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JP7782176B2 - 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
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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

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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。
電子写真法等、画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法においては、帯電及び静電荷像形成により、像保持体の表面に画像情報として静電荷像を形成する。そして、トナーを含む現像剤により、像保持体の表面にトナー画像を形成し、このトナー画像を記録媒体に転写した後、トナー画像を記録媒体に定着する。これら工程を経て、画像情報を画像として可視化する。
例えば、特許文献1には、「カルボン酸成分(x)とアルコール成分(y)とを構成成分として反応してなる2種以上の非晶性ポリエステル樹脂(P)を含有するトナーバインダーであって、前記(P)の少なくとも1種が構成成分としてアルコール成分(y)中に炭素数2~4の脂肪族ジオール(y1)をアルコール成分(y)のモル数に基づいて50~100モル%含有する非晶性ポリエステル樹脂(P1)であり、かつ前記(P)の少なくとも1種が構成成分としてアルコール成分(y)中にビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(y2)をアルコール成分(y)のモル数に基づいて51~100モル%含有する非晶性ポリエステル樹脂(P2)であり、非晶性ポリエステル樹脂(P1)の重量平均分子量が3000~30000であり、かつ非晶性ポリエステル樹脂(P2)の重量平均分子量が10000~300000であり、非晶性ポリエステル樹脂(P2)が非線形ポリエステルであり、前記(P1)及び前記(P2)の溶解度パラメータ(SP値)が0.84<SPP2/SPP1<0.98を満たすトナーバインダー」が開示されている。
また、特許文献2には、「結着樹脂および着色剤を含有するトナー粒子を含むトナーであって、結着樹脂が結晶性樹脂Aと非晶性樹脂Bを含有し、前記トナーの示差走査熱量計による測定において、前記結晶性樹脂Aに由来する吸熱ピークの吸熱量が、1.0J/g以上20.0J/g以下であり、前記結晶性樹脂AのSP値SPa((J/cm1/2)と前記非晶性樹脂BのSP値SPb((J/cm1/2)が|SPa-SPb|≦2.0を満たし、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察されるトナーの断面において、前記結晶性樹脂Aが樹枝状結晶を形成していることを特徴とするトナー」が開示されている。
特開2018-141967号公報 特開2018-017786号公報
従来、非晶性樹脂と結晶性樹脂とを含む結着樹脂を含有するトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーにおいて、筋状の画像欠陥が発生することがある。そこで本発明の課題は、非晶性樹脂と結晶性樹脂とを含む結着樹脂を含有するトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーにおいて、後述する式(2)を満たさない場合、又は、海島構造における島部の重心を母点としてボロノイ分割をしたとき、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3未満である場合に比べて、筋状の画像欠陥が抑制された静電荷像現像用トナーを提供することである。
前記課題を解決するための手段には、下記の態様が含まれる。
<1> 結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、
前記結着樹脂が、非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含む非晶性樹脂と、結晶性樹脂c1を含む結晶性樹脂と、を含み、
前記非晶性樹脂a1の重量平均分子量をMw(a1)、
前記非晶性樹脂a2の重量平均分子量Mw(a2)、
前記非晶性樹脂a1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a1)、
前記非晶性樹脂a2の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a2)、
前記結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(c1)、としたとき、下記式(1)及び(2)を満たす、静電荷像現像用トナー。
式(1):10,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦150,000
式(2):|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
<2> 前記式(2)は、下記式(2-2)を更に満たす、前記<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
式(2-2):0.2≦|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
<3> 下記式(3)を更に満たす、前記<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
式(3):0.8≦|SP(a2)-SP(c1)|≦2.5
<4> 前記結晶性樹脂c1の含有量は、前記トナー粒子に対して、2質量%以上25質量%以下である、前記<1>~<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<5> 前記結晶性樹脂c1の含有量は、前記非晶性樹脂に対して、2質量%以上40質量%以下である、前記<4>に記載の静電荷像現像用トナー。
<6> 結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、
前記トナー粒子は、非晶性樹脂を含む海部と結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造を有し、且つ、
前記海島構造における島部の重心を母点としてボロノイ分割をしたとき、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上である、静電荷像現像用トナー。
<7> 前記トナー粒子は、前記ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上1.5以下である、前記<6>に記載の静電荷像現像用トナー。
<8> 前記島部の平均径が100nm以上800nm以下である、前記<6>又は<7>に記載の静電荷像現像用トナー。
<9> 前記非晶性樹脂の含有量が、トナー粒子に対して、35質量%以上95質量%以下である、前記<1>~<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<10> 前記非晶性樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂、並びに、ポリエステル樹脂セグメント及びスチレン-アクリル共重合体セグメントを有するハイブリット樹脂の少なくとも一方を含む、前記<1>~<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<11> 前記結晶性樹脂は結晶性ポリエステル樹脂を含む、前記<1>~<10>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<12> 前記<1>~<11>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<13> 前記<1>~<11>のいずれか1つ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。
<14> 前記<12>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。
<15> 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、
前記<12>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。
<1>、<10>又は<11>に係る発明によれば、非晶性樹脂と結晶性樹脂とを含む結着樹脂を含有するトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーにおいて、前記式(2)を満たさない場合、つまり、|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|が0.9超えである場合に比べて、筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<2>に係る発明によれば、前記式(2-2)を満たさない場合、つまり、|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|が0.2未満又は0.9超えである場合に比べて、筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<3>に係る発明によれば、前記式(3)を満たさない場合、つまり、SP(a2)-SP(c1)が0.8未満又は2.5超えである場合に比べて、筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<4>に係る発明によれば、結晶性樹脂c1の含有量が、トナー粒子に対して、2質量%未満又は25質量%超えである場合に比べて、筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<5>に係る発明によれば、結晶性樹脂c1の含有量が、非晶性樹脂に対して、2質量%未満又は40質量%超えである場合に比べて、筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<6>、<10>又は<11>に係る発明によれば、非晶性樹脂と結晶性樹脂とを含む結着樹脂を含有するトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーにおいて、前記海島構造における島部の重心を母点としてボロノイ分割をしたとき、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3未満である場合に比べて、筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<7>に係る発明によれば、前記ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3未満又は1.5超えである場合に比べて、筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<8>に係る発明によれば、島部の平均径が100nm未満又は800nm超えである場合に比べて、筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<9>に係る発明によれば、非晶性樹脂の含有量が、トナー粒子に対して、35質量%未満又は95質量%超えである場合に比べて、筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<12>、<13>、<14>又は<15>に係る発明によれば、非晶性樹脂と結晶性樹脂とを含む結着樹脂を含有するトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーにおいて、「前記式(2)を満たさない場合、つまり、|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|が0.9超えである場合」又は「前記海島構造における島部の重心を母点としてボロノイ分割をしたとき、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3未満である場合」に比べ、筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像剤、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に着脱され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。
以下に、本発明の一例である実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は本発明を例示するものであり、本発明を制限するものではない。
本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において実施形態を、図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本明細書において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本明細書において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本明細書において、「静電荷像現像用トナー」を単に「トナー」ともいい、「静電荷像現像剤」を単に「現像剤」ともいう。
<静電荷像現像用トナー>
第一実施形態に係るトナーは、結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、前記結着樹脂が、非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含む非晶性樹脂と、結晶性樹脂c1を含む結晶性樹脂と、を含み、前記非晶性樹脂a1の重量平均分子量をMw(a1)、前記非晶性樹脂a2の重量平均分子量Mw(a2)、前記非晶性樹脂a1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a1)、前記非晶性樹脂a2の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a2)、前記結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(c1)、としたとき、下記式(1)及び(2)を満たす。
式(1):10,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦150,000
式(2):|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
第二実施形態に係るトナーは、結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、前記トナー粒子は、非晶性樹脂を含む海部と結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造を有し、且つ、前記海島構造における島部の重心を母点としてボロノイ分割をしたとき、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上である。
第一及び第二実施形態に係るトナーは、上記構成により、筋状の画像欠陥が抑制される。その理由は次の通り推測される。
従来、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含む結着樹脂を含有するトナー粒子では、非晶性樹脂を含む海部と結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造が形成されることが知られている。この従来の海島構造を形成するトナー粒子は、粒子内で結晶性樹脂を含む島部が分散性高く存在する傾向にあった。そのため、例えば、定着装置での熱的又は機械的な因子によりトナーが変形し、変形したトナーがキャリアや現像機等の部材に固着しやすくなり、その結果、繰り返し画像を形成したときに、筋状の画像欠陥が発生することがある。
第一の実施形態に係るトナーは、結着樹脂が、溶解度パラメータ値(SP値)及び重量平均分子量が異なる非晶性樹脂a1、非晶性樹脂a2及び結晶性樹脂c1を含み、各樹脂は式(1)及び式(2)を満たす。これにより、結晶性樹脂c1を含む島部と、非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含む海部とが形成される傾向にある。この際、溶解度パラメータ値(SP値)及び重量平均分子量が上記式(1)及び式(2)を満たすことにより、海部に含まれる相対的に重量平均分子量が小さい非晶性樹脂a1の一部と、島部に含まれる結晶性樹脂c1との親和性が高まりやすくなる。これにより、トナー粒子内で、結晶性樹脂c1を含む島部が局所的に偏在する傾向にある。そのため、例えば、定着装置での熱的又は機械的な因子があったとしても、トナーが変形しがたく、トナーがキャリアや現像機等に固着され難くなる。その結果、筋状の画像欠陥が抑制されると考えられている。
第二の実施形態に係るトナーは、トナー粒子が非晶性樹脂を含む海部と結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造を有し、且つ、前記ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上である。ボロノイ多角形の面積の変動係数とは、ボロノイ多角形の面積のバラツキを特定するものであり、すなわち、トナー粒子中における島部の占有状態のばらつきを特定しようとするものである。ここで、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上であると、トナー粒子中において結晶性樹脂を含む島部のばらつき過ぎない、すなわち、前記島部が局所的に偏在する傾向にある。そのため、例えば、定着装置での熱的又は機械的な因子があったとしても、トナーが変形しがたく、トナーがキャリアや現像機等に固着され難くなる。その結果、筋状の画像欠陥が抑制されると考えられている。
以下、第一及び第二実施形態に係るトナーのいずれにも該当するトナー(以下「本実施形態に係るトナー」とも称する)について詳細に説明する。ただし、本発明のトナーの一例は、第一及び第二実施形態に係るトナーのいずれか一方に該当するトナーであればよい。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を有する。トナーは、トナー粒子に外添される外添剤を有してもよい。
-トナー粒子の性質-
(海島構造)
第一の実施形態に係るトナー粒子は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、非晶性樹脂を含む海部と結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造を有することが好ましい。
第二の実施形態に係るトナー粒子は、非晶性樹脂を含む海部と結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造を有する。
トナー粒子は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、島部の平均径が、100nm以上800nm以下であることが好ましく、150nm以上700nm以下であることがより好ましく、200nm以上650nm以下であることがさらに好ましい。
海島構造の島部の平均径を上記範囲に制御する方法としては、例えば、混練粉砕法でトナーを作製する場合には、混練温度やスクリュー回転数を調製し混練状態を制御したり、混練物を冷却する温度を調整し結晶化の速度を制御したりすることで、島部の平均径を制御することができる。乳化凝集法でトナーを作製する場合には、結晶性樹脂の分散径を調整したり、粒子を融合する際の温度を調整したりすることで、平均径を制御することができる。
海島構造の確認及び島部の平均径の測定は、次の方法により行う。
トナーをエポキシ樹脂に包埋し、ダイヤモンドナイフ等で切片を作製し、作製した切片をデシケータ内で四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムを用いて染色する。染色された切片を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察する。海島構造の海部と島部とは、四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムによる樹脂の染色度合いに起因する濃淡で区別され、これを利用して海島構造の有無を確認する。得られたSEM画像から100個の島部を無作為に選択し、各島部の長径を計測し、長径100個の算術平均値を平均径とする。
(ボロノイ多角形の変動係数)
第一の実施形態に係るトナー粒子は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、海島構造における島部の重心を母点としてボロノイ分割をしたとき、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上であることが好ましく、0.3以上1.5以下であることがより好ましく、0.5超え1.20未満であることがさらに好ましい。
第二の実施形態に係るトナー粒子は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、海島構造における島部の重心を母点としてボロノイ分割をしたとき、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上であり、0.3以上1.5以下であることが好ましく、0.5超え1.20未満であることがより好ましい。
ボロノイ多角形の面積の変動係数は、下記のようにして求める。
上記海島構造の確認で説明した通り、トナー粒子の断面を観察する。
1個のトナー粒子断面に存在する全ての島部の重心を母点として、ボロノイ多角形分割(隣り合う母点間を結ぶ直線に垂直二等分線を引き、各母点の最近隣領域を分割すること)を行い、形成された全てのボロノイ多角形の面積を測定する。
島部の重心とは、島部の領域内の画素数をn、各画素のxy座標をx、y(i=1,2,…,n)としたとき、重心のx座標=(xの合計)/n、重心のy座標=(yの合計)/nである。
この操作を、300個のトナー粒子について上記を行い、ボロノイ多角形の面積の算術平均値及び標準偏差を算出する。
ボロノイ多角形の面積の変動係数は、下記式により算出される。
ボロノイ多角形の面積の変動係数={S1/K1}×100(%)
上記式中、S1はトナー粒子に存在する島部のボロノイ多角形の面積の標準偏差を示し、K1はボロノイ多角形の面積の算術平均値を示す。
例えば、観察視野に観察対象ではないトナー粒子が含まれている場合(島部が観測されないトナー粒子等)、及び、観察対象であるトナー粒子の周囲にノイズとなる黒色の画像領域が存在する場合は、画像解析を行う際に観察対象のトナー粒子以外の領域を除外する指定を行うこととする。
ボロノイ多角形の面積の変動係数を上記範囲とする具体的な手法は特に制限されないが、例えば、混練粉砕法のように非晶性樹脂と結晶性樹脂を加熱混合するような工程を含むようなトナーの製造方法において、後述する結着樹脂における非晶性樹脂及び結晶性樹脂それぞれの溶解度パラメータ値(SP値)及び重量平均分子量(Mw)を調整すること、などが挙げられる。また、乳化凝集法のような湿式のトナーの製造方法においては、樹脂粒子分散液を複数回滴下する際に、非晶性樹脂分散液と結晶性樹脂分散液との比率を都度変更することにより調整することもできる。
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。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)は、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
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。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は、0.90以上1.00以下が好ましく、0.92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。
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(スペクトリス社製のFPIA-3000)によって求める。平均円形度を求める際のサンプリング数は4500個とする。
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、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
-トナー粒子の構成-
トナー粒子は、例えば、結着樹脂を含有する。トナー粒子は、必要に応じて、着色剤、離型剤と、その他添加剤と、を含んでもよい。
-結着樹脂-
第一の実施形態に係る結着樹脂は、非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含む非晶性樹脂と、結晶性樹脂c1を含む結晶性樹脂と、を含む。
第二の実施形態に係る結着樹脂は、非晶性樹脂と、結晶性樹脂と、を含む。第二の実施形態に係る結着樹脂は、非晶性樹脂に非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含んでいてもよく、結晶性樹脂に結晶性樹脂c1を含んでいてもよい。
例えば、結着樹脂が、式(1)を満たす非晶性樹脂を3種以上含む場合、非晶性樹脂a1とは溶解度パラメータ値(SP値)が最も小さい値を示す樹脂を指し、非晶性樹脂a2とは溶解度パラメータ値(SP値)が最も大きい値を示す樹脂を指す。
例えば、結着樹脂が、結晶性樹脂を2種以上含む場合、結晶性樹脂c1とは結晶性樹脂全体に占める割合が最も多い樹脂を指す。
例えば、結着樹脂が、結晶性樹脂を2種以上含み、前記2種以上の結晶性樹脂の含有量が均等である場合、結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値であるSP(c1)は、前記2種以上の結晶性樹脂の各溶解度パラメータ値の算術平均値とする。
(重量平均分子量)
第一の実施形態に係る結着樹脂は、非晶性樹脂a1の重量平均分子量をMw(a1)、非晶性樹脂a2の重量平均分子量をMw(a2)としたとき、下記式(1)を満たし、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(1-2)を満たしていてもよく、下記式(1-3)を満たしていてもよい。
第二の実施形態に係る結着樹脂は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(1)を満たすことが好ましく、下記式(1-2)を満たしていてもよく、下記式(1-3)を満たしていてもよい。
式(1) :10,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦150,000
式(1-2):15,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦140,000
式(1-3):30,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦ 100,000
本実施形態に係る結着樹脂は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、非晶性樹脂a1の重量平均分子量Mw(a1)の値が、7,000以上30,000以下であってもよく、10,000以上25,000以下であってもよく、12,000以上22,000以下であってもよい。
本実施形態に係る結着樹脂は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、非晶性樹脂a2の重量平均分子量Mw(a2)の値が、25,000以上180,000以下であってもよく、30,000以上150,000以下であってもよく、50,000以上90,000以下であってもよい。
本実施形態に係る結着樹脂は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、結晶性樹脂c1の重量平均分子量Mw(c1)の値が、8,000以上100,000以下であってもよく、10,000以上80,000以下であってもよく、12,000以上60,000以下であってもよい。
重量平均分子量の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)装置(HLC-8420GCP、東ソー社製)を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により分子量曲線を作成する。そして、重量平均分子量は、作成した分子量曲線を使用して算出する。
各樹脂の重量平均分子量が上記各値及び式(1)~(1-3)を満たすための手段は特に制限されないが、例えば、樹脂を形成する単量体、架橋剤等の比率の調製を調整する手法;前記単量体と重合触媒との比率を調製する手法;重合温度、重合時間等の重合条件を調整する手法などが挙げられる。
(溶解度パラメータ値)
第一の実施形態に係る結着樹脂は、非晶性樹脂a1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a1)、非晶性樹脂a2の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a2)、結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(c1)としたとき、下記式(2)を満たし、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(2-2)を満たすことが好ましく、下記式(2-3)を満たすことがより好ましい。
第二の実施形態に係る結着樹脂は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(2)を満たすことが好ましく、下記式(2-2)を満たすことがより好ましく、下記式(2-3)を満たすことがさらに好ましい。
式(2) : |SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
式(2-2):0.2≦|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
式(2-3):0.4≦|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.7
本実施形態に係る結着樹脂は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(3)を満たすことが好ましく、下記式(3-2)を満たすことがより好ましく、下記式(3-3)を満たすことがさらに好ましい。
式(3) :0.8≦|SP(a2)-SP(c1)|≦2.5
式(3-2):1.1≦|SP(a2)-SP(c1)|≦2.3
式(3-3):1.2≦|SP(a2)-SP(c1)|≦2.1
本実施形態に係る結着樹脂は、上記の各式をより満たしやすくする観点から、SP(a1)の値が、9.8以上10.5以下であってもよく、9.9以上10.4以下であってもよく、9.95以上10.3以下であってもよい。
本実施形態に係る結着樹脂は、上記の各式をより満たしやすくする観点から、SP(a2)の値が、10.1以上11.5以下であってもよく、10.3以上11.30以下であってもよく、10.5以上11.2以下であってもよい。
本実施形態に係る結着樹脂は、上記の各式をより満たしやすくする観点から、SP(c1)の値が、8.6以上10.2以下であってもよく、8.7以上10.0以下であってもよく、8.9以上9.9以下であってもよい。
各樹脂の溶解度パラメータ(SP値)は、Fedors法(Polym. Eng. Sci., 14, 147(1974))により算出される値である。
各樹脂の溶解度パラメータ値(SP値)が上記各値及び式(2)~(2-3)を満たすための手段は特に制限されないが、例えば、樹脂を形成する単量体の種類及び比率を調整する手法が挙げられる。
より具体的に、例えば、結着樹脂がポリエステル樹脂である場合、例えばビスフェノールAのような芳香族ジオールからプロピレングリコールやネオペンチルグリコールのような脂肪族ジオールに変更することなどにより、得られるポリエステル樹脂のSP値を上昇させることができる。
また、結着樹脂がポリエステル樹脂である場合、酸成分として用いられるジカルボン酸の種類を、テレフタル酸のような芳香族ジカルボン酸から、セバシン酸のような脂肪族ジカルボン酸へと変更することなどにより、得られるポリエステル樹脂のSP値を上昇させることができる。
また、結着樹脂がポリエステル樹脂セグメント及びスチレン-アクリル共重合体セグメントを有するハイブリット樹脂である場合、上記ポリエステル樹脂セグメントの調製の他、ポリエステル樹脂セグメントとスチレン-アクリル共重合体セグメントの比率を調整することなどにより、得られるハイブリッド樹脂のSP値を調整することができる。
ここで、非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)を用いた熱分析測定において、明確な吸熱ピークではなく、階段状の吸熱変化のみを有するものであり、常温固体で、ガラス転移温度以上の温度において熱可塑化するものを指す。
一方、結晶性樹脂とは、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ものをいう。
具体的には、例えば、結晶性樹脂とは、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを意味し、非晶性樹脂とは、半値幅が10℃を超える樹脂、又は明確な吸熱ピークが認められない樹脂を意味する。
非晶性樹脂について説明する。
非晶性樹脂としては、例えば、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(例えばスチレンアクリル樹脂等)、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の非晶性樹脂が挙げられる。これらの中でも、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(特にスチレンアクリル樹脂)が好ましく、非晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
なお、非晶性樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂と、スチレンアクリル樹脂とを併用することも好ましい態様である。また、非晶性樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂セグメント及びスチレンアクリル樹脂セグメントを有する非晶性樹脂を適用することも好ましい態様である。
・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。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、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、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、芳香族ジオールがより好ましい。
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は、公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。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重縮合させるとよい。
非晶性ポリエステル樹脂としては、未変性の非晶性ポリエステル樹脂以外に、変性の非晶性ポリエステル樹脂も挙げられる。変性の非晶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非晶性ポリエステル樹脂、ポリエステル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非晶性ポリエステル樹脂である。変性の非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、イソシアネート基等の官能基を末端に導入した非晶性ポリエステル樹脂と活性水素化合物とを反応させて末端を変性した樹脂が挙げられる。
非晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に占める割合が60質量%以上98質量%以下であることが好ましく、65質量%以上96質量%以下であることがより好ましく、70質量%以上95質量%以下であることが更に好ましい。
・スチレンアクリル樹脂
スチレンアクリル樹脂は、スチレン系単量体(スチレン骨格を有する単量体)と(メタ)アクリル系単量体((メタ)アクリル基を有する単量体、好ましくは(メタ)アクリロキシ基を有する単量体)とを少なくとも共重合した共重合体である。スチレンアクリル樹脂は、例えば、スチレン類の単量体と(メタ)アクリル酸エステル類の単量体との共重合体を含む。
なお、スチレンアクリル樹脂におけるアクリル樹脂部分は、アクリル系単量体及びメタクリル系単量体のいずれか、又は、その両方を重合してなる部分構造である。また、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含む表現である。
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、メタクロロスチレン、パラクロロスチレン、パラフルオロスチレン、パラメトキシスチレン、メタ-tert-ブトキシスチレン、パラ-tert-ブトキシスチレン、パラビニル安息香酸、パラメチル-α-メチルスチレン等が挙げられる。スチレン系単量体は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル系単量体としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)メタクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル等が挙げられる。(メタ)アクリル系単量体は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体との重合比は、質量基準で、スチレン系単量体:(メタ)アクリル系単量体=70:30~95:5が好ましい。
スチレンアクリル樹脂は、架橋構造を有していてもよい。架橋構造を有するスチレンアクリル樹脂は、例えば、スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体と架橋性単量体とを共重合することで製造できる。架橋性単量体としては、特に制限されないが、2官能以上の(メタ)アクリレート化合物が好ましい。
スチレンアクリル樹脂の作製方法は、特に制限はなく、例えば、溶液重合、沈殿重合、懸濁重合、塊状重合、乳化重合が適用される。重合反応には、公知の操作(例えば、回分式、半連続式、連続式等)が適用される。
スチレンアクリル樹脂は、全結着樹脂に占める割合が0質量%以上20質量%以下であることが好ましく、1質量%以上15質量%以下であることがより好ましく、2質量%以上10質量%以下であることが更に好ましい。
・非晶性ポリエステル樹脂セグメント及びスチレンアクリル樹脂セグメントを有する非晶性樹脂(以下「ハイブリット非晶性樹脂」とも称する)
ハイブリット非晶性樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂セグメントとスチレンアクリル樹脂セグメントとが化学結合している非晶性樹脂である。
ハイブリッド非晶性樹脂は、ポリエステル樹脂からなる主鎖と、該主鎖に化学結合したスチレンアクリル樹脂からなる側鎖とを有する樹脂;スチレンアクリル樹脂からなる主鎖と、該主鎖に化学結合したポリエステル樹脂からなる側鎖とを有する樹脂;ポリエステル樹脂とスチレンアクリル樹脂とが化学結合してなる主鎖を有する樹脂;ポリエステル樹脂とスチレンアクリル樹脂とが化学結合してなる主鎖と、該主鎖に化学結合したポリエステル樹脂からなる側鎖及び該主鎖に化学結合したスチレンアクリル樹脂からなる側鎖の少なくとも一方の側鎖とを有する樹脂;等が挙げられる。
各セグメントの非晶性ポリエステル樹脂及びスチレンアクリル樹脂については、上述の通りであり、説明を省略する。
非晶性樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂、並びに、ポリエステル樹脂セグメント及びスチレンアクリルセグメントを有する非晶性樹脂の少なくとも一方を含むことが好ましい。
ハイブリッド非晶性樹脂全体に占めるポリエステル樹脂セグメントとスチレンアクリル樹脂セグメントとの総量は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることが更に好ましく、100質量%であることが更に好ましい。
ハイブリッド非晶性樹脂において、ポリエステル樹脂セグメントとスチレンアクリル樹脂セグメントとの合計量に占めるスチレンアクリル樹脂セグメントの割合は、20質量%以上60質量%以下であることが好ましく、25質量%以上55質量%以下であることがより好ましく、30質量%以上50質量%以下であることが更に好ましい。
ハイブリッド非晶性樹脂は、以下の(i)~(iii)のいずれかの方法により製造することが好ましい。
(i)多価アルコールと多価カルボン酸との縮重合によってポリエステル樹脂セグメントを作製した後、スチレンアクリル樹脂セグメントを構成する単量体を付加重合させる。
(ii)付加重合性単量体の付加重合によってスチレンアクリル樹脂セグメントを作製した後、多価アルコールと多価カルボン酸とを縮重合させる。
(iii)多価アルコールと多価カルボン酸との縮重合と、付加重合性単量体の付加重合とを並行して行う。
ハイブリッド非晶性樹脂は、全結着樹脂に占める割合が60質量%以上98質量%以下であることが好ましく、65質量%以上96質量%以下であることがより好ましく、70質量%以上95質量%以下であることが更に好ましい。
非晶性樹脂の特性について説明する。
非晶性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。
結晶性樹脂について説明する。
結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ビニル樹脂(例えば、ポリアルキレン樹脂、長鎖アルキル(メタ)アクリレート樹脂等)等の公知の結晶性樹脂が挙げられる。これらの中でも、トナーの機械的強度および低温定着性の点から、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂としては、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。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。
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、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の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等が挙げられる。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。
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は、例えば、非晶性ポリエステル樹脂と同様に、公知の製造方法により得られる。
結晶性ポリエステル樹脂としては、α,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸とα,ω-直鎖脂肪族ジオールとの重合体が好ましい。
α,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、2個のカルボキシ基をつなぐアルキレン基の炭素数が3以上14以下であるα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸が好ましく、前記アルキレン基の炭素数は4以上12以下がより好ましく、前記アルキレン基の炭素数は6以上10以下が更に好ましい。
α,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、1,6-ヘキサンジカルボン酸(慣用名スベリン酸)、1,7-ヘプタンジカルボン酸(慣用名アゼライン酸)、1,8-オクタンジカルボン酸(慣用名セバシン酸)、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が挙げられ、中でも、1,6-ヘキサンジカルボン酸、1,7-ヘプタンジカルボン酸、1,8-オクタンジカルボン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸が好ましい。
α,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸は、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,ω-直鎖脂肪族ジオールとしては、2個のヒドロキシ基をつなぐアルキレン基の炭素数が3以上14以下であるα,ω-直鎖脂肪族ジオールが好ましく、前記アルキレン基の炭素数は4以上12以下がより好ましく、前記アルキレン基の炭素数は6以上10以下が更に好ましい。
α,ω-直鎖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、1,12-ドデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール等が挙げられ、中でも、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-デカンジオールが好ましい。
α,ω-直鎖脂肪族ジオールは、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,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸とα,ω-直鎖脂肪族ジオールとの重合体としては、1,6-ヘキサンジカルボン酸、1,7-ヘプタンジカルボン酸、1,8-オクタンジカルボン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、及び1,10-デカンジカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種と、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-デカンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種との重合体が好ましい。
結着樹脂の含有量は、トナー粒子全体に対して、40質量%以上96質量%以下が好ましく、50質量%以上93質量%以下がより好ましく、60質量%以上90質量%以下がさらに好ましい。
結晶性樹脂c1の含有量は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、トナー粒子に対して、2質量%以上25質量%以下であることが好ましく、3質量%以上20質量%以下であることがより好ましく、4質量%以上15質量%以下であることがさらに好ましい。
結晶性樹脂c1の含有量は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、非晶性樹脂に対して、2質量%以上40質量%以下であることが好ましく、3質量%以上35質量%以下であることがより好ましく、4質量%以上30質量%以下であることがさらに好ましい。
結晶性樹脂(c1)の含有量は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、結晶性樹脂の総量に対して、60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。
非晶性樹脂(a1)と非晶性樹脂(a2)との質量比(a1/a2)は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、0.2~10.0であることが好ましく、0.5~9.0であることがより好ましく、0.8~8.0であることがさらに好ましい。
非晶性樹脂(a1)と非晶性樹脂(a2)の含有量の総和は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、非晶性樹脂に対して、80質量%以上であることが好ましく、85質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。
非晶性樹脂の含有量は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、トナー粒子に対して、35質量%以上95質量%以下であることが好ましく、40質量%以上92質量%以下であることがより好ましく、45質量%以上90質量%以下であることがさらに好ましい。
結晶性樹脂と非晶性樹脂との質量比(結晶性樹脂/非晶性樹脂)は、2/98以上50/50以下であることが好ましく、4/96以上40/60以下であることがより好ましい。
-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等の顔料;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、チアゾール系等の染料;が挙げられる。
着色剤は、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。
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。
着色剤の含有量は、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140℃以下が好ましく、60℃以上120℃以下がより好ましい。
離型剤の融解温度は、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。
離型剤の含有量は、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、4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、無機粉体等の公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。
[外添剤]
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。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、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。疎水化処理剤の量は、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上60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、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。
外添剤の外添量は、トナー粒子に対して、0.01質量%以上10.0質量%以下が好ましく、0.1質量%以上6.0質量%以下がより好ましい。
[トナーの製造方法]
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。これらの製法に特に制限はなく、公知の製法が採用される。
例えば、混練粉砕法によるトナー粒子の製造方法の一例について説明する。
混練粉砕法は、例えば、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含む結着樹脂と着色剤と、を溶融混練した後、粉砕、分級することでトナー粒子を製造する方法である。混練粉砕法では、例えば、結着樹脂及び着色剤を含む構成成分を溶融混練する混練工程と、溶融混練物を冷却する冷却工程と、冷却後の混練物を粉砕する粉砕工程と、粉砕物を分級する分級工程と、を経てトナー粒子が製造される。
以下、混練粉砕法の各工程の詳細について説明する。
-混練工程-
混練工程は、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含む結着樹脂を含む成分を溶融混練し、混練物を得る工程である。
混練工程に用いられる混練機としては、例えば、三本ロール型、一軸スクリュー型、二軸スクリュー型、バンバリーミキサー型が挙げられる。
また、溶融温度としては、混練する結着樹脂の種類、配合比等に応じて決定されればよい。
-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る。
冷却工程における冷却方法としては、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。
-粉砕工程-
冷却工程により冷却された混練物を、粉砕工程で粉砕することで粒子が形成される。
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。
-分級工程-
粉砕工程で得られた粉砕物(粒子)は、必要に応じて、目的の平均粒径のトナー粒子を得るため、分級工程にて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。
-熱風処理工程-
分級工程後、必要に応じて、目的の円形度のトナー粒子を得るため、熱風処理工程にて熱風処理を行ってもよい。
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。
<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、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、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1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1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1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2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2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2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1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱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、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
<非晶性樹脂(a1-1)の合成>
・テレフタル酸 :90モル部
・フマル酸 :10モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 :95モル部
・ネオペンチルグリコール : 5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フラスコに、上記の材料を仕込み、1時間を要して温度を210℃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。このようにして、重量平均分子量(Mw)が18,000、Fedors法により算出したSP値が10.20である非晶性樹脂(a1-1)を得た。
<非晶性樹脂(a2-1)の合成>
・テレフタル酸 :86モル部
・フマル酸 :10モル部
・無水トリメリット酸 : 4モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:15モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 :10モル部
・プロピレングリコール 75部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えたフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間を要して温度を210℃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2時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。このようにして、重量平均分子量(Mw)が65,000、Fedors法により算出したSP値が10.98である非晶性樹脂(a2-1)を得た。
<非晶性樹脂(a2-2)の合成>
・テレフタル酸 :96部
・無水トリメリット酸 : 4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:95部
・ネオペンチルグリコール : 5部
材料を上記の材料とした以外は、非晶性樹脂(a2-1)と同様の仕様とし、非晶性樹脂(a2-2)を得た。
<結晶性樹脂(c1-1)の合成>
・セバシン酸 :202部
・1,6-ヘキサンジオール :118部
・ジブチル錫オキサイド(触媒):0.5部
加熱乾燥した三口フラスコに上記の材料を入れ、三口フラスコ内の空気を窒素ガスで置換して不活性雰囲気とし、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌還流を行った。このようにして、重量平均分子量(Mw)が21,000、Fedors法により算出したSP値が9.19である結晶性樹脂(c1-1)を得た。
<非晶性樹脂(a1-2)~(a1-8)の合成>
原料を表1に示す仕様とした以外は、非晶性樹脂(a1-1)と同様の操作を行い、非晶性樹脂(a1-2)~(a1-8)を得た。表1に、各樹脂のSP値及びMwを示す。
<非晶性樹脂(a2-2)~(a2-12)の合成>
原料を表1に示す仕様とした以外は、非晶性樹脂(a2-1)と同様の操作を行い、非晶性樹脂(a2-2)~(a2-12)を得た。表1に、各樹脂のSP値及びMwを示す。
<結晶性樹脂(c1-2)~(c1-4)の合成)>
原料を表2に示す仕様とした以外は、結晶性樹脂(c1-1)と同様の操作を行い、結晶性樹脂(c1-2)~(c1-4)を得た。表1に、各樹脂のSP値及びMwを示す。
表1中、各項目は以下の化合物を指す。なお、表1中、空欄部は、各材料を含まないことを指す。
・TPA :テレフタル酸
・IPA :イソフタル酸
・AA :アジピン酸
・TMA :無水トリメリット酸
・BPA-2PO:ビスフェノールA-プロピレンオキサイド2モル付加物
・BPA-3PO:ビスフェノールA-プロピレンオキサイド3モル付加物
・BPA-2EO:ビスフェノールA-エチレンオキサイド2モル付加物
・NPG :ネオペンチルグリコール
・PG :プロピレングリコール
[実施例1]
・非晶性ポリエステル樹脂(a1-1) :60部
・非晶性ポリエステル樹脂(a2-1) :21部
・結晶性ポリエステル樹脂(c1-1) : 7部
・着色剤1(カーボンブラック、三菱ケミカル社製#25): 7部
・ワックス(パラフィンワックス、日本精蝋社製HNP9): 5部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM75L;日本コークス工業製)にて混合した後、二軸混練押出機(TEM-48SS:芝浦機械製)で温度110℃、スクリュー回転数を250rpmの条件で混練し、混練物の圧延、冷却をおこなった。得られた混練物をハンマーミルにて粗粉砕後、ジェットミル(AFG;ホソカワミクロン社製)で粉砕、エルボージェット分級機(EJ-LABO;日鉄鉱業社製)にて分級を行い、トナー粒子1を得た。
・トナー粒子1 :100部
・ゾルゲル法シリカ粒子(個数平均粒径=120nm) :2.0部
・チタン酸ストロンチウム粒子(個数平均粒径=50nm):0.2部
以上材料をヘンシェルミキサーで混合し、トナー1を得た。
[実施例2~14、実施例19及び比較例1~5]
各樹脂の種類、含有量等を表1~表3に示す仕様とした以外は、実施例1と同様の手法により、各例のトナーを得た。
[実施例15]
実施例1において、混練する際の温度を100℃、回転数を600rpmとした以外は、実施例1と同様の手法により、トナー15を得た。
[実施例16]
実施例1において、混練する際の温度を100℃、回転数を560rpmとした以外は、実施例1と同様の手法により、トナー16を得た。
[実施例17]
実施例1において、混練する際の温度を130℃、回転数を200rpmとした以外は、実施例1と同様の手法により、トナー17を得た。
[実施例18]
実施例1において、混練する際の温度を130℃、回転数を180rpmとした以外は、実施例1と同様の手法により、トナー18を得た。
得られた各例のトナーに関し、既述の方法に従って、下記特性を測定した。結果を表3に示す。なお、表3中、「-」は、各材料を含まないことを指す。
・非晶性樹脂a1の重量平均分子量Mw(a1)
・非晶性樹脂a2の重量平均分子量Mw(a2)
・非晶性樹脂c1の重量平均分子量Mw(c1)
・Mw(a2)-Mw(a1)
・非晶性樹脂a1の溶解度パラメータ値(SP値)SP(a1)
・非晶性樹脂a2の溶解度パラメータ値(SP値)SP(a2)
・結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値(SP値)SP(c1)
・|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|
・|SP(a2)-SP(c1)|
・SP(a1)
・SP(a2)
・SP(c1)
・トナー粒子に対する結晶性樹脂c1の含有量
・非晶性樹脂に対する結晶性樹脂c1の含有量
・ボロノイ多角形の面積の変動係数
・島部の平均径
・トナー粒子に対する非晶性樹脂の含有量
・非晶性樹脂の種類
・結晶性樹脂の種類
表3中の略名の詳細を下記に示す。
・PES:ポリエステル樹脂
・Hybrid:ポリエステル樹脂セグメント及びスチレン-アクリル共重合体セグメントを有するハイブリット樹脂
(筋状の画像欠陥の評価)
株式会社富士フイルムビジネスイノベーション社製複合機Apeos C2570dを30℃の環境に設置し、各例のトナーを使用した現像剤を現像装置に充填した。この画像形成装置により、画像密度0.4%の画像をA4で2000枚連続して出力した。その後、A4サイズの全面ハーフトーン画像と、全面文字のみに画像をプリントし、形成された画像について、以下の目視の判断基準により筋状の画像欠陥の有無を評価した。結果を表3に示す。
-判断基準-
A:筋が未発生。
B:注視すると微かに筋の存在が見られるが許容できる。
C:ハーフトーンの画像において筋状の画像の存在が微かに確認できるが実用上問題にはならず許容できる。
D:ハーフトーンの画像及び文字画像で筋の存在がはっきりと分かる。
上記結果から、本実施例は、比較例に比べて、筋状の画像欠陥が抑制されることがわかった。
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)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
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)

Claims (13)

  1. 結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、
    前記結着樹脂が、非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含む非晶性樹脂と、結晶性樹脂c1を含む結晶性樹脂と、を含み、
    前記トナー粒子は、前記非晶性樹脂を含む海部と前記結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造を有し、前記島部の平均径が100nm以上800nm以下であり、
    前記非晶性樹脂a1の重量平均分子量をMw(a1)、
    前記非晶性樹脂a2の重量平均分子量Mw(a2)、
    前記非晶性樹脂a1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a1)、
    前記非晶性樹脂a2の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a2)、
    前記結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(c1)、としたとき、下記式(1)及び(2)を満たし、
    前記Mw(a1)の値が12,000以上22,000以下である、静電荷像現像用トナー。
    式(1):10,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦150,000
    式(2):|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
  2. 前記式(1)は、下記式(1-3)を更に満たす、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
    式(1-3):30,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦ 100,000
  3. 前記式(2)は、下記式(2-2)を更に満たす、請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
    式(2-2):0.2≦|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
  4. 下記式(3)を更に満たす、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。
    式(3):0.8≦|SP(a2)-SP(c1)|≦2.5
  5. 前記結晶性樹脂c1の含有量は、前記トナー粒子に対して、2質量%以上25質量%以下である、請求項1~請求項のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記結晶性樹脂c1の含有量は、前記非晶性樹脂に対して、2質量%以上40質量%以下である、請求項に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記非晶性樹脂の含有量が、トナー粒子に対して、35質量%以上95質量%以下である、請求項1~請求項のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記非晶性樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂、並びに、ポリエステル樹脂セグメント及びスチレン-アクリル共重合体セグメントを有するハイブリット樹脂の少なくとも一方を含む、請求項1~請求項のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 前記結晶性樹脂は結晶性ポリエステル樹脂を含む、請求項1~請求項のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  10. 請求項1~請求項のいずれか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。
  11. 請求項1~請求項のいずれか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。
  12. 請求項10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。
  13. 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10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。
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