JP4984913B2 - 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、画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
これにより待機状態(直ぐに画像形成が可能な状態)における消費電力、特にエネルギー消費量の大きい定着機における消費電力を抑制できるからである。また、定着温度の低温度化により、定着機が室温から定着可能な状態な温度に到達するまでの時間がより短くなるため、完全停止状態(装置への電源供給が完全に停止されており、直ぐに画像が形成できない状態)から待機状態に移行するのに要する時間(所謂ウォームアップタイム)も短縮することも可能である。
また、これに対応して、従来よりも低温で定着が可能なトナーが種々検討されてきており、低温域での定着を可能とする上では、トナー用の結着樹脂として結晶性樹脂を用いることが一般的に知られている。しかしながら、実用上の観点からは、結着樹脂としては結晶性樹脂と共に非結晶性樹脂が併用される。例えば、コア層と、これを被覆するシェル層とから構成され、コア層の結着樹脂主成分として結晶性樹脂を用い、シェル層の結着樹脂として非結晶性樹脂を用いたトナーなどが一例として挙げられる(特許文献1参照)。
本発明は、帯電処理を行った後に数時間から十数時間以上放置しても帯電量の低下が抑制できる静電荷像現像用トナー、並びに、これを用いた静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置を提供することを課題とする。
請求項1に係わる発明は、
結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、
コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、
を有することを特徴とする静電荷像現像用トナーである。
前記炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物が、前記結晶性樹脂および前記非結晶性樹脂から選択される少なくとも一方の樹脂の重合に用いる触媒であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
前記炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物が、Sn元素およびTi元素から選択されるいずれか一方の金属元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
前記結晶性樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
前記非結晶性樹脂が、非結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーを含むことを特徴とする静電荷像現像剤である。
トナー像形成手段を少なくとも備えた画像形成装置に対して脱着可能であり、前記トナー像形成手段に供給するための現像剤を収納し、
前記現像剤が、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーを含むことを特徴とするトナーカートリッジである。
画像形成装置に対して脱着可能であり、
画像形成装置に対して脱着可能であり、
像保持体と、現像剤を収容すると共に前記像保持体表面に形成された静電潜像に前記現像剤を供給してトナー像を形成するトナー像形成手段とを少なくとも備え、
前記現像剤が、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーを含むことを特徴とするプロセスカートリッジである。
像保持体表面を帯電する帯電工程と、帯電された前記像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を前記現像剤により現像してトナー像を形成するトナー像形成工程と、前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写工程と、前記記録媒体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程と、を少なくとも含み、
前記現像剤が、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーを含むことを特徴とする画像形成方法である。
像保持体と、該像保持体表面を帯電する帯電手段と、帯電された前記像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を前記現像剤により現像してトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写手段と、前記記録媒体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を少なくとも備え、
前記現像剤が、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーを含むことを特徴とする画像形成装置である。
請求項2に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、帯電処理を行った後に数時間から十数時間以上放置しても帯電量の低下をより一層抑制できる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
請求項3に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、炭素数が5以上18以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を、トナーの結着樹脂重合用の触媒として利用できるため、結着樹脂中で炭素数が5以上18以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物の分散性がより均一にでき、この場合、帯電処理を行った後に数時間から十数時間以上放置しても帯電量の低下をより一層抑制できる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
請求項4に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、特に用紙に対して低温定着性が優れた静電荷像現像用トナーを提供することができる。
請求項5に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、結晶性ポリエステル樹脂と親和性に優れた非結晶性樹脂を用いることにより低温定着性が更に優れた静電荷像現像用トナーを提供することができる。
請求項9に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、完全停止状態)から直ぐに画像を形成しても、トナーの帯電量不足に起因するかぶりの発生等を抑制し、画像形成の初期から良好な品質の画像を得ることができる画像形成方法を提供することができる。
請求項10に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、完全停止状態)から直ぐに画像を形成しても、トナーの帯電量不足に起因するかぶりの発生等を抑制し、画像形成の初期から良好な品質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」と称す場合がある)は、結晶性樹脂と、非結晶性樹脂と、炭素数が5以上18以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物と、を少なくとも含むことを特徴とする。
但し、本発明のトナーは、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーが採用される。
本発明のトナーは結晶性樹脂を含むため、低温域(110℃以上140℃以下の範囲)での定着も可能である。これは、結晶性樹脂が、融点を超えると著しく溶融粘度が低下するという性質を有するためである。この結晶性樹脂(特に重量分子量が5000以上の結晶性樹脂)は、非結晶性樹脂と比べて疎水性が高く(すなわち、溶解度パラメーターSP値が小さい)、親水性の高い(すなわち、溶解度パラメーターSP値が大きい)非結晶性樹脂とは親和性に乏しい。このため、結晶性樹脂と非結晶性樹脂とは基本的には均一に混合し難しく、これら2種類の樹脂を加熱混合したとしても相分離が起こりサイズの大きい結晶性樹脂のドメインが非結晶性樹脂からなるマトリックス中に形成される傾向にある。
なお、上述した「結晶性樹脂および非結晶性樹脂が混合」とは、トナーの製造方法にもよるが、例えば混練粉砕法によりトナーを作製する場合には、2種類の樹脂が機械的に混合されることを意味し、凝集合一法を利用する場合には、原料分散液中に存在する結晶性樹脂粒子と非結晶性樹脂粒子と(その他、必要に応じて利用される原料粒子と)が凝集して凝集粒子を形成する過程で混合する場合などを意味する。
なお、相溶性向上剤を樹脂重合時の触媒としても利用する場合、重合する樹脂の種類としては特に限定されるものではないが、結晶性樹脂および非結晶性樹脂の少なくとも一方がポリエステル樹脂であることが好ましく、双方がポリエステル樹脂であることがより好ましい。結晶性樹脂として結晶性ポリエステル樹脂を用いた場合、特に用紙に対する低温定着性により優れたトナーを得ることができる。また、非結晶性樹脂として非結晶性ポリエステル樹脂を用いた場合、結晶性ポリエステル樹脂との親和性に優れるためより低温定着性が更に優れたトナーを得ることができる。
しかし、本発明のトナーが、上述したコアシェル構造を有する場合、結晶性樹脂と非結晶性樹脂の相溶性が向上するので、トナーの作製に際してシェル層の形成も良好となり、結晶性樹脂ドメインを小さくすることができるだけでなく、コア層中の結晶性樹脂がトナー表面へ露出することも抑制することができる。
相溶性向上剤を構成するアルキル基の炭素数は5以上18以下であることが必要であり、7以上12以下が好ましい。炭素数が5未満の場合、アルキル基と結晶性樹脂との親和性が低下し、結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを相溶させることができなくなる。また、炭素数が18を超えると、相溶性向上剤全体として疎水性が高くなりすぎて、非結晶性樹脂との親和性が低下し、結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを相溶させることができなくなる。このため、いずれの場合においても、トナーに帯電処理を行った後に数時間から十数時間以上放置すると帯電量が著しく低下してしまう。
一方、トナーの作製に用いる結晶性樹脂や非結晶性樹脂が、ポリエステル樹脂であり、このポリエステル樹脂を重合する際の触媒として相溶性向上剤を利用する場合、相溶性向上剤を構成するアルキル基の炭素数が18を超えると、樹脂重合時にエステル化反応を促進する触媒としての効果が低下するため、得られるポリエステル樹脂の分子量制御が困難となり、分子量分布がブロードになる場合がある。
また、相溶性向上剤を構成する金属としては、公知の有機金属化合物を構成する金属であれば特に限定されず、例えば、Sn、Ti、Al、Ca等が挙げられる。
なお、特開昭63−101856号公報、特開昭61−272758号公報、特開昭62−287260号公報、特開2005−215271号公報等には、錫やチタンを含む有機金属塩が、トナー用結着樹脂の樹脂重合用触媒として利用できることが記載されているが、樹脂重合用触媒としても利用できる可能性があるという観点からは、相溶性向上剤を構成する金属としてはSn又はTiが好ましく、特にSnが最も好ましい。
なお、以上に列挙した中でも2−エチルヘキサン酸スズ、ジオクタン酸スズ、ジステアリン酸スズが特に好ましい。また、相溶性向上剤は2種類以上を組み合わせて用いることもできる。
なお、相溶性向上剤が、結晶性樹脂や非結晶性樹脂がポリエステル樹脂であり、且つ、その重合時の触媒としても用いられるものである場合は、相溶性向上剤は重合に用いるモノマー全量に対して0.01質量%以上2質量%以下の範囲で用いられることが好ましく、0.05質量%以上1質量%以下の範囲で用いられることがより好ましく、0.1質量%以上0.7質量%以下の範囲で用いられることが更に好ましい。
重合に用いるモノマー全量に対する相溶性向上剤の使用量が0.01質量%未満では、ポリエステル重合時の反応時間が長くなるとともに、結晶性樹脂と非結晶性樹脂との相溶性を向上させる効果が得られにくくなる場合がある。これに加えて、ポリエステル樹脂の分子量分布もブロードになり、その結果得られるトナーの定着性も劣化する場合がある。一方、2質量%を超えると、得られるトナーの帯電特性に影響を及ぼすようになり、環境により帯電量が大きく変動してしまう場合がある。
結晶性樹脂としては、公知の結晶性を有する樹脂であれば特に制限はなく、具体的には、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ビニル系樹脂などが挙げられるが、低温域での定着を容易とする観点からは結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
ここで、本願明細書において「結晶性樹脂」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が6℃以内であることを意味する。一方、「非結晶性樹脂」とは、吸熱ピークが存在してもその半値幅が6℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂を意味する。
なお、トナーを構成する結晶性樹脂や非結晶性樹脂、その他必要に応じて用いられる離型剤等の各材料の融点やガラス転移温度は、示差走査熱量計(島津製作所社製:DSC−50)を用い、昇温速度10℃/分の条件下で測定して求めた。この際、融点は、吸熱ピークの頂点における温度として求め、ガラス転移温度はベースラインの延長線と吸熱ピークの立ち上がりライン(ピークの頂点に対して低温側のライン)との延長線の交点における温度として求めた。
また、結晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフイー(GPC)法による分子量測定で、5000以上100000以下の範囲であることが好ましく、10000以上50000以下の範囲であることが好ましい。一方、数平均分子量(Mn)は、GPC法による分子量測定で、2000以上10000以下の範囲であることが好ましい。
また、分子量分布Mw/Mnは1.5以上100以下の範囲であることが好ましく、2以上20以下の範囲であることが好ましい。
非結晶性樹脂としては、公知の非結晶性を有する樹脂であれば特に制限はなく、公知の樹脂材料を用いることができる。結着樹脂として結晶性樹脂と共に、非結晶性樹脂を併用することにより、トナーとして必要な強度や帯電性を確保することができる。
非結晶性樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸エチルヘキシル、酢酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニル基を有するエステル類;マレイン酸メチル、マレイン酸エチル、マレイン酸ブチルなどの二重結合を有するカルボン酸類;エチレン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン等のオレフィン類;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の二重結合を有するカルボン酸類;などを単独で重合、または2種類以上を共重合したもの、さらにはこれらを混合したものを挙げることができる。
重量平均分子量や、数平均分子量が上記範囲より小さい場合には、低温域での定着性には優れるものの、耐ホットオフセット性が劣化する場合がある。一方、重量平均分子量や、数平均分子量が上記範囲を超える場合には、耐ホットオフセット性は充分に確保できるものの、低温域での定着性が低下する場合がある。これに加えて、定着時にトナー中に存在する結晶性ポリエステルの染み出しを阻害する為、ドキュメント保存性に悪影響を及ぼす可能性もある。
結晶性樹脂や非結晶性樹脂としては、上述したようにポリエステル樹脂を用いることが好ましい。この場合、結着樹脂として用いられる結晶性樹脂および非結晶性樹脂の少なくとも一方がポリエステル樹脂であることが好ましいが、双方がポリエステル樹脂であることが特に好ましい。
ポリエステル樹脂は多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから重合される。なおトナーの作製に際して、ポリエステル樹脂としては市販品を使用してもよいし、必要に応じて重合したものを使用してもよい。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。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。
しかしながら、本発明では、相溶性向上剤を用いているため、帯電性劣化の抑制に優れた特性を有するスルホン酸基を有さない結晶性ポリエステル樹脂を用いても、非結晶性樹脂との相溶性が確保できる。
また、3価以上の多価アルコールとしては、例えばソルビトール、ペンタエリスリトール、グリセロール、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
主鎖部分が分岐型では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下してしまう為、耐トナーブロッキング性、画像保存性、及び低温定着性が悪化してしまう場合がある。また、主鎖部分の炭素数が4未満であると、エステル結合基濃度が高いことから電気抵抗が低く、その影響がトナーの帯電性を劣化させる場合がある。一方、主鎖部分の炭素数が20を超えると実用上の材料の入手が困難となる場合がある。それゆえ、主鎖部分の炭素数としては14以下であることがより好ましい。
3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。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。
また、結晶性ポリエステル樹脂の重合に用いる多価アルコール成分のうち、前記脂肪族ジオール成の含有量が80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることが好ましい。前記脂肪族ジオール成の含有量が80モル%未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下する為、耐トナーブロッキング性、画像保存性及び、低温定着性が悪化してしまう場合がある。
なお、必要に応じて、酸価や水酸基価の調製等の目的で、酢酸、安息香酸等の1価の酸や、シクロヘキサノールベンジルアルコール等の1価のアルコールも使用することができる。
ポリエステル樹脂は、上記多価アルコールと多価カルボン酸を常法に従って縮合反応させることによって製造することができる。例えば、上記多価アルコールと多価カルボン酸、必要に応じて触媒を入れ、温度計、撹拌器、流下式コンデンサを備えた反応容器に配合し、不活性ガス(窒素ガス等)の存在下、150℃以上250℃以下の範囲で加熱し、副生する低分子化合物を連続的に反応系外に除去し、所定の酸価に達した時点で反応を停止させ、冷却し、目的とする反応物を取得することによって製造することができる。
なお、ポリエステル樹脂の製造時に使用可能な触媒としては、前述した相溶性向上剤を用いることもできる。
ポリエステル樹脂の酸価は、原料の多価カルボン酸成分と多価アルコール成分との配合比と反応率により、ポリエステル樹脂の末端のカルボキシル基を制御することによって調整することができる。あるいは、多価カルボン酸成分として無水トリメリット酸を使用することによってポリエステル樹脂の主鎖中にカルボキシル基を有するものが得られる。
このようにして得られた樹脂粒子分散液の粒子径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(LA−700堀場製作所製)で測定することができる。
本発明のトナーには、通常は着色剤が含まれていることが好ましい。但し、バーコードなどの暗号情報画像を形成する場合のように肉眼での視認できないことが要求される用途や、画像の光沢性の向上のために透明画像を形成する場合のように透明性が要求される用途などでは、着色剤は含まれていなくてもよい。
黒顔料としてはカーボンブラック、磁性粉等が使用できる。
黄色顔料としては、例えば、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントイエローNCG等があげられる。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、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、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどがあげられる。
また、これらを混合し、更には固溶体の状態で使用できる。
また、トナーを凝集合一法を利用して作製する場合、これらの着色剤は、極性を有するイオン性界面活性剤を用い、既述したホモジナイザーを用いて水系溶媒中に分散し、着色剤粒子分散液として利用できる。
着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透過性、トナー中での分散性の観点から選択される。トナー中に含まれる着色剤の含有量は、トナーに含まれる結着樹脂100質量部に対して4質量部以上20質量部以下の範囲内が好適である。
トナーには必要に応じて離型剤を添加することもできる。離型剤を用いる場合、離型剤はトナー中に3質量%以上30質量%以下の範囲で含まれることが好ましく、5質量%以上15質量%以下の範囲が好ましい。3質量%未満では十分な定着安定性が得られない場合があり、30質量%より多いと感光体表面へのフィルミングが発生しやすくなり、定着画像が容易に破壊される不具合が生じる場合がある。
また、離型剤の改質助剤成分として、炭素数10以上18以下の高級アルコールやその混合物、及び炭素数16以上22以下の高級脂肪酸モノグリセライドやその混合物を併用することもできる。
トナーには、上記に列挙した成分以外にも必要に応じて、種々の添加剤を内添したり外添したりすることができる。この添加剤としては、例えば帯電制御剤や、流動性助剤、クリーニング助剤などを一例として挙げることができる。
例えば、帯電制御剤として、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウムなど通常トナー表面の外添剤として使うすべての無機粒子を挙げることができる。これらの無機粒子は湿式でトナーに外添することができる。この場合、これら無機粒子はイオン性界面活性剤や高分子酸、高分子塩基等を用いて溶媒中に分散させて利用することができる。
また、後述する凝集合一法を利用して帯電制御剤を内添する場合には、帯電制御剤としては4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料やトリフェニルメタン系顔料など通常使用される種々の帯電制御剤を使用することが出来る。但し、凝集合一法において、トナー原料を凝集させたり、凝集させた凝集粒子を融合させる工程において、凝集粒子の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水汚染減少の点から、内添に利用する帯電制御剤としては水に溶解しにくい材料が好適である。
これら無機酸化物粒子は、表面が予め疎水化処理されていることが望ましい。この疎水化処理によりトナーの粉体流動性改善のほか、帯電の環境依存性、耐キャリア汚染性に対してより効果を発揮できる。
疎水化処理剤の量としては、無機酸化物粒子の種類等により異なり一概に規定することはできないが、通常、無機酸化物粒子100質量部に対して、1質量部以上50質量部以下の範囲程度である。
トナーの体積平均粒径は、3μm以上9μm以下が好ましく、3μm以上8μm以下がより好ましい。体積平均粒径が3μm未満では帯電性が不十分になり、現像性が低下する場合があり、9μmを超えると画像の解像性が低下する場合がある。
また、トナーの体積平均粒度分布指標GSDvは1.30以下であることが好ましい。
体積分布指標GSDvが1.30を超えた場合には、画像の解像性が低下する場合がある。
まず、コールターマルチマイザー−II(ベックマン−コールター社製)を用いて測定されたトナーの体積基準の粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、個々のトナー粒子の体積について小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒径を、累積体積平均粒子径D16vと定義し、累積50%となる粒径を、累積体積平均粒子径D50vと定義する。同様に、累積84%となる粒径を、累積体積平均粒子径D84vと定義する。
この際、体積平均粒径は、累積体積平均粒子径D50vを意味し、体積平均粒度分布指標(GSDv)は、(D84v/D16v)0.5として定義される。
なお、測定に際しては、分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg乃至50mg加える。これを電解液100ml乃至150ml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、前記コールターカウンターTA−II型により、アパーチャー径として100μmアパーチャーを用いて2μm乃至60μmの範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
形状係数SF1が110未満の場合には、一般に画像形成の際に転写工程で残存トナーが生じるため、この残存トナーの除去が必要となるが、残存トナーをブレード等によりクリーニングする際のクリーニング性を損ないやすく、結果として画像欠陥を生じる場合がある。一方、形状係数SF1が160を超える場合には、トナーを現像剤として使用する場合に、現像器内でのキャリアとの衝突によりトナーが破壊される場合がある。この際、結果として微粉が増加したり、これによってトナー表面に露出した離型剤成分により感光体表面等が汚染され帯電特性を損なうことがあるばかりでなく、微粉に起因するかぶりの発生等の問題を起こすことがある。
・式(1) SF1=((トナー粒子の絶対最大長)2/トナー粒子の投影面積)×(π/4)×100
なお、本発明において、式(1)に示されるトナー粒子の絶対最大長、トナー粒子の投影面積は光学顕微鏡(ニコン製、Microphoto−FXA)を用いて倍率500倍に拡大したトナー粒子像を撮影し、得られた画像情報をインターフェースを介して例えばニレコ社製画像解析装置(LuzexIII)に導入して画像解析を行うことにより求めた。
また、形状係数SF1の値は、無作為にサンプリングした1000個のトナー粒子を測定して得られたデータを元に、平均値として算出した。
まず、トナー粒子をビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤を用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機、例えばLEICAウルトラミクロトーム(日立テクノロジーズ社製)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。更に、この観察用サンプルを四酸化ルテニウム雰囲気下となっているデシケーター内に放置し、染色を行う。染色の判断は、同時に放置したテープの染色具合により判断できる。この様にして染色された観察サンプルをTEMにより倍率約5000倍前後で観察することができる。
なお、トナーサンプルは四酸化ルテニウムで染色されているため、非結晶性樹脂や結晶性樹脂、必要に応じてトナーに含まれる離型剤を、染色の濃淡の違いとして判別することができる。このため、トナー表面に結晶性樹脂が露出しているかどうかや、露出の程度を判別することができる。
但し、離型剤が構造的に長い炭素鎖部をもっていることから、トナーが離型剤を含む場合において、結晶性樹脂と離型剤とが相溶しきって、両者を分離して判別できないことがある。この場合は、結晶性樹脂と離型剤との相溶体が形成されたと判断し、この相溶体のトナー表面への露出具合により、トナー表面に結晶性樹脂がどの程度露出しているを判別することができる。
露出率=露出部の総和長÷トナー断面外周の総和長×100(%)
〔なお、上記式中、露出部の総和長は、無作為にサンプリングした10個のトナー粒子断面における露出部長さの合計値を意味し、トナー断面外周の総和長は、露出部の総和長を測定する際に用いた10個のトナー粒子断面における外周長さの合計値を意味する。〕
次に、トナーの製造方法について説明する。トナーの製造に際しては、混練粉砕法等の乾式製法や、凝集合一法等の湿式製法などの公知のトナー製造方法であればいずれの製法でも利用できる。
なお、いずれの製法を利用する場合においても、結晶性樹脂と非結晶性樹脂と相溶性向上剤とが混合(例えば、せん断力などの機械力を利用した強制的混合や、溶液中での各成分の凝集力を利用した凝集による自発的混合など)した状態で、結晶性樹脂の融点または非結晶性樹脂のガラス転移温度のいずれか高い方の温度以上で加熱処理することが特に好ましい。これにより、相溶性向上剤がこれら2種類の樹脂中に熱拡散して結晶性樹脂と非結晶性樹脂との相溶性をより向上させることができるためである。
しかし、凝集合一法は結晶性樹脂からなる微小粒子(体積平均径:100〜300nm)と非結晶性樹脂からなる微小粒子とに加え、必要に応じて用いられる他成分微小粒子も含めて凝集させ凝集粒子を形成するというプロセスを含む。このため、凝集粒子の形成工程(混合段階)を経ることにより、結晶性樹脂と非結晶性樹脂とが凝集粒子の中で大まかに分散した状態となることが可能である。更にこの凝集粒子の表面に非結晶性樹脂の微小粒子を更に付着させて被覆させることにより、結晶性樹脂成分を相対的に凝集粒子の内側に配置することも可能である。これらの観点からは、凝集合一法は本発明のトナーの製造方法として好ましい。
この場合、本発明のトナーは、結晶性樹脂からなる粒子を分散した樹脂粒子分散液と、非結晶性樹脂からなる粒子を分散した樹脂粒子分散液とを少なくとも混合して得られた原料分散液中にて、凝集粒子を形成する凝集工程と、凝集粒子を加熱して融合する融合工程と、を少なくとも経て作製することができる。
なお、原料分散液の調製には、通常は、着色剤粒子を分散した着色剤粒子分散液や、離型剤を分散させた離型剤粒子分散液が含まれていることが好ましく、また、必要に応じてその他の成分を分散させた分散液を用いることもできる。
なお、上述した結晶性樹脂粒子と非結晶性樹脂粒子とを少なくとも用いた場合、結晶性樹脂と非結晶性樹脂との互いの親和性が乏しいことから、融合工程において、これら2種類の樹脂がより混じりあうのではなく、両者がより分離して同一種類の樹脂同士で合一する傾向にある。このため、凝集粒子を構成する疎水性/親水性の度合いが異なる2種類の樹脂粒子の界面で合一が進行せず、融合後には樹脂組成が偏在して不均一となりやすい。更にこの傾向は、凝集工程で用いる2種類の樹脂の溶融粘度が互いに大きく異なる場合(具体的には、90℃における結晶性樹脂と非結晶性樹脂との粘度の相対的な比率が、一方の樹脂の粘度を基準(100%)とした時に、他方の樹脂の粘度が500%以上)や、トナーの作製に用いる2種類の樹脂同士の体積比率が近い場合(具体的には、結晶性樹脂:非結晶性樹脂=30:70〜70:30の範囲内)により顕著になる傾向にある。
しかし、第1の添加方法や第2の添加方法、特に第1の添加方法を利用することにより、上述した融合工程における結晶性樹脂と非結晶性樹脂との相分離の促進を抑制するのみならず、更には結晶性樹脂と非結晶性樹脂との相溶性を向上させることができる。
この場合、結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを少なくとも含むコア層と、このコア層を被覆する非結晶性樹脂を含むシェル層とを有する所謂コアシェル構造を有するトナーを得ることができる。
そして、第2の凝集工程を実施する場合には、相溶性向上剤のトナーへの添加方法としては、予め、結晶性樹脂、第1の非結晶性樹脂および第2の非結晶性樹脂から選択される少なくともいずれかの樹脂に分散含有させておく方法、第1の凝集工程で用いる原料分散液中に添加する方法、並びに、第2の凝集工程で用いる原料分散液中に添加する方法の少なくともいずれかを利用することができ、2種類以上を組み合わせて利用してもよい。
第1の凝集工程においては、まず、結晶性樹脂からなる粒子を分散した樹脂粒子分散液と、非結晶性樹脂からなる粒子を分散した樹脂粒子分散液と、この他に必要に応じて着色剤粒子分散液や離型剤粒子分散液などを準備する。
なお、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂を溶解可能な溶媒に溶かして転相乳化によって調整することができる。また、着色剤粒子分散液は、例えば、イオン性界面活性剤と反対極性イオン性界面活性剤を用いて、黒色、青色、赤色、黄色等の所望の色の着色剤粒子を溶媒中に分散させることにより調整することができる。
また、離型剤粒子分散液は、例えば、離型剤を、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質とともに分散し、融点以上に加熱するとともに強い剪断をかけられる装置により粒子化することにより調整することができる。
上記機械的手段により各成分を溶液中に分散させるための装置としては、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴ−リン社)、連続式超音波ホモジナイザー(日本精機株式会社)、ナノマイザー(ナノマイザー社)、マイクロフルイダイザー(みずほ工業株式会社)、ハレル型ホモジナイザー、スラッシャ(三井鉱山株式会社)、キャビトロン(株式会社ユーロテック)などが挙げられる。
なお、洗浄工程は、帯電性の点から十分にイオン交換水による置換洗浄を施すことが好ましい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が好ましく用いられる。更に乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が好ましく用いられる。
これらの方法の中でも、分散液中に分散する樹脂粒子の粒度分布が狭くでき、且つ、体積平均粒径が0.08nm乃至0.40nmの範囲に調製しやすい転相乳化法が有効である。
0.2倍当量未満では塩基性化合物を添加する効果が発揮されない場合があり、9.0倍当量を超えると、油相の親水性が過剰に増すためと推定されるが、樹脂粒子の粒径分布がブロードになり良好な樹脂粒子分散液を得ることができない。
本発明の静電荷像現像剤(以下、「現像剤」と称す場合がある)は、本発明のトナーを含むものであれば特に限定されないが、基本的にはトナーのみから構成される1成分現像剤またはトナーとキャリアとを含む2成分現像剤のいずれかであることが好ましい。
2成分現像剤に用いられるキャリアとしては特に規定されず、公知のキャリアが利用できる。
キャリアの芯材としては例えば、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属や、これらの磁性金属とマンガン、クロム、希土類等との合金、また、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられるが、芯材表面性、芯材抵抗の観点から、フェライトが好ましく、特にマンガン、リチウム、ストロンチウム、マグネシウム等を含むフェライトが好ましい。
芯材の被覆に利用できる樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン等のポリビニル系樹脂及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性品;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素系樹脂;シリコーン樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;フェノール樹脂;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、ポリアミド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂、等のそれ自体公知の樹脂が挙げられる。
これら樹脂は、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。また、上記に列挙した樹脂の中でも、フッ素系樹脂及び/又はシリコーン樹脂を少なくとも使用することが好ましい。樹脂として、フッ素系樹脂及び/又はシリコーン樹脂を少なくとも使用すると、トナーや外添剤によるキャリア汚染(インパクション)を防止できる効果を高めることができる。
樹脂粒子の平均粒径としては、0.1μm以上2μm以下程度が好ましく、0.2μm以上1μm以下の範囲である。樹脂粒子の平均粒径が0.1μm未満であると、樹脂被膜中での樹脂粒子の分散性が悪くなる場合があり、2μmを超えると樹脂被膜から樹脂粒子の脱落が生じ易く、本来の効果を発揮できなくなる場合がある。
具体的には芯材を、樹脂被膜形成用溶液に浸漬する浸漬法、樹脂被膜形成用溶液を芯材の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樹脂被膜形成用溶液を混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられ、これらの中でも、ニーダーコーター法が好ましい。
樹脂被膜に樹脂粒子が分散されている場合において、その厚み方向及びキャリア表面の接線方向に、樹脂粒子が樹脂被膜中に均一に分散しているため、キャリアを長期間使用して樹脂被膜が摩耗したとしても、常にキャリア製造直後と同様な表面状態を保持でき、トナーに対し、良好な帯電付与能力を長期間にわたって維持することができる。
尚、樹脂被膜に樹脂粒子と導電性粒子とが分散されている場合においても、上述の効果を同時に奏することができる。
次に、本発明の現像剤を用いた画像形成方法について説明する。
本発明のトナーを用いた画像の形成方法としては、公知の電子写真法が利用できるが、具体的には像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成するトナー像形成工程と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着工程とを含むものであることが好ましい。
なお、これらの工程以外にも電子写真法による画像形成方法に利用される公知の工程を
組み合わせることができ、例えば、転写工程を終えた後の像保持体表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング工程やなどを含むものであってもよい。
本発明の画像形成方法では、本発明のトナーを用いているため、帯電処理を行った後に数時間から十数時間以上放置した状態(完全停止状態)から直ぐに画像を形成(具体的には完全停止状態から現像機稼動後2秒以上10秒以内の間に画像を形成)しても、トナーの帯電量不足に起因するかぶりの発生等を抑制し、画像形成の初期から良好な品質の画像を得ることができる。
そして、本実施形態の現像剤を、上記画像形成方法に用いることにより、例えば、小型、カラー高速化に適したタンデム方式においても、安定した現像、転写、定着性能を得ることができる。
この場合、トナー像を転写した後の前記像保持体表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段など、その他公知の手段を含むものであってもよいをさらに含むことが好適である。
なお、プロセスカートリッジは、上述したように像保持体とトナー像形成手段とを少なくとも含む装置本体に着脱自在の単一ユニットであるが、この他に、帯電手段や露光手段、クリーニング手段なども含まれていてもよい。
この場合には、例えば、オフィス等において朝一番に画像形成装置の電源を入れて、一晩、装置が完全に停止した完全停止状態から定着機が定着可能な温度に達するまで時間(すなわち、ウォームアップタイプに相当する時間)で、現像器内のトナーを攪拌してもトナーの帯電量が十分に回復せず、この状態のままウォームアップタイプが過ぎた直後に画像を形成すると、かぶり等が発生してしまうことも予想される。
なお、トナーのガラス転移温度は、示差走査熱量計(島津製作所社製:DSC−50)を用い、昇温速度3℃/分の条件下で測定して求めた。この際、ガラス転移温度はベースラインの延長線とピークの立ち上がりライン(ピークの頂点に対して低温側のライン)との延長線の交点における温度として求めた。
−結晶性ポリエステル樹脂(A)の重合−
加熱乾燥した三口フラスコに、デカンジカルボン酸100mol%と、ノナンジオール100mol%とで構成されるモノマー成分100質量%と、ジブチル錫オキサイド0.3質量%とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌・還流を行った。
その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂(A)を重合した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分子量測定(ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた結晶性ポリエステル樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は23300で数平均分子量(Mn)は7300であった。
また、結晶性ポリエステル樹脂(A)の融点(Tm)を、前述の測定方法により、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確な吸熱ピークを示し、吸熱ピーク温度は72.2℃であった。
次いで結晶性ポリエステル樹脂(A)を用い、下記組成の樹脂粒子分散液を調整した。
・結晶性ポリエステル樹脂(A):90質量部
・イオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬):1.8質量部
・イオン交換水:210質量部
以上の成分を100℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで110℃に加温して分散処理を1時間行い、平均粒径230nm,固形分量30質量%の樹脂粒子分散液(A)を得た。
加熱乾燥した三口フラスコに、セバシン酸ジメチル100mol%、1,6−ヘキサンジオール100mol%とで構成されるモノマー成分100質量%と、ジオクタン酸スズ0.4質量%とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌・還流を行った。
その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂(B)を重合した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分子量測定(ポリスチレン換算)を行ったところ、得られた結晶性ポリエステル樹脂(B)の重量平均分子量(Mw)は21000で数平均分子量(Mn)は6300であった。
また、結晶性ポリエステル樹脂(B)の融点(Tm)を、前述の測定方法により、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確な吸熱ピークを示し、吸熱ピーク温度は65.2℃であった。
次いで結晶性ポリエステル樹脂(B)を用い、下記組成の樹脂粒子分散液を調整した。
・結晶性ポリエステル樹脂(B):90質量部
・イオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬):1.8質量部
・イオン交換水:210質量部
以上の成分を100℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで110℃に加温して分散処理を1時間行い、平均粒径130nm,固形分量30質量%の樹脂粒子分散液(B)を得た。
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:30mol%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:70mol%
・テレフタル酸:80mol%
・フマル酸:20mol%
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記のモノマーを仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した後、仕込みモノマー100質量%に対しジオクタン酸スズ1.0質量%を投入した。
さらに生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに2時間脱水縮合反応を継続し、ガラス転移温度が62℃、酸価が12.5mgKOH/g、重量平均分子量16300、数平均分子量4000である非結晶性ポリエステル樹脂(1)を得た。
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:80mol%
・トリメチロールプロパン:20mol%
・無水トリメリット酸:5mol%
・テレフタル酸:85mol%
・ドデセニルコハク酸:10mol%
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記無水トリメリット酸以外のモノマーを仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した後、仕込みモノマー100質量%に対しジヘキサン酸スズ0.6質量%を投入した。
さらに生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに脱水縮合反応を継続し軟化点が110℃になるまで、反応をさせた。次いで、温度を190℃まで下げ無水トリメリット酸の5mol%を徐々に投入し、同温度で1時間反応を継続し、ガラス転移温度が63℃、酸価が17mgKOH/gで重量平均分子量が42000、数平均分子量8000である非結晶性ポリエステル樹脂(2)を得た。
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:30mol%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物: 70mol%
・テレフタル酸:45mol%
・フマル酸 :40mol%
・ドデセニルコハク酸:15mol%
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記のモノマーを仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した後、仕込みモノマー100質量%に対しジステアリン酸スズの0.8質量%を投入した。
さらに生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに3時間脱水縮合反応を継続し、ガラス転移温度が57℃、酸価14.6mgKOH/g、重量平均分子量が20000、数平均分子量6500の非結晶性ポリエステル樹脂(3)を得た。
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:50mol%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:50mol%
・無水トリメリット酸:2mol%
・テレフタル酸:75mol%
・ドデセニルコハク酸:23mol%
上記モノマーを用い、ジヘキサン酸スズの0.6質量%のかわりにオクタン酸チタンの0.8質量%を用いる以外は非結晶性ポリエステル樹脂(2)と全く同様にして、ガラス転移温度が58℃、酸価11.8mgKOH/g、重量平均分子量30000、数平均分子量5500の非結晶性ポリエステル樹脂(4)を得た。
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:20mol%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:80mol%
・テレフタル酸:60mol%
・フマル酸:25mol%
・ドデセニルコハク酸:15mol%
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記のモノマーを仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した後、仕込みモノマー100質量%に対しヘキサエチルジスズオキサイドの0.8質量%を投入した。
さらに生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに4時間脱水縮合反応を継続し、ガラス転移温度が59℃、酸価13.6mgKOH/g、重量平均分子量が16000、数平均分子量4200の非結晶性ポリエステル樹脂(5)を得た。
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:20mol%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:80mol%
・テレフタル酸:75mol%
・フマル酸:25mol%
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記モノマーを仕込み、1時間を要して190℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した後、仕込みモノマー100質量%に対しジブチル錫オキサイドを1.2質量%を投入した。
さらに生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して230℃まで温度を上げ、230℃でさらに2時間脱水縮合反応を継続し、ガラス転移温度が62℃、酸価が14.0mg/KOH、重量平均分子量18000、数平均分子量5200である非結晶性ポリエステル樹脂(6)を得た。
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:40mol%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:60mol%
・テレフタル酸:55mol%
・フマル酸:45mol%
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記のモノマーを仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した後、仕込みモノマー100質量%に対しジ酢酸スズ0.8質量%を投入した。
さらに生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに3時間脱水縮合反応を継続し、ガラス転移温度が60℃、酸価13.6mgKOH/g、重量平均分子量が15000、数平均分子量5500の非結晶性ポリエステル樹脂(7)を得た。
非結晶性ポリエステル樹脂(1)の重合において、ジオクタン酸スズ1.0質量%からセバシン酸チタン1.0質量%に変えた以外は同様にして、ガラス転移温度が61℃、酸価が12.8mgKOH/g、重量平均分子量14500、数平均分子量3800である非結晶性ポリエステル樹脂(8)を得た。
非結晶性ポリエステル樹脂(1)の重合において、ジオクタン酸スズ1.0質量%からノナデカン酸スズ1.5質量%に変えた以外は同様にして、ガラス転移温度が62℃、酸価が11.5mgKOH/g、重量平均分子量18500、数平均分子量4300である非結晶性ポリエステル樹脂(9)を得た。
・非結晶性ポリエステル樹脂(1):100質量部
・酢酸エチル:50質量部
・イソプロピルアルコール:15質量部
5Lのセパラブルフラスコに酢酸エチルを投入し、その後上記樹脂を徐々に投入して、スリーワンモーターで攪拌を施し、完全に溶解させて油相を得た。この攪拌されている油相に10質量%アンモニア水溶液を合計で3質量部となるようにスポイトで徐々に滴下し、更にイオン交換水230質量部を10ml/minの速度で徐々に滴下して転相乳化させ、更にエバポレータで減圧しながら脱溶剤を実施し、非結晶性ポリエステル樹脂(1)を含む樹脂粒子分散液(1)を得た。この分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径は150nmであった。なお、分散液の樹脂粒子濃度はイオン交換水で調整して30質量%とした。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調整において、非結晶性ポリエステル樹脂(1)を非結晶性ポリエステル樹脂(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)に変えた以外はそれぞれ同様に実施し、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)を得た。それぞれの体積平均粒径は表1に示す。
・カーボンブラック(キャボット社製:リーガル330):50質量部
・アニオン界面活性剤(日本油脂(株)製:ニュ−レックスR):2質量部
・イオン交換水:198質量部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分予備分散した後に、アルティマイザー(対抗衝突型湿式粉砕機:杉野マシン製)を用い圧力245Mpaで15分間分散処理を行い、着色剤粒子の中心粒径が354nmで固形分が20.0質量%の着色剤粒子分散液1を得た。
・青色顔料(銅フタロシアニンB15:3:大日精化製):50質量部
・イオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬):5質量部
・イオン交換水:195質量部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分間分散した後に、アルティマイザー(対抗衝突型湿式粉砕機:杉野マシン製)を用い圧力245Mpaで15分間分散処理を行い、着色剤粒子の中心粒径が462nmで固形分量が20.0質量%の着色剤粒子分散液2を得た。
・オレフィンワックス(融点:88℃):90質量部
・イオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬):1.8質量部
・イオン交換水:210質量部
以上を100℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで110℃に加温して分散処理を1時間行い、中心径180nm,固形分量30質量%の離型剤粒子分散液1を得た。
・重合エステルワックス(融点:75℃):90質量部
・イオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬):1.8質量部
・イオン交換水:210質量部
以上を100℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで110℃に加温して分散処理を1時間行い、中心径230nm,固形分量30質量%の離型剤粒子分散液2を得た。
・非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1):166質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A):50質量部
・着色剤粒子分散液2:25質量部
・離型剤粒子分散液1:40質量部
以上の成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてウルトラタラックスT50で混合・分散した。次いで、これにポリ塩化アルミニウム0.20質量部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら48℃まで加熱した。48℃で60分保持した後、ここに非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を緩やかに60質量部を追加した。
その後、0.5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液でフラスコ内の溶液のpHを8.0にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら90℃まで加熱し、3時間保持した。
これを更に5回繰り返し、濾液のpHが7.5、電気伝導度7.0μS/cmtとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続して、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂等を含むコア層と、このコア層を被覆する非結晶性ポリエステル樹脂を含むシェル層とを有する所謂コアシェル構造を有するトナー1を得た。
この時の粒子径を測定したところ体積平均粒径は5.9ミクロン、体積平均粒度分布指標GSDvは1.22であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は136であった。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の166質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の166質量部に、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A)の50質量部を結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(B)の50質量部に、後から追加する非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の60質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の60質量部に変えた以外はトナー1の作製と同様にトナーを作製し、トナー2を得た。
この時の粒子径を測定したところ体積平均粒径は6.3ミクロン、体積平均粒度分布指標GSDvは1.24であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は132であった。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の166質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(3)の166質量部に、離型剤粒子分散液1の40質量部を離型剤粒子分散液2の40質量部に、変えた以外はトナー1の作製と同様にトナーを作製し、トナー3を得た。
この時の粒子径を測定したところ体積平均粒径は6.2ミクロン、体積平均粒度分布指標GSDvは1.20であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は130であった。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の166質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(4)の166質量部に、後から追加する非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の60質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の60質量部に変えた以外はトナー1の作製と同様にトナーを作製し、トナー4を得た。
この時の粒子径を測定したところ体積平均粒径は6.5ミクロン、体積平均粒度分布指標GSDvは1.20であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は135であった。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の166質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(5)の166質量部に変えた以外はトナー1の作製と同様にトナーを作製し、トナー5を得た。
この時の粒子径を測定したところ体積平均粒径は5.8ミクロン、体積平均粒度分布指標GSDvは1.24であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は130であった。
着色剤粒子分散液2の25質量部を着色剤粒子分散液1の25質量部に変えた以外はトナー1の作製と同様にトナーを作製し、トナー6を得た。
この時の粒子径を測定したところ体積平均粒径は5.8ミクロン、体積平均粒度分布指標GSDvは1.23であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は136であった。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の166質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(8)の166質量部に、後から追加する非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の60質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(8)の60質量部に変えた以外はトナー1の作製と同様にトナーを作製し、トナー7を得た。
この時の粒子径を測定したところ体積平均粒径は6.0ミクロン、体積平均粒度分布指標GSDvは1.23であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は134であった。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の166質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(9)の166質量部に、後から追加する非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の60質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(9)の60質量部に変えた以外はトナー1の作製と同様にトナーを作製し、トナー8を得た。
この時の粒子径を測定したところ体積平均粒径は5.9ミクロン、体積平均粒度分布指標GSDvは1.25であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は134であった。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の166質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(6)の166質量部に、後から追加する非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の60質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(6)の60質量部に変えた以外はトナー1の作製と同様にトナーを作製し、トナー9を得た。
この時の粒子径を測定したところ体積平均粒径は6.5ミクロン、体積平均粒度分布指標GSDvは1.24であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は130であった。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の166質量部を非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(7)の166質量部に、後から追加する非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の60質量部を樹脂粒子分散液(7)の60質量部に変えた以外はトナー1の作製と同様にトナーを作製し、トナー10を得た。
この時の粒子径を測定したところ体積平均粒径は5.7ミクロン、体積平均粒度分布指標GSDvは1.24であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は128であった。
トナー1のトナー100質量部と、平均粒子径15nmのデシルシラン処理の疎水性チタニア0.8部、平均粒子径30nmの疎水性シリカ(NY50、日本アエロジル社製)1.3部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/sにて10分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、外添トナー1を得た。トナー2〜10についても同様に作製して外添トナー2〜10を得た。
・フェライト粒子(平均粒径50μm、体積電気抵抗108Ω・cm):100質量部
・トルエン:14質量部
・パーフルオロオクチルエチルアクリレート/メチルメタクリレート共重合体
(共重合比(モル比)20:80、Mw=5万):1.6質量部
・カーボンブラック(VXC−72;キャボット社製):0.12質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(数平均粒子径;0.3μm):0.3質量部
上記成分のうち、フェライト粒子を除く成分を10分間スターラーで分散し、被膜形成用液を調製し、この被膜形成用液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、60℃で30分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去して、フェライト粒子表面に樹脂被膜を形成して、キャリアを製造した。
キャリアを94質量部と外添トナー1を6質量部とをV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤1を作製した。外添トナー2〜10も同様にして現像剤2〜10を作製した。
得られた現像剤1〜10を市販の電子写真複写機Docu Center Color a450(富士ゼロックス(株)製)にて評価した。
評価テストは、28℃/85%RHの環境下で、A4サイズの用紙(富士ゼロックス社製、J紙)に対して画像面積率5%相当の文字画像を1日かけて5000枚プリントした。そして5000枚プリント後に、装置の電源をOFFにして完全に停止させ、この状態で同一環境下にて24時間放置した。
装置が完全停止した状態で24時間放置した後に、装置の電源をONにして上記と同様の用紙に同様の文字画像を連続してプリントした。
なお、画像の形成は、定着温度を120℃、プロセススピードを160mm/sに設定して実施した。また、5000枚のプリントを行う際は、完全停止状態の装置の電源をONにして、通常通りに装置をウォームアップさせてから実施した。
これに対して、24時間放置後の再プリントの実施に際しては、定着機の加熱が終了して定着可能となるまでの間は、現像器中のトナーが攪拌されて再帯電処理されないように現像器が作動しないよう制御し、定着機の加熱が終了すると同時に(この時点で現像器を始めて再稼動させて)プリントテストを実施した。
上記の一連のプリントテストにおいて、初期(5000枚中の10枚目)、5000枚後(5000枚中の5000枚目)、24時間放置後の再プリント時(再プリント開始後10枚目)について、画質を評価し、また、ほぼ同様のタイミングでトナーの帯電量等を評価した。結果を表3に示す。
5000枚プリントテスト時の最初の10枚をプリントし終えた時点(表3中の「初期」の欄)と、5000枚のプリントテスト終了直後(表3中の「5000枚後」の欄)と、24時間放置した後に再プリントテストのために装置に電源を入れる直前(表3中の「5000枚プリント後、更に24時間放置後」の欄)とについて、現像器中のマグスリーブ上の現像剤を採取し、25℃、55%RHの条件下で東芝社製TB200にて測定した。
帯電率低下は、下式に基づいて算出した。
帯電率低下=(24時間放置した後に再プリントテストのために装置に電源を入れる直前のトナー帯電量)÷(5000枚のプリントテスト終了直後のトナー帯電量)×100(%)
画質は、得られた印刷物の文字画像が形成された面を目視で観察し、以下の評価基準に従って評価した。
○:地カブリ、文字のにじみなく、問題なし
△:「○」評価の場合と比較するとより顕著な文字のにじみがあるが実用上の問題なし
×:地カブリ、文字のにじみがあり、実用上使用不可である
Claims (10)
- 結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、
コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、
を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 前記炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物が、前記結晶性樹脂および前記非結晶性樹脂から選択される少なくとも一方の樹脂の重合に用いる触媒であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物が、Sn元素およびTi元素から選択されるいずれか一方の金属元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結晶性樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記非結晶性樹脂が、非結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーを含むことを特徴とする静電荷像現像剤。
- トナー像形成手段を少なくとも備えた画像形成装置に対して脱着可能であり、前記トナー像形成手段に供給するための現像剤を収納し、
前記現像剤が、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーを含むことを特徴とするトナーカートリッジ。 - 画像形成装置に対して脱着可能であり、
像保持体と、現像剤を収容すると共に前記像保持体表面に形成された静電潜像に前記現像剤を供給してトナー像を形成するトナー像形成手段とを少なくとも備え、
前記現像剤が、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーを含むことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 像保持体表面を帯電する帯電工程と、帯電された前記像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を前記現像剤により現像してトナー像を形成するトナー像形成工程と、前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写工程と、前記記録媒体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程と、を少なくとも含み、
前記現像剤が、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーを含むことを特徴とする画像形成方法。 - 像保持体と、該像保持体表面を帯電する帯電手段と、帯電された前記像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を前記現像剤により現像してトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写手段と、前記記録媒体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を少なくとも備え、
前記現像剤が、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、及び炭素数が5以上12以下の範囲のアルキル基を有する有機金属化合物を少なくとも含むコアと、コアを被覆するシェル層であって、非結晶性樹脂を少なくとも含むシェル層と、を有するトナーを含むことを特徴とする画像形成装置。
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