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JP7047527B2 - 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、画像形成方法及び画像形成装置 - 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、画像形成方法及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、静電荷像現像用トナー、静電潜像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置に関する。
従来から、電子写真方式の画像形成において、静電荷像現像用トナーを用いる技術が知られている。
ここで、特許文献1には、「少なくともポリエステル樹脂およびスチレンアクリル樹脂を有する結着樹脂と、着色剤と、離型剤とを含有するトナー粒子を含む静電荷像現像用トナー」が開示されている。さらに、特許文献1では、前記トナー粒子は、ポリエステル樹脂からなるマトリクス相中に、スチレンアクリル樹脂のドメイン相と、離型剤のドメイン相とが分散された形態をとり、スチレンアクリル樹脂のドメイン相と離型剤のドメイン相とが隣接して存在することも、開示されている。
また、特許文献2には、「主鎖である非晶性ポリエステル樹脂ユニットに側鎖である結晶性ポリエステル樹脂ユニットが化学的に結合したグラフト共重合体であるハイブリッドポリエステル樹脂と、非晶性ポリエステル樹脂とを含む結着樹脂を含む静電荷像現像用トナー」が開示されている。さらに、特許文献2では、前記結着樹脂は、前記非晶性ポリエステル樹脂の連続相中に、ハイブリッドポリエステル樹脂の分散相が分散された相分離構造を有することも、開示されている。
また、特許文献3には、「結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性ポリエステル樹脂ユニットとが化学的に結合した構造を有するハイブリッド結晶性樹脂を含む結着樹脂と、結晶核剤と、を含有するトナー母体粒子を含有する静電潜像現像用トナー」が開示されている。
特開2016-053677号公報 特開2016-183996号公報 特開2016-224367号公報
従来、結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリエステル樹脂ユニットを化学結合したハイブリッド樹脂とビニル系樹脂とを含む結着樹脂と、離型剤と、を含有するトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーでは、低温定着性が得られることが知られている。しかしながら、この静電荷像現像用トナーは、低温環境下において、定着温度が低すぎるために定着部材に静電荷像現像用トナーが転移する現象(以下、「コールドオフセット」とも称す)が発生することがある。
そこで、本発明では、結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂を化学結合したハイブリッド樹脂とビニル系樹脂とを含む結着樹脂と、離型剤と、を含有するトナー粒子を有し、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域にハイブリッド樹脂のドメインが平均面積率10%未満又は20%超えで存在する静電荷像現像用トナーである場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーを提供することを課題とする。
上記課題は、以下の手段により解決される。
<1> 結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリエステル樹脂ユニットを化学結合したハイブリッド樹脂と、ビニル系樹脂と、を含む結着樹脂と、
離型剤と、
を含むトナー粒子を有し、
前記トナー粒子中に前記離型剤のドメイン及び前記ハイブリッド樹脂のドメインを有し、
前記離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、前記ハイブリッド樹脂のドメインが平均面積率10%以上20%以下で存在している、静電荷像現像用トナー。
<2> 結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリエステル樹脂ユニットを化学結合したハイブリッド樹脂と、ビニル系樹脂と、を含む結着樹脂と、
離型剤と、
を含むトナー粒子を有し、
前記トナー粒子中に前記離型剤のドメイン及び前記ハイブリッド樹脂のドメインを有し、
前記離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、前記ハイブリッド樹脂のドメインが平均個数2以上7以下で存在している、静電荷像現像用トナー。
<3> 前記ビニル系樹脂は、スチレン(メタ)アクリル樹脂である、前記<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4> 前記離型剤のドメインの平均径が0.5μm以上2μm未満である、前記<1>~<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<5> 前記離型剤のドメインの平均径が0.6μm以上1.5μm未満である、前記<4>に記載の静電荷像現像用トナー。
<6> 前記ハイブリッド樹脂のドメインの平均径に対する、前記離型剤のドメインの平均径の比が、1.2/0.5以上1.1/0.1以下である、前記<1>~<5>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<7> 前記トナー粒子全体に対する前記離型剤のドメインの平均面積率と、前記トナー粒子全体に対する前記ハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率との比が、10/50以上30/17以下である、前記<1>~<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<8> 前記トナー粒子全体に対する前記離型剤のドメインの平均個数と、前記トナー粒子全体に対する前記ハイブリッド樹脂のドメインの平均個数との比が、16/50以上20/25以下である、前記<1>~<7>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<9> 前記トナー粒子に対する前記離型剤の含有量が、3質量%以上30質量%未満である、前記<1>~<8>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<10> 前記離型剤に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が、200質量%以上500質量%以下である、前記<1>~<9>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<11> 前記トナー粒子に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が、30質量%以上50質量%未満である、前記<1>~<10>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<12> 前記離型剤の融解温度と前記ハイブリッド樹脂の融解温度との差分が49℃以下である、前記<1>~<11>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<13> 前記離型剤の融解温度と前記ハイブリッド樹脂の融解温度との差分が35℃以下である、前記<12>に記載の静電荷像現像用トナー。
<14> 前記<1>~<13>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潜像現像剤。
<15> 前記<1>~<13>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。
<16> 前記<14>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。
<17> 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、
前記<14>に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
<18> 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<14>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>又は<3>に記載の発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂を化学結合したハイブリッド樹脂とビニル系樹脂とを含む結着樹脂と、離型剤と、を含有するトナー粒子を有し、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に前記ハイブリッド樹脂のドメインが平均面積率10%未満又は20%超えで存在する静電荷像現像用トナーである場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<2>又は<3>に記載の発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂を化学結合したハイブリッド樹脂とビニル系樹脂とを含む結着樹脂と、離型剤と、を含有するトナー粒子を有し、前記トナー粒子中に前記離型剤のドメイン及び前記ハイブリッド樹脂のドメインを有し、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、前記ハイブリッド樹脂のドメインが平均個数2未満又は7超えで存在している、静電荷像現像用トナーである場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<4>又は<5>に記載の発明によれば、前記離型剤のドメインの平均径が0.5μm未満又は2μm以上である場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<6>に記載の発明によれば、前記ハイブリッド樹脂のドメインの平均径に対する、前記離型剤のドメインの平均径の比が、1.2/0.5未満又は1.1/0.1超えである場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<7>に記載の発明によれば、前記トナー粒子全体に対する前記離型剤のドメインの平均面積率と、前記トナー粒子全体に対する前記ハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率との比が、10/50未満又は30/17超えである場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<8>に記載の発明によれば、前記トナー粒子全体に対する前記離型剤のドメインの平均個数と、前記トナー粒子全体に対する前記ハイブリッド樹脂のドメインの平均個数との比が、16/50未満又は20/25超えである場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<9>に記載の発明によれば、前記トナー粒子に対する前記離型剤の含有量が、3質量%未満又は30質量%以上である場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<10>に記載の発明によれば、前記離型剤に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が、200質量%未満又は500質量%超えである場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<11>に記載の発明によれば、前記トナー粒子に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が、30質量%未満又は50質量%以上である場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<12>又は<13>に記載の発明によれば、前記離型剤の融解温度と前記ハイブリッド樹脂の融解温度との差分が49℃超えである場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<14>、<15>、<16>、<17>又は<18>に記載の発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂を化学結合したハイブリッド樹脂とビニル系樹脂とを含む結着樹脂と、離型剤と、を含有するトナー粒子を有し、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に前記ハイブリッド樹脂のドメインが平均面積率10%未満又は20%超えで存在する静電荷像現像用トナーである場合に比べ、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法又は画像形成装置が提供される。
本実施形態に係るトナー粒子の断面の一例を示す模式図である。 本実施形態に係るトナー粒子の断面における、離型剤のドメインと離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に存在するハイブリッド樹脂のドメインとの関係の一例を示す模式図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
なお、本実施形態において、対象物中の各成分の量は、対象物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、対象物中に存在する該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
-静電荷像現像用トナー-
第一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、結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリエステル樹脂ユニットを化学結合したハイブリッド樹脂(以下、単に「ハイブリッド樹脂」とも称す)とビニル系樹脂とを含む結着樹脂と、離型剤と、を含むトナー粒子を有し、前記トナー粒子中に前記離型剤のドメイン及び前記ハイブリッド樹脂のドメインを有し、前記離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、前記ハイブリッド樹脂のドメインが平均面積率10%以上20%以下で存在している。
従来、ハイブリッド樹脂及びビニル系樹脂を含む結着樹脂と、離型剤と、を含有するトナー粒子を有するトナーを使用すると、低温定着性が得られることが知られている。しかしながら、低温環境下において、上記構成のトナー粒子を用いて画像を形成すると、画像形成初期における定着部材の温度が、目的とする温度まで達しないことがある。そのため、低温環境下においては、コールドオフセットが発生する傾向にある。このコールドオフセットが生じる要因は必ずしも明らかではないが、以下のように考えることができる。
上記構成のトナーでは、ハイブリッド樹脂と離型剤の親和性が高い傾向にある。そのため、ハイブリッド樹脂からなるドメインが、離型剤からなるドメインの表面を、取り囲むように偏在すると考えられる。ハイブリッド樹脂のドメインが、離型剤のドメインの表面に偏在すると、離型剤のトナー粒子表面への染み出しが不十分になると考えられる。離型剤のトナー粒子表面への染み出しが不十分であると、トナー粒子の離型性が低下する傾向にある。特に、低温環境下において、このトナー粒子の離型性が低いと、該トナー粒子を用いて画像を形成する際に、画像形成初期における定着部材の温度が、目的とする温度まで達しないとき、コールドオフセットが発生すると考えられる。
一方、第一実施形態に係るトナーは、例えば、図1に示すように、トナー粒子中において、ビニル系樹脂の連続相、ハイブリッド樹脂のドメイン、及び離型剤のドメインを形成する。そして、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、ハイブリッド樹脂のドメインが平均面積率10%以上20%以下で存在している。つまり、ハイブリッド樹脂のドメインが、離型剤のドメインの表面に偏在することなく、トナー粒子全体に分散した状態をとる。ハイブリッド樹脂がトナー粒子全体に分散することにより、トナー粒子の離型性が改善される傾向にある。その結果、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制するトナーが提供されると考えられる。なお、図1中、700はトナー粒子、600はハイブリッド樹脂のドメイン、500は離型剤のドメイン、及び400はビニル系樹脂の連続相を示す。
また、第二実施形態に係るトナーでは、結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリエステル樹脂ユニットを化学結合したハイブリッド樹脂とビニル系樹脂とを含む結着樹脂と、離型剤と、を含むトナー粒子を有し、トナー粒子中に離型剤のドメイン及びハイブリッド樹脂のドメインを有し、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、ハイブリッド樹脂のドメインが平均個数2以上7以下で存在する。
従来のトナーは、上述のように、ハイブリッド樹脂と離型剤の親和性が高い傾向にある。そのため、ハイブリッド樹脂からなるドメインが、離型剤からなるドメインの表面を、取り囲むように偏在すると考えられる。より具体的には、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、ハイブリッド樹脂のドメインが多数偏在する(例えば、平均個数7超えのハイブリッド樹脂が偏在する)傾向にある。ハイブリッド樹脂のドメインが、離型剤のドメインの表面に偏在すると、離型剤のトナー粒子表面への染み出しが不十分になると考えられる。その結果、トナー粒子の離型性が低下し、低温環境下においてコールドオフセットが発生すると考えられる。
第二実施形態に係るトナーでは、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、ハイブリッド樹脂のドメインが平均個数2以上7以下で存在する。つまり、ハイブリッド樹脂が、離型剤のドメインの表面から100nm以内に偏在することなく、トナー粒子全体に分散した状態をとる。ハイブリッド樹脂がトナー粒子全体に分散することにより、第一実施形態に係るトナーと同様に、トナー粒子の離型性が改善される傾向にある。その結果、低温定着性を有しつつ、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制するトナーが提供されると考えられる。
以下、第一及び第二実施形態(以下、便宜上「本実施形態」とまとめて称する)に係るトナーの構成を詳細に説明する。なお、符号は省略して説明する。
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-
以下、トナー粒子について説明する。
トナー粒子は、ハイブリッド樹脂及びビニル系樹脂を含む結着樹脂と、離型剤と、を含有する。本実施形態に係るトナー粒子は、その他の成分を含んで構成されてもよい。
[トナー粒子の特性]
以下、トナー粒子の特性について説明する。
トナー粒子は、離型剤のドメイン及びハイブリッド樹脂のドメインを有し、例えば、図2に示すように、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、ハイブリッド樹脂のドメインが平均面積率10%以上20%以下で存在している。
また、トナー粒子は、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、ハイブリッド樹脂のドメインが平均個数2以上7以下で存在している。
離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に存在するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率及び平均個数を上述の範囲とする制御方法としては、例えば、後述するトナー粒子の製造における凝集工程で、ハイブリッド樹脂粒子分散液を段階的に添加する方法、ハイブリッド樹脂粒子分散液に含まれるハイブリッド樹脂の含有量を調整する方法等が挙げられる。
(各ドメインの平均面積率)
離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に存在するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率は、10%以上20%以下であり、好ましくは12%以上18%以下であり、より好ましくは13%以上18%以下である。
離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に存在するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率が、10%以上であると、トナーが低温定着性を有する。一方、該ハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率が、20%以下であると、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する。
トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均面積率は、5%以上30%以下であることが好ましく、5%以上20%以下であることがより好ましく、5%以上15%以下であることが更に好ましい。
トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率は、30%以上60以下であることが好ましく、30%以上50%以下であることがより好ましく、40%以上50%以下であることが更に好ましい。
トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均面積率と、トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率との比(トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均面積率/トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率)は、低温定着性を有しつつ低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する観点から、10/50以上30/17以下であることが好ましく、10/50以上12/16以下であることがより好ましく、10/50以上10/14以下であることが更に好ましい。
(各ドメインの平均径)
離型剤のドメインの平均径は、低温定着性を有しつつ低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する観点から、0.5μm以上2μm未満であることが好ましく、0.6μm以上1.8μm未満であることがより好ましく、0.6μm以上1.5μm未満であることが更に好ましい。
ハイブリッド樹脂のドメインの平均径は、0.08μm以上0.6μm未満であることが好ましく、0.1μm以上0.5μm未満であることがより好ましく、0.1μm以上0.4μm未満であることが更に好ましい。
ハイブリッド樹脂のドメインの平均径に対する離型剤のドメインの平均径の比(離型剤のドメインの平均径の比/ハイブリッド樹脂のドメインの平均径)は、低温定着性を有しつつ低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する観点から、1.2/0.5以上1.1/0.1以下であることが好ましく、1.2/0.4以上1.1/0.1以下であることがより好ましく、1.2/0.4以上1.1/0.15以下であることが更に好ましい。
なお、離型剤のドメインの平均径は、例えば、トナー粒子を凝集合一法で製造し、製造の際に使用する離型剤粒子分散液に含まれる離型剤粒子の体積平均粒子径を調整すること;体積平均粒子径の異なる離型剤粒子分散液を複数用意し、それを組み合せて使用すること;凝集粒子形成工程における昇温速度及び各分散液の固形分量を調整すること;融合・合一工程における温度(急冷条件等)を調整すること;界面活性剤の量を調整すること;等によって制御しうる。また、ハイブリッド樹脂のドメインの平均径も同様の手法によって制御しうる。
(各ドメインの平均個数)
離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に存在するハイブリッド樹脂のドメインの平均個数は、2以上7以下であり、好ましくは3以上7以下である。
離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に存在するハイブリッド樹脂のドメインの平均個数が、2以上であると、トナーが低温定着性を有する。一方、該ハイブリッド樹脂のドメインの平均個数が、7以下であると、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する。
トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均個数は、低温定着性を有しつつ低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する観点から、8以上30以下であることが好ましく、10以上25以下であることがより好ましく、10以上20以下であることが更に好ましい。
トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均個数は、低温定着性を有しつつ低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する観点から、20以上100以下であることが好ましく、25以上80以下であることがより好ましく、30以上75以下であることが更に好ましい。
トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均個数と、トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均個数との比(トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均個数/トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均個数)は、低温定着性を有しつつ低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制する観点から、16/50以上20/25以下であることが好ましく、16/50以上20/30以下であることがより好ましく、16/50以上18/40以下であることがさらに好ましい。
以下、各ドメインの平均面積率、平均面積率の比、ドメイン径、ドメイン径の比、平均個数及び平均個数の比に関する測定方法を説明する。
トナーをエポキシ樹脂に混合して包埋し、エポキシ樹脂を固化する。その後、ウルトラミクロトーム装置(UltracutUCT、Leica社製)により、得られた固化物を切断し、厚み80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。次に、得られた薄片試料を30℃のデシケータ内で四酸化オスミウムにより3時間染色する。そして、超高分解能電界放出型走査電子顕微鏡(SEM:S-4800、日立ハイテクノロジーズ社製)にて、染色された薄片試料のSEM画像を得る。ここで、ハイブリッド樹脂、ビニル系樹脂、離型剤の順で四酸化オスミウムに染色され易いので、染色度合いに起因する濃淡で、各成分が識別される。試料の状態などにより濃淡が判別しにくい場合は、染色時間を調整する。
離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に存在するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率は(以下、「特定ハイブリッド樹脂のドメイン」とも称す)、以下の方法で求める。
(1)前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒子径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、染色された離型剤のドメインを観察する。
(2)選択した離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域の面積を求める。このとき、該面積は、離型剤のドメインの表面から100nm離れた領域線で取り囲まれる領域の面積から、離型剤のドメイン自体の面積を差し引いた領域の面積を意味する。
(3)特定ハイブリッド樹脂のドメインの面積を求める。なお、一つの離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域の境界線上に、ハイブリッド樹脂のドメインが存在している場合、離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域内に重なるハイブリッド樹脂のドメインの一部の面積を、特定ハイブリッド樹脂のドメインの面積とする。
(4)特定ハイブリッド樹脂のドメインの面積率(%)=(特定ハイブリッド樹脂のドメインの面積/離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域の面積)×100を求める。
(5)上記方法(1)~(4)を、複数のトナー粒子における、100個の離型剤のドメインについて行い、その算術平均値を平均面積率とする。
なお、一つの離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域と、別の離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域とが、重なっている存在している場合、特定ハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率は、個々の離型剤のドメインについて求める。
トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均面積率は、以下の方法で求める。
(1)前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒子径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、染色された離型剤のドメインを観察する。
(2)選択したトナー粒子断面の面積を求める。
(3)トナー粒子断面中に観測される全ての離型剤のドメインの面積を求める。
(4)トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの面積率(%)=(トナー粒子断面中に観測される全ての離型剤のドメインの面積/トナー粒子断面の面積)×100を求める。
(5)上記方法(1)~(4)を、100個のトナー粒子について行い、その算術平均値を平均面積率とする。
トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率は、以下の方法で求める。
(1)前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒子径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、染色されたハイブリッド樹脂のドメインを観察する。
(2)選択したトナー粒子断面の面積を求める。
(3)トナー粒子断面中に観測される全てのハイブリッド樹脂のドメインの面積を求める。
(4)トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂の面積率(%)=(トナー粒子断面中に観測される全てのハイブリッド樹脂のドメインの面積/トナー粒子断面の面積)×100を求める。
(5)上記方法(1)~(4)を、100個のトナー粒子について行い、その算術平均値を平均面積率とする。
トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均面積率と、トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率との比は、以下の方法で求める。
(1)前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒子径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、染色された離型剤のドメイン及びハイブリッド樹脂のドメインを観察する。
(2)前述した方法により、トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均面積率を求める。
(3)前述した方法により、トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率を求める。
(4)トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均面積率と、トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率との比(トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均面積率/トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率)を求める。
離型剤のドメインの平均径は、以下の方法で求める。なお、ハイブリッド樹脂のドメインの平均径についても、離型剤のドメインの平均径と同様にして求める。
(1)前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒子径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、染色された離型剤のドメインを観察する。
(2)前記SEM画像において求めた離型剤の面積から、同一の面積を有する円の直径を円相当径として算出する。
(3)上記方法(1)及び(2)を、複数のトナー粒子における、100個の離型剤のドメインについて行い、各円相当径の算術平均値を平均径とする。
ハイブリッド樹脂のドメインの平均径に対する離型剤のドメインの平均径の比は、以下の方法で求める。
(1)前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒子径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、染色された離型剤のドメイン及びハイブリッド樹脂のドメインを観察する。
(2)前述した方法により、離型剤のドメインの平均径を求める。
(3)前述した方法により、ハイブリッド樹脂のドメインの平均径を求める。
(4)ハイブリッド樹脂のドメインの平均径に対する離型剤のドメインの平均径の比(離型剤のドメインの平均径の比/ハイブリッド樹脂のドメインの平均径)を求める。
特定ハイブリッド樹脂のドメインの平均個数は、以下の方法で求める。
(1)前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒子径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、染色された離型剤のドメインを観察する。
(2)選択した離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に存在するハイブリッド樹脂のドメインの個数を数える。なお、一つの離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域の境界線上に、ハイブリッド樹脂のドメインが存在している場合、該領域の境界線上に存在するハイブリッド樹脂のドメインを、特定ハイブリッド樹脂のドメインとして数える。
(3)上記方法(1)及び(2)を、100個のトナー粒子について行い、その算術平均値を平均個数とする。
トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均個数は、以下の方法で求める。なお、トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均個数についても、該ハイブリッド樹脂の平均個数と同様にして求める。
(1)前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒子径の85%以上であるトナー粒子断面を選択する。
(2)トナー粒子断面中に観測される全てのハイブリッド樹脂のドメインの個数を数える。
(3)上記方法(1)及び(2)を、100個のトナー粒子について行い、その算術平均値を平均個数とする。
トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均個数と、トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均個数との比は、以下の方法で求める。
(1)前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒子径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、染色された離型剤のドメイン及びハイブリッド樹脂のドメインを観察する。
(2)前述した方法により、トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均個数を求める。
(3)前述した方法により、トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均個数を求める。
(4)トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均個数と、トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均個数との比(トナー粒子全体に対する離型剤のドメインの平均個数/トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂のドメインの平均個数)を求める。
トナー粒子の体積平均粒子径D50vは、2.0μm以上6.0μm以下であることが好ましく、3.0μm以上5.0μm以下であることがより好ましく、3.5μm以上4.0μm以下であることが更に好ましい。
なお、トナー粒子の平均粒子径は、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以下の範囲の粒子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)に対して体積を小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒子径を体積平均粒子径D50vと定義する。
トナー粒子の平均円形度としては、0.94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-3000)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。
[結着樹脂]
以下、結着樹脂について説明する。
結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリエステル樹脂ユニットを化学結合したハイブリッド樹脂と、ビニル系樹脂と、を含む。結着樹脂は、その他の結着樹脂を含んで構成されていてもよい。
(ハイブリッド樹脂)
以下、ハイブリッド樹脂について説明する。
本実施形態の結着樹脂は、ハイブリッド樹脂を含む。
ハイブリッド樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリエステル樹脂ユニットを化学結合した樹脂である。
結晶性ポリエステル樹脂ユニットとは、結晶性ポリエステル樹脂に由来する構造を有する樹脂部分を指す。また、非晶性ポリエステル樹脂ユニットとは、非晶性ポリエステル樹脂に由来する構造を有する樹脂部分を指す。
以下、(A)結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び(B)非晶性ポリエステル樹脂ユニットについて説明する。
(A)結晶性ポリエステル樹脂ユニット
結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する結晶性ポリエステル樹脂(以下、単に「結晶性ポリエステル樹脂」とも称す)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。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、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃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、後述する非晶性ポリエステルと同様に、周知の製造方法により得られる。
(B)非晶性ポリエステル樹脂ユニット
非晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する非晶性ポリエステル樹脂(以下、単に「非晶性ポリエステル樹脂」とも称す)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65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
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。
(ハイブリッド樹脂の合成方法)
ハイブリッド樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性ポリエステル樹脂ユニットとを化学結合させた構造の重合体であれば、特に制限されず、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。ハイブリッド樹脂の具体的な合成方法としては、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
(1)非晶性ポリエステル樹脂ユニットを予め重合しておき、該非晶性ポリエステル樹脂ユニットの存在下で結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する重合反応を行ってハイブリッド樹脂を合成する方法
この方法では、まず、上述した非晶性ポリエステル樹脂ユニットを構成する単量体を重合させて非晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する。次に、非晶性ポリエステル樹脂ユニットの存在下で、多価カルボン酸と多価アルコールとを重合反応させ、結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する。このとき、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させると共に、非晶性ポリエステル樹脂ユニットに対し、多価カルボン酸または多価アルコールを付加反応させることにより、ハイブリッド樹脂を合成する。
上記方法において、結晶性ポリエステル樹脂ユニット又は非晶性ポリエステル樹脂ユニット中に、これらユニットが互いに反応する部位を有することが好ましい。具体的には、非晶性ポリエステル樹脂ユニットの形成するとき、非晶性ポリエステル樹脂ユニットを構成する単量体の他に、結晶性ポリエステル樹脂ユニットに残存するカルボキシ基またはヒドロキシル基と反応する部位および非晶性ポリエステル樹脂ユニットと反応する部位を有する化合物も使用することが挙げられる。すなわち、この化合物が結晶性ポリエステル樹脂ユニット中のカルボキシ基又はヒドロキシル基と反応することにより、結晶性ポリエステル樹脂ユニットは非晶性ポリエステル樹脂ユニットと化学的に結合することができる。
上記の方法を用いることで、非晶性ポリエステル樹脂ユニットに結晶性ポリエステル樹脂ユニットが化学結合した構造(グラフト構造)のハイブリッド樹脂を合成することができる。
(2)結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性ポリエステル樹脂ユニットとをそれぞれ形成しておき、これらを結合させてハイブリッド樹脂を合成する方法
この方法では、まず、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させて結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する。また、結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する反応系とは別に、上述した非晶性ポリエステル樹脂ユニットを構成する単量体を重合させて非晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する。このとき、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性ポリエステル樹脂ユニットとが互いに反応する部位を有することが好ましい。なお、両ユニットが互いに反応する部位を組み込む方法は、上述の方法(1)と同様の方法を用いてよい。
次に、上記で形成した結晶性ポリエステルユニットと、非晶性ポリエステル樹脂ユニットとを反応させることにより、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性ポリエステル樹脂ユニットとが化学結合した構造のハイブリッド樹脂を合成する。
結晶性ポリエステル樹脂ユニットおよび非晶性ポリエステル樹脂ユニットに、互いのユニットが反応する部位を有さない場合、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性ポリエステル樹脂ユニットとが共存する系を形成しておき、そこへ結晶性ポリエステル樹脂ユニットおよび非晶性ポリエステル樹脂ユニットと結合可能な部位を有する化合物を投入する方法を採用してもよい。そして、該化合物を介して、結晶性ポリエステル樹脂ユニットと非晶性ポリエステル樹脂ユニットとが化学結合した構造のハイブリッド樹脂を合成してもよい。
(3)結晶性ポリエステル樹脂ユニットを予め形成しておき、該結晶性ポリエステル樹脂ユニットの存在下で非晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する重合反応を行ってハイブリッド樹脂を合成する方法
この方法では、まず、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させて重合を行い、結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する。次に、結晶性ポリエステル樹脂ユニットの存在下で、非晶性ポリエステル樹脂ユニットを構成する単量体を重合反応させて非晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する。このとき、上記方法(1)と同様に、結晶性ポリエステル樹脂ユニットまたは非晶性ポリエステル樹脂ユニット中に、これらユニットが互いに反応する部位を有することが好ましい。なお、両ユニットが互いに反応する部位を組み込む方法は、上述の方法(1)と同様の方法を用いてよい。
上記の方法により、結晶性ポリエステル樹脂ユニットに非晶性ポリエステル樹脂ユニットが化学結合した構造(グラフト構造)のハイブリッド樹脂を形成することができる。
ハイブリッド樹脂の合成方法(1)~(3)の中でも、方法(1)は、非晶性ポリエステル樹脂の側鎖に、結晶性ポリエステル樹脂鎖をグラフト化した構造のハイブリッド樹脂を形成し易く、かつ、生産工程を簡素化できる点から、好ましい。また、方法(1)は、非晶性ポリエステル樹脂ユニットを予め形成してから結晶性ポリエステル樹脂ユニットを結合させるため、結晶性ポリエステル樹脂ユニットの配向が均一になりやすい点からも好ましい。
ハイブリッド樹脂に対する結晶性ポリエステル樹脂ユニットの含有量は、ハイブリッド樹脂に十分な結晶性を付与する観点から、50質量%以上98質量%以下であることが好ましい。
離型剤に対するハイブリッド樹脂の含有量は、低温定着性を有しつつ低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制するトナーを得る観点から、200質量%以上500質量%以下であることが好ましく、200質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、250質量%以上350質量%以下であることが更に好ましい。
トナー粒子全体に対するハイブリッド樹脂の含有量は、低温定着性を有しつつ低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制するトナーを得る観点から、30質量%以上50質量%未満であることが好ましく、30質量%以上48質量%未満であることがより好ましく、35質量%以上45質量%未満であることが更に好ましい。
ハイブリッド樹脂の重量平均分子量(Mw)は、トナーの低温定着性を有する観点から、5000以上100000以下であることが好ましく、7000以上50000以下であることがより好ましく、8000以上20000以下であることが更に好ましい。
ハイブリッド樹脂の分子量分布(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。
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。
ハイブリッド樹脂の融解温度は、55℃以上85℃以下が好ましく、60℃以上80℃以下がより好ましい。
ハイブリッド樹脂の融解温度は、示差走査熱量(DSC)測定により得られた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。より具体的な昇温及び冷却条件としては、昇降速度10℃/minで室温(25℃)から150℃まで昇温し、5分間150℃で等温保持する1回目の昇温過程、冷却速度10℃/minで150℃から0℃まで冷却し、5分間0℃で等温保持する冷却過程、及び昇降速度10℃/minで0℃から150℃まで昇温する2回目の昇温過程を、この順に経て測定した。上記測定において、1回目の昇温過程における結晶性ポリエステル樹脂ユニットに由来する融解ピークのトップ温度を、ハイブリッド樹脂の融解温度(吸熱ピーク温度)とした。
なお、ハイブリッド樹脂における非結晶性ポリエステル樹脂ユニットは、融点を有さず、ガラス転移点(Tg)を有する。非結晶性ポリエステル樹脂ユニットに由来するガラス転移温度は、上述したDSC測定の昇温過程において、30℃以上90℃以下であることが好ましく、40℃以上75℃以下であることがより好ましい。
(ビニル系樹脂)
以下、ビニル系樹脂について説明する。
本実施形態の結着樹脂は、ビニル系樹脂を含む。
ビニル系樹脂とは、ビニル基を有する単量体(以降「ビニル基系単量体」と称する)をラジカル重合して得られた樹脂を指す。ビニル系樹脂は、1種のビニル基系単量体を重合して得られる単独重合体であっても、2種以上のビニル基系単量体を重合して得られる共重合体であってもよい。
ビニル系樹脂としては、例えば、スチレン骨格を有する単量体(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骨格を有する単量体(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骨格を有する単量体(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル骨格を有する単量体(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)、ビニルケトン骨格を有する単量体(例えば、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)、オレフィン骨格を有する単量体(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等が挙げられる。
上記の中でも、ビニル系樹脂は、低温定着性を有する観点から、スチレン骨格を有する単量体と、(メタ)アクリル酸エステル骨格を有する単量体とを共重合したスチレン(メタ)アクリル樹脂であることが好ましい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリロイル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。「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」のいずれをも含む表現である。また、「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」及び「メタクリロイル基」のいずれをも含む表現である。
スチレン骨格を有する単量体(以下、「スチレン系単量体」と称する)としては、例えば、スチレン、アルキル置換スチレン(例えば、α-メチルスチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、2-エチルスチレン、3-エチルスチレン、4-エチルスチレン等)、ハロゲン置換スチレン(例えば、2-クロロスチレン、3-クロロスチレン、4-クロロスチレン等)、ビニルナフタレン等が挙げられる。スチレン系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
これらの中で、スチレン系単量体としては、反応し易さ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンが好ましい。
(メタ)アクリロイル基を有する単量体(以下、「(メタ)アクリル系単量体」と称する)としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、(メタ)アクリル酸n-メチル、(メタ)アクリル酸n-エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸n-ペンチル、アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸n-ヘプチル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸n-デシル、(メタ)アクリル酸n-ドデシル、(メタ)アクリル酸n-ラウリル、(メタ)アクリル酸n-テトラデシル、(メタ)アクリル酸n-ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n-オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t-ブチルシクロヘキシル等)、(メタ)アクリル酸アリールエステル(例えば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t-ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル等)、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸β-カルボキシエチル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。(メタ)アクリル酸系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体との共重合比(質量基準、スチレン系単量体/(メタ)アクリル系単量体)は、例えば85/15乃至70/30であることがよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、画像の裏移りを抑制する点で、架橋構造を有することが好ましい。架橋構造を有するスチレン(メタ)アクリル樹脂は、例えば、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリル酸骨格を有る単量体と架橋性単量体とを少なくとも共重合して、架橋した架橋物が挙げられる。
架橋性単量体としては、例えば、2官能以上の架橋剤が挙げられる。
2官能の架橋剤としては、例えば,ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2-([1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
多官能の架橋剤としては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2-ビス(4-メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルアソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
全単量体に対する架橋性単量体の共重合比(質量基準、架橋性単量体/全単量体)は、例えば2/1000以上30/1000以下であることがよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、画像の裏移り抑制の点で、例えば、30000以上200000以下がよく、好ましくは40000以上100000以下、より好ましくは50000以上80000以下である。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、ポリエステル樹脂の重量平均分子量と同じ方法により測定する。
ビニル系樹脂に対するスチレン(メタ)アクリル樹脂の含有量は、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、98質量%以上100質量%以下であることがより好ましい。
結着樹脂に対するビニル系樹脂の含有量は、例えば、10質量%以上30質量%以下がよく、好ましくは12質量%以上28質量%以下、より好ましくは15質量%以上25質量%以下である。
(離型剤)
以下、離型剤について説明する。
本実施形態のトナー粒子は、離型剤を含む。
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。
離型剤の融解温度とハイブリッド樹脂の融解温度との差分は、49℃以下であることが好ましく、40℃以下であることがより好ましく、35℃以下であることがさらに好ましく、0℃であることが特に好ましい。
離型剤の融解温度とハイブリッド樹脂の融解温度との差分が、49℃以下であると、狭い温度範囲で粘度が低下して融解する性質(シャープメルト性)を有し、トナーが低温定着性を有する傾向にある。
融解温度は、ハイブリッド樹脂の融解温度の測定と同様にして求める。
トナー粒子に対する離型剤の含有量は、低温環境下におけるコールドオフセットの発生を抑制するトナーを得る観点から、3質量%以上30質量%未満であることが好ましく、5質量%以上25質量%以下であることがより好ましく、5質量%以上20質量%以下であることが更に好ましい。
[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。
外添剤の樹脂粒子としては、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等が挙げられる。
また、外添剤のクリーニング活剤としては、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が挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0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、例えば、トナー粒子を製造し、トナー粒子に外添剤を外添して製造する。
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、周知の製法が採用される。中でも、凝集合一法によりトナー粒子を得ることが好ましい。
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、
ハイブリッド樹脂粒子が分散されたハイブリッド樹脂粒子分散液を準備する工程(ハイブリッド樹脂粒子分散液準備工程)と;
ビニル系樹脂粒子が分散されたビニル系樹脂粒子分散液を準備する工程(ビニル系樹脂粒子分散液準備工程)と;
離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する工程(離型剤粒子分散液準備工程)と;
離型剤粒子分散液とビニル系樹脂粒子分散液を混合した混合分散液中で(必要に応じて着色剤等の他の粒子分散液も混合した分散液中で)、混合した粒子を凝集させ、第1凝集粒子を形成する工程(第1凝集粒子形成工程)と;
第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、ハイブリッド樹脂粒子分散液とを混合し、第2凝集粒子を形成する工程(第2凝集粒子形成工程)と;
第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液を加熱し、第2凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と;
を経て、トナー粒子を製造する。
以下、凝集合一法の各工程の詳細について説明する。以下の説明では、着色剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
-各分散液準備工程-
まず、ハイブリッド樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液、ビニル系樹脂粒子が分散されたビニル系樹脂粒子分散液、着色剤粒子が分散された着色剤分散液、及び離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
ハイブリッド樹脂粒子分散液は、例えば、ハイブリッド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。
ハイブリッド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;などが挙げられる。これらは、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。
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;などが挙げられる。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種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ハイブリッド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、ダイノミル等を用いた一般的な分散方法が挙げられる。ほかに、転相乳化法によって分散媒にハイブリッド樹脂粒子を分散させてもよい。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(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの転相を行い、樹脂を水系媒体中に粒子状に分散する方法である。
ハイブリッド樹脂粒子分散液と同様にして、ビニル系樹脂粒子分散液、着色剤分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、ハイブリッド樹脂粒子分散液における、分散媒、分散方法、粒子の体積平均粒子径、及び粒子の含有量は、ビニル系樹脂粒子分散液、着色剤分散液、離型剤粒子分散液においても同様である。
-第1凝集粒子形成工程-
第1凝集粒子形成工程では、離型剤粒子分散液と、ビニル系樹脂粒子分散液と、着色剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、離型剤粒子とビニル系樹脂粒子と着色剤粒子とをヘテロ凝集させ、目的とするトナー粒子の粒子径に近い径をもつ、離型剤粒子とビニル系樹脂粒子と着色剤粒子とを含む第1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pH2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、ビニル系樹脂粒子のガラス転移温度に近い温度(具体的には、例えば、ビニル系樹脂粒子のガラス転移温度の-30℃以上且つガラス転移温度の-10℃以下)に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、第1凝集粒子を形成する。
第1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℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2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、加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に含まれ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。凝集剤として金属錯体を用いた場合には、凝集剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体又は類似の結合を形成する添加剤を用いてもよい。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;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体;などが挙げられる。
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;イミノ二酢酸(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、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。
第1凝集粒子分散液に分散する第1凝集粒子の体積平均粒子径は、例えば、2.0μm以上4.0μm以下が好ましく、3.0μm以上4.0μm以下がより好ましく、3.5μm以上4.0μm以下が更に好ましい。
第1凝集粒子の体積平均粒子径は、レーザ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描き、全粒子に対して体積50%となる粒径を体積平均粒子径D50vとする。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒子径も同様に測定される。
-第2凝集粒子形成工程-
第1凝集粒子形成工程において、第1凝集粒子分散液に分散する第1凝集粒子の体積平均粒子径が、上述した好ましい体積平均粒子径の範囲に達したときに、第1凝集粒子分散液の全量に対して、ハイブリッド樹脂粒子分散液を、少なくとも3回以上に分けて段階的に混合する。次いで、この混合分散液を、ビニル系樹脂のガラス転移温度以下で加熱し、混合分散液のpHを例えば6.5以上8.5以下程度の範囲に調整し、凝集の進行を停止させる。これにより、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液が得られる。
ハイブリッド樹脂粒子分散液を、第1凝集粒子分散液の全量に対し、少なくとも3回以上に分けて段階的に混合すると、トナー粒子中に形成されるハイブリッド樹脂のドメインが、離型剤のドメインの表面に偏在することなく、トナー粒子全体に分散した状態をとり易くなる。その結果、低温環境下におけるコールドオフセットの発生が抑制され易くなる。
-融合・合一工程-
次に、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液を、例えば、ビニル系樹脂のガラス転移温度以上(例えば、ビニル系樹脂のガラス転移温度より10℃乃至50℃の高い温度以上)に加熱して、第2凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られるが、凝集粒子形成工程における処方は前記に限定されず、任意の処方を用いてもよい。
融合・合一工程の終了後、溶液中に形成されたトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を施し、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、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から、凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えば、Vブレンダー、ヘンシェルミキサー、レディーゲミキサー等によって行うことがよい。さらに、必要に応じて、振動師分機、風力師分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<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及び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。
本実施形態に係る画像形成装置が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。
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着脱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説明するが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図3は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図3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。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して着脱され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の上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20の内面に接する、駆動ロール22及び支持ロール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に向う方向に走行するようになっている。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。中間転写ベルト20の像保持面側には、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。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)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、ブラックの各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、動作、及び作用を有しているため、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の画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。
第1ユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体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(一次転写手段の一例)5Y、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。
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。各ユニットの一次転写ロール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の値を変える。
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からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの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する。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現像され可視化される。
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上のイエローのトナー画像が一次転写位置へ搬送されると、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し、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、第1ユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+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。
第2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ユニットに準じて制御されている。
こうして、第1ユニット10Yにてイエローのトナー画像が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、中間転写ベルトの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し、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。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。記録媒体としては、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の表面も平滑であることが好ましく、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。
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。以下の説明においては、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4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4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。
図4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。
図3に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kが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、実施例を挙げて本実施形態をより具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。以下の記載において、量を示す「部」及び「%」は、特に断りがない限り、質量基準である。
―ハイブリッド樹脂の合成例―
(非晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する溶液:AmPEs溶液の準備)
多価カルボン酸化合物(テレフタル酸2.1質量部、フマル酸0.2質量部、及びトリメリット酸0.5質量部)と、多価アルコール(2,2―ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンエチレンオキサイド2モル付加物(BPA-EO)1.5質量部、及び2,2―ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンプロピレンオキサイド2モル付加物(BPA-PO)5質量部)と、多価カルボン酸単量体全量に対し0.003質量%のエステル化触媒Ti(OBu)と、を混合し、滴下ロートに入れた。
(結晶性ポリエステル樹脂ユニットを形成する溶液:CPEs溶液の準備)
多価カルボン酸化合物(1,12-ドデカン二酸99質量部)と、多価アルコール(1,9-ノナンジオール38質量部)とを、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を備えた四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し、溶解させた。
(ハイブリッド樹脂の合成)
CPEs溶液を入れた上記四つ口フラスコに、AmPEs溶液を入れた滴下ロートを備え、攪拌下でAmPEs溶液を90分かけて滴下し、室温で60分間反応を行った。その後、減圧下(8kPa)にて未反応の付加重合単量体を除去した。
次に、上記反応系に、エステル化触媒(Ti(OBu))0.8質量部を投入し、235℃まで昇温し、常圧下(101.3kPa)にて5時間、さらに減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。その後、200℃まで冷却し、減圧下(20kPa)にて1時間反応させ、ハイブリッド樹脂を得た。
得られたハイブリッド樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂ユニットに結晶性ポリエステル樹脂ユニットがグラフト化した形態の樹脂であった。また、ハイブリッド樹脂の重量平均分子量(Mw)は16000であり、融解温度は74℃であった。
―分散液の調製準備―
[ハイブリッド樹脂粒子分散液:HB(1)の調製]
上記で得られたハイブリッド樹脂を、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて分散した。イオン交換水80%、ハイブリッド樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm、熱交換器による加熱140℃、の条件でキャビトロンを運転し、ハイブリッド樹脂粒子分散液を得た。
この分散液におけるハイブリッド樹脂粒子の体積平均粒子径は、205nmであった。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調整し、これをハイブリッド樹脂粒子分散液(HB(1))とした。
[ハイブリッド樹脂粒子分散液:HB(2)の調製]
圧力を7.5Kg/cm、熱交換器を用いた加熱を150℃とした以外は、HB(1)と同様に調整し、ハイブリッド樹脂分散液(HB(2))を得た。この分散液におけるハイブリッド樹脂粒子の体積平均粒子径は、170nmであった。
[ハイブリッド樹脂粒子分散液:HB(3)の調製]
圧力を5Kg/cm、熱交換器を用いた加熱を130℃とした以外は、HB(1)と同様に調整し、ハイブリッド樹脂分散液(HB(3))を得た。この分散液におけるハイブリッド樹脂粒子の体積平均粒子径は、300nmであった。
[ハイブリッド樹脂粒子分散液:HB(4)の調製]
圧力を8Kg/cm、熱交換器を用いた加熱を155℃とした以外は、HB(1)と同様に調整し、ハイブリッド樹脂分散液(HB(4))を得た。この分散液におけるハイブリッド樹脂粒子の体積平均粒子径は、150nmであった。
[ビニル系樹脂粒子分散液の調製]
(スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液の調製)
・スチレン : 77部
・n-ブチルアクリレート : 23部
・1,10-デカンジオールジアクリレート:0.4部
・ドデカンチオール :0.7部
上記の材料を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)1.0部をイオン交換水60部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し、分散液を調製した。
続いて、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.0部をイオン交換水90部に溶解させ、その中に上記原料の乳化液2.0部を加え、さらに、過硫酸アンモニウム1.0部を溶解したイオン交換水10部を投入した。
その後、上記原料の乳化液の残りを3時間かけて投入し、フラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで65℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液を得た。スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液は、イオン交換水を加えて固形分量を32%に調整した。
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液中のスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の体積平均粒子径は220nmであり、重量平均分子量(Mw)は、32000であった。
((メタ)アクリル酸エステル樹脂粒子分散液の調製)
・n-ブチルメタクリレート : 90部
・アクリル酸 :0.5部
・1,10-デカンジオールジアクリレート :0.5部
・ドデカンチオール :0.8部
上記の材料を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)1.0部をイオン交換水60部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し、分散液を調製した。
続いて、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.0部をイオン交換水90部に溶解させ、その中に上記原料の乳化液2.0部を加え、さらに、過硫酸アンモニウム1.0部を溶解したイオン交換水10部を投入した。
その後、上記原料の乳化液の残りを3時間かけて投入し、フラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで65℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、(メタ)アクリル酸エステル樹脂粒子分散液を得た。(メタ)アクリル酸エステル樹脂粒子分散液は、イオン交換水を加えて固形分量を32%に調整した。(メタ)アクリル酸エステル樹脂粒子分散液中の(メタ)アクリル酸エステル樹脂粒子の体積平均粒子径は160nmであり、重量平均分子量(Mw)は、35000であった。
[着色剤分散液:黒色顔料分散液の調製]
・カーボンブラック(キャボット製Regal330) :250部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンSC):33部(有効成分60%、着色剤に対して8%)
・イオン交換水 :750部
上記の材料をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水280部とアニオン性界面活性剤33部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、カーボンブラックすべてを投入し、攪拌機を用いて濡れていない顔料がなくなるまで攪拌するとともに、充分に脱泡させた。脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて、5000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌して脱泡した。脱泡後、再度ホモジナイザーを用いて、6000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌して脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー(スギノマシン製HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して25パス相当行った。得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて固形分量を15%に調整し、黒色顔料分散液を得た。黒色顔料分散液中の粒子の体積平均粒子径は135nmであった。
[離型剤分散液:WAX(1)の調製]
・ポリエチレン系ワックス(炭化水素系ワックス、ベーカーペトロライト製ポリワックス725、融解温度104℃) :270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンRK):13.5部(有効成分60%、離型剤に対して3%)
・イオン交換水 :21.6部
上記の材料を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した。その後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、これを離型剤粒子分散液(WAX(1))とした。離型剤粒子分散液(WAX(1))中の粒子の体積平均粒子径は260nmであった。
[離型剤分散液:WAX(2)の調製]
・ポリエチレン系ワックス(炭化水素系ワックス、三井化学(株)製、800PF、融解温度133℃) :270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンRK):13.5部(有効成分として、離型剤に対して3.0%)
・イオン交換水 :21.6部
上記成分を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤粒子分散液(WAX(2))を得た。その後、イオン交換水を加えて固形分量が20.0%になるように調整した。離経済粒子分散液(WAX(2))中の粒子の体積平均粒子径は250nmであった。
-トナー粒子の製造-
[実施例1]
(第1凝集粒子形成工程)
・離型剤粒子分散液(WAX(1)) :188部
・スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液 :297部
・黒色顔料分散液 :117部
・イオン交換水 :399部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製Dowfax2A1):13部
温度計、pH計、攪拌器を備えた3リットルの反応容器に、上記材料を入れ、温度25℃下にて1.0%硝酸を添加し、pHを3.0に調整した。その後、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にて5,000rpmで分散しながら、凝集剤として濃度2.0%の塩化マグネシウム水溶液を100部添加し、6分間分散した。
その後、反応容器に攪拌器、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌されるように攪拌器の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてから53℃までは0.05℃/分の昇温速度で昇温し、10分ごとにマルチサイザーII(アパーチャー径50μm、ベックマン-コールター社製)にて粒子径を測定した。体積平均粒子径が3.7μmになったところで温度を保持し、これを第1凝集粒子分散液とした。
(第2凝集粒子形成工程)
上述の第1凝集粒子分散液中に、ハイブリッド樹脂粒子分散液(HB(1))167部を混合し、10分間、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にて5,000rpmで分散、凝集させる工程を、3回に分けて段階的に行った。体積平均粒子径が7.0μmになったところで温度を保持し、これを第2凝集粒子分散液とした。
(融合・合一工程)
50℃に30分間保持した後、反応容器に、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)20%液を8部添加した。その後、1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加え、原料分散液のpHを9.0に制御した。次に、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で90℃まで昇温し、90℃で保持した。光学顕微鏡と電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM)にて、粒子の形状及び表面性を観察し、粒子の合一が確認された6時間目で、冷却水で容器を30℃まで5分間かけて冷却した。
冷却後のスラリーを、目開き15μmのナイロンメッシュに通過させ粗大粉を除去し、メッシュを通過したトナースラリーをアスピレータで減圧濾過した。濾紙上に残った固形分を手で、できるだけ細かく砕き、温度30℃で固形分量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した。次いで、アスピレータで減圧濾過し、濾紙上に残った固形分を手で、できるだけ細かく砕き、温度30℃で固形分量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した後、再度アスピレータで減圧濾過し、濾液の電気伝導度を測定した。濾液の電気伝導度が10μS/cm以下になるまでこの操作を繰り返し、固形分を洗浄した。
洗浄された固形分を湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕き、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。トナー粒子は、体積平均粒子径が6.6μmであった。
(外添剤の添加)
次に、得られたトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(日本アエロジル株式会社製、RY50)1.5部を加え、サンプルミルを用いて13000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、実施例1のトナーを得た。
[実施例2~4、8~13及び比較例3~4]
実施例1において、結着樹脂及び離型剤の種類及び部数を表1に示す仕様へと変更した。また、実施例1のトナー粒子製造におけるハイブリッド樹脂粒子分散液、ビニル系樹脂粒子分散液、及び離型剤粒子分散液の部数と製造操作を、表2に示す仕様とし、トナーを得た。
[実施例5]
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液に代えて、(メタ)アクリル酸エステル樹脂粒子分散液を使用した以外は、実施例1と同様の操作を行った。
[実施例6]
アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製Dowfax2A1)の量を18部とし、ハイブリッド樹脂粒子分散液をHB(3)とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
[実施例7]
アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製Dowfax2A1)の量を10部とした以外は、実施例1と同様の操作を行った。
[比較例1]
実施例1において、第1凝集粒子形成工程及び第2凝集粒子形成工程を、一つの凝集粒子形成工程として下記の仕様へと変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを得た。
・離型剤粒子分散液(WAX(1)) :188部
・ハイブリッド樹脂粒子分散液(HB(1)) :500部
・ビニル系樹脂粒子分散液 :297部
・黒色顔料分散液 :117部
・イオン交換水 :399部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製Dowfax2A1):13部
温度計、pH計、攪拌器を備えた3リットルの反応容器に、上記材料を入れ、温度25℃下にて1.0%硝酸を添加し、pHを3.0に調整した。その後、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にて5,000rpmで分散しながら、凝集剤として濃度2.0%の塩化マグネシウム水溶液を100部添加し、6分間分散した。
その後、反応容器に攪拌器、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌されるように攪拌器の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてから53℃までは0.05℃/分の昇温速度で昇温し、10分ごとにマルチサイザーII(アパーチャー径50μm、ベックマン-コールター社製)にて粒子径を測定した。体積平均粒子径が3.8μmになったところで温度を保持し、これを凝集粒子分散液とした。
[比較例2]
実施例1において、実施例1の第2凝集粒子形成工程において、ハイブリッド樹脂粒子分散液(HB(1))の代わりに、下記のスチレンアクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液(ST(1))を用いる仕様とし、トナーを得た。
[スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液:ST(1)の調製]
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン5670部、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン585部、テレフタル酸2450部及びジ(2-エチルヘキサン酸)44部を入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、5時間維持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.0kPaにて1時間維持した。大気圧に戻した後、190℃に冷却し、フマル酸42部及びトリメリット酸207部を加え、190℃の温度下で2時間維持した後に、2時間かけて210℃まで昇温した。更にフラスコ内の圧力を下げ、8.0kPaにて4時間維持させて、非晶性ポリエステル樹脂A(ポリエステルセグメント)を得た。
次に、冷却管、撹拌装置及び熱電対を装備した内容積2リットルの4つ口フラスコに非晶性ポリエステル樹脂Aを857部添加し、窒素雰囲気下、撹拌速度200rpmにて撹拌を行った。その後、付加重合性モノマーとして、スチレンを60部、アクリル酸エチルを60部および酢酸エチルを500部添加し、更に30分間混合した。
さらに、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(非イオン性界面活性剤、商品名:エマルゲン430、花王(株)製)6部、15%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(アニオン性界面活性剤、商品名:ネオペレックスG-15、花王(株)製)40部及び5%水酸化カリウム233部を入れ、撹拌しながら、95℃に昇温して溶融し、95℃で2時間混合して、樹脂混合物溶液を得た。
次に、樹脂混合物溶液を撹拌しながら、1145部の脱イオン水を6部/分の速度で滴下し、乳化物を得た。次に、得られた乳化物を25℃に冷却し、200メッシュの金網を通し、脱イオン水を加えて、固形分を20%に調整して、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液(ST(1))を得た。
[比較例5]
実施例1において、結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非結晶性ポリエステル樹脂ユニットを化学結合したハイブリッド樹脂粒子分散液(HB(1))の代わりに、結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリウレタン樹脂ユニットを化学結合した樹脂粒子分散液(PUT(1))を用いる仕様とし、トナーを得た。
[結晶性ポリエステル樹脂ユニットの合成]
冷却缶、攪拌機、減圧装置および窒素導入管を装着した反応容器に、多価アルコール成分(1,6-ヘキサンジオール215質量部)、多価カルボン酸成分(セバシン酸346質量部)、及び重合触媒(テトラブトキシチタネート1質量部)を入れ、180℃に昇温した。同温度で窒素気流下に生成する水を留去しながら5時間反応させた。その後、更に0.02MPaの減圧下において、水を留去しながら反応させ、酸価が0.1mgKOH/gになった時点で取り出し、結晶性ポリエステル樹脂ユニット(結晶性ポリエステルジオール)を得た。
[結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリウレタン樹脂ユニットを化学結合した樹脂の合成]
冷却缶、攪拌機、減圧装置および窒素導入管を装着した反応容器に、脱水メチルエチルケトン500質量部、上述の結晶性ポリエステル樹脂ユニット(結晶性ポリエステルジオール)452質量部、および2,2-ジメチロールプロピオン酸15質量部を加え、60℃で1時間攪拌を行って融解させた。次いで、この溶液に、窒素気流下、ヘキサメチレンジイソシアネート33質量部を投入し、攪拌しながら内温を80℃に昇温し、12時間反応させた。その後、無水トリメリット酸13質量部、および触媒としてテトラブトキシチタネート0.5質量部を加え、120℃で5時間反応を行った。その後、メチルエチルケトンを留去し、結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリウレタン樹脂ユニットを化学結合した樹脂を得た。得られた樹脂の融解温度は71℃であった。
[結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリウレタン樹脂ユニットを化学結合した樹脂粒子分散液:PUT(1)の調製]
ハイブリッド樹脂の代わりに、結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリウレタン樹脂ユニットを化学結合した樹脂を使用した以外は、HB(1)と同様の手法で、樹脂粒子分散液(PUT(1))を調製した。
Figure 0007047527000001
<測定>
各例で得られたトナーについて、離型剤のドメイン、及び離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に存在するハイブリッド樹脂のドメインについて、平均面積率、平均個数、及び平均径を、既述の方法に従って測定した。測定結果を表2に示す。
<評価>
各例で得られたトナーを用いて、次のようにして静電潜像現像剤を作製した。そして、得られた静電潜像現像剤を用いて、定着性を評価した。評価結果を表2に示す。
-定着性の評価-
作製した現像剤を、評価機「D136 Light Publisher(富士ゼロックス社製)」の現像装置に充填した。この評価機を使用し、次のように定着性の評価を行った。
各例で得られた静電荷像現像剤を、定着器を取り出したカラー複写機DocuCentreIV C3370(富士ゼロックス社製)の現像器に充填し、トナー載り量が13.5g/m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J紙を用いて、片面に画像密度100%、25mm×25mmとなる未定着画像を形成した。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。
定着器のニップ幅は6mm、ニップ圧は1.6kgf/cm、Dwell_timeは34.7ms、プロセス速度は175mm/秒であった。定着温度80℃から5℃間隔で、220℃まで昇温させ、未定着画像の定着を行い、目視にてコールドオフセット(トナー像が十分に加熱されなかったことにより生じる、定着部材に定着画像が転移する現像)の有無を確認し、コールドオフセットが消えた温度をコールドオフセット消失温度として評価した。これを低温定着性の指標とした。下記評価基準に基づいて、定着性の評価を行った。
-定着性評価基準-
A:110℃未満
B:110℃以上120℃未満
C:120℃以上130℃未満
D:130℃以上140度以下
E:140℃を超える
Figure 0007047527000002
上記結果から、本実施形態の構成を有する実施例1~実施例13のトナーは、比較例1~比較例5のトナーと比べて、低温定着性を有し、かつコールドオフセットの発生を抑制することがわかった。
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)
400 ビニル系樹脂からなる連続相
500 離型剤のドメイン
600 ハイブリッド樹脂のドメイン
700 トナー粒子

Claims (17)

  1. 結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリエステル樹脂ユニットを化学結合したハイブリッド樹脂と、ビニル系樹脂と、を含む結着樹脂と、
    離型剤と、
    を含むトナー粒子を有し、
    前記トナー粒子中に前記離型剤のドメイン及び前記ハイブリッド樹脂のドメインを有し、
    前記離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、前記ハイブリッド樹脂のドメインが平均面積率10%以上20%以下で存在しており、

    前記離型剤のドメインの平均径が0.5μm以上2μm未満である、静電荷像現像用トナー。
  2. 結晶性ポリエステル樹脂ユニット及び非晶性ポリエステル樹脂ユニットを化学結合したハイブリッド樹脂と、ビニル系樹脂と、を含む結着樹脂と、
    離型剤と、
    を含むトナー粒子を有し、
    前記トナー粒子中に前記離型剤のドメイン及び前記ハイブリッド樹脂のドメインを有し、
    前記離型剤のドメインの表面から100nm以内の領域に、前記ハイブリッド樹脂のドメインが平均個数2以上7以下で存在しており、
    前記離型剤のドメインの平均径が0.5μm以上2μm未満である、静電荷像現像用トナー。
  3. 前記ビニル系樹脂は、スチレン(メタ)アクリル樹脂である、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. 前記離型剤のドメインの平均径が0.6μm以上1.5μm未満である、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. 前記ハイブリッド樹脂のドメインの平均径に対する、前記離型剤のドメインの平均径の比が、1.2/0.5以上1.1/0.1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. 前記トナー粒子全体に対する前記離型剤のドメインの平均面積率と、前記トナー粒子全体に対する前記ハイブリッド樹脂のドメインの平均面積率との比が、10/50以上30/17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。
  7. 前記トナー粒子全体に対する前記離型剤のドメインの平均個数と、前記トナー粒子全体に対する前記ハイブリッド樹脂のドメインの平均個数との比が、16/50以上20/25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. 前記トナー粒子に対する前記離型剤の含有量が、3質量%以上30質量%未満である、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。
  9. 前記離型剤に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が、200質量%以上500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。
  10. 前記トナー粒子に対する前記ハイブリッド樹脂の含有量が、30質量%以上50質量%未満である、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。
  11. 前記離型剤の融解温度と前記ハイブリッド樹脂の融解温度との差分が49℃以下である、請求項1~請求項10のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 前記離型剤の融解温度と前記ハイブリッド樹脂の融解温度との差分が35℃以下である、請求項11に記載の静電荷像現像用トナー。
  13. 請求項1~請求項12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像現像剤。
  14. 請求項1~請求項12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。
  15. 請求項13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。
  16. 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13に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。
  17. 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13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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