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JP2019168534A - 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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JP2019168534A JP2018054920A JP2018054920A JP2019168534A JP 2019168534 A JP2019168534 A JP 2019168534A JP 2018054920 A JP2018054920 A JP 2018054920A JP 2018054920 A JP2018054920 A JP 2018054920A JP 2019168534 A JP2019168534 A JP 2019168534A
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【課題】画像のこすり耐性に優れる静電荷像現像用トナーを提供すること。【解決手段】式Sで表される表面性指標値が、2.8を超え3.5以下である静電荷像現像用トナー。(表面性指標値)=(比表面積実測値)/(比表面積計算値) 式S(比表面積計算値)=(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和)/{(トナーの比重)×(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和)}【選択図】なし

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。
電子写真法など、静電荷像を経て画像情報を可視化する方法は、現在さまざまな分野で利用されている。
従来、電子写真法においては、感光体や静電記録体上に種々の手段を用いて静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーと呼ばれる検電性粒子を付着させて静電潜像(トナー像)を現像し、被転写体表面に転写し、加熱等により定着する、という複数の工程を経て、可視化する方法が一般的に使用されている。
特許文献1には、結着剤樹脂と着色剤とを含有する現像剤であって、現像剤粒子を水溶液中に懸濁させ、この懸濁液を通過させつつ、懸濁液中の現像剤粒子を静止画像として撮像し、画像解析により粒子像の投影面積と周囲長とから現像剤粒子の円相当径と円形度とを求めた場合、現像剤粒子の50%平均径Aと、10%平均径Bの比B/Aが40〜80%、平均円形度が0.93〜1.0、かつ円形度0.85以下の割合が3.0%以下であることを特徴とする現像剤が開示されている。
特開平9−197714号公報
本発明が解決しようとする課題は、下記式Sで表される表面性指標値が2.8以下であるか、又は、3.5を超える場合に比べ、画像のこすり耐性に優れ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> 下記式Sで表される表面性指標値が、2.8を超え3.5以下である静電荷像現像用トナー。
(表面性指標値)=(比表面積実測値)/(比表面積計算値) 式S
(比表面積計算値)=(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和)/{(トナーの比重)×(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和)}
<2> 蛍光X線分析により測定されるトナー中のカルシウム原子の含有量が、0.01kcps以上0.30kcps以下である<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3> 蛍光X線分析により測定されるトナー中のカルシウム原子の含有量が、0.05kcps以上0.10kcps以下である<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4> 前記トナーのフローテスターによる1/2降下温度が、110℃以上150℃以下である<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<5> 前記トナーのフローテスターによる1/2降下温度が、120℃以上140℃以下である<4>に記載の静電荷像現像用トナー。
<6> 前記トナーの比表面積計算値が、0.70以上0.90以下である<1>乃至<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<7> 前記トナーの比表面積計算値が、0.75以上0.85以下である<6>に記載の静電荷像現像用トナー。
<8> 前記トナーが、結着樹脂を含む<1>乃至<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<9> 前記結着樹脂の重量平均分子量が、25,000以上60,000以下である<8>に記載の静電荷像現像用トナー。
<10> <1>乃至<9>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。
<11> <1>乃至<9>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。
<12> <10>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。
<13> 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、<10>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。
<14> 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、<10>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。
前記<1>又は<8>に係る発明によれば、前記式Sで表される表面性指標値が2.8以下であるか、又は、3.5を超える場合に比べ、画像のこすり耐性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<2>に係る発明によれば、蛍光X線分析により測定されるトナー中のカルシウム原子の含有量が、0.01kcps未満であるか、又は、0.30kcpsを超える場合に比べ、画像のこすり耐性により優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<3>に係る発明によれば、蛍光X線分析により測定されるトナー中のカルシウム原子の含有量が、0.05kcps未満であるか、又は、0.10kcpsを超える場合に比べ、画像のこすり耐性により優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<4>に係る発明によれば、トナーのフローテスターによる1/2降下温度が、110℃未満であるか、又は、150℃を超える場合に比べ、画像のこすり耐性により優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<5>に係る発明によれば、トナーのフローテスターによる1/2降下温度が、120℃未満であるか、又は、140℃を超える場合に比べ、画像のこすり耐性により優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<6>に係る発明によれば、トナーの比表面積計算値が、0.70未満であるか、又は、0.90を超える場合に比べ、画像のこすり耐性により優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<7>に係る発明によれば、トナーの比表面積計算値が、0.75未満であるか、又は、0.85を超える場合に比べ、画像のこすり耐性により優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<9>に係る発明によれば、結着樹脂の重量平均分子量が、25,000未満であるか、又は、60,000を超える場合に比べ、画像のこすり耐性により優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<10>乃至<14>に係る発明によれば、前記式Sで表される表面性指標値が2.8以下であるか、又は、3.5を超える静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、画像のこすり耐性に優れる静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置又は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を示す概略構成図である。 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。
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、「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。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、下記式Sで表される表面性指標値が、2.8を超え3.5以下である。
(表面性指標値)=(比表面積実測値)/(比表面積計算値) 式S
(比表面積計算値)=(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和)/{(トナーの比重)×(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和)}
従来のトナーでは、トナー表面の凹凸が少なく、トナー粒子表面の露出が少なくなるため、連続出力により定着手段の定着温度が低下した上でハーフトーン画像を出力すると、トナー間の接着性が不十分であり、画像のこすり耐性が低いという問題がある。
また、静電荷像現像用トナーの表面性を確認する方法としては、コールターカウンターによる比表面積等の測定及び算出方法が知られているが、フロー式粒子像分析(FR−IA)による方法がより優れている。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、上記の構成により、画像のこすり耐性に優れる。その理由は、定かではないが、以下に示すように推測される。
トナーの表面性指標値が、2.8を超え3.5以下であることにより、トナー表面に凹凸が多く存在するため、外添剤が凹部に移行しやすい。トナー表面の露出がかなり多く、定着時にトナー同士の接着性が高まると考えられる。そのため低温低湿下でベタ画像を連続出力し、定着手段の温度が低下した場合においても、トナー間の接着性に優れることから、特に低画像密度のハーフトーン画像を出力したときの、画像のこすり耐性に優れる静電荷像現像用トナーが得られると推定している。
以下、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーについて詳細に説明する。
(表面性指標値)
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、下記式Sで表される表面性指標値が、2.8を超え3.5以下である。
(表面性指標値)=(比表面積実測値)/(比表面積計算値) 式S
なお、本実施形態におけるトナーの比表面積実測値は、窒素吸着法による測定値である。具体的には、BET式を用い、窒素吸着法の一点法により測定する。なお、平衡相対圧は0.3とする。
本実施形態におけるトナーの比表面積計算値は、以下の式により算出される。
(比表面積計算値)=(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和)/{(トナーの比重)×(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和)}
比表面積計算値の算出におけるフロー式粒子像分析(FPIA)は、フロー式粒子像分析装置Sysmex社製FPIA−3000で測定する。
本装置では、水などに分散させた粒子をフロー式粒子像分析法によって測定する方式が採用されており、吸引された粒子懸濁液はフラットシースフローセルに導かれ、シース液によって偏平な試料流が形成される。その試料流にストロボ光を照射することにより、通過中の粒子は対物レンズを通して、CCD(Charge Coupled Device)カメラで、静止画像として撮像される。撮像された粒子像を、2次元画像処理して、投影面積から円相当径を算出する。円相当径に関しては、4500個のトナーについて、各々画像解析を行い、統計処理することによって円相当径を求め、4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和、及び、4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和を求める。
なお、前記フロー式粒子像分析による測定には、HPFモード(高分解能モード)を使用し、希釈倍率は1.0倍とする。
また、トナーの比重の測定方法は、ゲーリュサック型比重瓶を用い、JIS−K−0061の8.2.2に準拠して真比重を測定した。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーにおける前記式Sで表される表面性指標値は、画像のこすり耐性の観点から、2.85以上3.45以下であることが好ましく、2.95以上3.20以下であることがより好ましく、3.00以上3.20以下であることが特に好ましい。
前記表面性指標を制御する方法としては、例えば、樹脂粒子を含む凝集粒子を融合・合一させる際、その温度、pHなどを適宜調整すること等により制御することができる。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーにおける前記比表面積計算値は、画像のこすり耐性の観点から、0.65以上0.95以下であることが好ましく、0.70以上0.90以下であることがより好ましく、0.75以上0.85以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、蛍光X線分析により測定されるトナー中のカルシウム原子の含有量が、画像のこすり耐性の観点から、0.005kcps以上0.35kcps以下であることが好ましく、0.01kcps以上0.30kcps以下であることがより好ましく、0.03kcps以上0.15kcps以下であることが更に好ましく、0.05kcps以上0.10kcps以下であることが特に好ましい。
本実施形態における蛍光X線分析により測定されるトナー中のカルシウム原子の含有量の測定方法は、トナーを蛍光X線分析装置(XRF−1500、(株)島津製作所製)を用いて、トナー中に含まれるカルシウム原子量のnet強度を測定した。なお、試料前処理としては、トナー0.13gを加圧成型にてディスク成型し、測定条件は定性定量測定で、管電圧40kV、管電流90mA、測定面積10mmφ、測定時間30分で測定した。
トナーにおけるカルシウム原子の含有量は、例えば、トナーの調製に使用するカルシウム凝集剤の使用等により調整される。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーのフローテスターによる1/2降下温度は、画像のこすり耐性の観点から、110℃以上150℃以下であることが好ましく、120℃以上140℃以下であることがより好ましく、125℃以上135℃以下であることが特に好ましい。
本実施形態におけるトナーのフローテスターによる1/2降下温度の測定方法は、高化式フローテスターCFT−500((株)島津製作所製)を用い、ダイスの細孔の径を1.0mm、加圧荷重を10kgf/cm、昇温速度を7℃/分とした条件下で、1cmの試料を溶融流出させたときの流出開始点から終了点の高さの1/2に相当する温度での粘度を求める。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子(「トナー母粒子」ともいう。)と、必要に応じて、外添剤と、を含んで構成される。
(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有し、結着樹脂、及び、離型剤を含有することが好ましい。
本実施形態において、トナー粒子としては、例えば、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等のトナー粒子の他、白色トナー粒子、透明トナー粒子、光輝性トナー粒子等であってもよく、特に制限はない。
−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(例えば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。
中でも、スチレンアクリル樹脂が好適に用いられる。
これらの結着樹脂は、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。
結着樹脂の重量平均分子量(Mw)は、画像のこすり耐性の観点から、5,000以上1,000,000以下が好ましく、7,000以上500,000以下がより好ましく、25,000以上60,000以下であることが特に好ましい。結着樹脂の数平均分子量(Mn)は、2,000以上100,000以下が好ましい。結着樹脂の分子量分布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。
結着樹脂の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(株)製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー(株)製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、テトラヒドロフラン(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。
結着樹脂の含有量は、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%以下が更に好ましい。
また、トナー粒子を白色トナー粒子とする場合の結着樹脂の含有量は、白色トナー粒子全体に対して、30質量%以上85質量%以下が好ましく、40質量%以上60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。
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。
離型剤の含有量は、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。
−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、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、塩基性炭酸鉛、硫化亜鉛−硫酸バリウム混合物、硫化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の顔料;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、チアゾール系等の染料等が挙げられる。
また、トナー粒子を白色トナー粒子とする場合には、着色剤として白色顔料を用いればよい。
白色顔料としては、酸化チタン及び酸化亜鉛が好ましく、酸化チタンがより好ましい。
着色剤は、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。
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。
着色剤の含有量は、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。
また、トナー粒子を白色トナー粒子とする場合の白色顔料の含有量は、白色トナー粒子全体に対して、15質量%以上70質量%以下が好ましく、20質量%以上60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、無機粉体等の公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。
−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。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を含む芯部と、結着樹脂を含む被覆層と、で構成されている。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)は、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
トナー粒子の体積平均粒径は、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質量%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について、各々の粒径を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。
測定された粒径について、小径側から体積基準の累積分布を描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vと定義する。
本実施形態においてトナー粒子の平均円形度は、特に制限はないが、像保持体からのトナーのクリーニング性を良化する観点からは、0.91以上0.98以下が好ましく、0.94以上0.98以下がより好ましく、0.95以上0.97以下が更に好ましい。
本実施形態においてトナー粒子の円形度とは、(粒子投影像と同じ面積をもつ円の周囲長)÷(粒子投影像の周囲長)であり、トナー粒子の平均円形度とは、円形度の分布において小さい側から累積50%となる円形度である。トナー粒子の平均円形度は、フロー式粒子像解析装置でトナー粒子を少なくとも3000個解析して求める。後述の[実施例]に具体的な測定方法を記載する。
トナー粒子の平均円形度は、例えば、トナー粒子を凝集合一法で製造する場合、融合・合一工程における、分散液の撹拌速度、分散液の温度又は保持時間を調整することによって制御しうる。
(外添剤)
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。前記無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、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無機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、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下であることが好ましい。
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10質量%以下が好ましく、0.01質量%以上6質量%以下がより好ましい。
[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。これらの製法に特に制限はなく、公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を加熱し、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。
以下、各工程の詳細について説明する。
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−
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。
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、転相乳化法によって分散媒に樹脂粒子を分散させてもよい。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、水系媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの転相を行い、樹脂を水系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以下が更に好ましい。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ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。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は、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。
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、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を適切に調整し、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に近い温度(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)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撹拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に含まれ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。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。
中でも、カルシウム塩化合物が好ましく挙げられる。
凝集剤と共に、該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;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;などが挙げられる。
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;イミノ二酢酸(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
−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を、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。
本実施形態に係るトナー粒子は、上述のようにトナーの表面性指標値が、2.8を超え3.5以下であるため、従来のトナー粒子に比較してトナー表面に凹凸が多く存在する。このようなトナーを得るために、例えば、凝集粒子形成工程において凝集剤を複数回添加してもよく、凝集剤の添加量を増やしてもよい。また、融合・合一工程において界面活性剤を添加してもよい。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、前記凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、を更に混合し、凝集粒子の表面に更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。
融合・合一工程終了後、溶液中に形成されたトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程、及び乾燥工程を施して乾燥した状態のトナー粒子を得る。洗浄工程は、帯電性の観点から、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。固液分離工程は、生産性の観点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。乾燥工程は、生産性の観点から、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を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して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。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、この表面に樹脂を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;などが挙げられる。
被覆用の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。被覆用の樹脂及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等の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。
芯材の表面を樹脂で被覆するには、被覆用の樹脂、及び各種添加剤(必要に応じて使用する)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、使用する樹脂の種類や、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、その後に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、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、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、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;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;等の公知の画像形成装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が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。
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着脱す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説明するが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、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」ともいう)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。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して着脱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の上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20の内面に接する、駆動ロール22及び支持ロール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に向う方向に走行するようになっている。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。中間転写ベルト20の像保持面側には、駆動ロール22と対向して中間転写ベルトクリーニング装置30が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)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、ブラックの各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、同等の構成及び動作を有しているため、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の画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。
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(一次転写手段の一例)5Y、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(像保持体クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
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。各ユニットの一次転写ロール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の値を変える。
以下、第1のユニット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からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの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する。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現像され可視化される。
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の内部で撹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上のイエローの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し、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、第1のユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+10μAに制御されている。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。
第2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にてイエローのトナー画像が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、中間転写ベルトの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し、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。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。
トナー画像が転写された記録紙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。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。
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。記録媒体としては、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更に向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、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。
<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。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、現像手段と、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。以下の説明においては、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の一例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。
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。
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が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。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、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
また、トナーの表面性指標値、比表面積実測値及び比表面積計算値、トナーの比重、トナーのフローテスターによる1/2降下温度、並びに、トナー中のカルシウム原子の含有量については、前述した方法により測定又は算出した。
(実施例1)
−シアン着色粒子分散液の調製−
・C.I.Pigment Blue 15:3:50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):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、シアン着色粒子分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
−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):60部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2部
・イオン交換水:140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30%)を得た。
−スチレンアクリル樹脂分散液の調製−
・スチレン:308部
・n−ブチルアクリレート:100部
・アクリル酸:4部
・ドデカンチオール:3部
・プロパンジオールジアクリレート:1.5部
上記成分を混合し、溶解した混合物を、アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンSC)4部をイオン交換水550部に溶解した水溶液に投入して、フラスコ中で乳化した後、10分間混合しながら、これに過硫酸アンモニウム6部をイオン交換水350部に溶解した水溶液を投入し、窒素置換を行った後、フラスコ内を撹拌しながら内容物が75℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、平均粒径が195nm、重量平均分子量(Mw)が41,000である樹脂粒子を分散させてなるスチレンアクリル樹脂分散液(樹脂粒子濃度:40%)を得た。なお、非晶性スチレンアクリル樹脂のガラス転移温度は52℃であった。
−シアントナー粒子の作製−
・イオン交換水:400部
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液:240部
・シアン着色剤粒子分散液:64部
・離型剤粒子分散液:56部
以上の混合成分を撹拌槽中に投入し、ホモジナイザーで十分に混合及び分散した後、凝集剤1として塩化カルシウム12.0部をイオン交換水50部に溶解した水溶液を、撹拌槽を200rpm(回転/分)で撹拌しながら10分間かけて添加し、添加終了後そのまま40℃まで0.5℃/minで加熱して30分間保持した後、0.5℃/minで49℃まで加熱した。49℃で40分保持した後、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)で粒径を測定すると体積平均粒径4.8μmの凝集粒子が生成していることが確認された。更に、加熱用ジャケットの温度を上げて52℃で40分間保持した。
上記のように調製した凝集粒子を含む分散液に、更に、凝集剤2として塩化カルシウム4.0部をイオン交換水20部に溶解した水溶液を添加した後、前記樹脂粒子分散液65部を緩やかに添加し、更に加熱用ジャケットの温度を上げて53℃で1時間保持した。得られた付着粒子について、体積平均粒径を測定すると5.7μmであった。
次に、pHが6.0になるように1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加した後、撹拌を継続しながら85℃まで緩やかに加熱したところでアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK)を0.5部添加し60分間保持した。その後96℃まで加熱し、1mol/Lの硝酸水溶液をpH5.0になるまで加え、5時間保持した。その後、得られたトナースラリーを40℃まで冷却し、更にこのスラリーを目開き30μm網で篩分してシアントナーを得た。
−静電荷像現像用トナーの作製−
シアントナー粒子:100部
シリカ粒子(日本アエロジル(株)製、商品名RY50):0.8部
上記組成をヘンシェルミキサーにより周速20m/sで15分間の混合を行い、実施例1のトナー(静電荷像現像用トナー)を得た。
−キャリアの作製−
スチレンメチルメタクリレート共重合体:5部
(質量比(スチレン/メチルメタクリレート):70/30、Mw:80,000)
トルエン:15部
カーボンブラック(キャボット社製、Regal330):1部
上記成分を混合し、10分間スターラーで撹拌させて被覆層形成用溶液を調製した。次に、この被覆液とフェライト粒子(体積平均粒径:40μm)100部とを真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、更に加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを作製した。
−静電荷像現像剤の作製−
実施例1のトナー8部とキャリア92部とをVブレンダーにて混合し、実施例1の現像剤(静電荷像現像剤)を作製した。また、トナー(1)を、上記のトナーの作製で作製した各トナーに変更して、各現像剤を得た。
(実施例2乃至11、及び、比較例2)
使用する凝集剤1、凝集剤2、及び、界面活性剤の量を下記表1に記載の量に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
(実施例12)
使用する凝集剤1、凝集剤2をPAC(浅田化学工業(株)製、PAC100W)に、凝集剤1、凝集剤2及び、界面活性剤の量を下記表1に記載の量に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
(比較例1)
−シアントナーの作製−
・イオン交換水:400部
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液:240部
・シアン着色剤粒子分散液:64部
・離型剤粒子分散液:56部
以上の混合成分を撹拌槽中に投入し、ホモジナイザーで十分に混合及び分散した後、凝集剤として塩化カルシウム6.1部をイオン交換水50部に溶解した水溶液を、撹拌槽を200rpmで撹拌しながら10分間かけて添加し、添加終了後そのまま40℃まで0.5℃/minで加熱して30分間保持した後、0.5℃/minで49℃まで加熱した。49℃で40分保持した後、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)で粒径を測定すると体積平均粒径4.8μmの凝集粒子が生成していることが確認された。更に、加熱用ジャケットの温度を上げて52℃で40分間保持した。
上記のように調製した凝集粒子を含む分散液に、更に、前記樹脂粒子分散液65部を緩やかに添加し、更に加熱用ジャケットの温度を上げて53℃で1時間保持した。得られた付着粒子について、体積平均粒径を測定すると5.7μmであった。
次に、pHが6.0になるように1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加した後、撹拌を継続しながら85℃まで緩やかに加熱し60分間保持した。その後96℃まで加熱し、1mol/Lの硝酸水溶液をpH5.0になるまで加え、5時間保持した。その後、得られたトナースラリーを40℃まで冷却し、更にこのスラリーを目開き30μm網で篩分してシアントナーを得た。
前記で得られたシアントナーを用いた以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
<こすり耐性評価>
静電荷像現像剤を市販の電子写真複写機(Docu Centre Color450(富士ゼロックス(株)製))の現像器に充填し、温度15℃、湿度20%RHの環境下で、PREMIER 80 A4 WHITE PAPEER(ゼロックス社製、坪量80g/m)に画像密度が100%のベタ画像を10,000枚出力した。その直後に、日本画像学会テストチャートNo.5−2をOKプリンス上質紙(坪量127g/m)に出力した。この定着画像を表面性試験機トライボギア14DR(新東科学(株)製)を用い、画像上に未使用のOKプリンス上質紙を載せて100gの垂直荷重で、こすり速度10mm/sec、こすり往復幅2cm、こすり往復回数10回で、定着画像表面を未使用紙でこすり、こすったあとの未使用紙の汚れを目視及び50倍ルーペを用いて観察した。
評価基準は以下の通りである。
A:トナーによる汚れは確認されなかった。
B:トナーによる汚れは目視では確認できないが、ルーペ観察では軽微な汚れが確認された。
C:トナーによる汚れが目視でごく軽微に確認された。
D:トナーによる汚れが目視で顕著に確認された。
前記表1に示す結果から、本実施例の静電荷像現像用トナーは、比較例の静電荷像現像用トナーに比べ、得られる画像のこすり耐性に優れることがわかる。
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(像保持体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)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写ベルトクリーニング装置(中間転写体クリーニング手段の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
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(像保持体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)

Claims (14)

  1. 下記式Sで表される表面性指標値が、2.8を超え3.5以下である
    静電荷像現像用トナー。
    (表面性指標値)=(比表面積実測値)/(比表面積計算値) 式S
    (比表面積計算値)=(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和)/{(トナーの比重)×(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和)}
  2. 蛍光X線分析により測定されるトナー中のカルシウム原子の含有量が、0.01kcps以上0.30kcps以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 蛍光X線分析により測定されるトナー中のカルシウム原子の含有量が、0.05kcps以上0.10kcps以下である請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記トナーのフローテスターによる1/2降下温度が、110℃以上150℃以下である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記トナーのフローテスターによる1/2降下温度が、120℃以上140℃以下である請求項4に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記トナーの比表面積計算値が、0.70以上0.90以下である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記トナーの比表面積計算値が、0.75以上0.85以下である請求項6に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記トナーが、結着樹脂を含む請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 前記結着樹脂の重量平均分子量が、25,000以上60,000以下である請求項8に記載の静電荷像現像用トナー。
  10. 請求項1乃至請求項9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。
  11. 請求項1乃至請求項9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。
  12. 請求項10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。
  13. 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10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。
  14. 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10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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