JP2008268367A - 静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、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

静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、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 Download PDF

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Abstract

【課題】低温定着性を損なわずに、定着画像の強度(引っかき強度)を向上させることができる静電潜像現像用トナー、該静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤、該静電潜像現像用現像剤を用いる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。
【解決手段】結晶性樹脂を含有し、トナーをテトラヒドロフランで溶解し、これを水で抽出して得られた抽出物が、水酸基価が300mgKOH/g以上2000mgKOH/g以下、重量平均分子量が1000以上150000以下であるポリビニルアルコールを含むことを特徴とする静電潜像現像用トナー該静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤、該静電潜像現像用現像剤を用いる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。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、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に関する。
電子写真法においては、一般的に、光導電性物質を利用した感光体(潜像保持体)表面に、種々の手段により電気的に潜像を形成し、形成された潜像を、現像剤を用いて現像しトナー像を形成した後、このトナー像を、必要に応じて中間転写体を介して、紙等の被転写材表面に転写し、加熱、加圧、加熱加圧等により定着する、という複数の工程を経て、画像が形成される。
被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着技術としては、加熱ロールおよび加圧ロールから構成される一対のロール間に、トナー像が転写された被転写体を挿入し、定着する熱ロール定着法が一般的である。また、同種の技術として、ロールの一方または両方をベルトに代えた定着法も知られている。これらの技術は、他の定着法に比べ、直接画像と接触するため、高速で堅牢な画像が得られ、かつエネルギー効率が高い。
近年、画像形成に際して必要なエネルギーの省力化への要求の高まりに伴い、ある程度の使用電力を占める定着工程の省電力化を図り、また、前記定着条件を拡大させるために、トナーの定着温度をより低温化させる技術が必要となってきた。トナー定着温度を低温化させることにより、前記省電力化および前記定着条件の拡大に加えて、電源入力時おける定着ロール等の定着部材の表面の定着可能温度までの待ち時間、いわゆるウォームアップタイムの短時間化、定着部材の長寿命化が可能等、大きなメリットがある。
上記トナーの定着温度を低くする手段としては、トナー用樹脂(結着樹脂)のガラス転移温度を低くする技術が一般的に行われ、低温定着性とブロッキング防止との両立を図ることが重要となる。
上記ブロッキングの発生防止と低温定着性とを両立させる手段として、結晶性樹脂を結着樹脂として用いる方法が古くから知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。さらには、結着樹脂として低融解温度を有する結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを混合し、相溶化度を制御することで低温定着を獲得する技術も提案されている(例えば、特許文献3参照)。また、離型剤として低融点のワックスを用いる方法が提案されている(例えば、特許文献4〜6参照)。この技術では低温での離型性を向上させ、低温定着性を改善させている。
特公昭56−13943号公報 特公昭62−39428号公報 特開2004−206081号公報 特開平3−17661号公報 特開平4−97163号公報 特開平7−287413号公報
一方、電子写真法により形成された画像は長期に渡って品質が保持されなければならない。ところがこれら結晶性樹脂や低融点ワックスはその結晶化度の大きさゆえ、材料としての脆性が問題である。結晶性樹脂に関しては例えば非結晶性樹脂と混合したとしても、定着された画像は徐々に相分離し、その結晶相または相界面において定着画像の割れ、そして用紙からの剥がれが生成しやすい状態となる。低融点のワックスを添加したトナーに関しては材料の割れやすさおよび、用紙との接着性が低下する懸念が生じる。これらの理由により低温定着性だけでなく、定着後長期に渡っての画像強度の改善が望まれている。
本発明の目的は、低温定着性を損なわずに、定着画像の強度(引っかき強度)を向上させることができる静電潜像現像用トナー、該静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤、該静電潜像現像用現像剤を用いる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である。
上記課題は、以下の本発明により達成される。
すなわち請求項1に係る発明は、結晶性樹脂を含有し、トナーをテトラヒドロフランで溶解し、これを水で抽出して得られた抽出物が、水酸基価が850mgKOH/g以上1250mgKOH/g以下、重量平均分子量が20000以上140000以下であるポリビニルアルコールを含むことを特徴とする静電潜像現像用トナーである。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のトナーの質量に対する前記抽出物の乾燥質量が、0.1質量%以上10質量%以下であることを特徴とする静電潜像現像用トナーである。
請求項3に係る発明は、ドデセニルコハク酸を構成成分として含む結着樹脂を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の静電潜像現像用トナーである。
請求項4に係る発明は、トナーを含み、該トナーが請求項1〜3の何れか1項に記載の静電潜像現像用トナーである静電潜像現像用現像剤である。
請求項5に係る発明は、トナーが少なくとも収容され、該トナーが請求項1〜3の何れか1項に記載の静電潜像現像用トナーであるトナーカートリッジである。
請求項6に係る発明は、現像剤保持体を少なくとも備え、請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤を収容するプロセスカートリッジである。
請求項7に係る発明は、潜像保持体を帯電する帯電工程と、帯電された前記潜像保持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記潜像保持体上に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤によりトナー像として現像する現像工程と、前記潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写工程と、前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着工程と、転写後の潜像保持体表面をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分をクリーニングするクリーニング工程と、を有し、前記現像剤が請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤であることを特徴とする画像形成方法である。
請求項8に係る発明は、前記定着工程が、定着ローラ、及び該定着ローラに圧接して配置された加圧部材により形成された接触部に、トナー像が転写された被転写体を、40ms以上100ms以下の時間で通過させて、被転写体上にトナー像を定着する工程であることを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法である。
請求項9に係る発明は、潜像保持体と、該潜像保持体を帯電する帯電手段と、前記帯電された潜像保持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記潜像保持体上に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、転写後の潜像保持体表面をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分をクリーニングするクリーニング手段と、を有し、前記現像剤が請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項10に係る発明は、前記定着手段が、定着ローラと、該定着ローラに圧接して配置された加圧部材とを有し、前記定着ローラ及び加圧部材により形成された接触部に、トナー像が転写された被転写体を、40ms以上100ms以下の時間で通過させて、被転写体上にトナー像を定着する手段であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置である。
本発明の請求項1に係る発明によれば、低温定着性を損なわずに、定着画像強度を向上させた静電潜像現像用トナーを得ることができる。
請求項2に係る発明によれば、さらに低温定着性を損なわずに、定着画像の強度を向上させた静電潜像現像用トナーを得ることができる。
請求項3に係る発明によれば、さらに低温定着性を損なわずに、定着画像の強度を向上させた静電潜像現像用トナーを得ることができる。
請求項4に係る発明によれば、低温定着性を損なわずに、定着画像の強度が向上し、かつ帯電性の優れた静電潜像現像剤を得ることができる。
本発明の請求項5に係る発明によれば、低温定着性を損なわずに、定着画像の強度を向上させることができる静電潜像現像用トナーの供給を容易にし、上記特性の維持性を高めることができる。
本発明の請求項6に係る発明によれば、低温定着性を損なわずに、定着画像の強度を向上させることができる静電潜像現像用現像剤の取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高めることができる。
本発明の請求項7に係る発明によれば、低温定着性を損なわずに、定着画像の強度を向上させた画像形成装置を得ることができる。
本発明の請求項8に係る発明によれば、連続で画像を形成しても、光沢の変化が少ない画像形成装置を得ることができる。
本発明の請求項9に係る発明によれば、低温定着性を損なわずに、定着画像の強度を向上させた画像を得ることができる。
本発明の請求項10に係る発明によれば、連続で画像を形成しても、光沢の変化が少ない画像を得ることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
<静電潜像現像用トナー>
本発明の静電潜像現像用トナー(以下、「本発明のトナー」という場合がある。)は、結晶性樹脂を含有し、トナーをテトラヒドロフランで溶解し、これを水で抽出して得られた抽出物が、水酸基価が300mgKOH/g以上2000mgKOH/g以下、重量平均分子量が1000以上150000以下であるポリビニルアルコール(以下、「本発明に係るポリビニルアルコール」という場合がある。)を含むことを特徴とする。
一般に、電子写真法により形成された画像は長期に渡って品質が保持されなければならない。得に画像強度はフレキシブルな受像媒体である「紙」に形成された画像品質として重要である。ところが、近年定着温度の低温度化のために結晶性樹脂を含有させたトナーが用いられ、画像強度の低下がよりいっそう懸念されている。これは特に結晶性樹脂や低融点の離型剤を含むトナーはその結晶化度の大きさゆえ、材料としての脆性が低くなる(画像強度の低下)ためと考えられる。結晶性樹脂に関しては例えば非結晶性樹脂と混合したとしても、定着された画像は徐々に相分離し、その結晶相または相界面において画像の割れ、そして用紙からの剥がれが生成しやすい状態となる。
また、近年の画像解像度向上のためにトナーの小粒径化が進んでいるが、トナーに含まれる微粉は用紙繊維の内部に入りやすく、定着圧力を受けにくくなるため、トナーが溶融しても用紙との接着性を低下させている。
これらの理由により低温定着性だけでなく、定着後の画像強度の改善が望まれている。
本発明者等が鋭意検討した結果、トナーをテトラヒドロフランで溶解後、水へ抽出したときの抽出物が、水酸基価が850mgKOH/g以上1250mgKOH/g以下、重量平均分子量が20000以上140000以下であるポリビニルアルコールを含むとき、水酸基をもつ成分が画像と用紙との親和性を高めることにより接着力が向上し、画像強度を改善できることを見出した。
また、従来の結晶性樹脂を含有するトナーは、溶融により紙の繊維の間に入った後、冷却により結晶化するが、この結晶化した樹脂同士の親和性は、樹脂と紙との親和性よりも強いため、トナー像が剥がれやすくなる。しかし、本発明に係るポリビニルアルコールは、水酸基がこの結晶成長を制御し、樹脂同士の親和性によるトナー像の剥がれを抑制することができる。
ここで、前記抽出物を抽出する方法としては、トナーをテトラヒドロフランで溶解し、これにイオン交換水を添加し、開放系において50℃に加熱しながら30分間攪拌する。次に不溶分をろ過し、前記抽出物とする。この操作におけるトナー、テトラヒドロフラン、イオン交換水の各量は任意だが、各特性の評価法の測定範囲内に入るように各量を適宜調節する。
前記抽出物は、定着画像の強度を改善するという効果が顕著になる点で、本発明に係るポリビニルアルコールを1.0質量%以上含んでいることが好ましく、2.0質量%以上含んでいることがより好ましく、全てが本発明に係るポリビニルアルコールであることが最も好ましい。ここで、質量比は乾燥後の質量から求めたものである。
以下、本発明に係るポリビニルアルコールについて説明する。
本発明に係るポリビニルアルコールの水酸基価は、JIS規格の規格番号JIS K0070に記されている中和滴定法に従い測定する。
また、前記重量平均分子量の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定することができる。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperSW3000を使用し、水系溶媒で行った。重量平均分子量は、この測定結果から単分散ポリエチレンオキシド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したものである。
本発明に係るポリビニルアルコールの水酸基価は、850mgKOH/g以上1250mgKOH/g以下であることが必要である。前記水酸基価が850に満たないと、画像と用紙との接着性が低下し、画像強度(引っかき強度)が悪化する。また、1250を超えると、吸水性が高くなり画像強度(引っかき強度)が悪化する。前記抽出物の水酸基価は900mgKOH/g以上1200mgKOH/g以下であることが好ましく、1000mgKOH/g以上1100mgKOH/g以下であることがより好ましい。
本発明に係るポリビニルアルコールの重量平均分子量は、20000以上140000以下であることが必要である。前記重量平均分子量が20000に満たないと、分子差が短く、紙とトナーの中間層となることができないため画像強度(引っかき強度)が悪化する。また、140000を超えると、分子の移動度が低く、紙とトナーの中間層となることができないため画像強度(引っかき強度)が悪化する。本発明に係るポリビニルアルコールの重量平均分子量は、40000以上120000以下であることが好ましく、60000以上110000以下であることがより好ましい。
本発明に係るポリビニルアルコールは、吸水性が小さく、また、画像強度(引っかき強度)をさらに改善できる。ポリビニルアルコールは他の水酸基価を多く持つ化合物と比較して、吸湿性が低く、画像強度(引っかき強度)を改善することができる。
本発明に係るポリビニルアルコールの好ましい態様は、重合度が500以上3500以下であり(より好ましくは700以上2500以下である。)、鹸化度が80以上98以下である(より好ましくは82以上96以下である。)。
本発明に係るポリビニルアルコールが含まれていることは、ヨウ素−デンプン反応による呈色や赤外吸収スペクトルによって同定することができる。また、鹸化度はJIS K9550に記されている鹸化度の測定法に従い測定した。
トナーの質量に対する前記抽出物の乾燥質量が、0.1質量%以上10質量%以下であることが、画像強度(引っかき強度)をさらに改善できる点で好ましい。トナーの質量に対する前記抽出物の乾燥質量は、0.5質量%以上8.0質量%以下であることがより好ましく、1.0質量%以上5.0質量%以下であることが更に好ましい。尚、トナーの質量に対する前記抽出物の乾燥質量の比率は、トナーをテトラヒドロフランで溶解し、これにイオン交換水を添加し、既述のようにこれを水で抽出して得られた抽出物を含む水溶液の乾燥後の質量を測定し、これを始めに測定したトナーの質量で割ることにより求めた。
以下、本発明のトナーの構成をより詳細に説明する。
本発明のトナーは、結着樹脂として、結晶性樹脂を含有し、更に非結晶性樹脂を含有していてもよい。既述のように、抽出物が本発明に係るポリビニルアルコールを含む本発明のトナーは、結晶性樹脂を含有することにより、定着性を損なわずに、定着画像の強度(引っかき強度)を改善することができる。また、非結晶性樹脂を含有する場合、結着樹脂における結晶性樹脂の比率は、1.0質量%〜40質量%であることが好ましく、2.0質量%〜25質量%であることがより好ましい。
(結晶性樹脂)
前記結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、長鎖アルキル(メタ)アクリレート樹脂等が挙げられるが、前記加熱による粘度の急激な変化がより現れる点、さらに機械的強度と低温定着性の両立の観点から、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
なお、本発明において、前記結晶性樹脂の「結晶性」とは、示差熱分析(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樹脂のことを指す。また、前記結晶性の主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が50質量%以下であれば、この共重合体も結晶性樹脂と呼ぶ。また、本発明における非晶性樹脂とは、前記DSCにおいて明確な吸熱ピークではなく、階段状の吸熱変化のみを有するものをいう。
また、結晶性樹脂を構成する重合性単量体成分としては、結晶構造を容易に形成するため、芳香族成分を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族成分を有する重合性単量体が望ましい。さらに結晶性を損なわないために、構成される重合性単量体由来成分は、重合体中で単一種で各々30mol%以上であることが望ましい。特にポリエステル樹脂などにおいて2種以上の重合性単量体類が必須で構成される際には、各必須構成重合性単量体種において同上の構成であることが望ましい。
以下、結晶性樹脂を代表して結晶性ポリエステル樹脂を中心に説明する。
本発明で用いる結晶性ポリエステル樹脂の融点は50〜100℃の範囲にあることが好ましく、55〜90℃の範囲にあることがより好ましく、60〜85℃の範囲にあることがさらに好ましい。前記融点が50℃を下回ると、保管トナーにブロックキングが生じるなどのトナー保管性や、定着後の定着画像の保管性が困難となる場合がある。また、前記融点が100℃を超える場合では十分な低温定着性が得られない場合がある。
なお、上記結晶性ポリエステル樹脂の融点は、前記の示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた。
本発明のトナーに用いられる結晶性ポリエステル樹脂は、例えば多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。なお、本発明においては、前記結晶性ポリエステル樹脂として市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸;などが挙げられ、さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられるがこの限りではない。
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。
また、酸成分としては、前記脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸成分が含まれていてもよい。
さらに、前記脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸成分を含有してもよい。
多価アルコール成分としては、脂肪族ジオールが好ましく、主鎖部分の炭素数が7〜20である直鎖型脂肪族ジオールがより望ましい。脂肪族ジオールが分岐型では、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場合がある。また、主鎖部分の炭素数が7未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合、融解温度が高くなり、低温定着が困難となることがある一方、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り易い。主鎖部分の炭素数としては14以下であることがより望ましい。
本発明のトナーに用いられる結晶性ポリエステルの合成に好適に用いられる脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが望ましい。
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。
多価アルコール成分のうち、前記脂肪族ジオールの含有量が80モル%以上であることが好ましく、より望ましくは90%以上である。脂肪族ジオールの含有量が80モル%未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下する為、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、多価カルボン酸や多価アルコールを合成の最終段階で添加してもよい。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等が挙げられる。
多価アルコールの例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリンなどの脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類等が挙げられる。
前記結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度を180〜230℃として行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。
重合性単量体が、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い重合性単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い重合性単量体とその重合性単量体と重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
前記ポリエステル樹脂の製造の際に使用可能な触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;及びアミン化合物等が挙げられる。
具体的には、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オクチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等の化合物が挙げられる。
本発明に用いる結晶性ポリエステル樹脂の酸価(樹脂1gを中和するに必要なKOHのmg数)は、3.0〜30.0mgKOH/gの範囲であることが望ましく、6.0〜25.0mgKOH/gの範囲にあることがより望ましく、8.0〜20.0mgKOH/gの範囲にあることがさらに望ましい。
前記酸価が3.0mgKOH/gよりも低いと水中への分散性が低下するため、湿式製法での乳化粒子の作製が非常に困難となる場合がある。また凝集の際における乳化粒子としての安定性が著しく低下するため、効率的なトナーの作製が困難になる場合がある。一方、酸価が30.0mgKOH/gを超えると、トナーとしての吸湿性が増してしまい、トナーとしての環境影響を受けやすくなる場合がある。
また、結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000〜35,000であることが望ましい。分子量(Mw)が、6,000未満であると、定着の際にトナーが紙等の記録媒体の表面へしみ込んで定着ムラを生じたり、定着画像の折り曲げ耐性に対する強度が低下する場合がある。また、重量平均分子量(Mw)が35,000を超えると、溶融時の粘度が高くなりすぎて定着に適当な粘度まで至るための温度が高くなることがあり、結果として低温定着性が損なわれる場合がある。
上記重量平均分子量の測定は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定することができる。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行った。重量平均分子量は、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したものである。
トナーにおける結晶性ポリエステル樹脂の含有量としては、3〜40質量%の範囲であることが望ましく、より望ましく4〜35質量%の範囲であり、さらに望ましくは5〜30質量%の範囲である。結晶性ポリエステル樹脂の含有量が3質量%未満であると、十分な低温定着性が得られない場合があり、40質量%より多いと、十分なトナー強度や定着画像強度が得られず、また帯電性への悪影響も生じてしまう場合がある。
以上の結晶性ポリエステル樹脂を含む結晶性樹脂は、脂肪族重合性単量体を用いて合成された結晶性ポリエステル樹脂(以下、「結晶性脂肪族ポリエステル樹脂」という場合がある)を主成分(50質量%以上)とすることが望ましい。さらにこの場合、前記結晶性脂肪族ポリエステル樹脂を構成する脂肪族重合性単量体の構成比は、60mol%以上であることが望ましく、90mol%以上であることがより望ましい。なお、脂肪族重合性単量体としては、前述の脂肪族のジオール類やジカルボン酸類を好適に用いることができる。
(非結晶性樹脂)
本発明における非結晶性樹脂としては、スチレン/アクリル系樹脂、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、ポリオレフィン樹脂、等公知の樹脂材料を用いることができるが、非結晶性ポリエステル樹脂が特に望ましい。
非結晶性ポリエステル樹脂を用いることで、前記結晶性ポリエステル樹脂との相溶性が向上するため、結晶性ポリエステル樹脂の融解温度における低粘度化に伴い、非結晶性ポリエステル樹脂も低粘度化し、トナーとしてのシャープメルト性(鋭敏な溶融特性)が得られるために、低温定着性に有利である。また結晶性ポリエステル樹脂との濡れ性が良好なことから、結晶性ポリエステル樹脂のトナー内部への分散性が向上し、結晶性ポリエステル樹脂のトナー表面への露出を抑制するため、帯電性への悪影響が抑制される。またこの理由により、トナーの強度や定着画像の強度向上の観点でも望ましい。
以下、本発明における非結晶性樹脂を代表して非結晶性ポリエステル樹脂を中心に説明する。
本発明において望ましく用いられる非結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものである。
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を1種又は2種以上用いることができる。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く、また良好なる定着性を確保するために架橋構造あるい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。
本発明において望ましく用いられる非結晶性ポリエステル樹脂は、ドデセニルコハク酸を含有することが好ましい。ドデセニルコハク酸を含有すると、結晶性樹脂及び非結晶性樹脂との親和性が向上し、低温定着性も得られる。特に本発明のトナーは、本発明に係るポリビニルアルコールを含有するため、ドデセニルコハク酸を含有することにより、低温定着性を損なわずに、定着画像の強度(引っかき強度)が向上する、という効果が顕著になる。
本発明のトナーにおけるドデセニルコハク酸の含有量は、5.0質量%以上20質量%以下であることが好ましく、8.0質量%以上15質量%以下であることがより好ましい。
前記非結晶性ポリエステル樹脂における多価アルコールの例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、などの脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類が挙げられる。これら多価アルコールの1種又は2種以上用いることができる。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好ましく、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、架橋構造あるい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。
前記非結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は50〜80℃の範囲であることが望ましい。Tgが50℃より低いと、トナーの保存性や定着画像の保存性の観点で問題が生じてしまう場合がある。また80℃より高いと、従来に比べ低温で定着することができなくなる場合がある。
非結晶性ポリエステル樹脂のTgは50〜65℃であることがより望ましい。
また、非結晶性ポリエステル樹脂としては、前記結晶性ポリエステル樹脂の溶解度パラメータSPA、非結晶性ポリエステル樹脂の溶解度パラメータSPBとしたとき、両者が下記式(6)の関係を満たすことが望ましい。
SPB−SPA < 0.7 ・・・ 式(6)
なお、上記溶解度パラメータ(以下、「SP値」という場合がある)は、原子団の加成性を利用したFedorsらの方法[Polym.Eng.Sci.,vol14,p147(1974)]を用いて、重合性単量体構成より下式(7)により計算することができる。
SP値 =(ΣΔei/ΣΔvi)1/2 ・・・ 式(7)
(上記式において、Δeiは原子または原子団の蒸発エネルギー、Δviは原子または原子団のモル体積を各々表す。)
式(6)について、SPBとSPAとの差が0.7以上であると、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂との相溶性が低下し、結晶性ポリエステル樹脂のトナー内部分散性が悪化し、トナー表面露出による帯電性の悪化する場合がある。また、結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂との濡れ性が低下することによりトナーの強度や定着画像の強度が低下する場合がある。
なお、上記非結晶性ポリエステル樹脂の製造は、前記結晶性ポリエステル樹脂の場合に準じて行うことができる。
以上、本発明における結晶性樹脂、非結晶性樹脂について、結晶性ポリエステル樹脂、非結晶性ポリエステル樹脂により説明したが、前記のポリエステル樹脂の製造以外の内容は、本発明における他の結晶性樹脂、非結晶性樹脂について適用可能である。
(着色剤)
本発明のトナーに用いられる着色剤としては、染料であっても顔料であってもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が望ましい。
望ましい着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアンブルー、マラカイトグリーンオキサート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジシンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・レッド238、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等の公知の顔料が使用できる。
本発明の静電潜像現像用トナーにおける前記着色剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1〜30質量部の範囲が望ましい。また、必要に応じて表面処理された着色剤を使用したり、顔料分散剤を使用することも有効である。前記着色剤の種類を選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等を得ることができる。
(その他の添加剤)
本発明のトナーには、必要に応じて離型剤を含有してもよい。離型剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス;シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナバワックス;等が挙げられる。これらの離型剤の融点は、50℃〜100℃が望ましく、60℃〜95℃がより望ましい。離型剤のトナー中の含有量は0.5〜15質量%が望ましく、1.0〜12質量%がより望ましい。離型剤の含有量が0.5質量%より少ないと、特にオイルレス定着において剥離不良となる場合がある。離型剤の含有量が15質量%より多いと、トナーの流動性が悪化する等、画質および画像形成の信頼性を低下させる場合がある。
本発明のトナーには、上記成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を添加することができる。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、またはこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
無機粒子としては、種々の目的のために添加されるが、トナーにおける粘弾性調整のために添加されてもよい。この粘弾性調整により、画像光沢度や紙への染み込みを調整することができる。無機粒子としては、シリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理した物等、公知の無機粒子を単独または2種以上を組み合わせて使用することができるが、発色性やOHP透過性等透明性を損なわないという観点から、屈折率が結着樹脂よりも小さいシリカ粒子が好ましく用いられる。また、シリカ粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものが好ましく用いられる。
(トナーの特性)
本発明におけるトナーの体積平均粒径は4〜9μmの範囲であることが望ましく、より望ましくは4.5〜8.5μmの範囲であり、さらに望ましくは5〜8μmの範囲である。体積平均粒径が4μmより小さいと、トナー流動性が低下し、各粒子の帯電性が低下しやすく、また帯電分布が広がるため、背景へのかぶりや現像器からのトナーこぼれ等が生じやすくなる。また4μmより小さいと、格段にクリーニング性が困難となる場合がある。体積平均粒径が9μmより大きいと、解像度が低下するため、十分な画質が得られなくなり、近年の高画質要求を満たすことが困難となる場合がある。
なお、上記体積平均粒子径の測定は、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)を用いて、50μmのアパーチャー径で行うことができる。この際、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行った。
また、本発明のトナーは、形状係数SF1が110〜140の範囲の球状形状であることが好ましい。形状がこの範囲の球状であることにより、転写効率、画像の緻密性が向上し、高画質な画像形成を行うことができる。
上記形状係数SF1は110〜130の範囲であることがより好ましい。
ここで上記形状係数SF1は、下記式(8)により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(8)
上記式(8)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
前記SF1は、主に顕微鏡画像または走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出することができる。すなわち、スライドガラス表面に散布した高級アルコール粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式(8)によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
本発明のトナーの製造方法としては、乾式製法と湿式製法とが挙げられ、乾式製法では混錬粉砕法、湿式製法では、乳化凝集法、溶融懸濁法、溶解懸濁法等が挙げられる。この中では、乳化凝集法がトナーからの前記抽出物の水酸基価および重量平均分子量を制御する観点で望ましい。
<静電潜像現像用トナーの製造方法>
本発明のトナーの製造方法は、結晶性樹脂及び非結晶性樹脂を各々水系媒体中に分散して結晶性樹脂粒子及び非結晶性樹脂粒子として乳化する乳化工程と、前記結晶性樹脂粒子及び非結晶性樹脂粒子を凝集させて凝集粒子を形成する凝集工程と、該凝集粒子を融合させる融合工程と、を有し、水酸基価が850mgKOH/g以上1250mgKOH/g以下、重量平均分子量が20000以上140000以下であるポリビニルアルコールを添加する方法が挙げられる。
以下、本発明のトナーの製造方法の一例として、乳化凝集法による製造方法について説明する。
乳化凝集法はトナーを構成する原料を乳化して樹脂粒子(乳化粒子)を形成する乳化工程と、該樹脂粒子の凝集体を形成する凝集工程と、該凝集体を融合させる融合工程と、を有する。
(乳化工程)
前記乳化液の分散法としては転相乳化法、溶融乳化法などが挙げられる。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、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散安定化する方法である。溶融乳化法とは、水系媒体と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行うことができる。その際、加熱して樹脂成分の粘性を下げて粒子を形成することができる。また分散した樹脂粒子の安定化のため、分散剤を使用することもできる。さらに、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、樹脂粒子の分散液を作製することができる。
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;などが挙げられるが、水のみであることが望ましい。
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の等の水溶性高分子;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。
前記乳化工程における乳化液に含まれる樹脂粒子の含有量は、10〜50質量%の範囲とすることが望ましく、より望ましくは20〜40質量%の範囲である。前記含有量が10質量%より少ないと粒度分布が広がり、トナー特性が悪化する場合がある。また50質量%を超えるとばらつきのない撹拌が困難となり、粒度分布が狭く特性の揃ったトナーを得ることが困難となる場合がある。
前記溶融乳化法による乳化液の分散に用いる分散機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。
樹脂粒子の大きさとしては、その平均粒子径(体積平均粒径)で0.08〜0.8μmの範囲が望ましく、0.09〜0.6μmがより望ましく、0.10〜0.5μmがさらに望ましい。
前記のように、結晶性ポリエステル樹脂粒子及び非結晶性ポリエステル樹脂粒子の粒子径は60〜300nmの範囲であることが望ましく、より望ましく150〜250nmの範囲である。60nm未満では、安定な粒子となるため樹脂粒子の凝集が困難となる場合がある。また300nmを超えると、樹脂粒子の凝集性が向上しトナー粒子を作製することが容易となるが、トナーの粒子径分布が広がってしまう場合がある。
(凝集工程)
前記凝集工程においては、まず得られた結晶性樹脂粒子の分散液、非結晶性樹脂粒子の分散液及び顔料分散液等を混合して混合液とし、非結晶性樹脂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。pHとしては、2〜7の範囲が望ましく、2.2〜6の範囲がより望ましく、2.4〜5の範囲がさらに望ましい。この際、凝集剤を使用することも有効である。
用いられる凝集剤は、前記分散剤に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩の他、2価以上の金属錯体を好適に用いることができる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上するため特に望ましい。
前記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、硫酸アルミニウムなどの金属塩、および、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。その中でも特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。よりシャープな粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
本発明の静電潜像現像用トナーの製造方法は、水酸基価が850mgKOH/g以上1250mgKOH/g以下、重量平均分子量が20000以上140000以下であるポリビニルアルコールをあらかじめ前記凝集剤と混合することを特徴とする。本発明に係るポリビニルアルコールは水への溶解性が高いため、湿式製法において樹脂微粒子分散液へ添加するだけではトナーの中に取り込まれず、水相へ残存してしまう。そこで、あらかじめ凝集剤と混合することで凝集剤との電気的架橋により樹脂微粒子と付着し、さらに樹脂微粒子同士が凝集することで、本発明に係るポリビニルアルコールがトナー粒子内部へ取り込まれる。
また、前記凝集粒子が所望の粒径になったところで、非結晶性樹脂粒子を追添加することで、コア凝集粒子の表面を非結晶性樹脂で被覆した構成のトナーを作製してもよい。この場合、結晶性樹脂がトナー表面に露出しにくくなるため、帯電性や現像性の観点で望ましい構成である。追添加する場合、追添加前に凝集剤を添加したり、pH調整を行ってもよい。
(融合工程)
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3〜9の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、前記結晶性樹脂の融点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。また、前記非結晶性樹脂で被覆した場合には、該非結晶性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、0.5〜10時間程度行えばよい。
融合後に冷却し、融合粒子を得る。また冷却の工程で、結晶性樹脂の融点近傍(融点±10℃の範囲)で冷却速度を落とす、いわゆる徐冷をすることで結晶化を促進してもよい。
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することができる。
本発明においては、トナー粒子表面に流動化剤や助剤等の外添剤を添加処理してもよい。外添剤としては、表面を疎水化処理したシリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、カーボンブラック等の無機粒子や、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー粒子等、公知の粒子が使用できるが、これらのうち少なくとも2種以上の外添剤を使用し、該外添剤の少なくとも1種は、30nm〜200nmの範囲、さらには30nm〜180nmの範囲の平均1次粒子径を有することが望ましい。
外添剤の平均1次粒子径が30nmより小さいと、初期的なトナーの流動性は良好であるが、トナーと感光体との非静電的付着力を減できず、転写効率が低下し画像のぬけが発生したり、画像の均一性を悪化(濃度ばらつきを大きく)させてしまったりする場合がある。また、経時による現像器内でのストレスによって粒子がトナー表面に埋め込まれ、帯電性が変化し、コピー濃度の低下や背景部へのカブリ等の問題を引き起こす場合がある。平均1次粒子径が200nmより大きいと、トナー表面から脱離しやすく、また流動性悪化の原因ともなる場合がある。
<静電潜像現像用現像剤>
本発明の静電潜像現像用現像剤は、トナーを含み、該トナーが既述の本発明の静電潜像現像用トナーであることを特徴とする。
本発明の静電潜像現像用トナーは、そのまま一成分現像剤として、あるいは二成分現像剤として用いられる。二成分現像剤として用いる場合にはキャリアと混合して使用される。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアを用いることができる。例えば酸化鉄、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や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等を挙げることができる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
キャリアに使用される被覆樹脂・マトリックス樹脂としては、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またはその変性品、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、エポキシ樹脂等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
導電材料としては、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
またキャリアの芯材としては、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、ガラスビーズ等が挙げられるが、キャリアを磁気ブラシ法に用いるためには、磁性材料であることが望ましい。キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には10〜500μmの範囲にあり、望ましくは30〜100μmの範囲にある。
またキャリアの芯材の表面に樹脂被覆するには、前記被覆樹脂、および必要に応じて各種添加剤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、使用する被覆樹脂、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、キャリアの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キャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの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溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
前記二成分現像剤における本発明のトナーと上記キャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100〜30:100程度の範囲が望ましく、3:100〜20:100程度の範囲がより望ましい。
<画像形成装置及び画像形成方法>
次に、本発明の静電潜像現像用トナーを用いた本発明の画像形成装置および画像形成方法について説明する。
本発明の画像形成方法は、潜像保持体を帯電する帯電工程と、帯電された前記潜像保持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記潜像保持体上に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤によりトナー像として現像する現像工程と、前記潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写工程と、前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着工程と、転写後の潜像保持体表面をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分をクリーニングするクリーニング工程と、を有し、前記現像剤が既述の本発明の静電潜像現像用現像剤であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、潜像保持体と、該潜像保持体を帯電する帯電手段と、前記帯電された潜像保持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記潜像保持体上に形成された静電潜像をトナーを現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、転写後の潜像保持体表面をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分をクリーニングするクリーニング手段と、を有し、前記現像剤が既述の本発明の静電潜像現像用現像剤であることを特徴とする
なお、この画像形成装置において、例えば前記現像手段を含む部分が、画像形成装置本体に対して脱着可能なカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよく、該プロセスカートリッジとしては、後述するように、本発明の静電潜像現像用現像剤を収容する本発明のプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本発明の画像形成装置及び画像形成方法の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、4連タンデム方式のフルカラー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〜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」と称する)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに所定距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置本体に対して脱着可能な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の図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ローラ22および中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24に巻回されて設けられ、第1ユニット10Yから第4ユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。尚、支持ローラ24は、図示しないバネ等により駆動ローラ22から離れる方向に付勢されており、両者に巻回された中間転写ベルト20に所定の張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ローラ22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給可能である。
上述した第1〜第4ユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、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画像を形成する第1ユニット10Yについて代表して説明する。尚、第1ユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2〜第4ユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1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(潜像保持体)1Yの周囲には、感光体1Yの表面を所定の電位に帯電させる帯電ローラ(帯電手段)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よって露光して静電潜像を形成する露光装置(静電潜像形成手段)3、静電潜像に帯電したトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置(現像手段)4Y、現像したトナー像を中間転写ベルト20上に転写する1次転写ローラ5Y(1次転写手段)、および1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(クリーニング手段)6Yが順に配設されている。
尚、1次転写ローラ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。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1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1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
以下、第1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、帯電ローラ2Yによって感光体1Yの表面が−600V〜−800V程度の電位に帯電される(帯電工程)。
感光体1Yは、導電性(体積抵抗率: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(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Y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を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電潜像が感光体1Yの表面に形成される(静電潜像形成工程)。
静電潜像とは、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。
このようにして感光体1Y上に形成された静電潜像は、感光体1Yの走行に従って所定の現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電潜像が、現像装置4Yによって可視像(トナー像)化される(現像工程)。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロー着色剤と結晶性樹脂及び非結晶性樹脂とを含む体積平均粒径が7μmのイエロートナーが収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪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)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。イエローのトナー像が形成された感光体1Yは、引続き所定速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー像が所定の1次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー像が1次転写へ搬送されると、1次転写ローラ5Yに所定の1次転写バイアスが印加され、感光体1Yから1次転写ローラ5Yに向う静電気力がトナー像に作用され、感光体1Y上のトナー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、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μA程度に定電流制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置(クリーニング手段)6Yで除去されて回収される(クリーニング工程)。
また、第2ユニット10M以降の1次転写ローラ5M、5C、5Kに印加される1次転写バイアスも、第1ユニットに準じて制御されている。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2〜第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
第1〜第4ユニットを通して4色のトナー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20内面に接する支持ローラ24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された2次転写ローラ(2次転写手段)26とから構成された2次転写部へと至る。一方、記録紙(被転写体)Pが供給機構を介して2次転写ローラ26と中間転写ベルト20とが圧接されている隙間に所定のタイミングで給紙され、所定の2次転写バイアスが支持ローラ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像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー像が記録紙P上に転写される(転写工程)。尚、この際の2次転写バイアスは2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、定電圧で制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段)28へと送り込まれトナー像が加熱され、色重ねしたトナー像が溶融されて、記録紙P上へ永久定着される(定着工程)。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。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
本発明の画像形成方法及び画像形成装置は、本発明のトナーを含む現像剤を用いているため、優れた強度(引っかき強度)を有する画像(定着画像)が得られる。
一方、本発明の画像形成装置における定着手段は、定着ローラと、該定着ローラに圧接して配置された加圧部材とを有し、前記定着ローラ及び加圧部材により形成された接触部に、トナー像が転写された被転写体を、40ms以上100ms以下の時間(定着時間)で通過させて、被転写体上にトナー像を定着する手段であることが好ましい。
また、本発明の画像形成方法における定着工程は、定着ローラ、及び該定着ローラに圧接して配置された加圧部材により形成された接触部に、トナー像が転写された被転写体を、40ms以上100ms以下の時間で通過させて、被転写体上にトナー像を定着する工程であることが好ましい。
本発明は、既述の本発明のトナー含む現像剤を用いているため、40ms以上100ms以下の定着時間で、連続して画像を形成しても、光沢の変化が少ない。前記定着時間としては、50ms以上90ms以下が好ましく、60ms以上80ms以下がより好ましい。
<プロセスカートリッジ、トナーカートリッジ>
本発明のプロセスカートリッジは、現像剤保持体を少なくとも備え、既述の本発明の静電潜像現像用現像剤を収容することを特徴とする。
図2は、本発明の静電潜像現像用現像剤を収容するプロセスカートリッジの好適な一例を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、感光体107とともに、帯電ローラ(帯電手段)108、現像装置(現像手段)111、感光体クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置(転写手段)112と、定着装置(定着手段)115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。
図2で示すプロセスカートリッジでは、帯電装置108、現像装置111、クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせることが可能である。本発明のプロセルカートリッジでは、感光体107のほかには、帯電装置108、現像装置111、クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117から構成される群から選択される少なくとも1種を備える。
次に、本発明のトナーカートリッジについて説明する。本発明のトナーカートリッジは、トナーが少なくとも収容され、該トナーが既述の本発明の静電潜像現像用トナーであることを特徴とする。本発明のトナーカートリッジは、画像形成装置に着脱可能に装着され、少なくとも、前記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トナーを収納するものである。本発明のトナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収容されてもよい。
従って、トナーカートリッジの着脱が可能な構成を有する画像形成装置においては、本発明のトナーを収納したトナーカートリッジを利用することにより、本発明のトナーを容易に現像装置に供給することができるため、得られた画像は長期に渡って優れた画像強度(引っかき強度)を維持することができる。
なお、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の着脱が可能な構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(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。また、トナーカートリッジ内に収納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を交換することができる。
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下において特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を表す。
<各種特性の測定方法>
まず、実施例、比較例で用いたトナー等の物性測定方法(既述の方法は除く)について説明する。
(樹脂の分子量、分子量分布測定方法)
本発明において、結晶性ポリエステル樹脂等の分子量、分子量分布は以下の条件で行ったものである。GPCは「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)社製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
(樹脂粒子、着色剤粒子等の体積平均粒径)
樹脂粒子、着色剤粒子等の体積平均粒子径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)で測定した。
(樹脂の融点、ガラス転移温度の測定方法)
結晶性樹脂の融点、非結晶性樹脂のガラス転移点(Tg)は、ASTMD3418−8に準拠して、示差走査熱量計(マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001)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、融点は吸熱ピークのピーク温度とし、ガラス転移点は階段状の吸熱量変化における中間点の温度とした。
<各樹脂の合成>
(結晶性ポリエステル樹脂(1))
加熱乾燥した3口フラスコに、エチレングリコール497部と、5−スルホイソフタル酸ナトリウムジメチル23.7部と、フマル酸ジメチル22.8部と、セバシン酸ジメチル857部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.4部と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスで不活性雰囲気とし、機械攪拌にて180rpmで5時間攪拌を行った。その後、減圧下にて220℃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(1)985部を合成した。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)で、得られた結晶性ポリエステル樹脂(1)の重量平均分子量(Mw)は8500であり、数平均分子量(Mn)は3700であった。
また、結晶性ポリエステル樹脂(1)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、明確なピークを有し、ピークトップの温度は72℃であった。樹脂のNMRスペクトルから測定計算した、共重合成分5−スルホイソフタル酸成分、フマル酸成分とセバシン酸成分との含有比はそれぞれ2:5:93であった。
(非結晶性ポリエステル樹脂(1))
加熱乾燥した二口フラスコに、テレフタル酸ジメチルを150部と、ドデセニルコハク酸を44部と、1,3−ブタンジオール90部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.3部と、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とし、機械攪拌にて180rpmで5時間攪拌を行った。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、非結晶性ポリエステル樹脂(2)(芳香族ジカルボン酸由来構成成分の含有量が100構成%である酸由来構成成分と、脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が100構成モル%であるアルコール由来構成成分と、を含む非結晶性ポリエステル樹脂)240部を合成した。
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)で、得られた非結晶性ポリエステル樹脂(2)の重量平均分子量(Mw)は9800であり、数平均分子量(Mn)は4400であった。また、非結晶性ポリエステル樹脂(2)のDSCスペクトルを、前述の示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示さず、階段状の吸熱量変化が観察された。階段状の吸熱量変化の中間点をとったガラス転移温度は52℃であった。
(非結晶性ポリエステル樹脂(2))
加熱乾燥した二口フラスコに、テレフタル酸ジメチルを194部と、1,3−ブタンジオール90部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.3部と、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とし、機械攪拌にて180rpmで5時間攪拌を行った。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、非結晶性ポリエステル樹脂(1)(芳香族ジカルボン酸由来構成成分の含有量が100構成%である酸由来構成成分と、脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が100構成モル%であるアルコール由来構成成分と、を含む非結晶性ポリエステル樹脂)240部を合成した。
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)で、得られた非結晶性ポリエステル樹脂(1)の重量平均分子量(Mw)は9500であり、数平均分子量(Mn)は4200であった。また、非結晶性ポリエステル樹脂(1)のDSCスペクトルを、前述の示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示さず、階段状の吸熱量変化が観察された。階段状の吸熱量変化の中間点をとったガラス転移温度は53℃であった。
<各分散液の調製>
(結晶性ポリエステル樹脂分散液(1))
結晶性ポリエステル樹脂(1)を160部と、酢酸エチル233部と、水酸化ナトリウム水溶液(0.3N)0.1部とを用意し、これらを500ml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結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)中の樹脂粒子の体積平均粒径は200nmであり、固形分量は30%であった。
(非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1))
非結晶性ポリエステル樹脂(1)を160部と、酢酸エチルを233部と、水酸化ナトリウム水溶液(0.3N)0.1部とを用意し、これらを500ml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))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非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)を得た。
非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)中の樹脂粒子の体積平均粒径は200nmであり、固形分量は30%であった。
(非結晶性ポリエステル樹脂分散液(2))
非結晶性ポリエステル樹脂(2)を160部と、酢酸エチルを233部と、水酸化ナトリウム水溶液(0.3N)0.1部とを用意し、これらを500ml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))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非結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)を得た。
非結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)中の樹脂粒子の体積平均粒径は200nmであり、固形分量は30%であった。
(離型剤分散液)
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP−9、融点:75℃):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):0.5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)で分散処理し、体積平均粒径が0.23μmである離型剤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。
(着色剤分散液)
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1000部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):15部
・イオン交換水:9000部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間ほど分散して、着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤分散液を調製した。着色剤分散液における着色剤(シアン顔料)の体積平均粒径は0.16μm、固形分濃度は23%であった。
<各ポリビニルアルコール水溶液の調製>
(ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製)
・ポリビニルアルコール(クラレポバールPVA224(株)クラレ):100部
・イオン交換水:900部
常温のイオン交換水に撹拌しながら投入し80℃に昇温し、さらに撹拌し続けながら60分保ち溶解して、ポリビニルアルコール水溶液(1)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(2)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをゴーセノールKH−20(日本合成化学工業(株))に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(1)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(3)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをJ−ポバールJM−23(日本酢ビ・ポバール(株))に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(3)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(4)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをクラレポバールPVA205((株)クラレ)に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(4)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(5)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをJ−ポバールJP−27(日本酢ビ・ポバール(株))に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(5)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(6)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをJ−ポバールJL−18E(日本酢ビ・ポバール(株))に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(6)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(7)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをクラレポバールPVA624((株)クラレ)に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(7)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(8)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをJ−ポバールJP−10(日本酢ビ・ポバール(株))に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(8)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(9)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをJ−ポバールJP−27(日本酢ビ・ポバール(株))に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(9)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(10)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをクラレポバールPVA203((株)クラレ)に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(10)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(11)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをJ−ポバールJP−33(日本酢ビ・ポバール(株))に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(11)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(12)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをクラレポバールPVA420((株)クラレ)に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(12)を調製した。固形分濃度は10%であった。
(ポリビニルアルコール水溶液(13)の調製)
ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製において、ポリビニルアルコールをクラレポバールPVA124((株)クラレ)に代えたこと以外、ポリビニルアルコール水溶液(1)の調製と同様にして、ポリビニルアルコール水溶液(13)を調製した。固形分濃度は10%であった。
<キャリアの製造>
(キャリア1)
・フェライト粒子(体積平均粒径:35μm):100部
・トルエン:14部
・パーフルオロオクチルエチルアクリレート−メチルアクリレート共重合体(共重合比20:80、臨界表面張力:24dyn/cm、重量平均分子量70000):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(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶):0.3部
まず、該パーフルオロオクチルエチルアクリレート−メチルアクリレート共重合体に、カーボンブラックをトルエンに希釈して加えサンドミルで分散した。次いで、これにフェライト粒子以外の上記各成分を10分間スターラーで分散し、被覆層形成液を調合した。次いでこの被覆層形成液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度60℃において30分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去して、樹脂被覆層を形成してキャリア1を得た。
<実施例1>
(トナー(1)の製造)
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(1):125部
・非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1):325部
・着色剤分散液:21.74部
・離型剤分散液:50部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.40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部とポリビニルアルコール水溶液(1)55部を事前に混合攪拌したものを徐々に滴下して、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。
その後、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、42℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2〜3.5の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。この際、マルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)を用いて測定した凝集粒子の体積平均粒子径は5.4μmであった。
次に、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1):100部を追添加し、前記凝集粒子の表面に非結晶性ポリエステル樹脂(1)の樹脂粒子を付着させた。さらに44℃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pHを8.0に上げた後、95℃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、95℃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てトナー粒子(1)を得た。得られたトナー粒子(1)の体積平均粒子径は6.2μmであった。
このトナー粒子100部に対して、外添剤として、表面疎水化処理した1次粒子径40nmのシリカ粒子(日本アエロジル社製、疎水性シリカ:RX50)1.0%と、メタチタン酸100部にイソブチルトリメトキシシラン40部及びトリフルオロプロピルトリメトキシシラン10部を処理した反応生成物である1次粒子平均径20nmのメタチタン酸化合物粒子1.0%とを添加し、ヘンシェルミキサーで5分間混合した。さらに超音波振動篩(ダルトン社製)にかけてトナー(1)を得た。
(抽出物の評価)
トナー(1)をテトラヒドロフランに溶解した後、水相へ抽出し、抽出物の水酸基価重量平均分子量、及びトナーに対する乾燥質量等の特性を前述の方法により測定した。その結果を表1に示す。
(現像剤の作製)
得られたトナー(1):36部と前記キャリア1:414部を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で篩分して現像剤(1)を作製した。
(評価)
−画像強度(引っかき強度)−
画像強度(引っかき強度)は、それぞれの現像剤を用い、富士ゼロックス社製Docu Centre Color500CP改造機を用いて、富士ゼロックス社製のJ紙上にトナーのり量10.5g/mにて画像形成及び画像定着を行い、初期画像の画像強度(引っかき強度)評価を行った。ここで、画像強度については、JIS K5600−5−4の鉛筆引っかき試験機法に準じて行った。即ち、定着画像を硬度Hの鉛筆(三菱鉛筆社製、UNI)を用いて45度角度にて針圧一定で引っかきテストを行い、引っかき後の画像傷の様子を目視観察することにより測定した。
評価基準は、「◎」は画像傷がなく十分な画像強度を持つもの、「○」はわずかな画像傷は観察されるが、実用上問題のない画像強度を持つもの、「×」は明らかな画像傷が観察され、画像強度に実用上問題があるもの、とした。
尚、Centre Color500CP改造機は、潜像保持体と、帯電手段と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、を有し、Centre Color500CP改造機を用いた画像形成は、帯電工程と、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程と、クリーニング工程とを有する。
−光沢−
光沢は、それぞれの現像剤を用い、富士ゼロックス社製Docu Centre Color500CP改造機を用いて、富士ゼロックス社製のJ紙上にトナーのり量10.5g/mにて画像形成し、外部定着器を用いて該接触部に70msの時間で通過させ、定着画像を連続で100枚形成した。形成した1枚目と100枚目の定着画像の、60°における光沢をガードナー・マイクロトリグロスを用いて測定し、1枚目の光沢に対する100枚目の光沢の差を光沢差として、表1に示す。
<実施例2>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(2)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(2)を得た。トナー(2)の体積平均粒径は6.1μmであった。
このトナー(2)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例3>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(3)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(3)を得た。トナー(3)の体積平均粒径は6.2μmであった。
このトナー(3)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例4>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(4)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(4)を得た。トナー(4)の体積平均粒径は6.1μmであった。
このトナー(4)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例5>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(5)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(5)を得た。トナー(5)の体積平均粒径は6.0μmであった。
このトナー(5)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例6>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の使用量を0.1部に変えた以外は実施例1と同様にしてトナー(6)を得た。トナー(6)の体積平均粒径は6.2μmであった。
このトナー(6)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例7>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の使用量を5.5部に変えた以外は実施例1と同様にしてトナー(7)を得た。トナー(7)の体積平均粒径は6.1μmであった。
このトナー(7)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例8>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の使用量を180部に変えた以外は実施例1と同様にしてトナー(8)を得た。トナー(8)の体積平均粒径は6.0μmであった。
このトナー(8)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例9>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の使用量を250部に変えた以外は実施例1と同様にしてトナー(9)を得た。トナー(9)の体積平均粒径は6.1μmであった。
このトナー(9)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例10>
実施例1のトナーの製造において、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(10)を得た。トナー(10)の体積平均粒径は6.1μmであった。
このトナー(10)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例11>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(6)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(11)を得た。トナー(12)の体積平均粒径は6.0μmであった。
このトナー(11)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例12>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(7)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(12)を得た。トナー(12)の体積平均粒径は6.2μmであった。
このトナー(12)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例13>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(8)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(13)を得た。トナー(13)の体積平均粒径は6.3μmであった。
このトナー(13)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<実施例14>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(9)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(14)を得た。トナー(14)の体積平均粒径は6.1μmであった。
このトナー(14)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<比較例1>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)を用いなかった以外は実施例1と同様にしてトナー(15)を得た。トナー(15)の体積平均粒径は6.0μmであった。
このトナー(15)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<比較例2>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(10)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(16)を得た。トナー(16)の体積平均粒径は6.2μmであった。
このトナー(16)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<比較例3>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(11)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(17)を得た。トナー(17)の体積平均粒径は6.0μmであった。
このトナー(17)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<比較例4>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(12)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(18)を得た。トナー(18)の体積平均粒径は6.0μmであった。
このトナー(18)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
<比較例5>
実施例1のトナーの製造において、ポリビニルアルコール水溶液(1)の代わりにポリビニルアルコール水溶液(13)を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー(19)を得た。トナー(19)の体積平均粒径は6.2μmであった。
このトナー(19)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
Figure 2008268367
表1に示す結果から、トナーをテトラヒドロフランで溶解後、水へ抽出したときの抽出物が、水酸基価が850〜1250mgKOH/g、重量平均分子量が20000〜140000である実施例では、結晶性樹脂を含有しても、定着画像の画像強度(引っかき強度)が良好となった。つまり、低温定着性を損なわずに、定着画像の強度を向上させることができることがわかる。また、100枚画像形成後の光沢変化が少なかった。さらに、前記抽出物をトナーに対して0.1〜10質量%含む実施例では、定着画像の画像強度(引っかき強度)がさらに良好となった。
一方、比較例1では、ポリビニルアルコールをまったく添加していないため、画像と用紙との接着強度が低く、定着画像の画像強度(引っかき強度)を悪化させていると思われる。
比較例2では、重量平均分子量が規定範囲より低いため、分子差が短く、紙とトナーの中間層となることができず、定着画像の画像強度(引っかき強度)が悪化した。
比較例4では、水酸基価が規定範囲より低いため、画像と用紙との接着性が低下し、定着画像の画像強度(引っかき強度)が悪化した。
比較例5では、重量平均分子量が規定範囲より高いため、分子の移動度が低く、紙とトナーの中間層となることができず、定着画像の画像強度(引っかき強度)が悪化した。
本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
符号の説明
1Y、1M、1C、1K、107 感光体(像保持体)
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28、115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ、
P 記録紙(被転写体)

Claims (10)

  1. 結晶性樹脂を含有し、トナーをテトラヒドロフランで溶解し、これを水で抽出して得られた抽出物が、水酸基価が850mgKOH/g以上1250mgKOH/g以下、重量平均分子量が20000以上140000以下であるポリビニルアルコールを含むことを特徴とする静電潜像現像用トナー。
  2. トナーの質量に対する前記抽出物の乾燥質量が、0.1質量%以上10質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
  3. ドデセニルコハク酸を構成成分として含む結着樹脂を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の静電潜像現像用トナー。
  4. トナーを含み、該トナーが請求項1〜3の何れか1項に記載の静電潜像現像用トナーであることを特徴とする静電潜像現像用現像剤。
  5. トナーが少なくとも収容され、該トナーが請求項1〜3の何れか1項に記載の静電潜像現像用トナーであることを特徴とするトナーカートリッジ。
  6. 現像剤保持体を少なくとも備え、請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤を収容することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  7. 潜像保持体を帯電する帯電工程と、帯電された前記潜像保持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記潜像保持体上に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤によりトナー像として現像する現像工程と、前記潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写工程と、前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着工程と、転写後の潜像保持体表面をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分をクリーニングするクリーニング工程と、を有し、前記現像剤が請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
  8. 前記定着工程が、定着ローラ、及び該定着ローラに圧接して配置された加圧部材により形成された接触部に、トナー像が転写された被転写体を、40ms以上100ms以下の時間で通過させて、被転写体上にトナー像を定着する工程であることを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法。
  9. 潜像保持体と、該潜像保持体を帯電する帯電手段と、前記帯電された潜像保持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記潜像保持体上に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、転写後の潜像保持体表面をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分をクリーニングするクリーニング手段と、を有し、前記現像剤が請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
  10. 前記定着手段が、定着ローラと、該定着ローラに圧接して配置された加圧部材とを有し、前記定着ローラ及び加圧部材により形成された接触部に、トナー像が転写された被転写体を、40ms以上100ms以下の時間で通過させて、被転写体上にトナー像を定着する手段であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011197193A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Kao Corp トナー用結着樹脂
JP2017125923A (ja) * 2016-01-13 2017-07-20 花王株式会社 電子写真用トナー

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