JP2016166950A - 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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真一 矢追
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Abstract

【課題】トナー画像の白抜けが低減されるトナーの提供。【解決手段】トナー粒子と、チタニア粒子等及びシリカ粒子を含む外添剤と、を含有し、トナー粒子の体積平均粒子径が、3μm以上16μm以下であり、トナー粒子における粒子径が1.0μm以上30.0μm以下のトナー粒子T1に占める、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合が、10個数%以上40個数%以下であり、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合をAとし、粒子径が1.0μm以上5.0μm以下のトナー粒子T3の割合をBとしたときに、A/Bで表される微粉比率Cが0.18以上0.40以下であり、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2のうちの、チタニア粒子等が付着しているトナー粒子の割合が10個数%以上100個数%以下であるトナー。【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。
近年、電子写真プロセスは、情報化社会における機器の発達や通信網の充実により、複写機のみならず、オフィスのネットワークプリンター、パソコンのプリンター、オンデマンド印刷のプリンター等にも広く利用され、白黒、カラーを問わず、高画質、高速化、高信頼性、小型化、軽量化、省エネルギー性能がますます強く要求されてきている。
電子写真プロセスは、通常、光導電性物質を利用した感光体(像保持体)上に種々の手段により電気的に静電荷像を形成し、この静電荷像をトナーを用いて現像し、感光体上のトナー画像を中間転写体を介して又は介さずに紙等の記録媒体に転写した後、この転写画像を記録媒体に定着する、という複数の工程を経て、定着画像を形成している。
ここで、原稿に忠実、信号に忠実、即ち潜像に忠実な実質的にカブリ、トナー尾引きの無い高解像・高精細再現性の磁性トナーを提供するため、少なくとも結着樹脂及び磁性体を含有する磁性トナー粒子に、有機処理された無機微粉体と液体潤滑剤とを外添混合して成る磁性トナーにおいて、該トナーの体積平均粒径D(μm)が3μm≦D<6μmであり、重量平均粒径D(μm)が3.5μm≦D<6.5μmであって、個数粒度分布における5μm以下の粒子の比率Mが60個数%<M≦90個数%であり、かつ個数粒度分布における3.17μm以下の粒子の比率Nと体積粒度分布における3.17μm以下の粒子の比率Nの比(N/N)が2.0〜8.0であることを特徴とする磁性トナーが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、リーク、ベタ部キャリア付着、帯電付与性、及び現像性を満足する磁性キャリアを提供するため、多孔質磁性コア粒子の孔に充填樹脂組成物を充填した充填コア粒子の表面に、被覆樹脂及びカーボンブラックを含有する被覆樹脂組成物を被覆した磁性キャリアであって、該被覆樹脂組成物の被覆量が、該充填コア粒子100.0質量部に対して2.0質量部以上5.0質部以下であり、該磁性キャリアをトルエン中に分散して得られる該被覆樹脂組成物のトルエン溶液中における該カーボンブラックの体積基準の粒度分布に関して、最大頻度となる粒径Pvが1.0μm以上10.0μm以下であることを特徴とする磁性キャリアが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、シャープな粒度分布を有する小粒径のトナーを分級工程不要で作成できるトナー又は二成分現像剤を提供するため、水系媒体中において、少なくとも、第一の樹脂粒子を分散せしめた樹脂粒子を分散させた樹脂粒子分散液と、着色剤粒子を分散させた着色剤粒子分散液及びワックスを分散させたワックス粒子分散液とを水系中で混合加熱凝集して少なくとも一部は加熱溶融して生成されたトナー母体粒子と外添剤を含むトナーと、キャリアからなるニ成分現像剤であって、前記トナー母体粒子の体積平均粒径が3〜7μm、個数分布における2.52〜4μmの粒径を有するトナー母体粒子の含有量が10〜75個数%、体積分布における4〜6.06μmの粒径を有するトナ−母体粒子が25〜75体積%であり、体積分布における8μm以上の粒径を有するトナ−母体粒子が5体積%以下で含有し、体積分布における4〜6.06μmの粒径を有するトナ−母体粒子の体積%をV46とし、個数分布における4〜6.06μmの粒径を有するトナ−母体粒子の個数%をP46としたとき、P46/V46が0.5〜1.5の範囲にあり、前記外添剤は、前記トナー母体粒子100重量部に対し1〜6重量部の範囲で添加される平均粒子径が6nm〜200nmの範囲の無機微粉末を含み、前記キャリアが、硬化させたバインダー樹脂と磁性体微粒子とからなる複合磁性粒子であり、前記磁性体微粒子の含有量が80〜99wt%、数平均粒子径が20〜50μmであり、かつ前記複合磁性粒子の表面がアミノシランカップリング剤を含むフッ素変性シリコーン樹脂により被覆された磁性粒子を含むことを特徴とする二成分現像剤が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
また、電子写真用キャリアコア表面への被覆樹脂のコートをより均一に行うために、少なくとも樹脂組成物によって被覆処理された電子写真用キャリアの製造方法であって、該製造方法は、複数の攪拌羽根を表面に有する回転体と、該攪拌羽根と間隙を有して設けられたケーシングとを有する装置を用い、該回転体を回転させて、処理物である電子写真用キャリアコアと樹脂組成物とを混合しながら、該電子写真用キャリアコアの表面に該樹脂組成物を被覆処理する方法であり、該回転体と該ケーシングとの間の空間に対して投入する処理物の充填率が、50体積%以上、98体積%以下であり、被覆処理時において、該電子写真用キャリアコアと該樹脂組成物は、前記複数の攪拌羽根の一部の攪拌羽根により、該回転体の軸方向の一方向に送られ、前記複数の攪拌羽根の他の一部の攪拌羽根により、該回転体の軸方向の逆方向に戻され、送りと戻しとを行いながら電子写真用キャリア表面に該樹脂組成物の被覆処理が行われ、該電子写真用キャリアコアと該樹脂組成物の被覆処理時の温度T(℃)が、下記式(1)を満たす範囲に温度制御されていることを特徴とする電子写真用キャリアの製造方法が開示されている(例えば、特許文献4参照)。
T≦Tg+20 (1)
(Tg:該樹脂組成物に含まれる樹脂成分のガラス転移温度(℃))
また、現像性が高く高温高湿等環境条件変化にも強く、しかも耐久性も高い静電荷像現像剤用キャリアを提供するため、磁性材料表面に樹脂を被覆した静電荷像現像剤用キャリアに於いて、該磁性材料表面に0.5〜3.0重量%の樹脂を被覆したものであり、且つ、下記関係を満足することを特徴とする静電荷像現像剤用キャリアが開示されている(例えば、特許文献5参照)。
1≦R/R≦10R:1400g荷重で1000Vを10秒印加した場合の体積固有抵抗R:1400g荷重で1000Vを30秒印加した場合の体積固有抵抗
また、耐久性に優れ、安定した摩擦帯電性が発揮される静電像現像用キャリアを提供するため、重量平均粒径が10〜100μmの磁性体粒子に、重量平均粒径が当該磁性体粒子の1/10以下である樹脂粒子を、乾式コーティングにより被着させてなることを特徴とする静電像現像用キャリアが開示されている(例えば、特許文献6参照)
また、回転翼型の装置の利点を生かしつつ、従来にない強力な力を処理物に与え、混合、乾燥処理のみならず、複合化(融合化)、表面改質、平滑化、形状制御(球形化等)などの各処理をなしうる処理装置を提供するため、複数の攪拌部材を外周部に設けた回転軸と、前記攪拌部材に対して微小間隙を隔てて位置する内周部を有したケーシングとを備え、前記回転軸の回転に伴い移動する前記攪拌部材によってケーシング内の処理物を攪拌処理する処理装置であって、前記回転軸の軸方向と直交する方向から見て、前記回転軸の軸方向と平行な方向における前記複数の攪拌部材夫々の端部位置が、隣接する他の攪拌部材の端部位置よりも当該他の攪拌部材の内側に位置している処理装置が開示されている(例えば、特許文献7参照)。
また、帯電付与性に優れ、カブリの発生がなく、長期使用においても、リークやキャリア付着の発生がなく、濃度変動や濃度ムラのない高画質な画像が得られる磁性キャリアを提供するため、多孔質磁性粒子の孔に樹脂が充填された磁性キャリア粒子を有する磁性キャリアであって、該磁性キャリア粒子は粒子表面に樹脂部が存在しており、(i)走査型電子顕微鏡により撮影された該磁性キャリア粒子の断面の反射電子像において、該磁性キャリア粒子の断面の基準点から該磁性キャリア粒子の表面に向かって5°おきに72等分割する直線(半径)を引いたとき、(1)該直線(半径)上における該磁性キャリア粒子の表面から該多孔質磁性粒子の表面までの距離から測定した該樹脂の厚さが0.3μm以下である直線(半径)の本数Aが、全直線(半径)本数72本に対して7本以上50本以下であり、(2)該直線(半径)上における該磁性キャリア粒子の表面から該多孔質磁性粒子の表面までの距離から測定した該樹脂の厚さが1.5μm以上5.0μm以下である直線(半径)の本数Bが、全直線(半径)本数72本に対して7本以上35本以下であり、(ii)走査型電子顕微鏡により撮影された該磁性キャリア粒子の断面の反射電子像において、該磁性キャリア粒子の断面の基準点を通り、該磁性キャリア粒子の表面から表面に向かって5°おきに36等分割する直線(直径)を引いたとき、(1)該直線(直径)上における0.1μm以上の長さを有する多孔質磁性粒子部領域の全個数に対する、6.0μm以上の長さを有する多孔質磁性粒子部領域の個数が、3.0個数%以上35.0個数%以下であり、(2)該直線(直径)上における0.1μm以上の長さを有する多孔質磁性粒子部以外の領域の全個数に対する、4.0μm以上の長さを有する多孔質磁性粒子部以外の領域の個数が、1.0個数%以上15.0個数%以下であることを特徴とする磁性キャリアが開示されている(例えば特許文献8参照)。
また、キャリア付着がなく、高画質のトナー画像を形成し得る二成分系現像剤を提供するため、少なくともトナーと磁性コートキャリアを有する二成分系現像剤において、磁性コートキャリアは個数平均粒径が1〜100μmであり、該個数平均粒径の1/2倍径以下の分布累積値が20個数%以下であり、磁性コートキャリアの比抵抗が1×1012Ωcm以上であり、磁性コートキャリアを構成するコアの比抵抗が1×1010Ωcm以上であり、磁性コートキャリアの1キロエルステッドにおける磁化の強さが30〜150emu/cmであり、トナーは重量平均粒径が1〜10μmであり、個数平均粒径(D1)の1/2倍径以下の分布累積値が20個数%以下であり、重量平均粒径(D4)の2倍径以上の分布累積値が10体積%以下であることを特徴とする二成分系現像剤が開示されている(例えば、特許文献9参照)。
特開平09−015901号公報 特開2013−178506号公報 特開2005−309184号公報 特開2009−151083号公報 特開平09−160307号公報 特開昭63−235959号公報 特開2005−270955号公報 特開2011−158830号公報 特開平08−160671号公報
本発明は、トナー画像の白抜けが低減される静電荷像現像用トナーを提供することを目的とする。
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
即ち、請求項1に係る発明は、
トナー粒子と、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種及び体積平均粒子径が7nm以上20nm以下のシリカ粒子を含む外添剤と、を含有し、
前記トナー粒子の体積平均粒子径が、3μm以上16μm以下であり、
前記トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上30.0μm以下のトナー粒子T1に占める、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合が、10個数%以上40個数%以下であり、
前記トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合をAとし、粒子径が1.0μm以上5.0μm以下のトナー粒子T3の割合をBとしたときに、A/Bで表される微粉比率Cが0.18以上0.40以下であり、
前記トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2のうちの、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種が付着しているトナー粒子の割合が10個数%以上100個数%以下である静電荷像現像用トナー。
請求項2に係る発明は、
請求項1に記載の静電荷像現像用トナーと、キャリアと、を含む静電荷像現像剤。
請求項3に係る発明は、
請求項1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。
請求項4に係る発明は、
請求項2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。
請求項5に係る発明は、
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2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。
請求項6に係る発明は、
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2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。
請求項1に係る発明によれば、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の比率及び物性を規定することで、トナー画像の白抜けが低減される静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項2に係る発明によれば、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の比率及び物性を規定することで、トナー画像の白抜けが低減される静電荷像現像剤が提供される。
請求項3に係る発明によれば、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の比率及び物性を規定することで、トナー画像の白抜けが低減される静電荷像現像用トナーを収容するトナーカートリッジが提供される。
請求項4に係る発明によれば、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の比率及び物性を規定することで、トナー画像の白抜けが低減される静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジが提供される。
請求項5に係る発明によれば、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の比率及び物性を規定することで、トナー画像の白抜けが低減される静電荷像現像剤を用いる画像形成装置が提供される。
請求項6に係る発明によれば、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の比率及び物性を規定することで、トナー画像の白抜けが低減される静電荷像現像剤を用いる画像形成方法が提供される。
本実施形態に係るトナーの製造に用いるスクリュー押出機の一例について、スクリューの状態を説明する図である。 本実施形態に係る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。
以下、本発明の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の実施形態について詳細に説明する。
<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(以下、静電荷像現像用トナーを「トナー」と称することがある。)は、トナー粒子と、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種及び体積平均粒子径が7nm以上20nm以下のシリカ粒子を含む外添剤と、を含有し、前記トナー粒子の体積平均粒子径が、3μm以上16μm以下であり、前記トナー粒子における粒子径が1.0μm以上30.0μm以下のトナー粒子T1に占める、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合が、10個数%以上40個数%以下であり、前記トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合をAとし、粒子径が1.0μm以上5.0μm以下のトナー粒子T3の割合をBとしたときに、A/Bで表される微粉比率Cが0.18以上0.40以下であり、前記トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2のうちの、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種が付着しているトナー粒子の割合が10個数%以上100個数%以下であるトナーである。
本実施形態に係るトナーによれば、トナー画像の白抜けが低減される。その理由は明確ではないが、以下のように推察される。
トナーとキャリアを混合した二成分現像剤を使用する画像形成装置においては、トナーを帯電させるために磁性体であるキャリアを使用する。このトナーとキャリアの比率すなわちトナー濃度により、現像剤の抵抗と帯電を安定させることで良好なトナー画像を得ている。しかし、現像剤の使用とともにキャリアは劣化し、キャリア表面の樹脂被覆層の剥離や摩耗により、キャリア表面に部分的な低抵抗箇所が発生することがある。このようにキャリアの抵抗が低い箇所ができ、帯電の不均一化により現像剤が高帯電になった場合に、電荷がキャリアへ注入し所謂リークが発生しやすくなる。このリークが発生すると、感光体の表面電位が現像バイアスに収束して現像コントラストが確保できなくなり、トナー画像の白抜けが発生することがある。またその程度がひどくなるとキャリア自体が現像され白抜け画像となることもある。このような課題は、トナーストレスによってトナー濃度が低下し現像剤抵抗が低くなった場合、かつ低温低湿環境下(10℃15%RH)で帯電が不均一化し現像剤に高帯電な箇所が発生した場合に、起こりやすい。
本発明者等による鋭意検討の結果、トナー中に微粉トナー粒子を一定量の条件で混合させると、使用トナーの粒度と補給トナーの粒度のバランスによりストレス時の現像剤劣化を抑制する傾向のあることがわかった。この理由は不明であるものの、ストレスを受けにくい微粉トナー粒子がある程度の量、現像剤内に留まることでキャリアの劣化を抑制する機能を発現しつづけているためと推測される。
つまり、粒子径が2.5μm以下の微粉トナー粒子は現像されにくいため、現像剤内に留まりやすい。そのため、導電性の効果の高いチタニア粒子あるいはアルミナ粒子を意図的に付着させた微粉のトナー粒子をトナー中に混合することで、ストレス時でもキャリアに効率的にチタニア粒子あるいはアルミナ粒子の付着した微粉トナー粒子を付着させることができる。これにより、キャリアの樹脂被覆層の剥離劣化により生じた空隙がチタニア粒子あるいはアルミナ粒子で充填される。その結果、キャリアの樹脂被覆層が剥離劣化した際の局所的なリークやキャリア付着による白抜けの発生を抑制することができるものと推察される。特に、低温低湿環境下で現像剤中のトナー濃度が低下した場合でも、局所的な電荷注入が生じたときに、空隙に入ったチタニア粒子あるいはアルミナ粒子が電荷を逃がしキャリア付着が防止されるものと推察される。
本実施形態に係るトナーにおいては、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上30.0μm以下のトナー粒子T1に占める、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合が、10個数%以上40個数%以下とされる。粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合が10個数%未満であると、白抜けが低減できないことがある。一方、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合が40個数%を超えると、画像低濃度の問題を生ずることがある。粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合は、15個数%以上30個数%以下が好ましく、20個数%以上30個数%以下がより好ましい。
本実施形態に係るトナーにおいては、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合をAとし、粒子径が1.0μm以上5.0μm以下のトナー粒子T3の割合をBとしたときに、A/Bで表される微粉比率Cが0.18以上0.40以下とされる。微粉比率Cが0.18未満であると、白抜けが低減できないことがある。一方、微粉比率Cが0.40を超えると、画像低濃度の問題を生ずることがある。微粉比率Cは0.20以上0.30以下が好ましく、0.23以上0.27以下がより好ましい。
なお、一般的な混練粉砕法により得られたトナー粒子についての微粉比率Cは0.1以下であることが多い。
本実施形態に係るトナーにおいては、トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2のうちの、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種が付着しているトナー粒子の割合が、10個数%以上100個数%以下とされる。チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種が付着しているトナー粒子の割合が10個数%未満であると、白抜けが低減できないことがある。チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種が付着しているトナー粒子の割合は、20個数%以上100個数%以下が好ましく、30個数%以上100個数%以下がより好ましい。
本実施形態に係るトナーにおいては、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の1個に対する、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種の付着数は、1個以上100個以下が好ましく、10個以上100個以下がより好ましく、30個以上100個以下が更に好ましい。
本実施形態に係るトナーにおいては、トナー粒子の体積平均粒子径が、3μm以上16μm以下とされる。トナー粒子の体積平均粒子径が上記範囲であることにより、良好なトナー画質を維持しつつ、白抜けの発生が効果的に抑制される。トナー粒子の体積平均粒子径は、5μm以上14μm以下が好ましく、5μm以上10μm以下がより好ましく、5.5μm以上8μm以下が更に好ましい。
本実施形態において、トナー粒子の体積平均粒子径、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合及び微粉比率C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、アパーチャー径として50μmのアパーチャーを用いて1μm以上30μm以下の範囲の粒子径の粒子の粒度分布を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、1.0μm以上2.5μm以下の個数粒径累積%をA、1.0μm以上5.0μm以下の個数粒径累積%をB、と定義した際に、計算式A/B=Cで表わされる微粉比率Cが算出される。トナー粒子の体積平均粒子径は、小径側から累積分布を描いて、体積基準の累積50%となる粒子径と定義する。粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合については、1μm以上30μm以下の範囲の粒子径の粒子の数を100個数%としたときの、1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の数の割合として求める。
本実施形態において、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2のうちの、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種が付着しているトナー粒子の割合は、以下のようにして算出された値とする。
電子顕微鏡(島津製作所製 S4700)を使用しトナーを観察し、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナーの表面に存在するシリカ粒子ではない粒子の存在の有無を確認する。粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の100個についてシリカ粒子ではない粒子の存在の有無を確認し、シリカ粒子ではない粒子の存在するトナー粒子の割合を算出した。
また、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の表面に存在するシリカ粒子ではない粒子の個数をカウントする。粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の100個について同様にカウントし、その平均値を、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の1個に対する、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種の付着数とした。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、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、を含んで構成される。
−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(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。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂としては、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。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば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等)、脂環式ジオール(例えば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等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノール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等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
多価アルコールは、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。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布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。
なお、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製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、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。
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、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方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又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。この場合、重縮合反応は溶解補助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単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又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。
結着樹脂の含有量としては、例えば,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%以下がさらに好ましい。
−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などの種々の顔料、又は、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、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類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。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、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。
−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。
なお、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 K−7121−1987「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。
離型剤の含有量としては、例えば、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。
−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、無機粉体等の周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。
ここで、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のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の形状係数SF1としては、110以上150以下が好ましく、120以上140以下がより好ましい。
なお、形状係数SF1は、下記式により求められる。
式:SF1=(ML/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又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、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラにより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。
(外添剤)
本実施形態においては、外添剤として、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種及び体積平均粒子径が7nm以上20nm以下のシリカ粒子を含む外添剤が用いられる。シリカ粒子の体積平均粒子径は、7nm以上18nm以下が好ましく、7nm以上15nm以下がより好ましい。
チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種の合計と、体積平均粒子径が7nm以上20nm以下のシリカ粒子との質量基準の配合比(シリカ粒子/チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種の合計)は、0.2以上5.0以下が好ましく、0.5以上3.0以下がより好ましく、1.0以上2.0以下が更に好ましい。
チタニア粒子の体積平均粒子径としては、30nm以上200nm以下が好ましく、40nm以上100nm以下がより好ましい。
アルミナ粒子の体積平均粒子径としては、30nm以上200nm以下が好ましく、40nm以上100nm以下がより好ましい。
その他の外添剤としては、例えば、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、通常、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。
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5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上3.0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。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
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に対して加熱し、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。
なお、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−
まず、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。
ここで、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、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、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子径としては、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以下がさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒子径は、レーザー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。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒子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としては、例えば、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。
なお、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子径、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、樹脂粒子分散液と共に、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を酸性(例えばpHが2以上5以下)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(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)の温度に加熱し、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攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、例えば無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、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。
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、及び、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等が挙げられる。
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、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−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に対して、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。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさら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。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。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、加圧濾過等を施すことがよい。また、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、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
混練・粉砕法は、結着樹脂等の各材料を混合した後、ニーダー、押し出し機などを用いて上記材料を溶融混練して、得られた溶融混練物を粗粉砕した後、ジェットミル等で粉砕し、風力分級機により、目的とする粒子径のトナー粒子を得る方法である。
混練・粉砕法は、より詳細には、結着樹脂を含むトナー形成材料を混練する混練工程と、前記混練物を粉砕する粉砕工程とに分けられる。必要に応じて、混練工程により形成された混練物を冷却する冷却工程等、他の工程を有してもよい。
混練・粉砕法に係る各工程について詳しく説明する。
−混練工程−
混練工程は、結着樹脂を含むトナー形成材料を混練する。
混練工程においては、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。
混練工程に用いられる混練機としては、例えば、1軸押出し機、2軸押出し機等が挙げられる。以下、混練機の一例として、送りスクリュー部と2箇所のニーディング部とを有する混練機について図を用いて説明するが、これに限られるわけではない。
図1は、本実施形態に係るトナーの製造方法における混練工程で用いるスクリュー押出機の一例について、スクリューの状態を説明する図である。
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練されて形成された混練物を排出する排出口18と、から構成されている。
バレル12は、注入口14に近いほうから順に、注入口14から注入されたトナー形成材料をニーディング部NAに輸送する送りスクリュー部SA、トナー形成材料を第1の混練工程により溶融混練するためのニーディング部NA、ニーディング部NAにおいて溶融混練されたトナー形成材料をニーディング部NBに輸送する送りスクリュー部SB、トナー形成材料を第2の混練工程により溶融混練し混練物を形成するニーディング部NB、及び形成された混練物を排出口18に輸送する送りスクリュー部SCに分かれている。
またバレル12の内部には、ブロックごとに異なる温度制御手段(図示せず)が備えられている。すなわち、ブロック12Aからブロック12Jまで、それぞれ異なる温度に制御してもよい構成となっている。なお図1は、ブロック12A及びブロック12Bの温度をt0℃に、ブロック12Cからブロック12Eの温度をt1℃に、ブロック12Fからブロック12Jの温度をt2℃に、それぞれ制御している状態を示している。そのため、ニーディング部NAのトナー形成材料はt1℃に加熱され、ニーディング部NBのトナー形成材料はt2℃に加熱される。
結着樹脂、着色剤、及び必要に応じて離型剤等を含むトナー形成材料を、注入口14からバレル12へ供給すると、送りスクリュー部SAによりニーディング部NAへトナー形成材料が送られる。このとき、ブロック12Cの温度がt1℃に設定されているため、トナー形成材料は加熱されて溶融状態へと変化した状態で、ニーディング部NAに送り込まれる。そして、ブロック12D及びブロック12Eの温度もt1℃に設定されているため、ニーディング部NAではt1℃の温度でトナー形成材料が溶融混練される。結着樹脂及び離型剤は、ニーディング部NAにおいて溶融状態となり、スクリューによりせん断を受ける。
次に、ニーディング部NAにおける混練を経たトナー形成材料は、送りスクリュー部SBによりニーディング部NBへと送られる。
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1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。
上記のように、液体添加口16からバレル12に水系媒体が注入されることにより、バレル12中のトナー形成材料と水系媒体とが混合し、水系媒体の蒸発潜熱によりトナー形成材料が冷却され、トナー形成材料の温度が保たれる。
最後に、ニーディング部NBにより溶融混練されて形成された混練物は、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1に示したスクリュー押出機11を用いた混練工程が行われる。
−冷却工程−
冷却工程は、上記混練工程において形成された混練物を冷却する工程であり、冷却工程では、混練工程終了の際における混練物の温度から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。混練物の冷却速度が遅い場合、混練工程において結着樹脂中に細かく分散された混合物(着色剤と、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、混練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、混練工程終了の際における混練物の温度(例えば図1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、混練物の供給量、混練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。
−粉砕工程−
冷却工程により冷却された混練物は、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。粉砕物を、熱または機械的衝撃力によって球形化させてもよい。
−分級工程−
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、空気式分級機等が使用され、微粉(目的とする範囲の粒子径よりも小さい粒子)及び粗粉(目的とする範囲の粒子径よりも大きい粒子)が除去される。
本実施形態において、混練・粉砕法で作成されたトナーを用いて試験を行う場合、粉砕はIDS-2型衝突板式粉砕機(日本ニューマチック工業社製)を用い、分級にはエルボージェット分級機(マツボー社製)を使用してもよい。ここで粉砕工程では、トナーの粒径は粉砕圧を上げるまたは処理量を減らすと細かく且つ微細になることが判っており、トナー粒子T1の粒径およびトナー粒子T2の割合を大きく調整することができる。続いて分級工程において分級エッジ位置を変更することによりトナー粒子T2の割合を調整することで微粉比率Cが調整可能となる。
−外添工程−
得られたトナー粒子には、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。トナー粒子への外添剤の外添条件等については、後述する
−篩分工程−
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。
本実施形態においては、トナー粒子の製造方法に特に限定はないが、粒度分布を広くさせることが容易であり、体積平均粒子径が大径でありながら微粉量を多くさせることが容易であることから、混練・粉砕法によりトナー粒子を製造することが好ましい。
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、レディー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。
トナー粒子に外添剤を添加するその他の方法としては、トナー粒子を水又は水/アルコールのごとき水系の液体に分散させた後、スラリー状態のトナー粒子に外添剤を添加し乾燥させトナー粒子表面に外添剤を付着させる方法が挙げられる。また、乾燥状態のトナー粒子に外添剤スラリーをスプレーしながら乾燥させてもよい。
トナー粒子に外添剤を添加し、混合することによりトナーを製造する場合、初めにチタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種の外添剤をトナーと混合し、次いで、シリカ粒子を投入させる方法を用いてもよい。シリカより長い時間チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種をトナー粒子と混合させることにより、シリカ粒子を添加することで得られる粉体特性を損なわずに、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2にチタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種が適正量配置されやすい。
<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と、キャリアと、を含むものである。
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被覆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・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。
なお、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、これに被覆樹脂により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等が挙げられる。
被覆樹脂、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。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他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。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及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、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、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
その他の樹脂被覆方法としては、芯材及び被覆層形成用樹脂の混合物に機械的衝撃を加えて乾式により複合化させる方法が挙げられる。乾式による複合化には、乾式複合処理装置ノビルタNOB130(ホソカワミクロン製)等を用いることができる。
本実施形態においては、被覆キャリアを用いることが好ましい。
キャリアの体積平均粒子径としては、15μm以上50μm以下が好ましく、20μm以上45μm以下がより好ましく、30μm以上40μm以下が更に好ましい。キャリアの体積平均粒子径を15μm以上50μm以下とすることで、良好な画質を得つつトナー画像の白抜けが軽減される。
キャリアの体積平均粒子径は、トナー粒子と同様に、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)を用いて測定される。なお、キャリアの体積平均粒子径の測定に際しては、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒子径の粒子の粒度分布を測定する。
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周知の画像形成装置が適用される。
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。
なお、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脱着され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示すが、これに限定されるわけではない。なお、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、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図2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」と称する場合がある)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。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着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ル22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール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に向う方向に走行されるようになっている。なお、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。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール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に収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含む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のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット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乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
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5Y(一次転写手段の一例)、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(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
なお、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。更に、各一次転写ロール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される。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可視像(現像像)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上のイエロートナー画像が一次転写へ搬送されると、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され、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、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
一方、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。
また、第2のユニット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にてイエロートナー画像の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され、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。なお、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。
この後、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。
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さらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、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。
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。
<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について説明する。
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。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、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。なお、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3は、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。
図3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。
なお、図3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。
なお、図2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、実施例および比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」および「%」は質量基準である。
[比較例1]
<結着樹脂の合成>
・テレフタル酸 :30モル部
・フマル酸 :70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 :5モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 :95モル部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ、及び精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間を要して温度を220℃まで上げ、上記材料100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して230℃まで温度を上げ、該温度で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。こうして、重量平均分子量18,000、酸価15mgKOH/g、ガラス転移温度60℃のポリエステル樹脂を合成した。
<トナー1の作製>
・ポリエステル樹脂 :85部
・パラフィンワックス(日本精蝋社製HNP−9) :5部
・カーボンブラック(キャボット社製Regal330) :9部
・荷電制御剤(オリエント化学社製ボントロンP−51) :1部
以上の成分を、75Lヘンシェルミキサーにて混合し、その後、図1のスクリュー構成を有する連続混練機(2軸押出し機)にて、以下条件にて混練を実施した。なお、スクリューの回転数は500rpmである。
・フィード部(ブロック12A及び12B)設定温度 :20℃
・ニーディング部1混練設定温度(ブロック12Cから12E) :120℃
・ニーディング部2混練設定温度(ブロック12Fから12J) :135℃
・水系媒体(蒸留水)添加量:原料供給量100部に対して :1.5部
この時の排出口(排出口18)での混練物温度は、125℃であった。
この混練物を、内部を−5℃のブラインを通した圧延ロール及び2℃の冷水冷却のスラブ挟み込み式の冷却ベルトにて急冷却を行い、冷却後、ハンマーミルで破砕を行った。急冷却速度は冷却ベルトの速度を変化させて確認したが、平均降温速度は10℃/secであった。
この後、IDS−2型衝突板式粉砕機(日本ニューマチック工業社製)を用い、処理量1.5kg/h、粉砕圧0.4MPaにて粉砕したトナーを、空気式エルボージェット分級機(マツボー社製)を使用し、分級エッジを調整変更することで、微粉・粗粉を除去し、トナー粒子1を得た。トナー粒子1の体積平均粒子径は8.0μmであり、トナー粒子1における粒子径が1.0μm以上30.0μm以下のトナー粒子T1に占める、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合は5個数%であり、微粉比率Cは0.4であった。
得られたトナー粒子1の100部に、体積平均粒子径が40nmのイソブチルトリメトキシシラン処理されたチタニア粒子を1.0部添加し、サンプルミルで6000rpmで60秒間混合した。次いで、シリカ粒子(日本アエロジル社製、R972、体積平均粒子径16nm)を1.0部添加し、サンプルミルで6000rpmで60秒間混合し、更にジャイロシフター(網目開き:45μm)にて篩分し、トナーA1を得た。トナーA1における粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2のうちの、チタニア粒子が付着しているトナー粒子の割合が40個数%であり、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の1個に対する、チタニア粒子の付着数は50個であった。
<磁性粒子含有キャリアの作製>
(1)芯材の形成
以下の方法により、芯材を形成した。
ヘンシェルミキサに、体積平均粒子径0.50μmの球状マグネタイト粒子粉末500部を投入し、十分に攪拌した後、チタネート系カップリング剤5.0部を添加し、100℃まで昇温し、30分間混合攪拌することにより、チタネート系カップリング剤被覆された球状マグネタイト粒子を得た。続いて、1Lの四つ口フラスコに、フェノール6.25部、35%ホルマリン9.25部、上記マグネタイト粒子500部と25%アンモニア水6.25部、水425部を入れ、混合攪拌した。次に、攪拌しながら60分間で85℃まで昇温し、同温度にて120分間反応させた後、25℃まで冷却し、500mlの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を水洗した。これを減圧下、150℃以上180℃以下で乾燥し、体積平均粒子径30μmの芯材粒子を得た。
(2)樹脂層の形成(凹部の形成)
以下の方法により、芯材の表面に凹部を有する樹脂層を形成した。
ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末12部、ポリメチルメタクリレート樹脂にて表面処理を施した二酸化珪素粉末(平均粒子径120nm)0.86部をVブレンダーにて20分間混合攪拌した。得られた混合粉体および芯材粒子400部を乾式複合処理装置ノビルタNOB130(ホソカワミクロン製)に入れ、1000rpmにて30分間処理した。得られた粉体及び1000部のアセトンを攪拌翼付き2L容器に入れ、150rpmにて30分間攪拌した後、目開き10μmのろ紙を用いて固液分離を施した。これを1000部のアセトン中に再分散し、150rpmにて30分間攪拌した後、再度目開き10μmのろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を2時間実施し、目開き75μmのメッシュを通すことにより体積平均粒子径が35μmキャリアを得た。
<現像剤の製造>
キャリアとトナーA1とを、質量比95:5の割合でVブレンダーに入れ20分間撹拌し、現像剤を得た。
<評価>
評価は、二成分接触現像方式を採用した富士ゼロックス(株)製DocuCentre Color 500を用い、低温低湿環境(10℃15%RH)において富士ゼロックス株式会社製P紙を使用し、印字率5%の画像10枚と印字率1%の画像10枚とを交互に2枚/14sの間欠印刷にて1000枚の通紙ランニングを実施した。その後、ハーフトーン50%の印字サンプルを印刷し、用紙上の白抜けの評価を下記基準に基づき行った。得られた結果を表1に示す。
<白抜け判定>
A:全く問題なし
B:問題なし
C:軽微な白抜けが見られるが問題とはならないレベル。
D:白抜け発生でNGと判定される。
[実施例1]
空気式分級機による条件を分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで90秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例1に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例2]
空気式分級機による分級条件を分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで120秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例2に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例3]
空気式分級機による分級条件を処理量1.1倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで150秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例3に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例4]
空気式分級機による分級条件を処理量1.2倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで180秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例4に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[比較例2]
空気式分級機による分級条件を処理量1.3倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで210秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、比較例2に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[比較例3]
空気式分級機による分級条件を粉砕圧0.75倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで20秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、比較例3に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例5]
空気式分級機による分級条件を粉砕圧0.80倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで50秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例5に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例6]
空気式分級機による分級条件を粉砕圧0.85倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで80秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例6に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例7]
空気式分級機による分級条件を粉砕圧0.90倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで100秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例7に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例8]
空気式分級機による分級条件を分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで130秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例8に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[比較例4]
空気式分級機による分級条件を粉砕圧1.05倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで160秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、比較例4に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例9]
空気式分級機による分級条件を処理量0.5倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで50秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例9に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例10]
空気式分級機による分級条件を処理量0.8倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで50秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例10に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例11]
空気式分級機による分級条件を処理量1.7倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで40秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例11に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例12]
空気式分級機による分級条件を処理量2.3倍、分級エッジ調整とし、外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで20秒間混合とした以外は比較例1と同様にして、実施例12に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[比較例5]
外添剤の添加条件をチタニアとシリカ粒子を同時混合とした以外は実施例3と同様にして、比較例5に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例13]
外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで5秒間混合とした以外は実施例3と同様にして、実施例13に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
[実施例14]
外添剤の添加条件をチタニア粒子をサンプルミルで6000rpmで10秒間混合とした以外は実施例3と同様にして、実施例14に係るトナー及び現像剤を調製し、比較例1と同様にして評価した。得られたトナー粒子及びトナーの物性並びに白抜けの評価結果を、表1に示す。
表1において、「1.0μm以上2.5μm以下」及び「チタニア粒子の付着している割合」は各々「トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上30.0μm以下のトナー粒子T1に占める、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合」及び「トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2のうちの、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種が付着しているトナー粒子の割合」を意味する。
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(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)
30 中間転写体クリーニング装置
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(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)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (6)

  1. トナー粒子と、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種及び体積平均粒子径が7nm以上20nm以下のシリカ粒子を含む外添剤と、を含有し、
    前記トナー粒子の体積平均粒子径が、3μm以上16μm以下であり、
    前記トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上30.0μm以下のトナー粒子T1に占める、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合が、10個数%以上40個数%以下であり、
    前記トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2の割合をAとし、粒子径が1.0μm以上5.0μm以下のトナー粒子T3の割合をBとしたときに、A/Bで表される微粉比率Cが0.18以上0.40以下であり、
    前記トナー粒子における、粒子径が1.0μm以上2.5μm以下のトナー粒子T2のうちの、チタニア粒子及びアルミナ粒子からなる群より選択される少なくとも一種が付着しているトナー粒子の割合が10個数%以上100個数%以下である静電荷像現像用トナー。
  2. 請求項1に記載の静電荷像現像用トナーと、キャリアと、を含む静電荷像現像剤。
  3. 請求項1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。
  4. 請求項2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。
  5. 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2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。
  6. 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2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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