JP5994669B2 - 光輝性トナー及びその製造方法、現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ並びに画像形成装置 - Google Patents
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Description
即ち、請求項1に係る発明は、
光輝性顔料と、結着樹脂と、水溶性ケイ酸化合物とを含有し、前記水溶性ケイ酸化合物が前記結着樹脂に分散している光輝性トナーである。
前記水溶性ケイ酸化合物が、オルトケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムからなる群より選択される少なくとも一種である請求項1に記載の光輝性トナーである。
前記水溶性ケイ酸化合物の含有量が、0.005質量%以上0.5質量%以下である請求項1又は請求項2に記載の光輝性トナーである。
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光輝性トナーを少なくとも含む現像剤である。
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光輝性トナーを収容するトナーカートリッジである。
請求項4に記載の現像剤を収容すると共に、前記現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備えるプロセスカートリッジである。
像保持体と、
前記像保持体表面を帯電する帯電手段と、
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、
前記静電潜像を請求項4に記載の現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
前記像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
を有する画像形成装置である。
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光輝性トナーを製造する過程で、前記水溶性ケイ酸化合物の水溶液を使用する光輝性トナーの製造方法である。
請求項4に係る発明によれば、水溶性ケイ酸化合物を含有しない場合に比較して、粒状感に優れる光輝性カラー画像の形成される現像剤が提供される。
請求項5に係る発明によれば、水溶性ケイ酸化合物を含有しない場合に比較して、粒状感に優れる光輝性カラー画像の形成される光輝性トナーを収容したトナーカートリッジが提供される。
請求項6に係る発明によれば、水溶性ケイ酸化合物を含有しない場合に比較して、粒状感に優れる光輝性カラー画像の形成される光輝性トナーを収容するプロセスカートリッジが提供される。
請求項7に係る発明によれば、水溶性ケイ酸化合物を含有しない場合に比較して、粒状感に優れる光輝性カラー画像の形成される光輝性トナーを用いた画像形成装置が提供される。
請求項8に係る発明によれば、水溶性ケイ酸化合物を含有する光輝性トナーが容易に得られる。
本実施形態の光輝性トナー(以下、本実施形態のトナーと称することがある。)は、光輝性顔料と、結着樹脂と、水溶性ケイ酸化合物とを含有する。
なお、本実施形態において「光輝性」とは、本実施形態の光輝性トナーによって形成された画像を視認した際に金属光沢のごとき輝きを有することを表す。
光輝性顔料を用いた銀トナー(光輝性トナー)とカラートナーとを併用して電子写真方式にて光輝性カラー画像を形成する際には、光輝性トナーを用いて光輝性トナー像を現像する現像工程や、光輝性トナーの上にカラートナーを重ねた多重トナー層を一括転写する転写工程が含まれる。光輝性顔料は金属製が一般的である。そのため現像工程や転写工程において、光輝性顔料は静電誘導を起こしやすい。該静電誘導の影響により光輝性顔料を含む光輝性トナーの長手方向が、現像電界や転写電界に沿いやすい。現像電界や転写電界に対して光輝性トナーの長手方向が沿うために、像保持体(感光体)、中間転写体、記録媒体(用紙)のそれぞれの面に対して光輝性トナーが立ちあがってしまう状態になりやすい。特に、光輝性顔料を含む光輝性トナーのトナー層の上にさらにカラートナー層を形成して一括転写する場合、転写電圧に起因する静電誘導によって光輝性顔料を含むトナー層とカラートナー層の配置が部分的に乱れ、顔料の配向性が悪化し、結果としてベタ画像等において粒状感に劣る画像となってしまうことがある。
一方、比(A/B)が100を超えると、反射光を視認し得る視野角が狭くなり過ぎ、正反射光成分が大きいために見る角度によって黒っぽく見えてしまう場合がある。また、比(A/B)が100を超えるトナーは、製造も困難である。
ここで、まず入射角および受光角について説明する。本実施形態において変角光度計による測定の際には、入射角を−45°とするが、これは光沢度の広い範囲の画像に対して測定感度が高いためである。
また、受光角を−30°および+30°とするのは、光輝感のある画像と光輝感のない画像を評価するのに最も測定感度が高いためである。
本実施形態においては、比(A/B)を測定するに際し、まず「ベタ画像」を以下の方法により形成する。試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)社製DocuCentre−III C7600の現像器に充填し、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、定着温度190℃、定着圧力4.0kg/cm2にて、トナー載り量が4.5g/cm2のベタ画像を形成する。尚、前記「ベタ画像」とは印字率100%の画像を指す。
形成したベタ画像の画像部に対し、変角光度計として日本電色工業社製の分光式変角色差計GC5000Lを用いて、ベタ画像への入射角−45°の入射光を入射し、受光角+30°における反射率Aと受光角−30°における反射率Bを測定する。尚、反射率Aおよび反射率Bは、400nmから700nmの範囲の波長の光について20nm間隔で測定を行い、各波長における反射率の平均値とした。これらの測定結果から比(A/B)が算出される。
本実施形態のトナーは、前述の比(A/B)を満たす観点から下記(1)乃至(2)の要件を満たすことが望ましい。
(1)トナーの平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長い
(2)トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全顔料粒子のうち60%以上である
図1に示すトナー2は、厚さLよりも円相当径が長い扁平状のトナーであり、鱗片状の顔料粒子4(光輝性顔料に相当)を含有している。
そのため、このトナー中に含有される鱗片状の顔料粒子のうち上記(2)に示される「トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲にある」との要件を満たす顔料粒子は、面積が最大となる面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。こうして形成された画像に対し光を照射した場合には、入射光に対して乱反射する顔料粒子の割合が抑制されるため、前述の比(A/B)の範囲が達成されるものと考えられる。また、入射光に対して乱反射する顔料粒子の割合が抑制されると、見る角度により反射光強度が大きく変化するため、より理想的な光輝性が得られる。
本実施形態に用いられる光輝性顔料としては、例えば、以下のものが用いられる。アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛などの金属粉末等である。
前記金属粉末の表面は、シリカ、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等で被覆されていてもよい。
本実施形態に用いられる結着樹脂としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のエチレン系樹脂;ポリスチレン、α−ポリメチルスチレン等のスチレン系樹脂;ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル等の(メタ)アクリル系樹脂;ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂およびこれらの共重合樹脂等が挙げられる。これらの中でも、定着画像の表面の平滑性が高く、さらなる光輝性が実現されるポリエステル樹脂を用いることが望ましい。
以下においては、特に望ましく用いられるポリエステル樹脂について説明する。
前記多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマール酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類が挙げられ、これらの多価カルボン酸が1種または2種以上用いられる。
これら多価カルボン酸の中でも、芳香族カルボン酸を用いることが望ましい。また、良好なる定着性を確保するため、架橋構造又は分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが望ましい。
これら多価アルコールの中でも、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が望ましく、このうち芳香族ジオールがより望ましい。また、より良好なる定着性を確保するため、架橋構造又は分岐構造をとるためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール)を併用してもよい。
ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造される。例えば、直接重縮合、エステル交換法等を、モノマーの種類によって使い分けて製造する。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、高分子量化するためには通常1/1程度が望ましい。
本実施形態に用いられる水溶性ケイ酸化合物としては、例えば、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、水ガラス、ケイ酸カリウム、三ケイ酸マグネシウム等が挙げられるが、これら具体例に限定されるものではない。水溶性ケイ酸化合物は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
本実施形態においてケイ酸化合物が「水溶性」であるとは、25℃の水100gへ溶解する量が0.1g以上のことをいう。このとき所望の溶解量を得るために、水溶液のpHを調整してもよい。
本実施形態に用いられる水溶性ケイ酸化合物としては、オルトケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、メタケイ酸ナトリウムであることがより好ましい。
このような工程を経ることで、水溶性ケイ酸化合物を結着樹脂中に分散させやすくなる。
一方、ケイ酸化合物が不溶性の場合、トナー中に、部分的に電気抵抗が低下した部位を形成することは困難であると考えられる。ケイ酸イオンをモノマーからオリゴマー状態でトナー中に存在させることが困難となるからである。不溶性ケイ酸化合物として、例えば、シリカ粒子をトナー中に内添剤として添加した場合、トナーの溶融粘度が上昇し、定着における光輝性顔料の配向性が妨げられ、本実施形態のトナーを用いて形成されたトナー像が光輝性を発現しにくくなることがある。
水溶性ケイ酸化合物の含有量は、下記方法により測定される。
本実施形態のトナーを、結着樹脂に対して良溶媒と、水溶性であって結着樹脂に対して貧溶媒と、の混合溶媒に溶解させて溶解液を調製し、該溶解液にアンモニアを添加してアルカリ性とする。次いで、アルカリ性とされた溶解液に超純水を滴下してトナー乳化液を調製する。このトナー乳化液を遠心分離又はろ過することで、水溶性ケイ酸化合物を含む水溶液を得る。該水溶液に溶解している水溶性ケイ酸化合物の種類及び含有量をICP発光分析装置や、ろ紙に吸収させて蛍光X線分析装置で測定することにより、水溶液中のケイ素原子量を測定し、二酸化ケイ素量として換算することで、本実施形態のトナーに含有される水溶性ケイ酸化合物の含有量が求められる。
結着樹脂がポリエステル樹脂である場合の水溶性の貧溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、1−ペンタノール等の短炭素鎖アルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;エーテル類、ジオール類、THF、アセトンなどが挙げられる。
本実施形態においては、上記した成分以外にも、更に必要に応じて離型剤、帯電制御剤等の種々の成分を用いてもよい。
トナー中の離型剤の含有量は、0.5質量%以上15質量%以下が望ましく、1.0質量%以上12質量%以下がより望ましい。
・平均最大厚さCおよび平均円相当径D
前記(1)に示すとおり、本実施形態のトナーは、その平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長いことが望ましい。尚、平均最大厚さCと平均円相当径Dの比(C/D)が0.001以上0.500以下の範囲にあることがより望ましく、0.010以上0.200以下の範囲が更に望ましく、0.050以上0.100以下の範囲が特に望ましい。
比(C/D)が0.001以上であることにより、トナーの強度が確保され、画像形成の際における応力による破断が抑制され、顔料が露出することによる帯電の低下、その結果発生するカブリが抑制される。一方0.500以下であることにより、優れた光輝性が得られる。
トナーを平滑面にのせ、振動を掛けてムラのないように分散する。1000個のトナーについて、カラーレーザ顕微鏡「VK−9700」(キーエンス社製)により1000倍に拡大して最大の厚さCと上から見た面の円相当径Dを測定し、それらの算術平均値を求めることにより算出する。
前記(2)に示すとおり、トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全顔料粒子のうち60%以上であることが望ましい。更には、上記数が70%以上95%以上であることがより望ましく、80%以上90%以下であることが特に望ましい。
上記の数が60%以上であることにより優れた光輝性が得られる。
トナーをビスフェノール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(本実施形態においては、LEICAウルトラミクロトーム(日立テクノロジーズ社製)を使用)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。この観察サンプルを透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率5000倍前後でトナー粒子の断面を観察する。観察された1000個のトナーについて、トナーの断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数を、画像解析ソフトを用いて数えその割合を計算する。
トナー粒子の製造方法は特に限定されず、公知である混練・粉砕法等の乾式法や、乳化凝集法や溶解懸濁法等の湿式法等によって作製される。
本実施形態のトナーの製造方法は、光輝性トナーを製造する過程で水溶性ケイ酸化合物の水溶液を使用するものであることが好ましい。水溶性ケイ酸化合物の水溶液を使用することにより、トナーの結着樹脂中に水溶性ケイ酸化合物をケイ酸イオンのモノマーやオリゴマーとして分散させることが容易になる。
混練・粉砕法は、より詳細には、光輝性顔料及び結着樹脂を含むトナー形成材料を混錬する混錬工程と、前記混錬物を粉砕する粉砕工程とに分けられる。必要に応じて、混錬工程により形成された混錬物を冷却する冷却工程等、他の工程を有してもよい。本実施形態に係る混練・粉砕法では、混練工程において水溶性ケイ酸化合物の水溶液を添加(使用)することが望ましい。
混練・粉砕法に係る各工程について詳しく説明する。
混錬工程は、光輝性顔料及び結着樹脂を含むトナー形成材料を混錬する。
混錬工程においては、トナー形成材料100質量部に対し、0.5質量部以上5質量部以下の水系媒体(例えば、蒸留水やイオン交換水等の水、アルコール類等)を添加することが望ましい。当該水系媒体の一部又は全部として水溶性ケイ酸化合物の水溶液を用いてもよい。
スクリュー押出し機11は、スクリュー(図示せず)を備えたバレル12と、バレル12にトナーの原料であるトナー形成材料を注入する注入口14と、バレル12中のトナー形成材料に水系媒体を添加するための液体添加口16と、バレル12中でトナー形成材料が混錬されて形成された混錬物を排出する排出口18と、から構成されている。
ついで、送りスクリュー部SBにおいて、液体添加口16からバレル12に水系媒体を注入することにより、トナー形成材料に水系媒体を添加する。また図2では、送りスクリュー部SBにおいて水系媒体を注入する形態を示しているが、これに限られず、ニーディング部NBにおいて水系媒体が注入されてもよく、送りスクリュー部SB及びニーディング部NBの両方において水系媒体が注入されてもよい。すなわち、水系媒体を注入する位置及び注入箇所は、必要に応じて選択される。
最後に、ニーディング部NBにより溶融混錬されて形成された混錬物は、送りスクリュー部SCにより排出口18に輸送され、排出口18から排出される。
以上のようにして、図2に示したスクリュー押出機11を用いた混錬工程が行われる。
冷却工程は、上記混錬工程において形成された混錬物を冷却する工程であり、冷却工程では、混錬工程終了の際における混錬物の温度から4℃/sec以上の平均降温速度で40℃以下まで冷却することが好ましい。混錬物の冷却速度が遅い場合、混錬工程において結着樹脂中に細かく分散された混合物(光輝性顔料と、必要に応じてトナー粒子内に内添される離型剤等の内添剤との混合物)が再結晶化し、分散径が大きくなる場合がある。一方、上記平均降温速度で急冷すると、混錬工程終了直後の分散状態がそのまま保たれるため好ましい。なお上記平均降温速度とは、混錬工程終了の際における混錬物の温度(例えば図2のスクリュー押出し機11を用いた場合は、t2℃)から40℃まで降温させる速度の平均値をいう。
冷却工程における冷却方法としては、具体的には、例えば、冷水又はブラインを循環させた圧延ロール及び挟み込み式冷却ベルト等を用いる方法が挙げられる。なお、前記方法により冷却を行う場合、その冷却速度は、圧延ロールの速度、ブラインの流量、混錬物の供給量、混錬物の圧延時のスラブ厚等で決定される。スラブ厚は、1mm以上3mm以下の薄さであることが好ましい。
冷却工程により冷却された混錬物は、粉砕工程により粉砕され、粒子が形成される。粉砕工程では、例えば、機械式粉砕機、ジェット式粉砕機等が使用される。
粉砕工程により得られた粒子は、必要に応じて、目的とする範囲の体積平均粒子径のトナー粒子を得るため、分級工程により分級を行ってもよい。分級工程においては、従来から使用されている遠心式分級機、慣性式分級機等が使用され、微粉(目的とする範囲の粒径よりも小さい粒子)及び粗粉(目的とする範囲の粒径よりも大きい粒子)が除去される。
得られたトナー粒子は、帯電調整、流動性付与、電荷交換性付与等を目的として、シリカ、チタニア、酸化アルミに代表される無機粒子を添加付着してもよい。これらは、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等によって行われ、段階を分けて付着させてもよい。外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下の範囲が望ましく、0.3質量部以上2質量部以下の範囲がより望ましい。
上記外添工程の後に、必要に応じて篩分工程を設けてもよい。篩分方法としては、具体的には、例えば、ジャイロシフター、振動篩分機、風力篩分機等が挙げられる。篩分することにより、外添剤の粗粉等が取り除かれ、感光体上の筋の発生、装置内のぼた汚れなどが抑制される。
樹脂粒子分散液の作製は一般的な重合法による樹脂粒子分散液作製、例えば乳化重合法や懸濁重合法、分散重合法などを用いる他にも、水系媒体と結着樹脂とを混合した溶液に、分散機により剪断力を与えることにより乳化して行ってもよい。その際、加熱して樹脂成分の粘性を下げて粒子を形成してもよい。また分散した樹脂粒子の安定化のため、分散剤を使用してもよい。さらに、樹脂が油性で水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するものであれば、該樹脂をそれらの溶剤に解かして水中に分散剤や高分子電解質と共に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子分散液が作製される。
また、乳化工程に使用される分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機塩;等が挙げられる。
体積平均粒子径が100nm以上では、使用される結着樹脂の特性にも影響されるが、一般的に離型剤成分がトナー中に取り込まれやすくなる。また、500nm以下の場合には、トナー中の離型剤の分散状態が良好となる。
また、光輝性顔料と結着樹脂とを溶剤に分散・溶解して混合し、転相乳化やせん断乳化により水中へ分散することにより、結着樹脂で被覆された光輝性顔料の分散液を調製してもよい。
凝集工程においては、樹脂粒子の分散液、光輝性顔料分散液、離型剤分散液等を混合して混合液とし、樹脂粒子のガラス転移温度以下の温度で加熱して凝集させ、凝集粒子を形成する。凝集粒子の形成は、攪拌下、混合液のpHを酸性にすることによってなされる場合が多い。前記撹拌条件により比(C/D)を好ましい範囲にすることが可能となる。より具体的には凝集粒子を形成する段階で撹拌を高速に、かつ加熱することによって比(C/D)を小さくすることができ、撹拌をより低速に、かつより低温で加熱することによって比(C/D)を大きくすることができる。なおpHとしては、2以上7以下の範囲が望ましく、この際、凝集剤を使用することも有効である。
また、凝集工程において、離型剤分散液は、樹脂粒子分散液等の各種分散液とともに一度に添加・混合してもよいし、複数回に分割して添加しても良い。
本実施形態においては、アルミニウムを含む4価の無機金属塩の重合体を用いることが、狭い粒度分布を得るためには望ましい。
融合工程においては、前記凝集工程に準じた攪拌条件下で、凝集粒子の懸濁液のpHを3以上9以下の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、前記樹脂のガラス転移温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。
本実施形態においては、凝集粒子の懸濁液のpHを3以上9以下の範囲に上昇させるためのアルカリ成分として、水溶性ケイ酸化合物の水溶液を添加(使用)してもよい。
また、前記樹脂で被覆した場合には、該樹脂も融合しコア凝集粒子を被覆する。前記加熱の時間としては、融合がされる程度行えばよく、0.5時間以上10時間以下程度行えばよい。
融合して得た融合粒子は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナー粒子とされる。
更に必要に応じ、超音波篩分機、振動篩分機、風力篩分機などを使って、トナーの粗大粒子を外添後取り除いてもよい。
滑剤としては、例えば、エチレンビスステアリル酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩等が挙げられる。
研磨剤としては、例えば、前述のシリカ、アルミナ、酸化セリウムなどが挙げられる。
溶解懸濁法は、結着樹脂、光輝性顔料、及び、必要に応じて用いられる離型剤等のその他の成分を含む材料を、前記結着樹脂が溶解可能な溶媒中に溶解又は分散させた液を、無機分散剤を含有する水媒体中で造粒した後、前記溶媒を除去することでトナー粒子を得る方法である。本実施形態に係る溶解懸濁法では、前記結着樹脂が溶解可能な溶媒中又は無機分散剤を含有する水媒体中に、水溶性ケイ酸化合物の水溶液を添加(使用)することが望ましい。また、本実施形態に係る溶解懸濁法では、無機分散剤を含有する水媒体中に固形の水溶性ケイ酸化合物を添加することで、水溶性ケイ酸化合物を水溶液として使用してもよい。
溶解懸濁法に用いられるその他の成分としては、離型剤の他、帯電制御剤、有機粒子等の種々の成分が挙げられる。
剪断機構を備えた装置としては各種の分散機があり、なかでもホモジナイザーが好ましい。ホモジナイザーを用いることで、互いには相溶しない物質(本実施形態では無機分散剤を含有する水媒体とトナー母液)をケーシングと回転するロータとの間隙を通過させることで、ある液体中にその液体とは相溶しない物質を粒子状に分散させられる。係るホモジナイザーとしてはTKホモミキサー、ラインフローホモミキサー、オートホモミキサー(以上、特殊機化工業株式会社製)、シルバーソンホモジナイザー(シルバーソン社製)、ポリトロンホモジナイザー(キネマチカ(KINEMATICA)AG社製)などがある。
溶解懸濁法により得られたトナー粒子には、乳化凝集法の場合と同様、帯電調整、流動性付与、電荷交換性付与等を目的として、シリカ、チタニア、酸化アルミに代表される無機酸化物等が外添剤として添加付着される。また、上述した無機酸化物等以外にも、帯電制御剤、有機粒体、滑剤、研磨剤などのその他の成分(粒子)を外添剤として添加させてもよい。
本実施形態のトナーは、そのまま一成分現像剤として用いてもよく、またキャリアと混合して二成分現像剤として用いてもよい。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体表面を帯電する帯電手段と、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、前記静電潜像を本実施形態の現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、を有するものである。
図3は、本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、像保持体としての感光体が複数、即ち画像形成ユニット(画像形成手段)が複数設けられたタンデム型の構成に係るものである。
ここで、各画像形成ユニット50Y、50M、50C、50K、50Bは、収納されている現像剤中のトナーの色を除き同様の構成を有しているため、ここではイエロー画像を形成する画像形成ユニット50Yについて代表して説明する。尚、画像形成ユニット50Yと同様の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)、銀(B)を付した参照符号を付すことにより、各画像形成ユニット50M、50C、50K、50Bの説明を省略する。
−乳化凝集法によるトナー製造−
<結着樹脂の合成>
・アジピン酸ジメチル:74部
・テレフタル酸ジメチル:192部
・ビスフェノールAエチレンオキシド付加物:216部
・エチレングリコール:38部
・テトラブトキシチタネート(触媒):0.037部、
上記成分を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち攪拌しながら昇温した後、160℃で7時間共縮重合反応させ、その後、10Torrまで徐々に減圧しながら220℃まで昇温し4時間保持した。一旦常圧に戻し、無水トリメリット酸9部を加え、再度10Torrまで徐々に減圧し220℃で1時間保持することにより結着樹脂を合成した。
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、ASTMD3418−8に準拠して、示差走査熱量計(島津社製:DSC−50)を用い、室温(25℃)から150℃まで昇温速度10℃/分の条件下で測定することにより求めた。なお、ガラス転移温度は吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度とした。結着樹脂のガラス転移温度は63.5℃であった。
・結着樹脂:160部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分を1000mlのセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液をさらに90rpmで撹拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより樹脂粒子分散液(固形分濃度:30%)を得た。
・カルナウバワックス(東亜化成(株)製、RC−160 ):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):1.0部
・イオン交換水:200部
以上を混合して95℃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(ゴーリン社)で360分間の分散処理をして、離型剤粒子を分散させてなる離型剤分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
メタノール500部にアルミニウム顔料(昭和アルミニウム(株)品番2173、固形分65%)を154部(アルミ分として100部)加え、60℃で1.5時間撹拌した。その後、スラリーにアンモニアを加えスラリーのpH値を8.0に調整した。次に、pH調整したスラリーにテトラエトキシシラン50部を加え、さらに60℃で5時間撹拌した。その後、スラリーをろ過し、得られた被覆されたアルミニウム顔料を含むスラリーを110℃で3時間乾燥し、シリカで被覆されたアルミニウム顔料を得た。
・シリカで被覆されたアルミニウム顔料:100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR) :1.5部
・イオン交換水 :900部
以上を混合し、乳化分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間分散して、シリカで被覆されたアルミニウム顔料を分散させてなる光輝性顔料分散液(固形分濃度:10%)を調製した。
・光輝性顔料分散液:400部
・樹脂粒子分散液:375部
・離型剤分散液:50部
上記成分を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラララックスT50)により4000rpmでせん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
次に、樹脂粒子分散液:125部を追添加し、前記凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子を付着させた。さらに56℃に昇温し、光学顕微鏡及びマルチサイザーIIで粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、凝集粒子を融合させるために0.1mol/Lのメタケイ酸ナトリウム水溶液を100部添加してpHを8.0に上げた後、67.5℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、67℃で保持したままpHを6.0まで下げ、1時間後に加熱を止め、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後40μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積平均粒子径は12.2μmであった。
光輝性トナー1の10部を、結着樹脂に対して良溶媒であるMEKを10部と水溶性であって結着樹脂に対して貧溶媒である2−プロパノールを3部との混合溶媒に撹拌して溶解させて光輝性トナー1の溶解液を調製した。該溶解液に10%アンモニア0.5部を撹拌しながら添加してアルカリ性とした。次いで、アルカリ性とされた溶解液に超純水30部を滴下してトナー乳化液を調製した。このトナー乳化液を10000rpmで遠心分離することで、水相中に溶解したケイ酸化合物を抽出した水溶性ケイ酸化合物を含む水溶液を得た。該水溶液をろ紙に吸収させて蛍光X線分析装置(ZSX PrimusII リガク社製)で測定することにより、水溶液中のケイ素原子量を測定し、二酸化ケイ素量として換算することで、トナーに含有される水溶性ケイ酸化合物の含有量を求めた。
光輝性トナー1に係る水溶性ケイ酸化合物(メタケイ酸ナトリウム)の含有量は、0.025質量%であった。
・フェライト粒子(体積平均粒子径:35μm):100部
・トルエン:14部
・パーフルオロアクリレート共重合体(臨界表面張力:24dyn/cm):1.6部
・カーボンブラック(商品名:VXC-72、キャボット社製、体積抵抗率:100Ωcm以下):0.12部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒子径:0.3μm、トルエン不溶):0.3部
光輝性トナー1:36部とキャリア:414部とを、2リットルのVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して光輝性現像剤1を作製した。
・C.I.Pigment Yellow74(大日精化製): 50部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬): 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、イエロー着色剤分散液を得た。固形分濃度は20%だった。
着色剤をC.I.Pigment Yellow74からC.I.Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)(大日精化製)に変更した以外はイエロー着色剤分散液の調製と同様にして、シアン着色剤分散液を調製した。固形分濃度は20%だった。
着色剤をC.I.Pigment Yellow74からC.I.Pigment Red 122(キナクリドン)(大日精化製)に変更した以外はイエロー着色剤分散液の調製と同様にして、マゼンタ着色剤分散液を調製した。固形分濃度は20%だった。
・樹脂粒子分散液:400部
・イエロー着色剤分散液:35部
・離型剤分散液:80部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1.30部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラララックスT50)により4000rpmでせん断力を加えながら10分間分散混合した。ついで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液0.14部を滴下しはじめ、プレ凝集を促進した。
次に、攪拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターにて加熱し始め、52℃にて2時間保持し、凝集粒子の成長を促進させた。その後、樹脂粒子分散液:190部を追添加し、前記凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子を付着させた。光学顕微鏡及びマルチサイザーIIで粒子径を確認しながら凝集粒子を整えた。
その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.5に上げた後、90℃まで昇温させた。昇温後、90℃で3時間保持し、顕微鏡で粒子が融合したのを確認した後90℃で保持したまま、再度pHを6.5まで下げて、1時間後に加熱を止め、放冷した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥した。以上のように造粒したトナー粒子の体積平均粒子径は7.3μmであった。
得られたトナー粒子100部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル社製、RY50)1.5部を、サンプルミルを用いて10000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分してイエロートナーを調製した。
キャリアとイエロートナーとを、それぞれ100部:8部の割合で2リッターのVブレンダーで混合し、イエロー現像剤を製造した。
イエロー着色剤分散液をシアン着色剤分散液に変更した以外はイエロートナーの製造と同様にしてシアントナーを製造した。得られたシアントナーを用いてイエロー現像剤の場合と同様にしてシアン現像剤を製造した。
イエロー着色剤分散液をマゼンタ着色剤分散液に変更した以外はイエロートナーの製造と同様にしてマゼンタトナーを製造した。得られたマゼンタトナーを用いてイエロー現像剤の場合と同様にしてマゼンタ現像剤を製造した。
光輝性現像剤1、イエロー現像剤、シアン現像剤及びマゼンタ現像剤を、富士ゼロックス(株)社製DocuCentre−III C7600の現像器に充填し、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、DocuCentre−III C7600を用いて、未定着の状態で出力した。次にこの未定着画像を定着温度190℃にて定着した。このときの定着圧力は4.0kg/cm2、速度は160mm/sであった。また画像は最下層に光輝性トナー層を形成した。電子写真学会テストチャートNo.5−1(日本画像学会)を用い、カラー階調パッチ部分の青、緑、赤部分の最も濃い色の画像について、得られたベタ画像に対して、下記方法により粒状感を評価した。結果を表1に示す。
G4:粒状感に問題は確認されない。
G3:僅かに粒状感が劣る。
G2:粒状感が劣るが、許容範囲である。
G1:粒状感が劣り、許容できない。
0.1mol/Lのメタケイ酸ナトリウム水溶液に替えて、0.1mol/Lのオルトケイ酸ナトリウム水溶液を用いてpH調整を行った以外は実施例1と同様にして光輝性トナー2及び光輝性現像剤2を得た。得られた光輝性トナー2及び光輝性現像剤2を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
0.1mol/Lのメタケイ酸ナトリウム水溶液に替えて、0.1mol/Lのケイ酸カリウム水溶液を用いてpH調整を行った以外は実施例1と同様にして光輝性トナー3及び光輝性現像剤3を得た。得られた光輝性トナー3及び光輝性現像剤3を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
0.1mol/Lのメタケイ酸ナトリウム水溶液を200部添加してpHを9.0に上げた以外は実施例1と同様にして光輝性トナー4及び光輝性現像剤4を得た。光輝性トナー1及び光輝性現像剤1に替えて、光輝性トナー4及び光輝性現像剤4を用いた以外は実施例1と同様に評価した。評価結果を表1に示す。
0.1mol/Lのメタケイ酸ナトリウム水溶液を20部添加してpHを7.0に上げた以外は実施例1と同様にして光輝性トナー5及び光輝性現像剤5を得た。光輝性トナー1及び光輝性現像剤1に替えて、光輝性トナー5及び光輝性現像剤5を用いた以外は実施例1と同様に評価した。評価結果を表1に示す。
−溶解懸濁法によるトナー製造−
・実施例1において合成した結着樹脂:100部
・シリカで被覆されたアルミニウム顔料:20部
・酢酸エチル:110部、
・カルナウバワックス:6部
・0.1mol/Lのメタケイ酸ナトリウム水溶液:50部
上記成分をボールミルで48時間分散した(この液をA液とした。)。一方炭酸カルシウム(平均粒径80nm)120部、水80部をボールミルで48時間分散後、炭酸カルシウム分散液14部とカルボキシメチルセルロース(商品名「セロゲンBS−H」:第一工業製薬社製)の2%水溶液200部を攪拌した(この液をB液とした)。次に乳化機(商品名「オートホモミキサー」:特殊機化工業社製)でB液100部を攪拌し、その中にA液400部をゆっくり投入して混合液を懸濁した。その後減圧下で攪拌回転数を1000rpmにして溶媒を除去し、次いで6N塩酸を200部加えて炭酸カルシウムを除去し、さらに水洗し、乾燥及び分級してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積平均粒子径は12.5μmであった。
このトナー粒子を用いた以外は実施例1と同様にして光輝性トナー6及び光輝性現像剤6を得た。光輝性トナー1及び光輝性現像剤1に替えて、光輝性トナー6及び光輝性現像剤6を用いた以外は実施例1と同様に評価した。評価結果を表1に示す。
−混練・粉砕法によるトナー製造−
・実施例1において合成した結着樹脂:600部
・シリカで被覆されたアルミニウム顔料:160部
・カルナウバワックス(東亜化成(株)製、RC−160):40部
以上を計量した後、ボールミルなどの粉体混合機で混合した。得られた混合物をスクリュー押出機(エクストルーダ)、ロールミル、ニーダなどで加熱溶融させて混練した。0.1mol/Lに調製したメタケイ酸ナトリウム水溶液35部を添加しながら、さらに混練した。混練の完了後、得られた混練物を冷却し、固化させた。固化した混練物を先ず最初にハンマーミル、カッターミルなどの粗粉砕機で粗粉砕し、さらに続けて、ジェットミルなどの微粉砕機で微粉砕した。微粉砕の完了後、微小粒子及び粗大粒子を除去するため、エルボージェットなどにより得られた微粉砕粒子を分級した。得られたトナー粒子の体積平均粒子径は13.2μmであった。
このトナー粒子を用いた以外は実施例1と同様にして光輝性トナー7及び光輝性現像剤7を得た。光輝性トナー1及び光輝性現像剤1に替えて、光輝性トナー7及び光輝性現像剤7を用いた以外は実施例1と同様に評価した。評価結果を表1に示す。
0.1mol/Lのメタケイ酸ナトリウム水溶液に替えて、1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH調整を行った以外は実施例1と同様にして光輝性トナー8及び光輝性現像剤8を得た。得られた光輝性トナー8及び光輝性現像剤8を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
4 顔料粒子
13 支持ロール
15 クリーニング装置
17 一次転写ロール
19 露光装置
20 現像装置
21 感光体
22 駆動ロール
24 バイアスロール
26 ベルトクリーナ
28 帯電ロール
34 二次転写ロール
35 定着器
40 トナーカートリッジ
50 画像形成ユニット
Claims (8)
- 光輝性顔料と、結着樹脂と、水溶性ケイ酸化合物とを含有し、前記水溶性ケイ酸化合物が前記結着樹脂に分散している光輝性トナー。
- 前記水溶性ケイ酸化合物が、オルトケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムからなる群より選択される少なくとも一種である請求項1に記載の光輝性トナー。
- 前記水溶性ケイ酸化合物の含有量が、0.005質量%以上0.5質量%以下である請求項1又は請求項2に記載の光輝性トナー。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光輝性トナーを少なくとも含む現像剤。
- 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光輝性トナーを収容するトナーカートリッジ。
- 請求項4に記載の現像剤を収容すると共に、前記現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備えるプロセスカートリッジ。
- 像保持体と、
前記像保持体表面を帯電する帯電手段と、
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、
前記静電潜像を請求項4に記載の現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
前記像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
を有する画像形成装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光輝性トナーを製造する過程で、前記水溶性ケイ酸化合物の水溶液を使用する光輝性トナーの製造方法。
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