JP5790208B2 - マゼンタトナー及びイエロートナー、並びに、トナー入り容器、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
しかし、この提案では、親水基を持つモノマーの含有量が充分ではなく、顔料より親水性が低く、最表面にシェル層を形成することが困難である。また、スチレン成分の含有量が少ないので十分な帯電性が確保できないという課題がある。
<1> 少なくとも結着樹脂、マゼンタ顔料、及び離型剤を含有する芯粒子と、該芯粒子表面にシェル層とを有するマゼンタトナーであって、
前記シェル層が、末端に−R−OH基(ただし、Rはアルキル基を表す)を有するエステル系ビニル重合性化合物を5質量%以上30質量%以下含むビニル系樹脂微粒子からなることを特徴とするマゼンタトナーである。
<2> 少なくとも結着樹脂、イエロー顔料、及び離型剤を含有する芯粒子と、該芯粒子表面にシェル層とを有するイエロートナーであって、
前記シェル層が、末端に−R−OH基(ただし、Rはアルキル基を表す)を有するエステル系ビニル重合性化合物を5質量%以上30質量%以下含むビニル系樹脂微粒子からなることを特徴とするイエロートナーである。
<3> 前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーを含有することを特徴とする現像剤である。
<4> 前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーが充填されてなることを特徴とするトナー入り容器である。
<5> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記トナーが、前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジである。
<6> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記トナーが、前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
本発明のマゼンタトナー及びイエロートナーは、芯粒子と、該芯粒子表面にシェル層とを有してなり、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
いわゆるエステル伸長法や溶解懸濁法によって作製されたマゼンタ顔料を含むマゼンタトナー及びイエロー顔料を含むイエロートナーは、これら顔料がトナー表面近傍に偏在する傾向がある。このように顔料がトナー表面近傍に偏在するのは、結着樹脂であるポリエステル樹脂よりも顔料の親水性が高く水系媒体中で作製したトナーでは、芯粒子が溶媒を含有した状態では、水相側へ顔料が移動し芯粒子表面近傍へ移動するからである。
ここで、前記トナー表面近傍とは、トナー表面から100nm以内までを意味し、前記顔料がトナー表面近傍に偏在していることは、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察により確認することができる。
前記芯粒子は、少なくとも結着樹脂、離型剤、及びマゼンタ顔料又はイエロー顔料を含有し、更に必要に応じて荷電制御剤、外添剤等のその他の成分を含有してなる。
前記芯粒子は、前記シェル層との相溶性が向上し、前記シェル層が前記芯粒子上に均一に分散させることができる点で、有機溶媒中に、少なくとも結着樹脂、マゼンタ顔料又はイエロー顔料、及び離型剤を溶解又は分散させた油相を水系媒体中に分散させて得られる芯粒子であることが好ましい。
前記結着樹脂としては、溶媒に溶解させることができる樹脂であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリオール樹脂、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。これらの中でも、定着性の観点から、ポリエステル樹脂が好ましく、変性ポリエステル樹脂、変性されてないポリエステル樹脂(未変性ポリエステル樹脂)が特に好ましい。
前記変性ポリエステル樹脂を用いることで、トナー中に適度な架橋構造を持たせることができる。
前記変性ポリエステル樹脂としては、ウレタン結合及びウレア結合の少なくともいずれかを有する樹脂であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物の活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂(以下、「プレポリマー」と称することがある)とを、伸長反応及び/又は架橋反応して得られる樹脂が好ましい。
前記活性水素基含有化合物は、水系媒体中で、前記プレポリマーが伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記活性水素基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基(アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられる。これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有すれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水などが挙げられ、前記プレポリマーが後述するイソシアネート基含有プレポリマーである場合には、高分子量化が可能となる点で、アミン類が好ましい。
これらの中でも、前記アミン類は、ジアミン、ジアミンと少量の3価以上のポリアミンとの混合物が特に好ましい。
前記プレポリマーとしては、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を少なくとも有するポリエステル樹脂であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記プレポリマーにおける前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基としては、特に制限はなく、公知の置換基等の中から適宜選択することができ、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基などが挙げられる。これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。これらの中でも、イソシアネート基が好ましい。
これらの中でも、前記ポリオールは、前記ジオール単独、前記ジオールと少量の前記3価以上のポリオールとの混合物が好ましい。前記ジオールとしては、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(例えば、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物等)が好ましい。
これらの中でも、前記ポリカルボン酸は、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
なお、前記ポリカルボン酸の代わりに、ポリカルボン酸の無水物、低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等)などを用いることもできる。
前記未変性ポリエステル樹脂は、多価アルコール成分と、多価カルボン酸成分とを用いて得られる。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、定着プロセスで加熱されたときに十分に粘度が低く、かつ定着部材表面に相溶又は膨潤しにくい物質である点で、ワックス、シリコーンオイルなどが好ましく、トナーそのものの保存安定性を考えると、通常保管時にトナー中で固体として存在する点で、ワックスがより好ましい。
これらの中でも、パラフィン類、合成エステル類、ポリオレフィン類、カルナウバワックス、ライスワックスが好ましい。
前記離型剤の前記トナーにおける含有量は、0質量%〜10質量%が好ましく、1質量%〜7質量%がより好ましい。
前記マゼンタ顔料としては、例えば、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド184、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記イエロー顔料としては、例えば、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ソルベント・イエロー162、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー185などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記マゼンタ顔料及び前記イエロー顔料と水との接触角は、後述するシェル層を構成するビニル系樹脂微粒子と水との接触角以上であり、高ければ高いほど好ましい。
ここで、前記顔料と水との接触角は、液滴法により測定することができる。粉末顔料でそのまま前記接触角の測定するのは難しいので、具体的には、顔料を錠剤成型器を使用して錠剤化し、平板となした試料の表面上に水を滴下し、試料と水のなす角で水を含む側の角を測定して、この接触角とする。
前記マゼンタ顔料又はイエロー顔料は、使用される結着樹脂中に分散されたマスターバッチの形態で使用されることが分散性の観点から好ましい。前記マスターバッチの添加量は含有されるマゼンタ顔料又はイエロー顔料の含有量が上記範囲内となるような量であればよい。マスターバッチ中のマゼンタ顔料又はイエロー顔料含有率は20質量%〜40質量%が好ましい。
前記荷電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばニグロシン染料、4級アンモニウム塩化合物、4級アンモニウム塩基含有ポリマー、合金属アゾ染料、サリチル酸金属塩、スルホン酸基含有ポリマー、含フツソ系ポリマー(フッ化重合体)、ハロゲン置換芳香環含有ポリマーなどが挙げられる。
前記荷電制御剤の前記トナーにおける含有量は、0質量%〜5質量%が好ましく、0.01質量%〜4質量%がより好ましい。
前記荷電制御剤は、必要に応じて、樹脂等と同時に凝集させてトナー中に分散させた状態とする、又はトナーの表面に付着させた状態にさせることが可能である。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、などが挙げられる。
前記シェル層は、末端に−R−OH基(ただし、Rはアルキル基を表す)を有するエステル系ビニル重合性化合物を5質量%以上30質量%以下含むビニル系樹脂微粒子からなる。
前記末端に−R−OH基(ただし、Rはアルキル基を表す)を有するエステル系ビニル重合性化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピルが好ましい。
前記シェル層を構成するビニル系樹脂微粒子は、末端に−R−OH基(ただし、Rはアルキル基を表す)を有するエステル系ビニル重合性化合物以外にも、ビニル重合性官能基を有する芳香族化合物、ビニル重合性官能基とエステル基を有する化合物などを含有することが好ましい。
なお、前記シェル層を構成するビニル系樹脂微粒子は、ビニル重合性官能基と酸基とを有する化合物(酸モノマー)を含まない。前記酸モノマーを使用すると、得られるビニル系樹脂微粒子はそれ自身の分散安定性が高いため、油滴が水相中に分散された分散液中にこのようなビニル系樹脂微粒子を添加しても、常温では付着しにくいか、付着をしても脱離しやすい状態にあり、溶媒除去、洗浄、乾燥、外添処理を行う過程で容易に剥がれてしまう。更に、酸モノマーを使用しないことで、得られる芯粒子が使用される環境によって帯電性の変化が少なくすることができる。
前記ビニル重合性官能基と酸基とを有する化合物としては、例えば、カルボキシル基含有ビニル系モノマー又はその塩(例えば、(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキル、フマル酸、フマル酸モノアルキル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキル、桂皮酸等)、スルホン酸基含有ビニル系モノマー、ビニル系硫酸モノエステル又はこれらの塩、リン酸基含有ビニル系モノマー又はその塩などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキル、フマル酸、フマル酸モノアルキルが好ましい。
前記ビニル重合性官能基を有する芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−エチルスチレン、4−tert−ブチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−エトキシスチレン、4−カルボキシスチレン又はその金属塩、4−スチレンスルホン酸又はその金属塩、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、アリルベンゼン、フェノキシアルキレングリコールアクリレート、フェノキシアルキレングリコールメタクリレート、フェノキシポリアルキレングリコールアクリレート、フェノキシポリアルキレングリコールメタクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、入手が容易で反応性に優れ、帯電性の高い点から、スチレンが特に好ましい。
前記ビニル系樹脂微粒子は、ビニル重合性官能基を有する芳香族化合物を70質量%以上含むことが好ましく、80質量%以上含むことがより好ましい。前記含有量が、70質量%未満であると、得られたトナーの帯電性が乏しくなり、トナーのアプリケーションが限定されることがある。
ここで、前記ビニル系樹脂微粒子と水との接触角は、液滴法により測定することができる。作製した樹脂を乾燥後、テトラヒドロフラン等の溶媒に1.0質量%となるように溶解し、疎水性ポリマー溶液を調製する。該疎水性ポリマー溶液をカバーガラス上にスピンコートしスピンコート条件は、最大回転数3,500rpm、45秒間とする。スピンコート後は室温に静置させ乾燥させる。蒸留水を滴下して、上記装置にて顔料に対する水の接触角をすることができる。
前記ビニル系樹脂微粒子のガラス転移温度は、65℃〜100℃が好ましい。
前記ビニル系樹脂微粒子の重量平均分子量は、5,000〜400,000が好ましく、10,000〜50,000がより好ましい。前記重量平均分子量が、5,000未満であると、力学的強度が弱く脆弱であるため、最終的に得られるトナーのアプリケーションによっては使用状況によってトナー表面が容易に変化してしまい、例えば帯電性の著しい変化や周辺部剤への付着などの汚染、それに伴う品質問題の発生を引き起こすため好ましくない。一方、400,000を超えると、定着性能が悪化してしまう。
ここで、前記重量平均分子量は、例えば、GPC(gel permeation chromatography)により測定することができる。
(a)モノマー混合物を懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法又は分散重合法等の重合反応により反応させ、ビニル系樹脂微粒子の分散液を製造する。
(b)予めモノマー混合物を重合し、得られた樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子を製造する。
(c)予めモノマー混合物を重合し、得られた樹脂を溶媒に溶解した樹脂溶液を、霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を製造する。
(d)予めモノマー混合物を重合し、得られた樹脂を溶媒に溶解した樹脂溶液に溶媒を添加するか、又は予め溶媒に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、次いで、溶媒を除去して樹脂微粒子を製造する。
(e)予めモノマー混合物を重合し、得られた樹脂を溶媒に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下で水性媒体中に分散させ、これを加熱又は減圧等によって溶媒を除去する。
(f)予めモノマー混合物を重合し、得られた樹脂を溶媒に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する。
これらの中でも、製造が容易であり、樹脂微粒子を分散液として得られることから次工程への適用がスムーズに行うことができる前記(a)の方法が好ましい。
前記界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等の陰イオン界面活性剤;アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型;アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤;脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン界面活性剤;両性界面活性剤(例えば、アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等)などが挙げられる。
前記無機分散剤としては、例えば、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、アルミナ、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなどが挙げられる。
前記芯粒子と前記シェル層との界面は連続層を形成していることが好ましい。
ここで、前記「連続層を形成している」とは、芯粒子とシェル層との境界に隙間がない状態をいう。
前記連続層の形成は、後述するトナーの製造方法において、有機溶媒を含有する前記芯粒子が水系媒体中に分散した芯粒子分散液に、ビニル系樹脂微粒子が水系媒体中に分散した樹脂微粒子分散液を投入することにより成し得る。即ち、後述するトナー分散液調製工程において、芯粒子分散液中に、前記ビニル系樹脂微粒子が水系媒体中に分散したビニル系樹脂微粒子分散液を投入し、芯粒子の表面に前記ビニル系樹脂微粒子からなるシェル層が形成された粒子を調製する際に、前記芯粒子表面に付着した前記ビニル系樹脂微粒子が、前記芯粒子に含まれる有機溶媒により溶解又は膨潤しつつ前記芯粒子と接着することで、前記芯粒子と前記シェル層は連続層を形成する。なお、トナー分散液調製工程後には、シェル層には有機溶媒が含まれているが、後述する溶媒除去工程により、シェル層から有機溶媒は除去される。
前記トナーの製造方法は、油相調製工程、水相調製工程、芯粒子分散液調製工程、トナー分散液調製工程、及び溶媒除去工程を含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記トナーの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、いわゆるエステル伸長法により製造する方法が好ましい。
前記油相調製工程としては、前記有機溶媒中に少なくとも樹脂、マゼンタ顔料又はイエロー顔料、及び離型剤を溶解乃至分散させた油相を調製する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
有機溶媒中に樹脂、マゼンタ顔料又はイエロー顔料等を含むトナー材料を溶解乃至分散させた油相を作製する方法としては、有機溶媒中に攪拌をしながら樹脂、マゼンタ顔料又はイエロー顔料などを徐々に添加していき、溶解乃至分散させればよい。ただし、マゼンタ顔料又はイエロー顔料を用いる場合、ワックス、荷電制御剤などのなかで有機溶媒に溶解しにくいようなものを添加する場合、有機溶媒への添加に先立って粒子を小さくしておいてもよい。
更に別の手段として、有機溶媒の沸点未満で溶融するようなものを分散するのであれば、有機溶媒中で、必要に応じて分散助剤を添加し、分散質とともに攪拌しながら加熱を行い、一旦溶解させた後、攪拌もしくはせん断しながら冷却を行うことによって晶析を行い、分散質の微結晶を生成させる方法を行ってもよい。
以上の手段を用いて分散されたマゼンタ顔料又はイエロー顔料、ワックス、及び荷電制御剤は、有機溶媒中に樹脂とともに溶解乃至分散された後、更に分散を行ってもよい。分散に際しては公知のビーズミル、ディスクミルなどの分散機を用いることができる。
前記水相調製工程は、水相を調製する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル、ジスルホン酸塩等の陰イオン界面活性剤;アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型界面活性剤;アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の四級アンモニウム塩型等の陽イオン界面活性剤;脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン界面活性剤;アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等の両性界面活性剤などが挙げられる。これらの中でも、溶媒を含む油滴を効率よく分散するためには、HLBが高めのジスルホン酸塩が特に好ましい。
前記トナー材料100質量部に対する水系媒体の使用量は、50質量部〜2,000質量部が好ましく、100質量部〜1,000質量部がより好ましい。前記水系媒体の使用量が、50質量部未満であると、トナー材料の分散状態が悪くなるおそれがあり、2,000質量部を超えると、経済的でない。
前記芯粒子分散液調製工程としては、前記水相中に前記油相を分散させて芯粒子を含む芯粒子分散液を調製する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記含有量が、10質量%未満であると、乳化時に凝集してトナー粒子が粗大化することがあり、70質量%を超えると、トナー粒子の寄り付きが悪化し、所望の粒度分布に揃えることが不可能になることがある。前記含有量が、前記好ましい範囲であると、前記芯粒子と前記シェル層との相溶性が向上する点で有利である。
なお、前記芯粒子分散液に含まれる有機溶媒の含有量は、前記芯粒子分散液の状態において、固形分(前記樹脂、前記着色剤、前記離型剤、及び必要に応じて前記帯電制御剤など)に対する含有量である。
前記トナー分散液調製工程は、前記芯粒子分散液中に、ビニル系樹脂微粒子を含むビニル系樹脂微粒子分散液を添加して、前記芯粒子に前記ビニル系樹脂微粒子が付着されたトナーを含有するトナー分散液を調製する工程である。
芯粒子が有機溶媒を含んだ状態で、ビニル系樹脂微粒子を加えて溶解し、析出させることにより芯粒子とシェル層との連続層を形成することができる。ここで、連続層とは、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察で、芯粒子と第1のシェル層との間に空間がなく、両者が連続して繋がっていることを意味する。
なお、芯粒子とビニル系樹脂微粒子を混合攪拌し、機械的に付着、被覆させる方法を採用することもできる。
前記溶媒除去は、トナー分散液に含まれる溶媒を除去する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー分散液に含まれる有機溶媒を完全に除去する工程が好ましく、例えば、前記トナー分散液を攪拌しながら徐々に昇温して液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法、前記トナー分散液を攪拌しながら乾燥雰囲気中に噴霧して液滴中の有機溶媒を完全に除去する方法、前記トナー分散液を攪拌しながら減圧して有機溶媒を蒸発除去する方法などが挙げられる。後の2つの手段は、最初の手段と併用することも可能である。
前記トナー分散液が噴霧される乾燥雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガスなどを加熱した気体が挙げられる。
前記乾燥雰囲気の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、最高沸点溶媒の沸点以上の温度が好ましい。
前記噴霧は、例えば、スプレードライヤー、ベルトドライヤー、ロータリーキルンなどを用いて行われる。これらを用いると短時間の処理で十分に目的とする品質が得られる。
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熟成工程、洗浄工程、乾燥工程などが挙げられる。
前記油相が、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂(プレポリマー)を含有する場合は、前記プレポリマーの伸長、架橋反応を進めるために熟成工程を行うことが好ましい。
前記熟成工程としては、前記溶媒除去工程の後であって、前記洗浄工程の前に行うことが好ましい。
前記熟成工程における熟成時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10分間〜40時間が好ましく、2時間〜24時間がより好ましい。
前記熟成工程における反応温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0℃〜65℃が好ましく、35℃〜50℃がより好ましい。
前記洗浄工程としては、前記溶媒除去工程に続いて、又は前記熟成工程に続いて、前記トナー分散液に含有されるトナー(トナー母体粒子)を洗浄する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記トナー分散液は、トナー母体粒子の他、界面活性剤等の分散剤といった副材料が含まれているため、前記トナー分散液からトナー母体粒子のみを取り出すために洗浄を行う。
前記トナー母体粒子の洗浄方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、遠心分離法、減圧濾過法、フィルタープレス法などが挙げられる。いずれの方法によってもトナー母体粒子のケーキ体が得られるが、一度の操作で十分に洗浄できない場合は、得られたケーキを再度水系媒体に分散させてスラリーにして上記のいずれかの方法でトナー母体粒子を取り出す工程を繰り返してもよいし、減圧濾過法又はフィルタープレス法によって洗浄を行うのであれば、水系媒体をケーキに貫通させてトナー母体粒子が抱き込んだ副材料を洗い流す方法を採ってもよい。この洗浄に用いる水系媒体は水、又は水にメタノール、エタノールなどのアルコールを混合した混合溶媒を用いるが、コストや排水処理などによる環境負荷を考えると、水を用いることが好ましい。
前記乾燥工程としては、前記洗浄工程後に、前記トナー母体粒子を乾燥する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記洗浄工程により洗浄されたトナー母体粒子は水分を多く含んでいるため、乾燥を行い前記粒子から水分を除去することでトナー母体粒子のみを得ることができる。
前記トナー母体粒子から水分を除去する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動槽乾燥機、回転式乾燥機、攪拌式乾燥機などの乾燥機を使用する方法が挙げられる。
前記水分の除去は、トナー母体粒子の水分量が1質量%未満になるまで行うのが好ましい。また、水分除去後のトナー母体粒子が軟凝集をしており使用に際して不都合が生じる場合には、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、コーヒーミル、オースターブレンダー、フードプロセッサーなどの装置を利用して解砕を行い、軟凝集をほぐしてもよい。
本発明で用いられる現像剤は、本発明の前記トナーを少なくとも含有してなり、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有してなる。該現像剤としては、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンター等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
前記トナーを用いた前記一成分現像剤の場合、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像剤担持体としての現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の層厚規制部材へのトナーの融着がなく、現像手段の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。また、前記トナーを用いた前記二成分現像剤の場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像手段における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
前記キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
前記シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブ、ブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
前記二成分現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、一般にキャリア100質量部に対しトナー1質量部〜10.0質量部が好ましい。
本発明のトナー入り容器は、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を容器中に収容してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、トナー入り容器本体とキャップとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記トナー入り容器本体としては、その大きさ、形状、構造、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、円筒状などが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより内容物であるトナーが排出口側に移行可能であり、かつ該スパイラル部の一部又は全部が蛇腹機能を有しているもの、などが特に好ましい。
前記トナー入り容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、その中でも、例えば、ポリエステル樹脂,ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂、などが好適に挙げられる。
前記トナー入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、後述するプロセスカートリッジ、画像形成装置等に、着脱可能に取り付けてトナーの補給に好適に使用することができる。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
本発明に用いられる画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
前記静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。
前記静電潜像担持体(以下、「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
前記静電潜像形成手段は、例えば、前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器とを少なくとも備える。
前記帯電器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のローラ、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
前記帯電器は、上記のような接触式の帯電器に限定されるものではないが、帯電器から発生するオゾンが低減された画像形成装置が得られるので、接触式の帯電器を用いることが好ましい。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、本発明の前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられ、本発明の前記トナー入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
なお、記録媒体としては、代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、OHP用のPETベース等も用いることができる。
前記定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着手段を用いて定着させる工程であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
前記定着手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組み合わせ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組み合わせ、などが挙げられる。
前記加熱加圧手段における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
−除電工程及び除電手段−
前記除電工程は、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング工程は、前記静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
転写は、例えば、静電潜像担持体1を帯電することにより行うことができ、転写ローラにより行うことができる。転写ローラとしては、トナー像を中間転写体6上に転写して転写像を形成する第一次転写手段と、転写像を記録紙P上に転写する第二次転写手段(転写ローラ8)を有する態様が好ましい。このとき、トナーとして、二色以上、好ましくは、フルカラートナーを用い、トナー像を中間転写体6上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、複合転写像を記録紙P上に転写する第二次転写手段を有する態様が更に好ましい。
なお、中間転写体6は、特に制限はなく、目的に応じて、公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
図2に示すようなフッ素系表層剤構成のソフトローラタイプの定着手段であってよい。これは、加熱ローラ9は、アルミニウム芯金10上にシリコーンゴムからなる弾性体層11及びPFA(四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)表層12を有しており、アルミニウム芯金内部にヒータ13を備えている。加圧ローラ14は、アルミニウム芯金15上にシリコーンゴムからなる弾性体層16及びPFA表層17を有している。なお、未定着画像18が印字された記録紙Pは図示のように通紙される。
この画像形成装置は、記録媒体としての複数枚の記録紙Pを収納する給紙カセット(不図示)を備えており、給紙カセット内の記録紙Pは、図示しない給紙ローラにより1枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、転写手段としての転写ローラ8と、中間転写体6の間に送り出される。
一方、画像形成装置は、転写ローラ8でトナー像を記録紙に転写した潜像担持体1を更に回転して、クリーニング手段5で静電潜像担持体1の表面に残留するトナーを掻き落として除去した後、不図示の除電手段で除電する。画像形成装置は、除電手段で除電した潜像担持体1を帯電手段2で一様に帯電させた後、上記と同様に、次の画像形成を行う。
図3は、本発明を適用した多色画像形成装置の一例を示す概略図である。この図3はタンデム型のフルカラー画像形成装置である。
この図3において、画像形成装置は、図示しない本体筐体内に、図3中時計方向に回転駆動される静電潜像担持体1が収納されており、静電潜像担持体1の周囲に、帯電手段2、露光手段3、現像装置4、中間転写体6、支持ローラ7、転写ローラ8等が配置されている。画像形成装置は、図示しないが複数枚の記録紙を収納する給紙カセットを備えており、給紙カセット内の記録紙Pは、図示しない給紙ローラにより1枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、中間転写体6と転写ローラ8の間に送り出され、定着手段19によって定着される。
本発明の画像形成方法及び画像形成装置では、前記現像剤として本発明の前記トナーを用いているので良好な画像が得られる。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、本発明のトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、帯電手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段等のその他の手段を有してなり、画像形成装置本体に着脱可能なものである。
ビニル系樹脂微粒子の平均粒径(体積平均粒子径)は、UPA−150EX(日機装株式会社製)を用いて測定を行った。
ビニル系樹脂微粒子の分子量測定は、GPC(gel permeation chromatography)によって、以下の条件で測定した。
・装置:GPC−150C(ウォーターズ社製)
・カラム:KF801〜807(ショウデックス社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:1.0mL/分
・試料:濃度0.05質量%〜0.6質量%の試料を0.1mL注入した。
以上の条件で測定した樹脂の分子量分布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樹脂の数平均分子量及び重量平均分子量を算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、昭和電工株式会社製ShowdexSTANDARDのStd.No S−7300、S−210、S−390、S−875、S−1980、S−10.9、S−629、S−3.0、S−0.580、トルエンを用いた。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
ビニル系樹脂微粒子のガラス転移温度を測定する装置として、理学電機株式会社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。
まず、試料約10mgをアルミニウム製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットする。まず、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10分間放置、室温まで試料を冷却して10分間放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱してDSC測定を行った。ガラス転移温度(Tg)は、TAS−100システム中の解析システムを用いて、ガラス転移温度(Tg)近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出した。
−顔料と水との接触角−
顔料と水との接触角は、液滴法により測定した。
粉末顔料でそのまま前記接触角の測定するのは難しいので、具体的には、顔料を錠剤成型器を使用して錠剤化し、平板となした試料の表面上に水を滴下し、試料と水のなす角で水を含む側の角を測定して、この接触角とする。
このような液滴法による接触角の求め方は、例えば、「ぬれ性と制御」(株式会社技術情報協会2001年1月31日発行)に記載されている。
液滴法による表面上の液滴の接触角の測定には、市販の公知慣用の装置が使用できるが、例えば、Dataphysics社製の接触角計OCA20型を用いることができる。
本発明では、平板試料(顔料ペレット)上に蒸留水を滴下して、上記装置にて顔料に対する水の接触角を測定した。
表面が平滑で水が浸透せず、接触角の測定に影響を及ぼさないこの平板試料は、日本分光社製の直径20mm錠剤成型器と直径20mmの鏡面板と20トン(t)油圧プレスを用い、直径20mmの鏡面板の間に粉末顔料を入れ、これを錠剤成型器に入れ、400kgf/cm2(39226.6×103Pa)5分間加重することで調製した。
−シェル層と水との接触角−
シェル層を構成する樹脂を乾燥後、テトラヒドロフラン等の溶媒に1.0質量%となるように溶解し、疎水性ポリマー溶液を調製する。該疎水性ポリマー溶液をカバーガラス上にスピンコートしスピンコート条件は、最大回転数3,500rpm、45秒間とする。スピンコート後は室温に静置させ乾燥させる。蒸留水を滴下して、上記装置にて顔料に対する水の接触角を測定した。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー170質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル30質量部、n−オクタンチオール1.3質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は45,000、ガラス転移温度90℃、接触角69°、体積平均粒子径100nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液1]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー170質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル20質量部、アクリル酸エチル10質量部、及びn−オクタンチオール1.3質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は43,800、ガラス転移温度85℃、接触角70°、体積平均粒子径90nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液2]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー170質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル20質量部、アクリル酸ブチル10質量部、及びn−オクタンチオール1.3質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は43,500、ガラス転移温度80℃、接触角71°、体積平均粒子径100nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液3]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー170質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル30質量部、及びn−オクタンチオール1.3質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は44,300、ガラス転移温度82℃、接触角66°、体積平均粒子径98nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液4]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー140質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル60質量部、n−オクタンチオール1.3質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は42,000、ガラス転移温度105℃、接触角66°、体積平均粒子径900nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液5]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー140質量部、メタクリル酸2−ヒドロキプロピル60質量部、及びn−オクタンチオール1.3質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は41,500、ガラス転移温度98℃、接触角67°、体積平均粒子径100nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液6]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー170質量部、アクリル酸2−ヒドロキシエチル30質量部、及びn−オクタンチオール1.3質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は42,100、ガラス転移温度110℃、接触角70°、体積平均粒子径100nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液7]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー170質量部、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル30質量部、及びn−オクタンチオール1.3質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は43,000、ガラス転移温度105℃、接触角71°、体積平均粒子径90nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液8]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー200質量部、n−オクタンチオール1.3質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は42,500、ガラス転移温度98℃、接触角80°、体積平均粒子径90nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液9]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー152質量部、アクリル酸ブチル41質量部、メタクリル酸7質量部、及びn−オクタンチオール2.6質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は25,000、ガラス転移温度63℃、接触角75°、体積平均粒子径115nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液10]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7質量部、及びイオン交換水498質量部を入れ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム2.6質量部をイオン交換水104質量部に溶解させたものを加え、その15分間後に、スチレンモノマー152質量部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル5質量部、アクリル酸ブチル43質量部、及びn−オクタンチオール2.6質量部の単量体混合液を90分間かけて滴下し、その後更に60分間80℃に保ち重合反応をさせた。その後、冷却して、重量平均分子量は24,500、ガラス転移温度67℃、接触角76°、体積平均粒子径115nmの白色の[ビニル系樹脂微粒子分散液11]を得た。
<ポリエステル樹脂1の合成>
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物400質量部、テレフタル酸208質量部、アジピン酸46質量部、及びジブチルスズオキシド2質量部を仕込み、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10mmHg〜18mmHgの減圧下で、7時間反応させた後、反応容器中に無水トリメリット酸20質量部を添加し、常圧下、180℃で軟化点が110℃になるまで反応させて、[ポリエステル樹脂1]を合成した。得られた[ポリエステル樹脂1]は、ガラス転移温度が63℃であった。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物1,210質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物2,750質量部、テレフタル酸910質量部、及びアジピン酸190質量部、及びジブチルチンオキサイド10質量部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応し、更に10mmHg〜18mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器内に無水トリメリット酸220質量部を入れ、常圧下、180℃で軟化点が95℃になるまで反応させて、[ポリエステル樹脂2]を合成した。得られた[ポリエステル樹脂2]は、ガラス転移温度が49℃であった。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応し、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応し[中間体ポリエステル1]を得た。得られた[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2,100、重量平均分子量9,500、ガラス転移温度(Tg)55℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価49mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、前記合成した[中間体ポリエステル1]411質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を入れ、100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。
C.I.ピグメント・レッド122を40質量部、前記合成した[ポリエステル樹脂1]を60質量部、及び水30質量部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、パルベライザーで1mmの大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。なお、C.I.ピグメント・レッド122の接触角は、上記記載の顔料の接触角の測定法により測定を行ったところ73°であった。
C.I.ピグメント・イエロー185を40質量部、前記合成した[ポリエステル樹脂1]を60質量部、及び水30質量部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、パルベライザーで1mmの大きさに粉砕し、[マスターバッチ2]を得た。なお、C.I.ピグメント・イエロー185の接触角は、上記記載の顔料の接触角の測定法により測定を行ったところ72°であった。
イオン交換水970質量部、分散安定用の有機樹脂微粒子(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の25質量%水性分散液40質量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5質量%水溶液95質量部、及び酢酸エチル98質量部を混合撹拌したところ、pH6.2となった。これに、10質量%水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpH9.5に調整し、[水相1]を得た。
撹拌棒、及び温度計をセットした容器内に、前記合成した[ポリエステル樹脂1]20質量部、[パラフィンワックス(融点72℃)]12質量部、酢酸エチル100質量部、及びワックス分散剤としてスチレン−ポリエチレンポリマー(ガラス転移温度(Tg)=72℃、数平均分子量7,100)6質量部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃まで冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、ワックスの分散を行い、[ワックス分散液1]を得た。
前記合成した[ポリエステル樹脂1]90質量部、前記合成した[ポリエステル樹脂2]10質量部、前記作製した[マスターバッチ1]12質量部、前記作製した[ワックス分散液1]33質量部、及び酢酸エチル80質量部をTKホモミキサー(特殊機化社製)で8,000rpmにて30分間混合した後、前記合成した[プレポリマー1]15質量部を加え、TKホモミキサーで8,000rpmにて2分間混合して[油相1]を得た。得られた[油相1]の固形分を測定したところ58質量%であった
得られた[油相1]100質量部に前記調製した[水相1]100質量部を加え、ミキサーのせん断熱による温度上昇を抑えるために水浴で冷却をすることにより液中温度を20℃〜23℃の範囲になるように調整しながら、TKホモミキサーを用い回転数8,000〜15,000rpmで調整して2分間混合したのち、アンカー翼を取り付けたスリーワンモーターで回転数130rpm〜350rpmの間に調整しながら10分間攪拌し、芯粒子となる油相の液滴が水相に分散された[芯粒子スラリー1]を得た。
[芯粒子スラリー1]200質量部を、アンカー翼を取り付けたスリーワンモーターで回転数130rpm〜350rpmの間に調整して攪拌しながら、液温が22℃の状態で、[ビニル系樹脂微粒子分散液1]0.37質量部とイオン交換水1.09質量部を混合した分散液を3分間かけて滴下した。回転数を200rpm〜450rpmの間に調整して30分間攪拌を続け、[複合粒子スラリー1]を得た。なお、[芯粒子スリラー1]の固形分100質量部に対して、[ビニル系樹脂微粒子分散液1]の固形分が、5質量部となるように添加した。
撹拌機、及び温度計をセットした容器に、[複合粒子スラリー1]を投入し、攪拌を行いながら、30℃で8時間脱溶媒を行い、[分散スラリー1]を得た。
得られた[分散スラリー1]100質量部を減圧濾過した後、以下のようにして洗浄及び乾燥を行った。
(1):濾過ケーキにイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキにイオン交換水900質量部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μC/cm以下となるようにこの操作を繰り返した。
(3):(2)のスラリー液のpHが4となるように10質量%塩酸を加え、そのままスリーワンモーターで攪拌30分間後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μC/cm以下となるようにこの操作を繰り返し[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー1]を得た。
実施例1において、下記表2に示すビニル系樹脂微粒子分散液とマスターバッチとの組み合わせに変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜8及び10〜12のトナーを作製した。なお、[芯粒子スリラー1]の固形分100質量部に対して、ビニル系樹脂微粒子分散液の固形分が、5質量部となるように添加した。
実施例1において、下記表2に示すビニル系樹脂微粒子とマスターバッチとの組み合わせに変え、コア成分として「プレポリマー1」を含有しない代わりに質量比で[プレポリマー1]の含有量と同等の[ポリエステル樹脂2]を添加して油相を形成した以外は、実施例1と同様にして、実施例9及び13のトナーを作製した。なお、[芯粒子スリラー1]の固形分100質量部に対して、ビニル系樹脂微粒子分散液の固形分が、5質量部となるように添加した。
実施例1において、ビニル系樹樹脂微粒子分散液1を添加しない以外は、実施例1と同様にして、比較例1のトナーを作製した。
実施例1において、下記表2に示すビニル系樹脂微粒子とマスターバッチとの組み合わせに代えた以外は、実施例1と同様にして、比較例2〜5のトナーを作製した。なお、[芯粒子スリラー1]の固形分100質量部に対して、ビニル系樹脂微粒子分散液の固形分が、5質量部となるように添加した。
実施例10において、ビニル系樹樹脂微粒子分散液1を添加しない以外は、実施例10と同様にして、比較例6のトナーを作製した。
各トナーの樹脂微粒子付着工程における樹脂微粒子分散液添加10分間後の[複合粒子スラリー]1.6gを、純水が11g入った遠沈管に入れて遠心分離装置(CN−1040、HSIANGTAI社製)で回転数3,000rpmで5分間処理し、上澄み液の透明度の評価を行い、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:白濁は無く透明
○:うっすら白濁をしているがほぼ透明
△:白濁をしており半透明
×:真っ白に白濁しており不透明
カラー電子写真方式の画像形成装置(IPSiO SP C220、株式会社リコー製)のトナーカートリッジに各トナーを入れ、白紙2千枚出力後、白ベタ画像印字中の感光体上の付着トナーをスコッチテープ(住友スリーエム社製)で剥ぎ取ったものを白紙に貼り付け、分光濃度計(X−Rite939、X−Rite社製)を用いてΔEを測定し、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:ΔEが3未満
○:ΔEが3以上5未満
△:ΔEが5以上10未満
×:ΔEが10以上
改造したカラー電子写真方式の画像形成装置(IPSiO SP C220、株式会社リコー製)にトナーを入れ、株式会社リコー製タイプ6200Y目紙上に、付着量が10g/m2になるように設定して50mm角の未定着ベタ画像を印字したものを19枚用意した。
次に、システムスピードと定着温度を自由に変更できるように改造した定着ユニットを用い、システムスピードを280mm/secに設定し、用意した未定着のベタ画像を通紙して画像を定着させた。定着温度を120℃から5℃刻みで200℃まで試験を行った。定着画像を内側にして折り曲げ、再度広げた後、消しゴムで軽く擦り折り目が消えなかった最低温度を定着下限温度とした。
〔評価基準〕
◎:定着下限温度が130℃未満
○:定着下限温度が130℃以上140℃未満
△:定着下限温度が140℃以上150℃未満
×:定着下限温度が150℃以上
カラー電子写真方式の画像形成装置(IPSiO SP C220、株式会社リコー製)を用いて、白ベタ画像2千枚出力後、現像手段の規制ブレードへの付着トナーの状態を下記の4段階で評価した。
〔評価基準〕
◎:トナー付着がなく非常に良好なレベル
○:トナー付着が目立たず、画質に影響しないレベル
△:トナー付着があり、画質に影響するレベル
×:トナー付着が目立ち、画質に大きく影響するレベル
また、実施例1〜13のトナーにおいて、ルテニウムにより染色を行い、走査型透過型電子顕微鏡(STEM)で断面観察を行ったところ、シェル層と芯粒子との境界が、観察でき、芯粒子と、該芯粒子表面にシェル層とを有するコアシェル構造のトナーであることが分かった。
また、実施例1〜13のトナーにおいて、走査型透過型電子顕微鏡(STEM)による断面観察により、トナー表面から100nm以内までにマゼンタ顔料又はイエロー顔料が存在していることが分かった。
また、実施例1〜13のトナーにおいて、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を行ったところ、シェル層と芯粒子の間に空間がなく、連続してつながっている(連続層を形成している)ことが分かった。
2 帯電手段
3 露光手段
4 現像装置
5 クリーニング手段
6 中間転写体
7 支持ローラ
8 転写ローラ
9 加熱ローラ
10 アルミニウム芯金
11 弾性体層
12 PFA表層
13 ヒータ
14 加圧ローラ
15 アルミニウム芯金
16 弾性体層
17 PFA表層
18 未定着画像
19 定着手段
40 現像ローラ
41 薄層形成部材
42 供給ローラ
L 露光
P 記録紙
T トナー
Claims (9)
- 少なくとも結着樹脂、マゼンタ顔料、及び離型剤を含有する芯粒子と、該芯粒子表面にシェル層とを有するマゼンタトナーであって、
前記マゼンタトナー表面から100nm以内に前記マゼンタ顔料が存在し、
前記シェル層が、末端に−R−OH基(ただし、Rはアルキル基を表す)を有するエステル系ビニル重合性化合物を5質量%以上30質量%以下含むビニル系樹脂微粒子からなることを特徴とするマゼンタトナー。 - 少なくとも結着樹脂、イエロー顔料、及び離型剤を含有する芯粒子と、該芯粒子表面にシェル層とを有するイエロートナーであって、
前記イエロートナー表面から100nm以内に前記イエロー顔料が存在し、
前記シェル層が、末端に−R−OH基(ただし、Rはアルキル基を表す)を有するエステル系ビニル重合性化合物を5質量%以上30質量%以下含むビニル系樹脂微粒子からなることを特徴とするイエロートナー。 - シェル層を構成するビニル系樹脂微粒子と水との接触角が、マゼンタ顔料及びイエロー顔料のいずれかと水との接触角以下である請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
- 芯粒子とシェル層が連続層を形成している請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- 芯粒子における結着樹脂が、変性していないポリエステル樹脂と、ウレタン結合及びウレア結合の少なくともいずれかを有する変性ポリエステル樹脂とを含有する請求項1から4のいずれかに記載のトナー。
- 離型剤が、パラフィン類、合成エステル類、ポリオレフィン類、カルナウバワックス、及びライスワックスから選択される少なくとも1種を含有する請求項1から5のいずれかに記載のトナー。
- 請求項1から6のいずれかに記載のトナーが充填されてなることを特徴とするトナー入り容器。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記トナーが、請求項1から6のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記トナーが、請求項1から6のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。
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