JP2018084612A - 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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Abstract

【課題】光反射率の高い画像を形成し得る静電荷像現像用トナーの提供。【解決手段】少なくとも結晶性樹脂と、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料と、を含むトナー粒子を有し、昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温させる昇温工程と、降温速度−10℃/分で150℃から0℃まで降温させる降温工程とを行う示差走査熱量測定(DSC)において、前記昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmを有し、かつ前記降温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有する静電荷像現像用トナー。【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、電子写真方式による画像形成において、黒色の画像や多色(カラー)の画像を形成するためのシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、及びブラック(K)のトナーの他にも、白色の画像を形成するための白色(W)トナーが使用されている。
例えば、特許文献1には、「少なくとも、結着樹脂と、白色顔料と、離型剤と、を含有し、前記白色顔料が離型剤に被覆された状態で結着樹脂中に分散されている静電荷像現像用白色トナー」が開示されている。
また、特許文献2には、「少なくとも官能基含有ポリエステル系樹脂が溶解されている有機溶媒相と、活性水素含有化合物と、着色剤とを、樹脂粒子が分散されている水系媒体相中に分散させて、該官能基含有ポリエステル系樹脂と該活性水素含有化合物との伸長反応および架橋反応を起こさせ、得られた分散液から有機溶媒を除去しトナー母体とする静電荷像現像用トナーであって、該着色剤としてポリオール被覆酸化チタン顔料を用いる静電荷像現像用白色トナー」が開示されている。
特開2014−016598号公報 特開2010−008816号公報
従来から、静電荷像現像用トナーによって形成される画像には、発色性の観点から光の反射率を高めることが求められている。また、白色画像を形成するための白色トナーや、金色、銀色等の光輝性を有する画像(メタリック感を有する画像)を形成するための光輝性トナー等においては、記録媒体の色が画像に反映されることを抑制すること、つまり隠蔽性が求められており、この観点からも光の反射率を高めることが求められている。
本発明の課題は、少なくとも結晶性樹脂と、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料と、を含むトナー粒子を有する態様において、昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温させる昇温工程と、降温速度−10℃/分で150℃から0℃まで降温させる降温工程とを行う示差走査熱量測定(DSC)を実施した際、昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmを有し、かつ降温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有しない場合に比べ、光反射率の高い画像を形成し得る静電荷像現像用トナーを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
少なくとも結晶性樹脂と、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料と、を含むトナー粒子を有し、
昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温させる昇温工程と、降温速度−10℃/分で150℃から0℃まで降温させる降温工程とを行う示差走査熱量測定(DSC)において、前記昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に前記結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmを有し、かつ前記降温工程時に55℃以上85℃以下の領域に前記結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有する静電荷像現像用トナー。
請求項2に係る発明は、
前記発熱ピークTcのピーク熱量Qcが5×10−3J/g以上10J/g以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項3に係る発明は、
前記吸熱ピークTmのピーク熱量Qmに対する、前記発熱ピークTcのピーク熱量Qcの比率[Qc/Qm]が5×10−4以上0.8以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項4に係る発明は、
前記結晶性樹脂の前記トナー粒子中における含有量Cr(質量%)に対する、前記発熱ピークTcのピーク熱量Qcの比率[Qc/Cr]が5×10−4以上1.0以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項5に係る発明は、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
請求項6に係る発明は、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
請求項7に係る発明は、
請求項5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8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5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加熱により定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
請求項9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5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加熱により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、少なくとも結晶性樹脂と、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料と、を含むトナー粒子を有する態様において、昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温させる昇温工程と、降温速度−10℃/分で150℃から0℃まで降温させる降温工程とを行う示差走査熱量測定(DSC)を実施した際、昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmを有し、かつ降温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有しない場合に比べ、光反射率の高い画像を形成し得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、発熱ピークのピーク熱量Qcが5×10−3J/g未満である場合に比べ、光反射率の高い画像を形成し得る静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項3に係る発明によれば、吸熱ピークのピーク熱量Qmに対する発熱ピークのピーク熱量Qcの比率[Qc/Qm]が5×10−4未満である場合に比べ、光反射率の高い画像を形成し得る静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項4に係る発明によれば、結晶性樹脂のトナー粒子中における含有量Crに対する発熱ピークのピーク熱量Qcの比率[Qc/Cr]が5×10−4未満である場合に比べ、光反射率の高い画像を形成し得る静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項5,6,7,8、又は9に係る発明によれば、少なくとも結晶性樹脂と、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料と、を含むトナー粒子を有する態様において、昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温させる昇温工程と、降温速度−10℃/分で150℃から0℃まで降温させる降温工程とを行う示差走査熱量測定(DSC)を実施した際、昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmを有し、かつ降温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有しない静電荷像現像用トナーのみを用いる場合に比べ、光反射率の高い画像を形成し得る静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、又は画像形成方法が提供される。
本実施形態に係るトナーについての示差走査熱量測定(DSC)による昇温工程での測定結果を示すグラフの概念図である。 本実施形態に係るトナーについての示差走査熱量測定(DSC)による降温工程での測定結果を示すグラフの概念図である。 従来におけるトナーについての示差走査熱量測定(DSC)による昇温工程での測定結果を示すグラフの概念図である。 従来におけるトナーについての示差走査熱量測定(DSC)による降温工程での測定結果を示すグラフの概念図である。 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、本発明について、一例である実施形態を示し詳細に説明する。
<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、単に「トナー」とも称す)は、少なくとも結晶性樹脂と、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料と、を含むトナー粒子を有する。
そして、昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温させる昇温工程と、降温速度−10℃/分で150℃から0℃まで降温させる降温工程とを行う示差走査熱量測定(DSC)において、前記昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmを有し、かつ前記降温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有する。
本実施形態に係るトナーは、上記の構成を満たすことにより、形成される画像において高い光の反射率が達成される。
その理由は、次の通り推測される。
従来から、トナーによって形成される画像においては、優れた発色性を発揮させる観点から、高い光の反射率が求められている。また、特に白色の画像を形成するための白色トナーや、金色、銀色等の光輝性を有する画像(メタリック感を有する画像)を形成するための光輝性トナー等においては、記録媒体の色が画像に反映されることを抑制すること、つまり隠蔽性が求められており、この観点からも高い光反射率を達成することが求められ、さらなる改良が求められている。
これに対し、本実施形態に係るトナーでは、示差走査熱量測定において昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmを有し、かつ降温工程時に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有する。
なお、本発明者等の検討によれば、従来用いられていた無機顔料及び金属顔料のいずれも含まないトナーでは、上記条件で行なった示差走査熱量測定において、降温工程時の55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcが現れないことが明らかとなった。
ここで、本実施形態に係るトナー及び従来におけるトナーについての、示差走査熱量測定(DSC)によるグラフの概念図を示して説明する。
図1及び図2は、それぞれ本実施形態に係るトナーについての、上記条件の示差走査熱量測定(DSC)による昇温工程での測定結果を示すグラフ、及び降温工程での測定結果を示すグラフの概念図である。また、図3及び図4は、それぞれ従来におけるトナーについての、上記条件の示差走査熱量測定(DSC)による昇温工程での測定結果を示すグラフ、及び降温工程での測定結果を示すグラフの概念図である。
図1及び図2に示す通り、本実施形態に係るトナーでは、昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmを有し、かつ降温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有している。なお、トナー粒子が離型剤を含有する場合、図1において90℃付近に現れているように、離型剤由来の吸熱ピークを有することがある。また、図2において75℃付近に現れているように、離型剤由来の発熱ピークを有することがある。
一方、図3及び図4に示す通り、従来におけるトナーでは、昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に吸熱ピークTmを有しているが、降温工程時には55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcが存在していない。なお、図3の61℃付近に現れている吸熱ピークは非晶性樹脂と相溶した結晶性樹脂に由来する吸熱ピークであり、また図3の90℃付近に現れている吸熱ピーク、及び図4の85℃付近に現れている発熱ピークは、いずれも離型剤に由来する吸熱ピーク及び発熱ピークである。
このように、従来におけるトナーでは降温工程に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcが現れないのに対し、本実施形態に係るトナーは降温工程に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有する。
結晶性樹脂を含むトナーでは、昇温工程において前記温度範囲に現れる結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmは、結晶性樹脂における結晶化部分に起因するピークであると考えられる。一方、降温工程において前記温度範囲に現れる結晶性樹脂由来の発熱ピークTcは、結晶性樹脂の再結晶化に起因するピークであると考えられる。つまり、上記条件での昇温工程及び上記条件での降温工程で上記の温度範囲に結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmと結晶性樹脂由来の発熱ピークTcとが存在することは、トナー画像を記録媒体上に定着した後、冷却される段階でトナー画像中の結晶性樹脂が再結晶化することを示唆する。
結晶性樹脂が結晶化した部分は非晶状態の部分に比べて可視光を反射し易い性質を有する。そのため、前記条件での示差走査熱量測定で昇温工程及び降温工程に結晶性樹脂由来の吸熱ピークTm及び発熱ピークTcを有する本実施形態に係るトナーでは、定着画像中に再結晶化された結晶性樹脂が存在するものと考えられ、その結果光の反射率が高められる。これにより、定着画像において優れた光反射性が発揮され、かつ特に白色トナーによって形成される白色画像や、光輝性トナーによって形成される金色、銀色等の光輝性画像においても高い隠蔽性が得られる。
・示差走査熱量測定(DSC)
本実施形態に係るトナーについての吸熱ピークTm、発熱ピークTc等の熱的特性は、示差走査熱量測定(DSC)により求められる。
トナーの熱的特性は、DSCにてASTM D3418−99に準じて行なわれる。測定には、示差走査熱量測定装置(島津製作所社製、製品名:DSC−60A)を使用し、装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の溶融温度を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。測定サンプルにはアルミニウム製のパンを用い、対照用に空のパンをセットし測定を行う。
具体的には、トナー8mgを、DSC−60Aのサンプルホルダーにセットし、昇温速度10℃/分として、0℃から150℃まで昇温(昇温工程)を行い、150℃で5分間保持する。次に降温速度−10℃/分として、0℃まで冷却(降温工程)し、0℃で5分間保持する。
結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmは、昇温工程の際に得られるDSCのチャートにおいて55℃以上85℃以下の領域に現れるピークから求められる。結晶性樹脂由来の発熱ピークTcは、降温工程の際に得られるDSCのチャートにおいて55℃以上85℃以下の領域に現れるピークから求められる。また、吸熱ピークTmのピーク熱量(吸熱量の絶対値)及び発熱ピークTcピーク熱量(吸熱量の絶対値)についても、各々、DSCのチャートに現れるピークから算出される。
なお、本実施形態に係るトナーが任意成分として離型剤を含有する場合、DSCのチャートには、結晶性樹脂に起因する吸熱ピーク及び発熱ピークに加えて、離型剤に起因する吸熱ピーク及び発熱ピークが現れることがある。
ただし、DSCのチャートに現れるピークが、結晶性樹脂に起因するものであるか、離型剤に起因するものであるかは、種々の方法により区別することができる。
昇温工程におけるDSCチャートに現れるピークが結晶性樹脂に起因するものであるか、離型剤に起因するものであるかを同定する方法は、例えば以下の通りである。
結晶性樹脂及び離型剤の溶剤に対する溶解性の差を利用して両者を分離し、分離された成分をNMR、質量分析、GPC等により同定する。溶剤としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン等が用いられる。テトラヒドロフランを用いた場合、結晶性樹脂がテトラヒドロフランに溶解しやすく、離型剤はテトラヒドロフランに溶解しにくい傾向にある。そして、同定された各成分について、昇温工程におけるDSCのチャートを求め、得られたチャートに現れる吸熱ピークと、トナーについての昇温工程におけるDSCチャートとを対比することで、トナーについての昇温工程におけるDSCチャートに現れるピークが結晶性樹脂に起因する吸熱ピークであるか離型剤に起因する吸熱ピークであるかを区別する方法が挙げられる。
降温工程におけるDSCチャートに現れるピークを同定する方法は、例えば以下の通りである。
(i)昇温工程におけるDSCチャートにおいて、結晶性樹脂に起因する吸熱ピークが離型剤に起因する吸熱ピークよりも8℃以上低い温度に現れる場合。
この場合には、トナーについての昇温工程におけるDSCチャートの結晶性樹脂に起因する吸熱ピークと離型剤に起因する吸熱ピークとの間の山の頂点の温度を認定する。次いで、トナーについて0℃から山の頂点の温度まで昇温を行い、山の頂点の温度で5分間保持する。次に降温速度−10℃/分として、0℃まで降温し、このときのDSCチャートを得る。昇温工程におけるDSCチャートの山の頂点の温度まで加熱することで、トナーに含まれる結晶性樹脂は溶解するものの離型剤は溶解しない状態とされる。この状態で降温することで、結晶性樹脂に起因する発熱ピークがDSCチャートに現れる。このチャートから結晶性樹脂に起因する発熱ピークを同定することが可能となる。
(ii)昇温工程におけるDSCチャートにおいて、結晶性樹脂に起因する吸熱ピークと離型剤に起因する吸熱ピークとの差が8℃未満である場合。
吸熱ピークの温度差が近いときの発熱ピークを同定は、以下の手段で行い得る。
トナー中の離型剤と結晶性樹脂について、吸熱ピーク熱量を比較するため、離型剤と結着樹脂における溶剤への溶解性の違いを利用して離型剤を分離する。次に、離型剤を分離した後、離型剤以外のトナー成分についてDSC測定を行い、結晶性樹脂の吸熱ピーク熱量を測定する。このとき、離型剤以外のトナー成分をトナーのガラス転移温度(Tg)より5℃から10℃高い温度で1時間加熱してから測定を行う。また、結晶性樹脂の吸熱ピーク熱量を測定する際には、前記測定において離型剤以外のトナー成分の比率を変えずに分離を行うか、組成比率に応じて算出を行う。
その後、トナー全体の吸熱ピーク熱量と上記によって求められた結晶性樹脂の吸熱ピーク熱量を比較し、トナー中の離型剤起因の吸熱ピーク熱量を推定する。
次に、DSC測定を行いトナーの降温工程におけるDSCチャートにより、発熱ピーク熱量を確認する。ここで、発熱ピークが複数に分かれた場合には、吸熱ピーク熱量と発熱ピーク熱量を比較し、熱量が近いものを結晶性樹脂もしくは離型剤と同定することができる。
発熱ピークが重なった場合は、離型剤と結晶性樹脂の発熱ピークが同じであると同定できる。また、上記記載の方法にて、離型剤を分離し吸熱ピーク熱量を測定することで離型剤の発熱ピーク熱量を測定することができるため、発熱ピークが重なっていたとしても離型剤の発熱ピーク熱量を差し引くことで結晶性樹脂の発熱ピーク熱量を推定することができる。
・降温工程に現れる発熱ピークTcのピーク熱量Qc
発熱ピークTcのピーク熱量(発熱量の絶対値)Qcは、5×10−3J/g以上10J/g以下であることが好ましく、1×10−2J/g以上10J/g以下であることがより好ましく、0.1J/g以上10J/g以下であることがさらに好ましい。
発熱ピークのピーク熱量Qcが5×10−3J/g以上であることは、定着画像中において結晶性樹脂が結晶化(再結晶化)された部分が多く存在していることを示唆し、光の反射性がより高まり易くなる。
一方、発熱ピークTcのピーク熱量Qcが10J/g以下であることで、折り曲げ強度向上の利点が得られ、特に記録媒体としてフイルムを用いる用途の場合折り曲げ強度向上の利点が大きい。
・昇温工程に現れる吸熱ピークTmのピーク熱量Qm
昇温工程に現れる吸熱ピークTmのピーク熱量(吸熱量の絶対値)Qmは、0.5J/g以上30J/g以下であることが好ましく、5J/g以上30J/g以下であることがより好ましく、7J/g以上30J/g以下であることがさらに好ましい。
吸熱ピークのピーク熱量Qmが0.5J/g以上であることは、結晶化し得る結晶性樹脂が多く存在していることを示唆し、これにより光の反射性をより高め易くなる。
一方、吸熱ピークのピーク熱量Qmが30J/g以下であることで、折り曲げ強度向上の利点が得られ、特に記録媒体としてフイルムを用いる用途の場合折り曲げ強度向上の利点が大きい。
・ピーク熱量Qcとピーク熱量Qmとの比率
吸熱ピークTmのピーク熱量Qmに対する発熱ピークTcのピーク熱量Qcの比率[Qc/Qm]は、5×10−4以上0.8以下であることが好ましく、1×10−3以上0.8以下であることがより好ましく、1×10−2以上0.8以下であることがさらに好ましい。
比率[Qc/Qm]が5×10−4以上であることは、トナー中に含まれる結晶性樹脂のうち再結晶化されたものが多く存在していることを示唆し、光の反射性がより高まり易くなる。
一方、比率[Qc/Qm]が0.8以下であることで、折り曲げ強度向上の利点が得られ、特に記録媒体としてフイルムを用いる用途の場合折り曲げ強度向上の利点が大きい。
・ピーク熱量Qcと結晶性樹脂の含有量との比率
発熱ピークTcのピーク熱量Qc(J/g)の、トナー粒子中における結晶性樹脂の含有量Cr(質量%)に対する比率[Qc/Cr]は、5×10−4以上1.0以下であることが好ましく、1×10−3以上1.0以下であることがより好ましく、1×10−2以上1.0以下であることがさらに好ましい。
比率[Qc/Cr]が5×10−4以上であることは、トナー中に含まれる結晶性樹脂のうち再結晶化されたものが多く存在していることを示唆し、光の反射性がより高まり易くなる。
一方、比率[Qc/Cr]が1.0以下であることで、折り曲げ強度向上の利点が得られ、特に記録媒体としてフイルムを用いる用途の場合折り曲げ強度向上の利点が大きい。
・降温工程に現れる発熱ピークTc及び昇温工程に現れる吸熱ピークTmの温度
降温工程に現れる発熱ピークTcは55℃以上85℃以下の範囲に現れるが、さらには58℃以上85℃以下であることが好ましく、60℃以上85℃以下であることがより好ましく、62℃以上85℃以下であることがさらに好ましい。
発熱ピークTcが上記範囲であることにより、低温定着性がさらに向上する。
昇温工程に現れる吸熱ピークTmは55℃以上85℃以下の範囲に現れるが、さらには58℃以上85℃以下であることが好ましく、60℃以上85℃以下であることがより好ましく、62℃以上85℃以下であることがさらに好ましい。
吸熱ピークTmが上記範囲であることにより、非晶性樹脂を含む場合、低温定着性がさらに向上する。結晶性樹脂の融解より優先的に非晶性樹脂のゴム状態へのガラス転位が起きやすくなり、低温でトナー全体が柔らかくなりやすくなるためと考えられる。
・達成方法
ここで、前記条件での示差走査熱量測定において、降温工程の前記温度範囲に発熱ピークTcが現れる本実施形態に係るトナーを実現する方法について説明する。達成方法については特に限定されるものではないが、例えば以下の方法が挙げられる。
(1)結晶性樹脂のドメインを調整する方法
トナー粒子中において結晶性樹脂のドメイン(凝集体)を形成しかつそのドメイン径を大径化する方法が挙げられる。なお、この方法としては、特に限定されるものではないが、例えば以下の方法が挙げられる。
例えば、後述する凝集合一法によってトナー粒子を作製する場合であれば、結晶性樹脂粒子分散液を用いて予め凝集(プレ凝集)を行って結晶性樹脂粒子を凝集させた後、そこに着色剤(無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料)粒子分散液や、必要により非晶性樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液等を加えてさらに凝集して凝集粒子を形成することで、トナー粒子を作製する方法が挙げられる。上記プレ凝集によって結晶性樹脂のドメインが形成され、かつそのプレ凝集の度合いを調整することでドメイン径を大径化することができる。
また、後述する溶解懸濁法や混練粉砕法によってトナー粒子を作製する場合であれば、トナー粒子を形成した後に加熱工程(ポストアニール工程)を設ける方法が挙げられる。上記ポストアニール工程によって結晶性樹脂のドメインを形成し、かつその加熱の度合いを調整することでドメイン径を大径化することができる。
(2)無機顔料、金属顔料を含有させる方法
また、降温工程に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcが現れる本実施形態に係るトナーを実現する方法として、着色剤に、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料を用いる方法が挙げられる。無機顔料及び金属顔料は、例えば従来用いられる結着樹脂に比較して比熱が低く、熱伝導率が高い傾向がある。この比熱が低く熱伝導率が高い無機顔料及び金属顔料の少なくとも一方を含むことで、該顔料を含まない場合に比較して、定着工程後の冷却時に前記無機顔料又は金属顔料が優先的に冷却されるため、結晶性樹脂の温度の低下速度が緩やかになり、結晶性樹脂の再結晶化が促進され易くなると考えられる。
なお、上記の顔料(無機顔料、金属顔料)は凝集していることが好ましい。また、さらにトナー粒子中で結晶性樹脂がドメインを形成している場合には、このドメイン中に含まれていることが好ましい。比熱容量の高い上記顔料が結晶性樹脂のドメイン中に含まれることで、定着工程後の冷却時に結晶性樹脂の温度の低下速度がより緩やかになり、結晶性樹脂の再結晶化がさらに促進され易くなると考えられる。
ここで、トナー粒子中に含有される上記顔料(無機顔料、金属顔料)の全量に対し、結晶性樹脂のドメイン中に含まれる顔料の割合は、5個数%以上が好ましく、10個数%以上がより好ましく、15個数%以上がさらに好ましい。
トナー粒子中に含有される上記顔料の全量に対するドメイン中に含まれる上記顔料の割合が5個数%以上であることで、定着工程後の冷却時に結晶性樹脂の温度の低下速度が緩やかになり、結晶性樹脂の再結晶化が促進され易くなる。
なお、前記顔料(無機顔料、金属顔料)を、結晶性樹脂のドメイン中に含ませる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば後述する凝集合一法によってトナー粒子を作製する場合であれば、前記プレ凝集(結晶性樹脂粒子分散液を用いて予め凝集を行って結晶性樹脂粒子を凝集させる)の際に、結晶性樹脂粒子分散液に加えて前記顔料が分散した顔料粒子分散液を加えて、結晶性樹脂粒子と顔料とのプレ凝集物を形成し、そこに必要により非晶性樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液等を加えてさらに凝集して凝集粒子を形成することで、トナー粒子を作製する方法が挙げられる。上記プレ凝集の際に結晶性樹脂に加えて前記顔料を含有させることで、ドメイン中に前記顔料が含まれる。
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、必要に応じて、外添剤と、を含んで構成される。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料を含む着色剤と、必要に応じて、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。
本実施形態においては、結着樹脂として、少なくとも結晶性樹脂が用いられ、さらに非晶性樹脂を併用することが好ましい。
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、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂が併用される。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
なお、樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性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、非晶性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。
非晶性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70℃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。
非晶性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。
非晶性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。
非晶性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。
非晶性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。
ここで、ポリエステル樹脂としては、上述した未変性ポリエステル樹脂以外に、変性ポリエステル樹脂も挙げられる。変性ポリエステル樹脂とは、エステル結合以外の結合基が存在するポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂成分とは異なる樹脂成分が共有結合又はイオン結合等で結合されたポリエステル樹脂である。変性ポリエステルとしては、例えば、末端に酸基又は水酸基と反応するイソシアネート基等の官能基を導入したポリエステル樹脂と、活性水素化合物と反応させて、末端を変性した樹脂が挙げられる。
変性ポリエステル樹脂としては、ウレア変性ポリエステル樹脂が特に好ましい。ウレア変性ポリエステル樹脂の含有量は、全結着樹脂に対して2質量%以上25質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
ウレア変性ポリエステル樹脂は、用いられる単量体の種類、配合量等にもよるが、非晶性樹脂の1種であることが多い。
ウレア変性ポリエステル樹脂は、イソシアネート基を有するポリエステル樹脂(ポリエステルプレポリマー)とアミン化合物との反応(架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応)により得られるウレア変性ポリエステル樹脂がよい。なお、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとしては、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合物であるポリエステルであって、活性水素を有するポリエステルに多価イソシアネート化合物を反応させたプレポリマー等が挙げられる。ポリエステルの有する活性水素を有する基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられ、アルコール性水酸基が好ましい。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーにおいて、多価カルボン酸及び多価アルコールは、ポリエステル樹脂で説明した多価カルボン酸及び多価アルコールと同様な化合物が挙げられる。
多価イソシアネート化合物としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等のブロック化剤でブロックしたものが挙げられる。
多価イソシアネート化合物は、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。
多価イソシアネート化合物の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルプレポリマーの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、好ましくは1/1以上5/1以下、より好ましくは1.2/1以上4/1以下、さらに好ましくは1.5/1以上2.5/1以下である。なお、[NCO]/[OH]を5以下にすると低温定着性の低下が抑制され易くなる。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーにおいて、多価イソシアネート化合物に由来する成分の含有量は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー全体に対して、好ましくは0.5質量%以上40質量%以下、より好ましくは1質量%以上30質量%以下、さらに好ましくは2質量%以上20質量%以下である。なお、多価イソシアネートに由来する成分の含有量を40質量%以下にすると低温定着性の低下が抑制され易くなる。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーの1分子当たりに含有するイソシアネート基の数は、好ましくは平均1個以上、より好ましくは平均1.5個以上3個以下、さらに好ましくは平均1.8個以上2.5個以下である。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーと反応するアミン化合物としては、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸、これらのアミノ基をブロックした化合物等が挙げられる。
ジアミンとしては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。
3価以上のポリアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
アミノアルコールとしては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
アミノメルカプタンとしては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
アミノ酸としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
これらのアミノ基をブロックしたものとしては、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸などのアミン化合物とケトン化合物(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)とから得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。
これらアミン化合物のうち、ケチミン化合物が好ましい。
アミン化合物は、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。
なお、ウレア変性ポリエステル樹脂は、架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応を停止する停止剤(以下「架橋/伸長反応停止剤」とも称する)により、イソシアネート基を有するポリエステル樹脂(ポリエステルプレポリマー)とアミン化合物との反応(架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応)を調整して、反応後の分子量が調整された樹脂であってもよい。
架橋/伸長反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
アミン化合物の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、好ましくは1/2以上2/1以下、より好ましくは1/1.5以上1.5/1以下、さらに好ましくは1/1.2以上1.2/1以下である。
なお、ウレア変性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は40℃以上80℃以下が好ましく、45℃以上65℃以下がさらに好ましい。数平均分子量は、2500以上50000以下であることが好ましく、2500以上30000以下がさらに好ましい。重量平均分子量は、1万以上50万以下であることが好ましく、3万以上10万以下がさらに好ましい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性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。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
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、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、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)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸等の二塩基酸等)、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。
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価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−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)、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。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
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(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、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。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。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等が挙げられる。
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。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、55℃以上85℃以下が好ましく、55℃以上80℃以下がより好ましく、60℃以上80℃以下がさらに好ましい。
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 K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステル樹脂と同様に、周知の製造方法により得られる。
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、15質量%以上95質量%以下が好ましく、20質量%以上90質量%以下がより好ましく、20質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
−着色剤−
本実施形態に係るトナーは、着色剤として無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料を含有する。
本実施形態に用いられる無機顔料の成分としては、二酸化チタン(チタニア)、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、サチンホワイト、タルク、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ホワイトカーボン、カオリン、アルミノ珪酸塩、セリサイト、ベントナイト、スメクタイト等が挙げられる。本実施形態に用いられる無機顔料としては、本実施形態に係るトナーを所謂白色トナーとして機能させる場合であれば、酸化チタン粒子であることが好ましい。また、(ルチル型)酸化チタン粒子を用いることで、形成される画像での光反射率をより高め易くなる。
本実施形態に用いられる金属顔料の成分としては、例えば、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛などの金属粒子が挙げられる。本実施形態に用いられる金属顔料としては、本実施形態に係るトナーを所謂光輝性トナーとして機能させる場合であれば、アルミニウム粒子であることが好ましい。また、アルミニウム粒子を用いることで、形成される画像での光反射率をより高め易くなる。
本実施形態に係るトナーは、無機顔料及び金属顔料以外のその他の着色剤を併用してもよい。その他の着色剤としては、有機顔料、有機染料などが挙げられる。
その他の着色剤としては、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染料等が挙げられる。
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70質量%以下が好ましく、20質量%以上70質量%以下がより好ましく、35質量%以上70質量%以下がさらに好ましい。
−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、3質量%以上15質量%以下がより好ましく、3質量%以上10質量%以下がさらに好ましい。
−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。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上15μm以下が好ましく、4μm以上10μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、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%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100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
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、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の平均円形度としては、0.92以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA−2100)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
(外添剤)
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量としては、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、外添剤1種類あたり0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。また、外添剤全種合わせて、トナー粒子に対して、0.01質量%以上10質量%以下が好ましい。
(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。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
[凝集合一法]
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。
なお、トナー粒子中において結晶性樹脂のドメイン(凝集体)を形成しかつそのドメイン径を大径化する観点から、前記凝集粒子形成工程に前に、結晶性樹脂粒子が分散された結晶性樹脂粒子分散液を用いて予め凝集(プレ凝集)を行って結晶性樹脂粒子を凝集させるプレ凝集工程を設けることが好ましい。そして、このプレ凝集工程後に、プレ凝集物を含む分散液中に、非晶性樹脂粒子分散液や、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液等を添加して凝集粒子形成工程を行うことが好ましい。
なお、着色剤として無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料を用いるが、この顔料(無機顔料、金属顔料)は光反射効率を下げない程度に凝集していることが好ましい。そのため、前記プレ凝集工程において、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料のプレ凝集物を形成することが好ましい。
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、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、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、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径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.05μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.05μm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以下(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。
なお、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前に、プレ凝集工程を設けることが好ましい。
無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料の分散液を用いて予め凝集(プレ凝集)を行って顔料粒子のプレ凝集物を形成するプレ凝集工程を設け、このプレ凝集工程後に、プレ凝集物を含む顔料分散液中に、非晶性樹脂粒子分散液や、結晶性樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液等を添加して凝集粒子形成工程を行うことが好ましい。
また、前記プレ凝集工程において、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料の分散液に加えて結晶性樹脂分散液を添加し、結晶性樹脂粒子と無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料とのプレ凝集物を形成し、その後プレ凝集物を含む分散液中に、非晶性樹脂粒子分散液や離型剤粒子分散液等を添加して凝集粒子形成工程を行うことがさらに好ましい。
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、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。
また、結晶性樹脂を無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料の近傍に配置させ再結晶化を促す観点からは、融合・合一工程における加熱温度を、結晶性樹脂の溶融温度±10℃としてもよい。
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、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
[溶解懸濁法]
次いで、溶解懸濁法によるトナー粒子の形成方法について説明する。
例えば、溶解懸濁法は、トナー粒子を構成する原料(結着樹脂及び着色剤等)を、結着樹脂が溶解可能な有機溶媒中に溶解又は分散させた液を、粒子分散剤を含有する水系溶媒に分散させた後、有機溶媒を除去することでトナー粒子を造粒して得る方法である。
これらの中でも、結着樹脂としてウレア変性ポリエステル樹脂を含むトナー粒子は、次に示す溶解懸濁法により得ることがよい。なお、次に示す溶解懸濁法の説明では、結着樹脂として結晶性樹脂と未変性ポリエステル樹脂とウレア変性ポリエステル樹脂を含むトナー粒子を得る方法について示すが、トナー粒子は結着樹脂として結晶性樹脂とウレア変性ポリエステル樹脂のみを含んでもよい。
−油相液調製工程−
結晶性樹脂、未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン化合物、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料、及び離型剤を含むトナー粒子材料を有機溶媒に溶解又は分散させた油相液を調製する(油相液調製工程)。この油相液調製工程では、トナー粒子材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて、トナー材料の混合液を得る工程である。
油相液は、1)トナー材料を一括して有機溶媒に溶解又は分散して、調製する方法、2)予めトナー材料を混練した後、この混練物を有機溶媒に溶解又は分散して、調製する方法、3)結晶性樹脂、未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン化合物を有機溶媒に溶解させた後、この有機溶媒に、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料、及び離型剤を分散させて、調製する方法、4)無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料、及び離型剤を有機溶媒に分散させた後、この有機溶媒に、結晶性樹脂、未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン化合物を溶解して、調製する方法、5)イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー及びアミン化合物以外のトナー粒子材料(結晶性樹脂、未変性ポリエステル樹脂、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料、及び離型剤)を有機溶媒に溶解又は分散させた後、この有機溶媒に、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー及びアミン化合物を溶解して調製する方法、6)イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー又はアミン化合物以外のトナー粒子材料(結晶性樹脂、未変性ポリエステル樹脂、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料、及び離型剤)を有機溶媒に溶解又は分散させた後、この有機溶媒に、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー又はアミン化合物を溶解して調製する方法等が挙げられる。なお、油相液の調製方法は、これらに限られるわけではない。
油相液の有機溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン等のケトン系溶媒;ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、トリクロロエチレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。これらの有機溶媒は、結着樹脂を溶解するものであって、かつ、水に溶解する割合が0質量%以上30質量%以下程度のものであり、沸点が100℃以下であることが好ましい。これらの有機溶媒の中でも、酢酸エチルが好ましい。
−懸濁液調製工程−
次に、得られた油相液を水相液中に分散させて懸濁液を調製する(懸濁液調製工程)。
そして、懸濁液の調製と共に、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応を行う。そして、この反応によりウレア変性ポリエステル樹脂を生成する。なお、この反応は、分子鎖の架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応が伴う。なお、このイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応は、後述する溶媒除去工程と共に行ってもよい。
ここで、反応条件は、ポリエステルプレポリマーの有するイソシアネート基構造とアミン化合物との反応性により選択される。一例として、反応時間は、10分以上40時間以下が好ましく、2時間以上24時間以下が好ましい。反応温度は、0℃以上150℃が好ましく、40℃以上98℃以下が好ましい。なお、ウレア変性ポリエステル樹脂の生成には、必要に応じて公知の触媒(ジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート等)を使用してもよい。つまり、油相液、又は懸濁液に、触媒を添加してもよい。
水相液は、有機粒子分散剤、無機粒子分散剤等の粒子分散剤を水系溶媒に分散させた水相液が挙げられる。また、水相液は、粒子分散剤を水系溶媒に分散させると共に、高分子分散剤を水系溶媒に溶解させた水相液も挙げられる。なお、水相液には、界面活性剤等の周知の添加剤を添加してもよい。
水系溶媒は、水(例えば、通常、イオン交換水、蒸留水、純水)が挙げられる。水系溶媒は、水と共に、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含む溶媒であってもよい。
有機粒子分散剤としては、親水性の有機粒子分散剤が挙げられる。有機粒子分散剤としては、ポリ(メタ)アクリル酸アルキルエステル樹脂(例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂)、ポリスチレン樹脂、ポリ(スチレン−アクリロニトリル)樹脂等の粒子が挙げられる。有機粒子分散剤としては、スチレンアクリル樹脂の粒子も挙げられる。
無機粒子分散剤としては、親水性の無機粒子分散剤が挙げられる。無機粒子分散剤としては、具体的には、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウム、粘土、珪藻土、ベントナイト等の粒子が挙げられ、炭酸カルシウムの粒子が好ましい。無機粒子分散剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、必要に応じて表面処理がなされていてもよい。
粒子分散剤は、その表面がカルボキシル基を有する重合体で表面処理されていてもよい。
上記カルボキシル基を有する重合体としては、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸またはα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸のカルボキシル基がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニア、アミン等により中和された塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等)から選ばれる少なくとも1種と、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合物が挙げられる。上記カルボキシル基を有する重合体としては、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸とα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合物のカルボキシル基がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニア、アミン等により中和された塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等)も挙げられる。上記カルボキシル基を有する重合体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸の代表的なものとしては、α,β−不飽和モノカルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等)、α,β−不飽和ジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等)などが挙げられる。また、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルの代表的なものとしては、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル類、アルコキシ基を有する(メタ)アクリレート、シクロヘキシル基を有する(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
高分子分散剤としては、親水性の高分子分散剤が挙げられる。高分子分散剤としては、具体的には、カルボキシル基を有し、かつ親油基(ヒドロキシプロポキシ基、メトキシ基等)を有さない高分子分散剤(例えば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース等の水溶性のセルロースエーテル)が挙げられる。
−溶媒除去工程−
次に、得られた懸濁液から有機溶媒を除去してトナー粒子分散液を得る(溶媒除去工程)。この溶媒除去工程では、懸濁液に分散した水相液の液滴中に含まれる有機溶媒を除去してトナー粒子を生成する工程である。懸濁液からの有機溶媒除去は、懸濁液調製工程の直後に行ってもよいが、懸濁液調製工程終了後、1分以上経過した後に行ってもよい。
溶媒除去工程では、得られた懸濁液を例えば0℃以上100℃以下の範囲に冷却または加熱することにより、懸濁液から有機溶媒を除去することがよい。
有機溶媒除去の具体的な方法には、次の方法が挙げられる。
(1)懸濁液に気流を吹き付けて、懸濁液面上の気相を強制的に更新する方法。この場合には、懸濁液中に気体を吹き込んでもよい。
(2)圧力を減圧する方法。この場合には、気体の充填により懸濁液面上の気相を強制的に更新してもよいし、さらに懸濁液中に気体を吹き込んでもよい。
また、本実施形態では、結晶性樹脂を無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料の近傍に配置させ再結晶化を促す観点から、溶媒除去工程を経た粒子に対し加熱工程(ポストアニール工程)を設けることが好ましい。このポストアニール工程での加熱の度合い(加熱温度や加熱時間)を調整することで無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料の近傍に結晶性樹脂を配置させ再結晶化を促すことができる。
加熱温度としては、結晶性樹脂の溶融温度±10℃の範囲が好ましく、結晶性樹脂の溶融温度±5℃の範囲がより好ましい。加熱時間としては、長時間であるほど好ましいが、離型剤等の他材料の溶融温度±10℃の範囲で加熱する場合は、1分以上300分以下の範囲が好ましく、30分以上120分以下の範囲がより好ましい。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
ここで、溶媒除去工程終了後は、トナー粒子分散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として得る。
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、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。
混合は、例えば、Vブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。
更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
[混練粉砕法]
次いで、混練粉砕法によるトナー粒子の形成方法について説明する。
混練粉砕法は、着色剤や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、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料及び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、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料及び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5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5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、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料、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5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5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(無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料と、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5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。
−ポストアニール工程−
また、本実施形態では、結晶性樹脂を無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料の近傍に配置させ再結晶化を促す観点から、粉砕工程を経た粒子(又はさらに後述の分級工程を経た粒子)に対し加熱工程(ポストアニール工程)を設けることが好ましい。このポストアニール工程での加熱の度合い(加熱温度や加熱時間)を調整することで無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料の近傍に結晶性樹脂を配置させ再結晶化を促すことができる。
加熱温度としては、結晶性樹脂の溶融温度±10℃の範囲が好ましく、結晶性樹脂の溶融温度±5℃の範囲がより好ましい。加熱時間としては、長時間であるほど好ましいが、離型剤等の他材料の溶融温度±10℃の範囲で加熱する場合は、1分以上300分以下の範囲が好ましく、30分以上120分以下の範囲がより好ましい。
−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、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。
−外添工程−
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等の外添剤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。
−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。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に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およ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−アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
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。
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、5:100乃至25:100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加熱により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加熱により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6は、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。
なお、本実施形態では、着色剤として無機顔料及び金属顔料の少なくとも一方を用いる。さらには、無機顔料として酸化チタン粒子を用いて、本実施形態に係るトナーを所謂白色トナーとすることが好ましい。また、金属顔料としてアルミニウム粒子を用いて、本実施形態に係るトナーを所謂光輝性トナーとすることが好ましい。
そこで、以下の説明においては、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナーに加え、本実施形態に係るトナーとして白色トナー又は光輝性トナー(例えば銀トナー)を用いる場合を例に説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、図6に示すように、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンそしてブラックの各色のトナー画像を形成する4つの画像形成ユニット50Y、50M、50C、50Kと、白色トナー画像及び光輝性トナー画像の少なくとも一方の画像を形成する画像形成ユニット50Bが、間隔をおいて並列的に(タンデム状に)配置されている。なお、各画像形成ユニットは、中間転写ベルト33の回転方向上流側から、画像形成ユニット50Y、50M、50C、50Kの順に配列されており、さらに画像形成ユニット50Bは画像形成ユニット50Yの前又は画像形成ユニット50Kの後ろの少なくとも一方に配置される。以下の説明においては、画像形成ユニット50Bを画像形成ユニット50Kの後ろにのみ配置した場合を例に説明するが、画像形成ユニット50Yの前に画像形成ユニット50Bを配置してもよく、また画像形成ユニット50Yの前と画像形成ユニット50Kの後ろとの両方に画像形成ユニット50Bを配置することも可能である。
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)、白色又は光輝性(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。
イエローの画像形成ユニット50Yは、像保持体としての感光体21Yを備えており、この感光体21Yは、図示の矢印A方向に沿って図示しない駆動手段によって予め定められたプロセススピードで回転駆動されるようになっている。感光体21Yとしては、例えば、赤外領域に感度を持つ有機感光体が用いられる。
感光体21Yの上部には、帯電ロール(帯電手段)28Yが設けられており、帯電ロール28Yには、不図示の電源により予め定められた電圧が印加され、感光体21Yの表面が予め定められた電位に帯電される。
感光体21Yの周囲には、帯電ロール28Yよりも感光体21Yの回転方向下流側に、感光体21Yの表面を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)19Yが配置されている。なお、ここでは露光装置19Yとして、スペースの関係上、小型化が実現されるLEDアレイを用いているが、これに限定されるものではなく、他のレーザービーム等による静電荷像形成手段を用いても勿論問題無い。
また、感光体21Yの周囲には、露光装置19Yよりも感光体21Yの回転方向下流側に、イエロー色の現像剤を保持する現像剤保持体を備える現像装置(現像手段)20Yが配置されており、感光体21Y表面に形成された静電荷像を、イエロー色のトナーによって顕像化し、感光体21Y表面にトナー画像を形成する構成になっている。
感光体21Yの下方には、感光体21Y表面に形成されたトナー画像を一次転写する中間転写ベルト(一次転写手段)33が、5つの感光体21Y、21M、21C、21K、21Bの下方に渡るように配置されている。この中間転写ベルト33は、一次転写ロール17Yによって感光体21Yの表面に押し付けられている。また、中間転写ベルト33は、駆動ロール22、支持ロール23及びバイアスロール24の3つのロールによって張架され、感光体21Yのプロセススピードと等しい移動速度で、矢印B方向に周動されるようになっている。中間転写ベルト33表面には、イエローのトナー画像が一次転写され、更にマゼンタ、シアン、ブラック、及び白色又は光輝性の各色のトナー画像が順次一次転写され、積層される。
また、感光体21Yの周囲には、一次転写ロール17Yよりも感光体21Yの回転方向(矢印A方向)下流側に、感光体21Yの表面に残留したトナーやリトランスファーしたトナーを清掃するためのクリーニング装置15Yが配置されている。クリーニング装置15Yにおけるクリーニングブレードは、感光体21Yの表面にカウンター方向に圧接するように取り付けられている。
中間転写ベルト33を張架するバイアスロール24には、中間転写ベルト33を介して二次転写ロール(二次転写手段)34が圧接されている。中間転写ベルト33表面に一次転写され積層されたトナー画像は、バイアスロール24と二次転写ロール34との圧接部において、図示しない用紙カセットから給紙される記録紙(記録媒体)P表面に、静電的に転写される。この際、中間転写ベルト33上に転写、積層されたトナー画像は白色トナー画像又は光輝性トナー(例えば銀トナー)画像が一番上(最上層)になっているため、記録紙P表面に転写されたトナー画像では、白色トナー画像又は光輝性トナー画像が一番下(最下層)になる。
また、二次転写ロール34の下流には、記録紙P上に多重転写されたトナー画像を、熱及び圧力によって記録紙P表面に定着して、永久像とするための定着器(定着手段)35が配置されている。
なお、定着器35としては、例えば、表面にフッ素樹脂成分やシリコーン系樹脂に代表される低表面エネルギー材料を用い、ベルト形状を有する定着ベルト、及び、表面にフッ素樹脂成分やシリコーン系樹脂に代表される低表面エネルギー材料を用い、円筒状の定着ロールが挙げられる。
次に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、そして白又は光輝性の各色の画像を形成する各画像形成ユニット50Y、50M、50C、50K、50Bの動作について説明する。各画像形成ユニット50Y、50M、50C、50K、50Bの動作は、それぞれ同様であるため、イエローの画像形成ユニット50Yの動作を、その代表として説明する。
イエローの現像ユニット50Yにおいて、感光体21Yは、矢印A方向に予め定められたプロセススピードで回転する。帯電ロール28Yにより、感光体21Yの表面は予め定められた電位にマイナス帯電される。その後、感光体21Yの表面は、露光装置19Yによって露光され、画像情報に応じた静電荷像が形成される。続いて、現像装置20Yによりマイナス帯電されたトナーが反転現像され、感光体21Yの表面に形成された静電荷像は感光体21Y表面に可視像化され、トナー画像が形成される。その後、感光体21Y表面のトナー画像は、一次転写ロール17Yにより中間転写ベルト33表面に一次転写される。一次転写後、感光体21Yは、その表面に残留したトナー等の転写残留成分がクリーニング装置15Yのクリーニングブレードにより掻き取られ、清掃され、次の画像形成工程に備える。
以上の動作が各画像形成ユニット50Y、50M、50C、50K、50Bで行われ、各感光体21Y、21M、21C、21K、21B表面に可視像化されたトナー画像が、次々と中間転写ベルト33表面に多重転写されていく。カラーモード時は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、そして白色又は光輝性(例えば銀)の順に各色のトナー画像が多重転写されるが、二色、三色モード時のときもこの順番で、必要な色のトナー画像のみが単独又は多重転写されることになる。その後、中間転写ベルト33表面に単独又は多重転写されたトナー画像は、二次転写ロール34により、図示しない用紙カセットから搬送されてきた記録紙P表面に二次転写され、続いて、定着器35において加熱・加圧されることにより定着される。二次転写後に中間転写ベルト33表面に残留したトナーは、中間転写ベルト33用のクリーニングブレードで構成されたベルトクリーナ26により清掃される。
<トナーカートリッジ>
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
図6において、トナーカートリッジ40Y、40M、40C、40K及び40Bには、各色のトナーが収容され、それぞれの色に対応した現像装置と、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40Y、40M、40C、40K及び40Bは画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジであり、各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の交換がなされる。
<プロセスカートリッジ>
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7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7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7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。
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。
(白色顔料分散液(1)の調製)
・酸化チタン(CR−60−2:石原産業(株)製):100部
・ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成工業(株)製):10部
・イオン交換水:400部
以上の成分を混合して、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて30分間撹拌し、その後、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006:スギノマシン社製)にて1時間分散処理して体積平均粒径が210nmである白色顔料が分散された白色顔料分散液(1)(固形分濃度:20%)を調製した。
(金属顔料分散液の調製)
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA):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:400部
アルミニウム顔料のペーストから溶剤を除去し、スターミル(アシザワ・ファインテック(株)製、LMZ)を用いて、上記アルミニウム顔料を機械的に粉砕及び分級した。その後、界面活性剤およびイオン交換水と混合し、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、金属顔料粒子(アルミニウム顔料)を分散させてなる金属顔料分散液を調製した(固形分濃度:20%)。金属顔料粒子の体積平均粒径は15μmであった。
(比較用のシアン顔料分散液の調製)
・シアン顔料(大日精化社製、製品名:C.I.ピグメントブルー15:3):100部
・ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成工業(株)製):10部
・イオン交換水:400部
以上の成分を混合して、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて30分間撹拌し、その後、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006:スギノマシン社製)にて1時間分散処理して、比較用のシアン顔料分散剤(固形分濃度:20%)を調製した。
(離型剤分散液の調製)
・ポリエチレンワックス(東洋アドレ株式会社製、製品名:PW655、融解温度:97℃):50部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1.0部
・塩化ナトリウム(和光純薬工業(株)製):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。その後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で360分間分散処理をして、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。
(非晶性ポリエステル樹脂の合成)
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物: 40モル%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物: 60モル%
・テレフタル酸: 47モル%
・フマル酸: 40モル%
・ドデセニルコハク酸無水物: 15モル%
・トリメリット酸無水物: 3モル%
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマー成分のうちフマル酸とトリメリット酸無水物以外と、ジオクタン酸スズを上記モノマー成分の合計100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、上記フマル酸とトリメリット酸無水物を投入し1時間反応させた。温度をさらに220℃まで4時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で所望の分子量になるまで重合させ、淡黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂を得た。
得られた非晶性ポリエステル樹脂は、DSCによるガラス転移温度Tgが59℃、GPCによる重量平均分子量Mwが25,000、数平均分子量Mnが7,000、フローテスターによる軟化温度が107℃、酸価AVが13mgKOH/gであった。
(非晶性ポリエステル樹脂分散液の調製)
コンデンサー、温度計、水滴下装置及びアンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)を水循環式恒温槽にて40℃に維持しながら、該反応槽に酢酸エチル160部とイソプロピルアルコール100部との混合溶剤を投入し、これに上記非晶性ポリエステル樹脂を300部投入して、スリーワンモーターを用い150rpmで撹拌を施し、溶解させて油相を得た。この撹拌されている油相に10%アンモニア水溶液を、滴下時間5分間で14部滴下し、10分間混合した後、さらにイオン交換水900部を毎分7部の速度で滴下して転相させて、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株))にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は130nmであった。
その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調製し、これを非晶性ポリエステル樹脂分散液とした。
(結晶性ポリエステル樹脂(1)の合成)
・1,10−ドデカン二酸: 50モル%
・1,9−ノナンジオール: 50モル%
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマー成分を入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイド(試薬)を前記モノマー成分100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間撹拌反応させた後、温度をさらに210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間撹拌反応させて、結晶性ポリエステル樹脂(1)を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂(1)は、DSCによる融解温度が73.6℃、GPCによる質量平均分子量Mwが25,000、数平均分子量Mnが10,500、酸価AVが10.1mgKOH/gであった。
(結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の調製)
コンデンサー、温度計、水滴下装置及びアンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)に、前記結晶性ポリエステル樹脂(1)300部と、メチルエチルケトン(溶剤)160部と、イソプロピルアルコール(溶剤)100部とを入れ、水循環式恒温槽にて70℃に維持しながら、100rpmで撹拌混合しつつ樹脂を溶解させた。
その後撹拌回転数を150rpmにし、水循環式恒温槽を66℃に設定し、10%アンモニア水(試薬)17部を10分間かけて投入した後、66℃に保温されたイオン交換水を7部/分の速度で、合計900部滴下し転相させて、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株))にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は130nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調製し、これを結晶性ポリエステル樹脂分散液とした。
(結晶性ポリエステル樹脂(2)の合成)
結晶性ポリエステル樹脂(1)に使用した1,10−ドデカン二酸をテレフタル酸ジメチルに変更した以外は、結晶性ポリエステル樹脂(1)の合成と同様に行い、結晶性ポリエステル樹脂(2)を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂(2)は、DSCによる融解温度が55℃、GPCによる質量平均分子量Mwが24,000、数平均分子量Mnが10,000、酸価AVが11.0mgKOH/gであった。
(結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)の調製)
結晶性ポリエステル樹脂(2)を使用した以外は結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の調製と同様に行った。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は130nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調整し、これを結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)とした。
(結晶性ポリエステル樹脂(3)の合成)
結晶性ポリエステル樹脂(1)に使用した1,10−ドデカン二酸をフマル酸に、1,9−ノナンジオールを1,10−デカンジオールに変更した以外は、結晶性ポリエステル樹脂(1)の合成と同様に行い、結晶性ポリエステル樹脂(3)を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂(3)は、DSCによる融解温度が91℃、GPCによる質量平均分子量Mwが31,000、数平均分子量Mnが9,000、酸価AVが11.2mgKOH/gであった。
(結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)の調製)
結晶性ポリエステル樹脂(3)を使用した以外は結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の調製と同様に行った。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は150nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調整し、これを結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)とした。
(結晶性スチレンアクリル樹脂分散液の作製)
・スチレン: 100部
・ビニルステアレート: 208部
・n−ブチルアクリレート: 100部
・アクリル酸: 4部
・ドデカンチオール: 6部
・プロパンジオールジアクリレート: 1.5部
上記成分を混合し、溶解した混合物を、アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)4部をイオン交換水550部に溶解した水溶液に投入して、フラスコ中で乳化した後、10分間混合しながら、これに過硫酸アンモニウム6部をイオン交換水100部に溶解した水溶液を投入し、窒素置換を行った後、フラスコ内を撹拌しながら内容物が75℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、平均粒径が190nm、重量平均分子量(Mw)が35000である樹脂粒子を分散させてなる結晶性スチレンアクリル樹脂分散液(樹脂粒子濃度:20%)を得た。なお、結晶性スチレンアクリル樹脂の融解温度は62℃であった。
(非晶性スチレンアクリル樹脂分散液の作製)
・スチレン: 308部
・n−ブチルアクリレート: 100部
・アクリル酸: 4部
・ドデカンチオール: 6部
・プロパンジオールジアクリレート: 1.5部
上記成分を混合し、溶解した混合物を、アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)4部をイオン交換水550部に溶解した水溶液に投入して、フラスコ中で乳化した後、10分間混合しながら、これに過硫酸アンモニウム6部をイオン交換水100部に溶解した水溶液を投入し、窒素置換を行った後、フラスコ内を撹拌しながら内容物が75℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、平均粒径が195nm、重量平均分子量(Mw)が34000である樹脂粒子を分散させてなる非晶性スチレンアクリル樹脂分散液(樹脂粒子濃度:20%)を得た。なお、非晶性スチレンアクリル樹脂のガラス転移温度は52℃であった。
[実施例1]
非晶性ポリエステル樹脂分散液100部と白色顔料分散液(1)250部とアニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ社製)4部とを丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpH4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液0.2部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において5分間分散した。
次に、上記にて分散したスラリーに非晶性ポリエステル樹脂分散液300部と結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)100部と白色顔料分散液(1)250部と離型剤分散液70部とを添加し、さらに0.1Nの硝酸を添加してpH4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液2.8部を添加し、ホモジナイザーを用いて30℃において5分間分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し30分間保持した。その後、非晶性ポリエステル樹脂分散液100部を追加し1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、撹拌を継続しながら73℃まで加熱し、5時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径7.5μmのトナー粒子(1)を得た。
(トナーの作製)
トナー粒子(1)100部と、ジメチルシリコーンオイル処理シリカ粒子(日本アエロジル社製RY200)0.7部とをヘンシェルミキサーを用いて混合し、トナー(1)を得た。
(現像剤の作製)
・フェライト粒子(平均粒径50μm): 100部
・トルエン: 14部
・スチレン/メチルメタクリレート共重合体(共重合比15/85): 3部
・カーボンブラック: 0.2部
フェライト粒子を除く上記成分をサンドミルにて分散して分散液を調製し、この分散液をフェライト粒子とともに真空脱気型ニーダに入れ、攪拌しながら減圧し乾燥させることによりキャリアを得た。
そして、上記キャリア100部に対して、トナー(1)8部を混合し、現像剤(1)を得た。
なお、得られたトナー(1)について、昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温させる昇温工程と、降温速度−10℃/分で150℃から0℃まで降温させる降温工程とを行う示差走査熱量測定(DSC)を、前述の方法により行った。
また、同様のDSC測定を以下の各実施例及び比較例で得られたトナーについても行った。
昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmを有するか否か、降温工程時に55℃以上85℃以下の領域に結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有するか否か、発熱ピークTcのピーク温度及びピーク熱量、吸熱ピークTmのピーク熱量Qmに対する発熱ピークTcのピーク熱量Qcの比率[Qc/Qm]、並びに結晶性樹脂のトナー粒子中における含有量Cr(質量%)に対する発熱ピークTcのピーク熱量Qcの比率[Qc/Cr]を、表1に示す。
[実施例2]
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)を結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)に変更したこと、pHを8.5に調整した後の加熱温度を90℃としたこと以外は実施例1と同様にしてトナー粒子(2)を作製し、現像剤(2)を得た。
[実施例3]
非晶性ポリエステル樹脂分散液100部と白色顔料分散液(1)400部と結晶性ポリエステル樹脂(1)20部とアニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ社製)4部とを丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpH4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液0.2部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において5分間分散した。
次に、上記にて分散したスラリーに非晶性ポリエステル樹脂分散液300部と結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)80部と離型剤分散液70部とを添加し、さらに0.1Nの硝酸を添加してpH4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液2.8部を添加し、ホモジナイザーを用いて30℃において5分間分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し30分間保持した。その後、非晶性ポリエステル樹脂分散液100部を追加し1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、撹拌を継続しながら54℃まで加熱し、15時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径7.5μmのトナー粒子(3)を得た。
その後、トナー粒子(3)を用いて実施例1と同様に現像剤を作製し、現像剤(3)を得た。
[実施例4]
非晶性ポリエステル樹脂分散液100部と白色顔料分散液(1)250部と結晶性ポリエステル樹脂(1)20部とアニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ社製)4部とを丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpH4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液0.2部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において5分間分散した。
次に、上記にて分散したスラリーに非晶性ポリエステル樹脂分散液300部と結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)250部と白色顔料分散液(1)80部と離型剤分散液70部とを添加し、さらに0.1Nの硝酸を添加してpH4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液2.8部を添加し、ホモジナイザーを用いて30℃において5分間分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し30分間保持した。その後、非晶性ポリエステル樹脂分散液100部を追加し1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、撹拌を継続しながら73℃まで加熱し、15時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径7.5μmのトナー粒子(4)を得た。
その後、トナー粒子(4)を用いて実施例1と同様に現像剤を作製し、現像剤(4)を得た。
[実施例5]
実施例1において、pHを8.5に調整した後の加熱温度を70℃、保持時間を10時間としたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子(5)を作製し、現像剤(5)を得た。
[実施例6]
実施例1において、pHを8.5に調整した後の加熱温度を73℃、保持時間を24時間としたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子(6)を作製し、現像剤(6)を得た。
[実施例7]
実施例1において、pHを8.5に調整した後の加熱温度を66℃、保持時間を12時間としたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子(7)を作製し、現像剤(7)を得た。
[実施例8]
実施例1において、トナー粒子の作製の際に用いた白色顔料分散液(1)を「金属顔料分散液」に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子(8)を作製し、現像剤(8)を得た。
[実施例9]
実施例1において、トナー粒子の作製を以下の方法に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、現像剤を得た。
(トナー粒子の作製)
・非晶性スチレンアクリル樹脂分散液: 500部
・結晶性スチレンアクリル樹脂分散液: 100部
・白色顔料分散液(1): 500部
・離型剤分散液: 70部
非晶性スチレンアクリル樹脂分散液100部と白色顔料分散液(1)250部とアニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ社製)4部とを丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpH4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液0.2部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において5分間分散した。
次に、上記にて分散したスラリーに非晶性スチレンアクリル樹脂分散液300部と結晶性スチレンアクリル樹脂分散液100部と白色顔料分散液(1)250部と離型剤分散液70部とを添加し、さらに0.1Nの硝酸を添加してpH4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液2.8部を添加し、ホモジナイザーを用いて30℃において5分間分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し30分間保持した。その後、非晶性スチレンアクリル樹脂分散液100部を追加し1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、撹拌を継続しながら73℃まで加熱し、5時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径7.5μmのトナー粒子(9)を得た。トナー粒子(9)を用い、実施例1と同様にして現像剤(9)を得た。
[実施例10]
(トナー粒子の作製/混練粉砕法)
前記非晶性ポリエステル樹脂100部、前記結晶性ポリエステル樹脂20部、酸化チタン(CR−60−2:石原産業(株)製)100部、及びポリエチレンワックス(東洋アドレ株式会社製、製品名:PW655)14部の混合物を75Lヘンシェルミキサーにて前混合した後、スクリュー構成を有する2軸連続混練機にて、下記条件の混練を行い、混練物を得た。具体的には、混練温度160℃、回転数280rpm、混練速度90kg/hの条件で混練を行った。
得られた混練物を、400AFG−CR粉砕機(ホソカワミクロン社製)を用いて粉砕した後、空気式エルボージェット分級機(マツボー社製)を使用して微粉、粗粉を除去し、トナー粒子(10)を得た。
次いで、73℃120分の条件で加熱(ポストアニール)を実施し、体積平均粒径15μmのトナー粒子を得た。
このトナー粒子(10)を用いたこと以外、実施例1と同様にしてトナーを作製し、現像剤を得た。
[実施例11]
(未変性ポリエステル樹脂(1)の作製)
・テレフタル酸 :1243部
・ビスフェノールA エチレンオキサイド付加物 :1830部
・ビスフェノールA プロピレンオキサイド付加物 :840部
上記成分を180℃で加熱混合した後、ジブチル錫オキサイド3部を加え、220℃で加熱しながら水を留去し、未変性ポリエステル樹脂(1)を得た。得られた未変性ポリエステル樹脂(1)のガラス転移温度Tgは60℃、酸価は3mgKOH/g、水酸基価は1mgKOH/gであった。
(イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)の作製)
・テレフタル酸 :1243部
・ビスフェノールA エチレンオキサイド付加物 :1830部
・ビスフェノールA プロピレンオキサイド付加物 :840部
上記成分を180℃で加熱混合した後、ジブチル錫オキサイド3部を加え、220℃で加熱しながら水を留去し、ポリエステルプレポリマーを得た。得られたポリエステルプレポリマー350部、トリレンジイソシアネート50部、酢酸エチル450部を容器に入れ、この混合物を130℃で3時間加熱して、イソシアネート基を有するイソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)を得た。
(ケチミン化合物(1)の作製)
容器にメチルエチルケトン50部とヘキサメチレンジアミン150部を入れ、60℃で撹拌してケチミン化合物(1)を得た。
(結晶性ポリエステル樹脂(4)の作製)
・1,10−デカンジカルボン酸:350部
・1,4−ブタンジオール:115部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマー成分を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、ジオクタン酸スズを、前記モノマー成分100部に対して0.6部投入した。窒素ガス気流下、150℃で3時間撹拌反応させた後、温度を更に170℃まで2時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、さらに2時間撹拌反応させてから冷却して反応を終了して結晶性ポリエステル樹脂(4)を得た。
(白色顔料分散液(2)の作製)
・酸化チタン(CR−60−2:石原産業(株)製) :100部
・酢酸エチル :500部
上記成分を混合し、混合物を濾過して酢酸エチル500部と更に混合する操作を5回繰り返した後、乳化分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間ほど分散して、酸価チタンが分散した白色顔料分散液(2)(固形分濃度:20%)を得た。
(離型剤分散液(2)の作製)
・ポリエチレンワックス(ベーカーペトロライト社製、製品名:PW600、融点:88℃):30部
・酢酸エチル :270部
上記成分を10℃に冷却した状態で、マイクロビーズ型分散機(DCPミル)により湿式粉砕し、離型剤分散液(2)を得た。
(油相液(1)の作製)
・未変性ポリエステル樹脂(1) :136部
・結晶性ポリエステル樹脂(1) :20部
・白色顔料分散液(2) :500部
・酢酸エチル :56部
上記成分を攪拌混合後、得られた混合物に離型剤分散液(2)75部を加え、撹拌して、油相液(1)を得た。
(水相液(1)の作製)
・非晶性スチレンアクリル樹脂粒子分散液 :120部
・セロゲンBS−H(第一工業製薬(株))の2%水溶液 :200部
・イオン交換水 :200部
上記成分を撹拌混合し、水相液(1)を得た。
(トナー粒子の作製)
・油相液(1) :300部
・イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1) :50部
・ケチミン化合物(1) :5部
上記成分を容器に入れ、ホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)により2分間攪拌して油相液(1P)を得た後、容器に水相液(1)1000部を加え、ホモジナイザーで20分間撹拌した。次に、室温(25℃)、常圧(1気圧)で48時間、プロペラ型攪拌機でこの混合液を攪拌し、イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)とケチミン化合物(1)とを反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を生成すると共に、有機溶媒を除去し、粒状物を形成した。次に、粒状物を水洗、乾燥及び分級した。
(ポストアニール工程)
次いで、73℃120分の条件で加熱(ポストアニール)を実施し、体積平均粒径7.5μmのトナー粒子を得た。
このトナー粒子を用いたこと以外、実施例1と同様にしてトナーを作製し、現像剤を得た。
[比較例1]
(トナー粒子の作製/凝集合一法)
・非晶性ポリエステル樹脂分散液: 600部
・白色顔料分散液(1): 500部
・離型剤分散液: 70部
・アニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ社製) :4部
結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非晶性ポリエステル樹脂分散液を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、現像剤を得た。
[比較例2]
(トナー粒子の作製/凝集合一法)
・非晶性ポリエステル樹脂分散液: 500部
・結晶性ポリエステル樹脂分散液: 100部
・比較用のシアン顔料分散液: 500部
・離型剤分散液: 70部
・アニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ社製): 4部
白色顔料分散液(1)の代わりに比較用のシアン顔料分散液を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、現像剤を得た。
[比較例3]
非晶性ポリエステル樹脂分散液100部と白色顔料分散液(1)250部と結晶性ポリエステル樹脂(2)50部とアニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ社製)4部とを丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpH4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液0.2部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において5分間分散した。
次に、上記にて分散したスラリーに非晶性ポリエステル樹脂分散液300部と結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)250部と白色顔料分散液(1)50部と離型剤分散液70部とを添加し、さらに0.1Nの硝酸を添加してpH4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液2.8部を添加し、ホモジナイザーを用いて30℃において5分間分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し30分間保持した。その後、非晶性ポリエステル樹脂分散液100部を追加し1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、撹拌を継続しながら73℃まで加熱し、15時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径7.5μmのトナー粒子を得た。その後、実施例1と同様に現像剤を作製し、現像剤を得た。
(評価)
・光の反射性試験(L隠蔽性)
以下の方法により、光の反射性(L隠蔽性)について評価を行った。
黒紙上に11g/mの濃度、175mm/sの速度で定着した画像のLをX−Rite社製光学濃度計で測定し、下記の評価基準に従った。
−評価基準−
A:L=80より上
B:L=79超え80以下
C:L=76以上79以下
D:L=76未満で、実使用上使用できないレベル
・低温定着性試験
定着器を取り出したカラー複写機DocuCentreColor400(富士ゼロックス社製)の現像器に得られた現像剤を充填し、トナー載り量が0.45mg/cmとなるように調整して未定着画像を出力した。記録媒体としては富士ゼロックス(株)社製のJD紙A4サイズ(坪量157gsm)を用いた。出力画像は50mm×50mm大の画像密度100%となる画像である。
定着評価用装置としては、富士ゼロックス(株)社製ApeosPortIV C3370の定着器を取り外し、定着温度が変更できるように改造したものを使用した。プロセス速度は175mm/secであった。
この条件で前記未定着画像を定着器の温度を110℃から200℃まで5℃ずつ変えて定着し、定着画像を得た。定着画像部分を、重りを用いて折り曲げ、その部分の画像欠損度合いを目視で評価した。目視で画像欠損が確認できなくなる温度のうちの最低温度を最低定着温度とした。
−評価基準−
A:最低定着温度=130℃未満
B:最低定着温度=130℃以上140℃以下
C:最低定着温度=140℃より上
・折り曲げ加工性試験
定着器を取り出したカラー複写機DocuCentreColor400(富士ゼロックス社製)の現像器に得られた現像剤を充填し、トナー載り量が0.45mg/cmとなるように調整して未定着画像を出力した。記録媒体としては富士ゼロックス(株)社製のJD紙A4サイズ(坪量157gsm)を用いた。出力画像は50mm×50mmの画像密度100%となる画像とした。
定着評価用装置としては、富士ゼロックス(株)社製ApeosPortIV C3370の定着器を取り外し、定着温度が変更できるように改造したものを使用した。プロセス速度は175mm/sec、定着温度は150℃であった。
出力されたベタ画像を40g/cmの条件で30秒間、内側に折り曲げた状態で加圧し、再度開き、破損した画像を柔らかい布で拭き取った後の、画像欠損の幅の最大値を画像の折り曲げ耐性の値とした。その結果を表1に示す。
なお、表1には、画像欠損の幅の最大値が0.4mm以下のものを「A」、0.4mmを超え、0.7mm以下のものを「B」、0.7mmを超えるものを「C」と表示した。
11 スクリュー押出機
12 バレル
14 注入口
15Y、15M、15C、15K、15B クリーニング装置
16 液体添加口
17Y、17M、17C、17K、17B 一次転写ロール
18 排出口
19Y、19M、19C、19K、19B 露光装置
20Y、20M、20C、20K、20B 現像装置
21Y、21M、21C、21K、21B 感光体
22 駆動ロール
23 支持ロール
24 バイアスロール
26 ベルトクリーナ
28Y、2M8、28C、28K、28B 帯電ロール
33 中間転写ベルト
34 二次転写ロール
35 定着器
40Y、40M、40C、40K、40B トナーカートリッジ
50Y、50M、50C、50K、50B 画像形成ユニット
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 (9)

  1. 少なくとも結晶性樹脂と、無機顔料及び金属顔料から選択される少なくとも一種の顔料と、を含むトナー粒子を有し、
    昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで昇温させる昇温工程と、降温速度−10℃/分で150℃から0℃まで降温させる降温工程とを行う示差走査熱量測定(DSC)において、前記昇温工程時に55℃以上85℃以下の領域に前記結晶性樹脂由来の吸熱ピークTmを有し、かつ前記降温工程時に55℃以上85℃以下の領域に前記結晶性樹脂由来の発熱ピークTcを有する静電荷像現像用トナー。
  2. 前記発熱ピークTcのピーク熱量Qcが5×10−3J/g以上10J/g以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記吸熱ピークTmのピーク熱量Qmに対する、前記発熱ピークTcのピーク熱量Qcの比率[Qc/Qm]が5×10−4以上0.8以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記結晶性樹脂の前記トナー粒子中における含有量Cr(質量%)に対する、前記発熱ピークTcのピーク熱量Qcの比率[Qc/Cr]が5×10−4以上1.0以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  6. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  7. 請求項5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。
  8. 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5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加熱により定着する定着手段と、
    を備える画像形成装置。
  9. 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5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加熱により定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。
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