH/g以上がより好ましい。一方、ホットオフセット性を向上させるためには、45mgKOH/g以下が好ましい。
樹脂(a)の水酸基価は、低温定着性、帯電特性の向上の点から、0〜50mgKOH/gが好ましく、5〜50mgKOH/gがより好ましい。
該光学純度Xが80%以下であれば、溶剤溶解性、樹脂の透明性が向上するとともに、好ましい製造方法である後述の(I)の製造方法を適用しやすい。
また、樹脂(b)を用いると、顔料やワックスの樹脂中への分散を均一にし易く、また透明性が高いため、顔料やワックスを内包するトナーに使用した場合には画像濃度やヘイズ度が良好になる。
なお、前記光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有する樹脂は、後述する直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)のように、光学活性を有さないモノマーを共重合したものであってもよい。
ヒドロキシカルボン酸としては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸(グリコール酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸等)、芳香族ヒドロキシカルボン酸(サリチル酸、クレオソート酸、マンデル酸、バーリン酸、シリング酸等)あるいはこれらの混合物が挙げられ、対応する環状エステルとしては、グリコリドなどのラクチド、γ−ブチロラクトン、6−バレロラクトン等が挙げられる。
これらの中で、結着樹脂の透明性と熱特性の観点から、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が好ましく、更に好ましいのは炭素数2〜6の脂肪族ヒドロキシカルボン酸であり、特に好ましくはグリコール酸、乳酸、及びそれらのラクチドであり、最も好ましくは、グリコール酸及び乳酸である。
ヒドロキシカルボン酸の環状エステルを用いる場合には、重合で得られる樹脂のヒドロキシカルボン酸骨格は、環状エステルを構成するヒドロキシカルボン酸が重合した骨格となる。例えば乳酸のラクチドを用いて得られる樹脂のポリヒドロキシカルボン酸骨格は、乳酸が重合した骨格になる。
直鎖状ポリエステルは構造が単純であり、分子量や物性(熱特性、他樹脂との相溶性など)の制御が容易である。また、前記直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)は(b11)と(b12)のユニットから構成されるので、(b12)のユニットに用いるポリエステル種、分子量、構造によっても物性制御が可能になるメリットがあり、従来の乳酸を含有する組成物に比べて、明確な物性制御手段を具備させることができる。
直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)を得るためには、(b11)、(b12)及び伸長剤が、それぞれ2官能である必要がある。いずれかが3官能以上であると、架橋反応が進行し直鎖状ポリエステルを得ることができない。
上記ジオールは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよいが、好ましいのは、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、ビスフェノールAのAO付加物であり、特に好ましいのは、1,3−プロピレングリコールである。
中でも(b12)として好ましいものは、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、1,6−ヘキサンジオール、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど)のAO付加物(付加モル数2〜30)から選ばれる1種以上と、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、コハク酸から選ばれる1種以上との反応物である。
また、(b11)と(b12)の質量比は、31:69〜90:10が好ましく、結着樹脂の透明性と熱特性の観点から、更に好ましくは、40:60〜80:20である。
具体的には、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸(及び無水物)、フマル酸(及び無水物)、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、2,4′−及び/又は4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネート(水添MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビスフェノールAジグリシジルエーテル等が挙げられるが、中でも好ましいのは、コハク酸、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸(及び無水物)、フマル酸(及び無水物)、及びHDI、IPDIであり、最も好ましいのは、マレイン酸(及び無水物)、フマル酸(及び無水物)、及びIPDIである。
直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)中の伸長剤の含有量は、透明性と熱特性の観点から0.1〜30質量%が好ましく、更に好ましくは1〜20質量%である。
直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)に含まれるヒドロキシカルボン酸が、乳酸のような光学活性モノマーの場合でも、直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)のポリヒドロキシカルボン酸骨格の、モノマー成分換算での光学純度Z(%)=|Z(L体)−Z(D体)|が80%以下である場合には〔ただし、Z(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、Z(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す。〕、溶剤溶解性の観点から上記と同様の含有量が好ましい。しかし、上記光学純度Zが80%を越える場合には、溶剤溶解性の観点から、樹脂(b)中の直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の含有率Yモル%とZの関係は、Y≦−1.5Z+220を満たすことが好ましい。
好ましい併用樹脂としては、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられるが、中でもポリエステル樹脂とポリウレタン樹脂が好ましく、特に、1,2−プロピレングリコールからなる構成部分を有するポリエステル樹脂及びポリウレタン樹脂が好ましい。
上記直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)以外の併用樹脂の含有量は、用途に応じて適宜好ましい範囲に調整すればよいが、結着樹脂の透明性と熱特性の観点から、樹脂(b)全体の60質量%以下が好ましく、更に好ましくは10〜40質量%である。
例えば、樹脂(b)のMnは、好ましくは1,000〜500万、更に好ましくは2,000〜50万である。樹脂(b)の融点は、好ましくは20℃〜300℃、更に好ましくは80℃〜250℃である。樹脂(b)のTgは、好ましくは20℃〜200℃、更に好ましくは40℃〜200℃である。樹脂(b)のsp値は、好ましくは8〜16、更に好ましくは9〜14である。
DSC測定は、セイコー電子工業社製DSC20、SSC/580を用い、ASTM D3418−82に規定の方法(DSC法)で行うことができる。
フローテスター測定には、島津製作所製の高架式フローテスターCFT500型を用いる。その測定条件は下記のとおりであり、後述する実施例についても同様である。
(フローテスター測定条件)
・荷重:30kg/cm2
・昇温速度:3.0℃/min
・ダイ口径:0.50mm
・ダイ長さ:10.0mm
・装置(一例) :東ソー製HLC−8120
・カラム(一例) :TSKgelGMHXL(2本)
:TSKgelMultiporeHXL−M(1本)
・試料溶液 :0.25%のTHF溶液
・溶液注入量 :100μl
・流量 :1ml/分
・測定温度 :40℃
・検出装置 :屈折率検出器
・基準物質 :東ソー製標準ポリスチレン(TSKstandardPOLYS
TYRENE)12点
(分子量500 1050 2800 5970 9100
18100 37900 96400 190000
355000 1090000 2890000)
・装置(一例) :東ソー製HLC−8220GPC
・カラム(一例) :GuardcolumnαTSKgelα−M
・試料溶液 :0.125%のジメチルホルムアミド溶液
・溶液注入量 :100μl
・流量 :1ml/分
・温度 :40℃
・検出装置 :屈折率検出器
・基準物質 :東ソー製標準ポリスチレン(TSKstandardPOLYS
TYRENE)12点
(分子量500 1050 2800 5970 9100
18100 37900 96400 190000
355000 1090000 2890000)
〔1〕反応性基含有プレポリマー(α)が有する反応性基が活性水素化合物と反応可能な官能基(α1)であり、硬化剤(β)が活性水素基含有化合物(β1)である組合せ。
〔2〕反応性基含有プレポリマー(α)が有する反応性基が活性水素含有基(α2)であり、硬化剤(β)が活性水素含有基と反応可能な化合物(β2)である組合せ。
ポリエーテル(αw)としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリブチレンオキサイド、ポリテトラメチレンオキサイドなどが挙げられる。
ポリエステル(αx)としては、ジオール(11)とジカルボン酸(13)の重縮合物、ポリラクトン(ε−カプロラクトンの開環重合物)などが挙げらる。
エポキシ樹脂(αy)としては、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど)とエピクロルヒドリンとの付加縮合物などが挙げられる。
ポリウレタン(αz)としては、ジオール(11)とポリイソシアネート(15)の重付加物、ポリエステル(αx)とポリイソシアネート(15)の重付加物などが挙げられる。
〔1〕二以上の構成成分のうちの一つを過剰に用いることで構成成分の官能基を末端に残存させる方法。
〔2〕二以上の構成成分のうちの一つを過剰に用いることで構成成分の官能基を末端に残存させ、更に残存した該官能基と反応可能な官能基及び反応性基を含有する化合物を反応させる方法。
構成成分の比率は、例えば、水酸基含有ポリエステルプレポリマーの場合、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の比率が、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、好ましくは2/1〜1/1、更に好ましくは、1.5/1〜1/1、特に好ましくは1.3/1〜1.02/1である。他の骨格、末端基のプレポリマーの場合も、構成成分が変わるだけで比率は同様である。
官能基及び反応性基を含有する化合物の使用量は、例えば、水酸基含有ポリエステルにポリイソシアネートを反応させてイソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーを得る場合、ポリイソシアネートの比率が、イソシアネート基[NCO]と、水酸基含有ポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、好ましくは5/1〜1/1、更に好ましくは4/1〜1.2/1、特に好ましくは2.5/1〜1.5/1である。他の骨格、末端基を有するプレポリマーの場合も、構成成分が変わるだけで比率は同様である。
反応性基含有プレポリマー(α)のMnは、好ましくは500〜30,000、更に好ましくは1,000〜20,000、特に好ましくは2,000〜10,000である。
反応性基含有プレポリマー(α)の重量平均分子量は、1,000〜50,000、好ましくは2,000〜40,000、更に好ましくは4,000〜20,000である。
反応性基含有プレポリマー(α)の粘度は、100℃において、好ましくは2,000ポイズ以下、更に好ましくは1,000ポイズ以下である。2,000ポイズ以下にすることで、少量の有機溶剤で粒度分布のシャープな結着樹脂が得られる点で好ましい。
(β1a)が脱離可能な化合物でブロック化されたポリアミンである場合の例としては、前記ポリアミン類と炭素数3〜8のケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、炭素数2〜8のアルデヒド化合物(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド)から得られるアルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。
ポリメルカプタン(β1c)としては、エチレンジチオール、1,4−ブタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオールなどが挙げられる。
ポリイソシアネート(β2a)としては、前述したポリイソシアネート(15)と同様のものが例示され、好ましいものも同様である。ポリエポキシド(β2b)としては、前述したポリエポキシド(19)と同様のものが例示される。
ポリカルボン酸無水物(β2d)としては、ピロメリット酸無水物などが挙げられる。
ポリ酸ハライド類(β2e)としては、前記(β2c)の酸ハライド(酸クロライド、酸ブロマイド、酸アイオダイド)などが挙げられる。
更に、必要により(β2)と共に反応停止剤(βs)を用いることができる。
反応性基含有プレポリマー(α)と硬化剤(β)を反応させた樹脂(b2)の重量平均分子量は、好ましくは3000以上、更に好ましくは3,000〜1000万、特に好ましくは5000〜100万である。
また、反応性基含有プレポリマー(α)と硬化剤(β)との水系媒体中での反応時に、直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)等の反応性基含有プレポリマー(α)及び硬化剤(β)と反応しないポリマー[いわゆるデッドポリマー]を系内に含有させることにより、樹脂(b)は、反応性基含有プレポリマー(α)と硬化剤(β)を水系媒体中で反応させて得られた樹脂(b2)と、直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)等の反応させていない樹脂の混合物となる。
本発明のトナーの着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な公知の顔料や染料が使用できる。
例えば、黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、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、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGKが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBCが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキが挙げられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明のトナーの離型剤としては公知のものが使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用することができる。カルナウバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が5以下であり、トナーバインダー中に分散した時の粒子径が1μm以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が5〜14であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は10〜30が好ましい。その理由は、これらのワックスは本発明のトナー結着樹脂に対して適度に微分散するため、後述するようにオフセット防止性と転写性・耐久性ともに優れたトナーとすることが容易なためである。これらワックス類は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明のトナーに使用する離型剤の融点は70〜90℃が好ましい。70℃以上であればトナーの耐熱保存性が悪化することはなく、90℃以下であれば低温での離型性が発現せず、耐コールドオフセット性の悪化、定着機への紙の巻付きなどが発生するようなこともない。
これらの離型剤の使用量は、トナー樹脂成分に対し、1〜20質量%程度が好ましく、更に好ましくは3〜10質量%である。1質量%以上であれば、十分なオフセット防止効果が得られ、20質量%以下であれば、転写性、耐久性が低下するようなこともない。
本発明のトナーには必要に応じて帯電制御剤を含有させることができる。
その例としては、ニグロシン、炭素数2〜16のアルキル基を含むアジン系染料(特公昭42−1627号公報)、塩基性染料、例えばC.I.Basic Yello 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yello 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.Basic Red 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Basic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue 25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)など及びこれらの塩基性染料のレーキ顔料、C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の4級アンモニウム塩、或いはジブチル又はジオクチルなどのジアルキルスズ化合物、ジアルキルスズボレート化合物、グアニジン誘導体、アミノ基を含有するビニル系ポリマー、アミノ基を含有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂、特公昭41−20153号公報、特公昭43−27596号公報、特公昭44−6397号公報、特公昭45−26478号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩、特公昭55−42752号公報、特公昭59−7385号公報に記載されているサルチル酸、ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体、スルホン化した銅フタロシアニン顔料、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。
ブラック以外のカラートナーは、当然目的の色を損なう帯電制御剤の使用は避けるべきであり、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好適に使用される。
前記変性層状無機鉱物の有機物アニオン変性剤としては、更に分岐、非分岐又は環状アルキル(C1〜C44)、アルケニル(C1〜C22)、アルコキシ(C8〜C32)、ヒドロキシアルキル(C2〜C22)、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を有する硫酸塩、スルホン酸塩、カルボン酸塩、又はリン酸塩が挙げられる。エチレンオキサイド骨格を持ったカルボン酸が望ましい。
前記変性層状無機鉱物の含有量は、0.05〜10質量%が好ましく、0.05〜5質量%であることがより好ましい。
前記層状無機鉱物は、適宜選択することができるが、モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、アタパルジャイト、セピオライト及びこれらの混合物等が挙げられる。中でも、トナー特性に影響を与えず、容易に粘度調整ができ、添加量を少量とすることができることから有機変性モンモリロナイト又はベントナイトが好ましい。
また、一部を有機アニオンで変性した層状無機鉱物の市販品としては、DHT−4A(協和化学工業社製)を下記一般式で表される有機アニオンで変性させたものが特に好ましい。その具体例としては、ハイテノール330T(第一工業製薬社製)が挙げられる。
R1(OR2)nOSO3M
[式中、R1は炭素数13のアルキル基を表し、R2は炭素数2〜6のアルキレン基を表す。nは2〜10の整数を表し、Mは1価の金属元素を表す。]
一方、前記トナーの体積平均粒径(Dv)が8μmを超える場合及びDv/Dnが1.25を超える場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合に、トナーの粒径の変動が大きくなることが多い。
具体的には、ガラス製の100mlビーカーに、アルキルベンゼンスルホン酸塩(ネオゲンSC−A、第一工業製薬社製)の10質量%水溶液0.5ml、及びトナー母体粒子0.5gを添加し、ミクロスパーテルでかき混ぜた後、イオン交換水80mlを添加する。得られた分散液を超音波分散器W−113MK−II(本多電子社製)で10分間分散処理する。更に、分散処理された試料分散液を、マルチサイザーIII及び測定用溶液アイソトンIII(ベックマンコールター社製)を用いて測定する。なお、測定は、マルチサイザーIIIが示す濃度が8±2%になるように、試料分散液を滴下する。本測定法は、粒径の測定再現性の点から、濃度を8±2%にすることが重要である。
本発明のトナーを製造する方法は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、粉砕法、特定の結晶性高分子及び重合性単量体を含有する単量体組成物を水相中で直接的に重合する重合法(懸濁重合法、乳化重合法)、特定の結晶性高分子及びイソシアネート基含有プレポリマーを含有する組成物を水相中においてアミン類で直接的に伸長/架橋する重付加反応法、イソシアネート基含有プレポリマーを用いた重付加反応法、溶剤で溶解し脱溶剤して粉砕する方法、溶融スプレー法などが挙げられる。
以上のトナー材料を混合した混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。溶融混練機としては、例えば、一軸の連続混練機、二軸の連続混練機、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。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、池貝社製PCM型二軸押出機、ブス社製コニーダー等が好適に用いられる。この溶融混練は、バインダー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、バインダー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。
前記分級は、前記粉砕で得られた粉砕物を分級して所定粒径の粒子に調整する。分級は、例えば、サイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことにより行うことができる。
前記粉砕及び分級が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中に分級し、所定の粒径のトナーを製造する。
前記重合性単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸又は無水マレイン酸などの酸類;アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド又はこれらのメチロール化合物;ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のアミノ基を有する(メタ)アクリレートなどを一部用いることによってトナー粒子表面に官能基を導入できる。
また、使用する分散剤として酸基や塩基性基を有するものを選ぶことによって粒子表面に分散剤を吸着残存させ、官能基を導入することができる。
トナー材料を有機溶媒に溶解乃至分散させることにより、トナー材料液を調製する。
有機溶媒としては、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等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリエステル樹脂の溶解性に優れることから、エステル系溶剤が好ましく、除去が容易であることから、酢酸エチルが特に好ましい。
前記有機溶媒の使用量は、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トナー材料100質量部に対して、40〜300質量部が好ましく、60〜140質量部がより好ましく、80〜120質量部が更に好ましい。
前記水系媒体は、例えば、樹脂微粒子を水性溶媒に分散させることにより調製することができる。水性溶媒中の樹脂微粒子の添加量は、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5〜10質量%であることが好ましい。
前記水性溶媒としては、例えば、水、水と混和可能な溶剤等が挙げられ、2種以上併用してもよいが、中でも、水が好ましい。水と混和可能な溶剤としては、例えば、アルコール(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等)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セロソルブ類、低級ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン等)等が挙げられる。
また、不飽和基を2個以上有する単量体を用いて樹脂微粒子を形成することもできる。不飽和基を2個以上有する単量体としては、例えば、メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート等が挙げられる。
(a)ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法、分散重合法のいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(b)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を、適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は硬化剤を添加して硬化させ、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(c)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましく、加熱により液状化してもよい。)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化させ、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(d)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(e)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を形成した後、樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(f)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解させた樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、溶剤を除去して樹脂微粒子を形成した後、樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(g)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液を、適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、減圧等によって溶剤を除去して、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(h)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
前記分散剤としては、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤等の界面活性剤が特に好ましい。
また、フルオロアルキル基を有する陰イオン性界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113(以上、旭硝子社製);フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(以上、住友3M社製);ユニダインDS−101、DS−102(以上、ダイキン工業社製);メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(以上、大日本インキ化学工業社製);エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(トーケムプロダクツ社製);フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
陽イオン性界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−121(旭硝子社製);フロラードFC−135(住友3M社製);ユニダインDS−202(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(以上、大日本インキ化学工業社製);エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製);フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えば、アラニン、ドデシルビス(アミノエチル)グリシン、ビス(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等が挙げられる。
前記非イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等が挙げられる。
高分子系保護コロイドとしては、例えば、酸モノマー、水酸基を有する(メタ)アクリル系モノマー、ビニルアルコールのエーテル、ビニルアルコールとカルボキシル基を有する化合物のエステル、アミド結合を有するモノマー、アミド結合を有するモノマーのメチロール化物、酸塩化物モノマー、窒素原子又は窒素原子を含有する複素環を有するモノマー等の単独重合体又は共重合体、ポリオキシエチレン系樹脂、セルロース類等が挙げられる。
前記水酸基を有する(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、グリセリンモノアクリレート、グリセリンモノメタクリレート、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等が挙げられる。
前記ビニルアルコールとカルボキシル基を有する化合物のエステルとしては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。
前記アミド結合を有するモノマーとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド酸等が挙げられる。
前記酸塩化物モノマーとしては、例えば、アクリル酸塩化物、メタクリル酸塩化物等が挙げられる。
前記窒素原子又は窒素原子を含有する複素環を有するモノマーとしては、例えば、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等が挙げられる。
前記ポリオキシエチレン系樹脂としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等が挙げられる。
前記セルロース類としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。
また、結着樹脂がポリエステルプレポリマーを含有する場合は、水系媒体は、例えば、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレート等のウレア反応、ウレタン反応の触媒を含有することもできる。
乳化スラリーは、トナー材料液を水系媒体中に乳化乃至分散させることにより調製されるが、攪拌しながら乳化乃至分散させることが好ましい。乳化乃至分散させる装置としては、例えば、ホモジナイザー(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミキサー(特殊機化工業社製)等のバッチ式乳化機、エバラマイルダー(荏原製作所製)、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサー(以上、特殊機化工業製)、コロイドミル(神鋼パンテック社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(以上、三井三池化工機社製)、キャピトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工社製)等の連続式乳化機、マイクロフルイダイザー(みずほ工業社製)、ナノマイザー(ナノマイザー社製)、APVガウリン(ガウリン社製)等の高圧乳化機、膜乳化機(冷化工業社製)等の膜乳化機、バイブロミキサー(冷化工業社製)等の振動式乳化機、超音波ホモジナイザー(ブランソン社製)等の超音波乳化機等が挙げられる。中でも、粒径の均一化の観点から、APVガウリン、ホモジナイザー、TKオートホモミキサー、エバラマイルダー、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサーが好ましい。
乳化スラリーから、有機溶媒を除去する際には、反応系全体を徐々に昇温させて、乳化分散体中の有機溶媒を蒸発除去する方法、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、有機溶媒を除去すると共に、水性溶媒を蒸発除去する方法等が挙げられる。
乳化スラリーから有機溶媒が除去されると、トナー母体粒子が形成される。トナー母体粒子に対しては、洗浄、乾燥等を行うことができ、更に、所望により分級等を行うことができる。例えば、水系媒体中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子成分を取り除くことにより分級してもよいし、乾燥後のトナー母体粒子を分級してもよい。
なお、分散安定剤として、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに可溶な化合物を用いた場合には、塩酸等の酸で分散安定剤を溶解させた後に、水洗する方法等により、トナー母体粒子から分散安定剤を除去することができる。
トナー母体粒子を、必要に応じてシリカ、酸化チタン等の無機微粒子等と共に混合し、更に機械的衝撃力を印加することにより、トナー母体粒子の表面からの無機微粒子等の脱離を抑制することができる。機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、高速で回転する羽根を用いて、粒子に衝撃力を印加する方法、高速気流中に粒子を投入し加速させて粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させ衝撃力を印加する方法等が挙げられる。機械的衝撃力を印加する装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧力を低下させた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢等が挙げられる。
現像剤は、本発明のトナーを少なくとも含有し、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有してなる。該現像剤としては、一成分現像剤であっても、二成分現像剤であってもよいが、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、寿命向上等の点で二成分現像剤が好ましい。
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。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料などが好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている静電潜像担持体への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記芯材の粒径は、重量平均粒径(D50)で、10〜200μmが好ましく、40〜100μmがより好ましい。重量平均粒径(D50)が10μm未満では、キャリア粒子の分布において微粉系が多くなり、1粒子当たりの磁化が低くなってキャリア飛散を生じることがあり、200μmを超えると、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがある。
前記シリコーン樹脂の市販品としては、ストレートシリコーン樹脂として、信越化学工業社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。また、変性シリコーン樹脂として、信越化学工業社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
前記樹脂層は、例えば、前記シリコーン樹脂等を有機溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行うことにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、などが挙げられる。
前記有機溶剤としては、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が、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セロソルブ、ブチルアセテート、などが挙げられる。
前記キャリアにおける前記樹脂層の量は、0.01〜5.0質量%が好ましい。樹脂層の量が、0.01質量%未満であると、前記芯材の表面に均一な樹脂層を形成することができないことがあり、5.0質量%を超えると、樹脂層が厚くなり過ぎてキャリア同士の造粒が発生し、均一なキャリア粒子が得られないことがある。
本発明の画像形成装置の概略について説明する。
本発明の画像形成装置は静電潜像担持体(感光体)と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、トナーを用いて前記静電潜像を現像して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有しており、現像剤として本発明の現像剤を用いる。
図1に、本発明の画像形成装置の一例であるタンデム型間接転写方式の電子写真複写装置の内部構成を示すが、本発明の画像形成装置はこの例に限られるものではない。
一方、中間転写体10を挟んでタンデム画像形成部20と反対の側には、2次転写装置22を設ける。2次転写装置22は、2つのローラ23間に、無端ベルトである2次転写ベルト24を掛け渡して構成し、中間転写体10を介して第3の支持ローラ16に押し当てて配置し、中間転写体10上の画像をシートに転写する。2次転写装置22の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置25を設ける。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てて構成する。上記2次転写装置22は、画像転写後のシートをこの定着装置25へと搬送するシート搬送機能も備えている。また、2次転写装置22及び定着装置25の下に、上記タンデム画像形成部20と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置28を備えている。
なお、上記タンデム画像形成部20において、個々の画像形成手段18は、ドラム状の感光体40のまわりに、帯電装置(不図示)、現像装置(不図示)、1次転写装置62、感光体クリーニング装置(不図示)、除電装置(不図示)などを備えている。感光体クリーニング装置は少なくともブレードクリーニング部材を有する。
本発明の画像形成方法は、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、該静電潜像を現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像工程と、該可視像を記録媒体に転写する転写工程と、該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、前記現像剤として本発明のトナーを含む現像剤を用いる。
図2に本発明のトナーを有するプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の概略構成を示す。図2において、1はプロセスカートリッジ全体を示し、2は感光体、3は帯電手段、4は現像手段、5はクリーニング手段を示す。
上記感光体2、帯電手段3、現像手段4及びクリーニング手段5等の構成要素のうち、複数のもの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ー等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
感光体2を所定の周速度で回転駆動すると、感光体2は、回転過程において帯電手段3によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受ける。更に、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受けると、感光体2の周面に静電潜像が順次形成される。形成された静電潜像は現像手段4によりトナー現像され、現像されたトナー像は、給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピー)として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリーニング手段によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
窒素導入管、脱水管、攪拌機及び熱伝対の付いた容積5リットルの四つ口フラスコに、表1に示す原料を入れ、160℃で5時間反応させた後、200℃に昇温して1時間反応させ、8.3kPaで更に1時間反応させて樹脂1〜3を合成した。
温度計、攪拌機及び窒素挿入管の付いたオートクレーブ反応槽中に、表3のポリエステルジオール(b11)の欄に示す原材料、及び、2−エチルヘキシル酸スズ2部を入れ、常圧下、160℃で3時間開環重合させ、更に常圧下、130℃で1時間反応させた。なお、表中のラクチドは乳酸のラクチドである。
取り出した樹脂を室温まで冷却した後、粉砕粒子化し、光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するポリエステルジオール(b11)−1〜3を得た。
これらのポリエステルジオール(b11)−1〜3と、表3のポリエステルジオール(b12)の欄に示す原材料を用いて脱水縮合して得たポリエステルジオール(b12)−1〜3のそれぞれをメチルエチルケトン中に溶解し、更に伸長剤としてIPDIを加えて50℃で6時間伸長反応を行った後、溶媒を留去して製造例4〜6の[樹脂b−1]〜[樹脂b−3]を得た。
L−ラクチド、D−ラクチド、ε−カプロラクトンを表4に示す部数で4つ口フラスコに加え、窒素雰囲気下、120℃で20分間加熱溶融させた後、オクチル酸スズを表4に示す部数で加えて190℃で3時間反応させた。その後、残留ラクチドとカプロラクトンを減圧下留去し、[樹脂b−4]〜[樹脂b−6]を得た。なお、前記ラクチドはいずれも乳酸のラクチドである。
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物720部、ビスフェノールAのプロピレンオキシド2モル付加物90部、テレフタル酸290部、無水トリメリット酸25部、及びジブチルスズオキシド2部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応させた後、10〜15mmHgの減圧下で7時間反応させ、中間体ポリエステル樹脂を合成した。
得られた中間体ポリエステル樹脂は、数平均分子量(Mn)が2,500、重量平均分子量(Mw)が10,700、ピーク分子量が3,400、ガラス転移温度(Tg)が57℃、酸価が0.4mgKOH/g、水酸基価が49mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器内に、中間体ポリエステル樹脂400部、イソホロンジイソシアネート95部、及び酢酸エチル580部を入れ、100℃で8時間反応させて[ポリエステルプレポリマー]を合成した。
得られたポリエステルプレポリマーは、遊離イソシアネートの含有量が1.42質量%であった。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器内に、イソホロンジアミン30部、及びメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応させてケチミン化合物を合成した。
得られたケチミン化合物は、アミン価が423mgKOH/gであった。
水1,000部、DBP吸油量が42ml/100g、pHが9.5のカーボンブラック(Printex35、デグサ社製)530部、及び樹脂(b)1200部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。
得られた混合物を、二本ロールを用いて150℃で30分間混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、マスターバッチを作製した。
攪拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水600部、スチレン120部、メタクリル酸100部、アクリル酸ブチル45部、アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム塩(エレミノールJS−2、三洋化成工業製)10部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で20分攪拌したところ、白色の乳濁液が得られた。
この乳濁液を加熱して、系内温度75℃まで昇温し、6時間反応させた。
更に1%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃で6時間熟成してビニル樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸ブチル−アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液]を得た。
動的光散乱粒度分布測定装置ELS−800(大塚電子社製)で測定した上記[微粒子分散液]の体積平均粒径は0.08μmであった。また、上記[微粒子分散液]の一部を乾燥して単離した樹脂分の、フローテスター測定によるガラス転移温度は74℃であった。
イオン交換水300部、前記[微粒子分散液]300部、及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を混合撹拌して均一に溶解させ、[水系媒体相1]を調製した。
樹脂溶液1に樹脂(a)である樹脂1を10部、カルナウバワックス〔分子量1,800、酸価2.7mgKOH/g、針入度1.7mm(40℃)〕5部、及びマスターバッチ5部を加え、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/時、ディスク周速度6m/秒で、粒径0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填した条件で3パスした。更に、ケチミン化合物2.5部を加えて溶解させトナー材料液を得た。
次に、容器内に[水系媒体相1]150部を入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、12,000rpmで攪拌しながら、上記トナー材料液100部を添加し、10分間混合して乳化スラリーを得た。
更に、攪拌機及び温度計をセットしたコルベンに上記乳化スラリー100部を仕込み、攪拌周速20m/分で攪拌しながら、30℃で10時間脱溶剤し、分散スラリーを得た。
得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12,000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行った。
得られた濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液20部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12,000rpmで30分間混合した後、減圧濾過した。
得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12,000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行った。
得られた濾過ケーキに10質量%塩酸20部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12,000rpmで10分間混合した後、フッ素系第四級アンモニウム塩化合物フタージェントF−310(ネオス社製)を、トナーの固形分100部に対して0.1部相当になるように5質量%エタノール溶液として添加し、10分間攪拌した後、濾過した。
得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12,000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行った。
得られた濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて、40℃で36時間乾燥し、目開きが75μmのメッシュで篩い、トナー母体粒子1を作製した。
トナー母体粒子1〜13を100部と、外添剤の疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)1.0部とを、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて、周速30m/秒で30秒間混合し、1分間休止する処理を5サイクル行った後、目開きが35μmのメッシュで篩い、実施例及び比較例のトナー1〜13を作製した。
トルエン100部に、シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコーン)100部、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン5部、及びカーボンブラック10部を添加し、ホモミキサーで20分間分散させて、樹脂層塗布液を調製した。
次いで、流動床型コーティング装置を用いて、体積平均粒径が50μmの球状マグネタイト1,000部の表面に樹脂層塗布液を塗布し、キャリアを作製した。
トナー1〜13のそれぞれ5部と、前記キャリア95部とを混合して、実施例1〜10、及び比較例1〜3の各現像剤を作製した。
定着ローラとしてテフロン(登録商標)ローラを用いた電子写真方式の複写機(MF−200、リコー社製)の定着部を改造した装置を用い、定着ベルトの温度を変化させて、普通紙と厚紙の転写紙タイプ6200(リコー社製)及び複写印刷用紙<135>(NBSリコー社製)に、トナーの付着量が0.85±0.1mg/cm2のベタ画像を形成した。このとき、普通紙でホットオフセットの発生しない上限温度を定着上限温度とした。また、厚紙でベタ画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる下限温度を定着下限温度とした。
〔定着上限温度の評価基準〕
A:190℃以上
B:180℃以上190℃未満
C:170℃以上180℃未満
D:170℃未満
〔定着下限温度の評価基準〕
A:130℃未満
B:130℃以上140℃未満
C:140℃以上150℃未満
D:150℃以上
タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、リコー社製)を用い、定着ローラの表面温度を160±2℃にし、複写紙TYPE 6000<70W>(リコー社製)に、トナーの付着量が1.00±0.05mg/cm2のベタ画像を形成した。得られたベタ画像の任意の6箇所の画像濃度を、分光計(938 スペクトロデンシトメータ、X−Rite社製)を用いて測定し、画像濃度(平均値)を求め、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
A:2.0以上
B:1.70以上2.0未満
C:1.70未満
定着性評価の画像サンプルとして、定着ベルトの温度を160℃にしてOHPシートのタイプPPC−DX(リコー社製)に現像した単色画像サンプルを作成し、そのヘイズ度を、直読ヘイズ度コンピュータ(HGM−2DP型、スガ試験機社製)により測定した。
ヘイズ度(%)は曇り度とも言われ、トナーの透明性を示す尺度として測定されるが、この値が低い程、透明性が高く、OHPシートを用いた場合の発色性が良好となる。
〔評価基準〕
A:20%未満
B:20%以上30%未満
C:30%以上
50mlのガラス容器に各トナーを充填し、50℃の恒温槽に入れて20時間放置した。その後、各トナーを室温まで冷却し、針入度試験(JIS K2235―1991)により針入度(mm)を測定し、下記基準に基づいて、耐熱保存性を評価した。なお、針入度の値が大きいほど、耐熱保存性が優れていることを示す。
〔評価基準〕
A:20mm以上
B:15mm以上20mm未満
C:10mm以上15mm未満
D:10mm未満
10 中間転写体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写体クリーニング装置
18 画像形成手段
20 タンデム画像形成部
21 露光装置
22 2次転写装置
23 ローラ
24 2次転写ベルト
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
30 原稿台
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 感光体
42 給紙ローラ
43 ペーパーバンク
44 給紙カセット
45 分離ローラ
46 給紙路
47 搬送ローラ
48 給紙路
49 レジストローラ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
62 1次転写装置
100 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2について)
1 プロセスカートリッジ
2 感光体
3 帯電手段
4 現像手段
5 クリーニング手段
Claims (13)
- 少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有する静電荷潜像現像用トナーであって、
前記結着樹脂が、光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有さない樹脂(a)と、光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有する樹脂(b)とからなり、
前記樹脂(a)が結晶性を有するポリエステル樹脂であり、
前記樹脂(b)のポリヒドロキシカルボン酸骨格は、モノマー成分換算で、光学純度X(%)=|X(L体)−X(D体)|が80%以下である〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す。〕
ことを特徴とする静電荷潜像現像用トナー。 - 前記樹脂(a)を、−20℃から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した時のDSC吸熱ピーク温度が、50〜150℃であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷潜像現像用トナー。
- 前記樹脂(b)のポリヒドロキシカルボン酸骨格が炭素数3〜6のヒドロキシカルボン酸が共重合した骨格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潜像現像用トナー。
- 前記樹脂(b)が、光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するポリエステルジオール(b11)と、(b11)以外のポリエステルジオール(b12)とを、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)を含有す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潜像現像用トナー。
- 前記(b11)と(b12)の質量比が、31:69〜90:10であることを特徴とする請求項5に記載の静電荷潜像現像用トナー。
- 前記樹脂(a)と樹脂(b)の質量比が、1:99〜30:70であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の静電荷潜像現像用トナー。
- 有機溶媒中に少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を溶解乃至分散させた溶液乃至分散液を水系媒体中で乳化乃至分散させて静電荷潜像現像用トナーを造粒することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の静電荷潜像現像用トナーの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の静電荷潜像現像用トナーを含むことを特徴とする現像剤。
- 更にキャリアを含むことを特徴とする請求項9に記載の現像剤。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して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有する画像形成装置であって、前記現像剤が、請求項9又は10に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
- 静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を現像剤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む画像形成方法であって、前記現像剤が、請求項9又は10に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記現像剤が、請求項9又は10に記載の現像剤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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