JP7214338B2 - 静電荷像現像用トナー、トナーセット、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
静電荷像現像用トナー、トナーセット、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 Download PDFInfo
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Description
特許文献1及び2においては、トナーの粒度分布を制御することにより多次色画像の階調性が良好となっている。しかしながら、ハーフトーンのような薄い色を形成した場合においては、微妙な階調性の差が視認されやすいため、階調性の差に起因する多次色ハーフトーン画像の画像ムラの生ずることがあり、更なる改良の余地がある。
特に、気温が30℃以上で湿度が70%RH以上のような高温高湿環境下において高画像密度のトナー画像を連続して出力した場合、大粒径側のトナー粒子が主に消費される結果として現像器内におけるトナー粒子の流動性が悪化することがある。現像器内におけるトナー粒子の流動性が悪化することで、多次色ハーフトーン画像の階調性が悪化しやすく、多次色ハーフトーン画像の画像ムラが生じやすい。
なお、本発明において「多次色ハーフトーン画像の画像ムラ」は、多次色ハーフトーン領域を少なくとも一部に有するトナー画像(多次色ハーフトーン画像)における当該多次色ハーフトーン領域内での色差ΔEの大小により判断されるものであり、色差ΔEのバラツキが相対的に大きい多次色ハーフトーン画像について画像ムラが大きいと判断され、色差ΔEのバラツキが相対的に小さい多次色ハーフトーン画像について画像ムラが小さいと判断される。
また、トナー粒子に占める大粒径側のトナー粒子の比率が高ければ現像器内におけるトナー粒子の流動性が改善される傾向にはあるものの、多次色ハーフトーン画像の画像ムラの解消には未だ不十分であった。
本発明は上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、多次色ハーフトーン画像の画像ムラが抑制される静電荷像現像用トナーを提供することを目的とする。
即ち、<1>に係る発明は、
大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.26以上であり、
小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.28以下であり、
平均円形度が0.95以上1.00以下であり、
不定形側円形度分布指標(GSD(50/10))が1.03以下であるトナー粒子を含む静電荷像現像用トナー。
前記トナー粒子が、
大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.28以上であり、
小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.28以下であり、
平均円形度が0.955以上0.985以下であり、
不定形側円形度分布指標(GSD(50/10))が1.03以下である<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を-5°とし通気流量を0ml/minとする条件で測定された基本流動性エネルギーが、100mJ以上250mJ以下である<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を-5°とし通気流量を80ml/minとする条件で測定された通気流動性エネルギーが、40mJ以下である<3>に記載の静電荷像現像用トナー。
マゼンタ着色剤を含むマゼンタトナーであるか、又はシアン着色剤を含むシアントナーである<1>~<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
前記マゼンタ着色剤が、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド185及びC.I.ピグメントレッド238からなる群より選択される少なくとも1種を含む<5>に記載の静電荷像現像用トナー。
前記シアン着色剤が、C.I.ピグメントブルー15:1、及びC.I.ピグメントブルー15:3からなる群より選択される少なくとも1種を含む<5>に記載の静電荷像現像用トナー。
互いに異なる色を呈するn種(nは2以上の整数)の静電荷像現像用トナーを有し、
前記静電荷像現像用トナーの少なくとも1つが、大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.26以上であり、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.28以下であり、平均円形度が0.95以上1.00以下であり、不定形側円形度分布指標(GSD(50/10))が1.03以下であるトナー粒子を含むトナーセット。
前記静電荷像現像用トナーのいずれもが、大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.26以上であり、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.28以下であり、平均円形度が0.95以上1.00以下であり、不定形側円形度分布指標(GSD(50/10))が1.03以下であるトナー粒子を含む<8>に記載のトナーセット。
パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を-5°とし通気流量を0ml/minとする条件で測定された前記静電荷像現像用トナーの各々についての基本流動性エネルギーの最大値と最小値との差が、50mJ以下である<9>に記載のトナーセット。
<1>~<7>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。
<1>~<7>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。
<11>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。
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、
<11>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。
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、
<11>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。
<2>に係る発明によれば、トナー粒子のGSDv(90/50)が1.28未満であるか、GSDp(50/10)が1.28を超えるか、平均円形度が0.955未満であるか若しくは0.985を超えるか、又はGSD(50/10)が1.03を超える場合に比較して、多次色ハーフトーン画像の画像ムラがさらに抑制される。
<3>に係る発明によれば、基本流動性エネルギーが100mJ未満であるか又は250mJを超える場合に比較して、多次色ハーフトーン画像の画像ムラがさらに抑制される。
<4>に係る発明によれば、通気流動性エネルギーが40mJを超える場合に比較して、多次色ハーフトーン画像の画像ムラがさらに抑制される。
<5>~<7>に係る発明によれば、多次色ハーフトーン画像の画像ムラがさらに抑制される。
<9>に係る発明によれば、n種の静電荷像現像用トナーのいずれかが、GSDv(90/50)が1.26未満であるか、GSDp(50/10)が1.28を超えるか、平均円形度が0.95未満であるか、又はGSD(50/10)が1.03を超えるトナー粒子を含む場合に比較して、多次色ハーフトーン画像の画像ムラがさらに抑制される。
<10>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーの各々についての基本流動性エネルギーの最大値と最小値との差が50mJを超える場合に比較して、多次色ハーフトーン画像の画像ムラがさらに抑制される。
<12>に係る発明によれば、トナー粒子のGSDv(90/50)が1.26未満であるか、GSDp(50/10)が1.28を超えるか、平均円形度が0.95未満であるか、又はGSD(50/10)が1.03を超える場合に比較して、多次色ハーフトーン画像の画像ムラが抑制される静電荷像現像用トナーを収容するトナーカートリッジが提供される。
<13>に係る発明によれば、トナー粒子のGSDv(90/50)が1.26未満であるか、GSDp(50/10)が1.28を超えるか、平均円形度が0.95未満であるか、又はGSD(50/10)が1.03を超える場合に比較して、多次色ハーフトーン画像の画像ムラが抑制される静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジが提供される。
<14>に係る発明によれば、トナー粒子のGSDv(90/50)が1.26未満であるか、GSDp(50/10)が1.28を超えるか、平均円形度が0.95未満であるか、又はGSD(50/10)が1.03を超える場合に比較して、多次色ハーフトーン画像の画像ムラが抑制される静電荷像現像剤を用いた画像形成装置が提供される。
<15>に係る発明によれば、トナー粒子のGSDv(90/50)が1.26未満であるか、GSDp(50/10)が1.28を超えるか、平均円形度が0.95未満であるか、又はGSD(50/10)が1.03を超える場合に比較して、多次色ハーフトーン画像の画像ムラが抑制される静電荷像現像剤を用いた画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と称することがある。)は、大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.26以上であり、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.28以下であり、平均円形度が0.95以上1.00以下であり、不定形側円形度分布指標(GSD(50/10))が1.03以下であるトナー粒子を含む
多次色ハーフトーン画像は少なくとも2色のトナーが記録媒体上に薄いトナー層を形成して成り立っている。多次色ハーフトーン画像のバラツキを抑制するには、少なくとも2色のトナーが均一にまんべんなく記録媒体上で分散してトナー層を形成する必要がある。
本実施形態に係るトナーは、GSDv(90/50)が1.26以上であり、GSDp(50/10)が1.28以下であり、平均円形度が0.95以上1.00以下であり、GSD(50/10)が1.03以下であるトナー粒子を含むため、従来のトナー粒子に比較して体積平均粒径(D50v)よりも大粒径側のトナー粒子の分布が広大であるという粒度分布を呈する。また、従来のトナー粒子に比較して不定形側のトナー粒子の円形度の分布が狭い。このようなトナー粒子は現像器内での流動性が高く、特に高温高湿環境下で高画像密度のトナー画像を形成した後における流動性に優れる。現像器内でのトナー粒子の流動性が高いと、トナーが均一にまんべんなく記録媒体上に分散したトナー層が形成されやすい。その結果、多次色ハーフトーン画像の画像ムラが抑制されると推察される。本実施形態に係るトナーは、特に高温高湿環境下で高画像密度のトナー画像を形成した後に多次色ハーフトーン画像を形成した場合のトナー画像の画像ムラの抑制に優れる。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
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、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。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K-7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
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、高沸点の溶媒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。
着色剤としては、トナーの色に対応した従来公知のものを用いてもよい。
多次色ハーフトーン画像のバラツキは、目視により視認されやすい色を呈するトナーが記録媒体上で偏在することにより悪化しやすい。そのため、本実施形態に係るトナーとしては、目視により視認されやすいマゼンタ色を呈するマゼンタトナーであるか、又はシアン色を呈するシアントナーであることが好ましい。マゼンタトナー又はシアントナーの記録媒体上での偏在を抑制することにより、多次色ハーフトーン画像の画像ムラが抑制されやすい。
シアン着色剤としては、C.I.ピグメントブルー15:1、及びC.I.ピグメントブルー15:3からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
マゼンタ着色剤としては、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド185及びC.I.ピグメントレッド238からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
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。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K-7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積10%となる粒径を体積粒径D10v、数粒径D10p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、数平均粒径D50p、累積90%となる粒径を体積粒径D90v、数粒径D90pと定義する。
これらを用いて、大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))はD90v/D50vとして、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))はD50p/D10pとして算出される。
トナーへの多次色ハーフトーンの階調性は非常に微量の粗粉粒子でも影響を受ける。そのためトナー粒子に含まれる粗粉(粒径の大きなトナー粒子)の量をより鋭敏に大径側体積粒度分布指標の値に反映させるためで、D90vと多次色ハーフトーンの階調性について詳細に確認したところ、D90vと多次色ハーフトーンに強い相関があったためである。
また、本実施形態において、小径側数粒度分布指標を算出する際に、数粒度分布指標(GSDp(84/16)の算出に用いられるD16p(累積16%となる粒径)に替えてD10pを用いる理由は、多次色ハーフトーンの階調性は微量の微粒子でも影響をうけることから、トナー粒子に含まれる微粉(粒径の小さなトナー粒子)の量をより鋭敏に小径側数粒度分布指標の値に反映させるためで、D10pと多次色ハーフトーンの階調性について詳細に確認したところ、D10pと多次色ハーフトーンに強い相関があったためである。
各トナー粒子の円形度の小さい側からの累積分布において、累積10%となる円形度をD10、累積50%となる円形度をD50と定義する。これらを用いて、不定形側円形度分布指標(GSD(50/10))はD50/D10として算出される。
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。
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、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
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。
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
また、凝集合一法は、トナー粒子を構成する原料(樹脂粒子、着色剤等)の凝集体を形成する凝集工程と、凝集体を融合させる融合工程とを経て、トナー粒子を得る方法である。
未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン化合物、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子材料を有機溶媒に溶解又は分散させた油相液を調製する(油相液調製工程)。この油相液調製工程は、トナー粒子材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて、トナー材料の混合液を得る工程である。
次に、得られた油相液を水相液中に分散させて懸濁液を調製する(懸濁液調製工程)。
そして、懸濁液の調製と共に、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応を行う。そして、この反応によりウレア変性ポリエステル樹脂を生成する。なお、この反応は、分子鎖の架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応が伴う。なお、このイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応は、後述する溶媒除去工程と共に行ってもよい。
ここで、反応条件は、ポリエステルプレポリマーの有するイソシアネート基構造とアミン化合物との反応性により選択される。一例として、反応時間は、10分以上40時間以下が好ましく、2時間以上24時間以下が好ましい。反応温度は、0℃以上150℃が好ましく、40℃以上98℃以下が好ましい。なお、ウレア変性ポリエステル樹脂の生成には、必要に応じて公知の触媒(ジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート等)を使用してもよい。つまり、油相液、又は懸濁液に、触媒を添加してもよい。
上記カルボキシル基を有する重合体としては、α,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸またはα,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸のカルボキシル基がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニア、アミン等により中和された塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等)から選ばれる少なくとも1種と、α,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合物が挙げられる。上記カルボキシル基を有する重合体としては、α,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸とα,β-モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合物のカルボキシル基がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニア、アミン等により中和された塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等)も挙げられる。上記カルボキシル基を有する重合体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
次に、得られた懸濁液から有機溶媒を除去してトナー粒子分散液を得る(溶媒除去工程)。この溶媒除去工程は、懸濁液に分散した水相液の液滴中に含まれる有機溶媒を除去してトナー粒子を生成する工程である。懸濁液からの有機溶媒除去は、懸濁液調製工程の直後に行ってもよいが、懸濁液調製工程終了後、1分以上経過した後に行ってもよい。
溶媒除去工程では、得られた懸濁液を例えば0℃以上100℃以下の範囲に冷却または加熱することにより、懸濁液から有機溶媒を除去することがよい。
(1)懸濁液に気流を吹き付けて、懸濁液面上の気相を強制的に更新する方法。この場合には、懸濁液中に気体を吹き込んでもよい。
(2)圧力を減圧する方法。この場合には、気体の充填により懸濁液面上の気相を強制的に更新してもよいし、さらに懸濁液中に気体を吹き込んでもよい。
ここで、溶媒除去工程終了後は、トナー粒子分散液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子として得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。
また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
混合は、例えば、Vブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。
更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
混練粉砕法は、より詳細には、着色剤及び結着樹脂を含むトナー形成材料を混練する混練工程と、混練物を粉砕する粉砕工程とに分けられる。必要に応じて、混練工程により形成された混練物を冷却する冷却工程等、他の工程を有してもよい。
混練粉砕法に係る各工程について詳しく説明する。
混練工程は、着色剤及び結着樹脂を含むトナー形成材料を混練する。
混練工程においては、トナー形成材料100質量部に対し、0.5質量部以上5質量部以下の水系媒体(例えば、蒸留水やイオン交換水等の水、アルコール類等)を添加することが望ましい。
スクリュー押出し機11は、スクリュー(図示せず)を備えたバレル12と、バレル12にトナーの原料であるトナー形成材料を注入する注入口14と、バレル12中のトナー形成材料に水系媒体を添加するための液体添加口16と、バレル12中でトナー形成材料が混練されて形成された混練物を排出する排出口18と、から構成されている。
なお、上記の通り、ニーディング部NAにおける温度t1℃はTa-10℃以上Ta+10℃以下の範囲内であり、ニーディング部NBにおける温度t2℃はTm-10℃以上Tm+20℃以下の範囲内である。また、トナーをDSCで測定したときの吸熱ピークの温度をTaとし、同様にトナーをDSCで測定したときの溶融温度をTmとした。
ついで、送りスクリュー部SBにおいて、液体添加口16からバレル12に水系媒体を注入することにより、トナー形成材料に水系媒体を添加する。また図1では、送りスクリュー部SBにおいて水系媒体を注入する形態を示しているが、これに限られず、ニーディング部NBにおいて水系媒体が注入されてもよく、送りスクリュー部SB及びニーディング部NBの両方において水系媒体が注入されてもよい。すなわち、水系媒体を注入する位置及び注入箇所は、必要に応じて選択される。
最後に、ニーディング部NBにより溶融混練されて形成された混練物は、送りスクリュー部SCにより排出口18に輸送され、排出口18から排出される。
以上のようにして、図1に示したスクリュー押出機11を用いた混練工程が行われる。
冷却工程は、上記混練工程において形成された混練物を冷却する工程であり、冷却工程では、混練工程終了の際における混練物の温度から4℃/sec以上の平均降温速度で40℃以下まで冷却することが好ましい。混練物の冷却速度が遅い場合、混練工程において結着樹脂中に細かく分散された混合物(着色剤と、必要に応じてトナー粒子内に内添される離型剤等の内添剤との混合物)が再結晶化し、分散径が大きくなる場合がある。一方、上記平均降温速度で急冷すると、混練工程終了直後の分散状態がそのまま保たれるため好ましい。なお上記平均降温速度とは、混練工程終了の際における混練物の温度(例えば図1のスクリュー押出し機11を用いた場合は、t2℃)から40℃まで降温させる速度の平均値をいう。
冷却工程における冷却方法としては、具体的には、例えば、冷水又はブラインを循環させた圧延ロール及び挟み込み式冷却ベルト等を用いる方法が挙げられる。なお、前記方法により冷却を行う場合、その冷却速度は、圧延ロールの速度、ブラインの流量、混練物の供給量、混練物の圧延時のスラブ厚等で決定される。スラブ厚は、1mm以上3mm以下の薄さであることが好ましい。
冷却工程により冷却された混練物は、粉砕工程により粉砕され、粒子が形成される。粉砕工程では、例えば、機械式粉砕機、ジェット式粉砕機等が使用される。また、必要に応じて粒子を熱風等で加熱処理して球形化してもよい。
粉砕工程により得られた粒子は、必要に応じて、目的とする範囲の粒度分布のトナー粒子を得るため、分級工程により分級を行ってもよい。分級工程においては、従来から使用されている遠心式分級機、慣性式分級機等が使用され、微粉(目的とする範囲の粒径よりも小さい粒子)及び粗粉(目的とする範囲の粒径よりも大きい粒子)が除去される。
得られたトナー粒子は、帯電調整、流動性付与、電荷交換性付与等を目的として、シリカ、チタニア、酸化アルミに代表される無機粒子を添加付着してもよい。これらは、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行われ、段階を分けて付着させてもよい。
上記外添工程の後に、必要に応じて篩分工程を設けてもよい。篩分方法としては、具体的には、例えば、ジャイロシフター、振動篩分機、風力篩分機等が挙げられる。篩分することにより、外添剤の粗粉等が取り除かれ、感光体上の筋の発生、装置内のぼた汚れなどが抑制される。
以下、凝集合一法によるトナー粒子の製造方法について詳しく説明する。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、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媒中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA-700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
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撹拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
例えば、混合分散液の撹拌速度を上げることにより、凝集粒子の円形度は高くなりやすい。混合分散液の撹拌速度を下げることにより、凝集粒子の円形度は低くなりやすい。混合分散液を加熱する際の温度上昇率を上げることにより、凝集粒子の円形度は低くなりやすい。混合分散液を加熱する際の温度上昇率を下げることにより、凝集粒子の円形度は高くなりやすい。したがって、混合分散液の撹拌速度や混合分散液を加熱する際の温度上昇率、凝集粒子の粒径を制御することで粒度分布と円形度が所望のトナーを得られる。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
本実施形態のトナーは、パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を-5°とし通気流量を0ml/minとする条件で測定された基本流動性エネルギーが、100mJ以上250mJ以下であることが好ましく、110mJ以上230mJ以下であることがより好ましく、120mJ以上210mJ以下であることがさらに好ましい。通気流動性エネルギーが100mJ以上250mJ以下であると、トナーの流動性がより向上するため微細な転写が可能となる。その結果、多次色ハーフトーン画像の画像ムラがより抑制される。
パウダーレオメータは、充填した粒子中を回転翼が螺旋状に回転することによって得られる回転トルクと垂直荷重とを同時に測定して、流動性を直接的に求める流動性測定装置である。回転トルクと垂直荷重の両方を測定することで、粉体自身の特性や外部環境の影響を含めた流動性について、高感度に検出する。また、粒子の充填の状態を一定とした上で測定を行うため、再現性の良好なデータを得られる。
また、誤差による影響を少なくするため、このコンディショニングとエネルギー測定操作のサイクルを5回行って得られた平均値を、流動性エネルギー量(mJ)とする。
本実施形態に係るトナーセットは、互いに異なる色を呈するn種(nは2以上の整数)の静電荷像現像用トナーを有し、前記静電荷像現像用トナーの少なくとも1つが、大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.26以上であり、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.28以下であり、平均円形度が0.95以上1.00以下であり、不定形側円形度分布指標(GSD(50/10))が1.03以下であるトナー粒子を含む。つまり、本実施形態に係るトナーセットは、互いに異なる色を呈するn種(nは2以上の整数)の静電荷像現像用トナーを有し、前記静電荷像現像用トナーの少なくとも1つが、本実施形態に係るトナーである。
本実施形態に係るトナーセットは、静電荷像現像用トナーのいずれもが、本実施形態に係るトナーであることが好ましい。
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。
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。
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。
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、溶媒を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
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。
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。
図5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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
図6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6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。
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。
・テレフタル酸 :30モル部
・フマル酸 :70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 :5モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 :95モル部
温度調節手段及び窒素置換手段を備えた容器に、酢酸エチル40部及び2-ブタノール25部を投入し、混合溶媒とした後、ポリエステル樹脂100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10%アンモニア水溶液(樹脂の酸価に対してモル比で3倍量相当量)を入れて30分間撹拌した。
次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を撹拌しながらイオン交換水400部を2部/分の速度で滴下し、乳化を行った。滴下終了後、乳化液を室温(20℃乃至25℃)に戻し、体積平均粒径200nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。該樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20%に調整して、ポリエステル樹脂分散液とした。
・C.I.Pigment Blue 15:3: 50部
・イオン系界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬): 5部
・イオン交換水: 192.9部
上記成分を混合し、アルティマイザ(スギノマシン社製)により240MPaで10分処理し、シアン着色粒子分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
着色剤をC.I.Pigment Red 122に変更した以外はシアン着色粒子分散液の調製と同様にして、マゼンタ着色粒子分散液(1)(固形分濃度:20%)を調製した。
着色剤をC.I.Pigment Yellow74に変更した以外はシアン着色剤分散液の調製と同様にして、イエロー着色粒子分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製 HNP-9) :100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK) :1部
・イオン交換水 :350部
<凝集粒子1の作製>
・イオン交換水: 107部
・ポリエステル樹脂分散液: 95部
・マゼンタ着色粒子分散液(1): 2.5部
・離型剤粒子分散液: 5部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK、20%): 1.4部
上記成分を、温度計、pH計、撹拌機を具備した3リットルの反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数150rpmにて、30分間保持した。その後0.3N硝酸水溶液を添加し、凝集工程でのpHを3.0に調整した。
ホモジナイザー(IKAジャパン社製:ウルトラタラクスT50)で分散しながら、PAC(王子製紙(株)製:30%粉末品)0.35部をイオン交換水3.5部に溶解させたPAC水溶液を添加した。その後、0.4℃/分で50℃まで昇温し、コールターマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、コールター社製)にて粒径を測定し、体積平均粒径を5.0μmとした。
・イオン交換水: 107部
・ポリエステル樹脂分散液: 95部
・マゼンタ着色粒子分散液(1): 2.5部
・離型剤粒子分散液: 5部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK、20%): 1.4部
上記成分を、温度計、pH計、撹拌機を具備した3リットルの反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数180rpmにて、30分間保持した。その後0.3N硝酸水溶液を添加し、凝集工程でのpHを3.0に調整した。
ホモジナイザー(IKAジャパン社製:ウルトラタラクスT50)で分散しながら、PAC(王子製紙(株)製:30%粉末品)0.35部をイオン交換水3.5部に溶解させたPAC水溶液を添加した。その後、0.25℃/分で50℃まで昇温し、コールターマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、コールター社製)にて粒径を測定し、体積平均粒径を5.3μmとした。
凝集粒子1に凝集粒子2を混合し、その後ポリエステル樹脂分散液93部を追添加し、凝集粒子の表面に樹脂粒子を付着(シェル構造)させた。
続いて、10%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70:キレスト株式会社製)を20部加えた後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、昇温速度を0.05℃/分にして90℃まで昇温し、90℃で3時間保持した後、冷却し、ろ過して粗トナー粒子を得た。これを更にイオン交換水にて再分散し、ろ過することを繰り返して、ろ液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで洗浄を行った後、40℃のオーブン中で5時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積平均粒子径は6.1μmであった。
得られたトナー粒子100部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル社製、RY50)を1.5部と疎水性酸化チタン(日本アエロジル社製、T805)を1.0部とを、サンプルミルを用いて10000rpm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マゼンタトナー1を調製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー1についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子2の作製において凝集粒子の体積平均粒径を5.1μmに変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー2を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー2についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子1の作製において撹拌回転数を130rpm、温度上昇率を0.8℃/分に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー3を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー3についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
トナーの作製において90℃における保持時間を2時間に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー4を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー4についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子2の作製において撹拌回転数を160rpm、温度上昇率を0.35℃/分に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー5を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー5についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
トナーの作製において90℃における保持時間を4時間に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー6を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー6についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子1の作製において撹拌回転数を130rpm、温度上昇率を0.8℃/分に、トナーの作製において90℃における保持時間を2.5時間に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー7を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー7についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子1の作製において撹拌回転数を130rpm、温度上昇率を0.8℃/分に、凝集粒子2の作製において凝集粒子の体積平均粒径を5.1μmに、トナーの作製において90℃における保持時間を2.5時間に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー8を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー8についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
(ポリエステル樹脂の作製)
撹拌器、温度計、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、シクロヘキサンジメタノール:72.1部と、テレフタル酸ジメチルエステル:67.9部と、イソフタル酸ジメチルエステル:87.3部と、シクロヘキサンジカルボン酸ジメチルエステル:40.0部と、触媒としてチタンテトラブトキサイド:1.0部とを投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、マントルヒーター中で加熱し、窒素ガス気流下、約190℃で約5時間撹拌反応させた。この後、室温まで冷却し、エチレングリコール124部とチタンテトラブトキサイド0.5部とを投入し、さらに窒素ガス気流下、約190℃で約5時間撹拌反応させた。撹拌を続けながら約100℃まで冷却し、シリカ薄層クロマトグラフィー(TLC)で酸成分モノマーが残留していないことを確認した後、反応容器内を約0.6mmHgまで減圧し、反応容器内温度を約10℃/5分の割合で約230℃まで上昇させ、そのまま230℃で約2時間反応させて、淡黄色透明なポリエステル樹脂を得た。
ポリエステル樹脂:96部と、C.I.Pigment Red 122:2部とを、バンバリーミキサー型混練機で溶融混練し、混練から7分後にパラフィンワックス(日本精蝋(株)製 HNP-9):2部を加えてさらに8分間溶融混練した。混練物を圧延ロールで厚さ1cm程度の板状に成形し、フィッツミル型粉砕機で数ミリ程度まで粗粉砕し、IDS型粉砕機で加熱処理しながら微粉砕を行った。さらにエルボー型分級機で分級を行い、トナーを得た。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー9についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
(未変性ポリエステル樹脂(1)の作製)
・テレフタル酸 :1243部
・ビスフェノールA エチレンオキサイド付加物 :1830部
・ビスフェノールA プロピレンオキサイド付加物 :840部
上記成分を180℃で加熱混合した後、ジブチル錫オキサイド3部を加え、220℃で加熱しながら水を留去し、未変性ポリエステル樹脂を得た。得られた未変性ポリエステル樹脂のガラス転移温度Tgは60℃、酸価は3mgKOH/g、水酸基価は1mgKOH/gであった。
・テレフタル酸 :1243部
・ビスフェノールA エチレンオキサイド付加物 :1830部
・ビスフェノールA プロピレンオキサイド付加物 :840部
上記成分を180℃で加熱混合した後、ジブチル錫オキサイド3部を加え、220℃で加熱しながら水を留去し、ポリエステルを得た。得られたポリエステル350部、トリレンジイソシアネート50部、酢酸エチル450部を容器に入れ、この混合物を130℃で3時間加熱して、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(1)(以下「イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)」)を得た。
容器にメチルエチルケトン50部とヘキサメチレンジアミン150部を入れ、60℃で撹拌してケチミン化合物(1)を得た。
・C.I.Pigment Red 122:50部
・酢酸エチル :200部
上記成分を混合し、混合物を濾過して酢酸エチル200部と更に混合する操作を5回繰り返した後、乳化分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間ほど分散して、マゼンタ着色剤分散液(2)(固形分濃度:20%)を得た。
・パラフィンワックス(融解温度89℃) :30部
・酢酸エチル :270部
上記成分を10℃に冷却した状態で、マイクロビーズ型分散機(DCPミル)により湿式粉砕し、離型剤分散液(1)を得た。
・未変性ポリエステル樹脂(1) :136部
・マゼンタ着色剤分散液(2) :500部
・酢酸エチル :56部
上記成分を撹拌混合後、得られた混合物に離型剤分散液(1)75部を加え、撹拌して、油相液(1)を得た。
・スチレン :2850部
・n-ブチルアクリレート :115部
・アクリル酸 : 4部
・ドデカンチオール :5部
・四臭化炭素 : 4部
上記成分を混合し、溶解した混合物を、非イオン性界面活性剤(三洋化成工業(株)製:ノニポール400)6部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)10部をイオン交換水560部に溶解した水溶液に、フラスコ中で乳化した後、10分間混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4部をイオン交換水50部に溶解した水溶液を投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、平均粒子径が180nm、重量平均分子量(Mw)が25,500である樹脂粒子を分散させてなるスチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)(樹脂粒子濃度:40%)を得た。なお、スチレンアクリル樹脂粒子のガラス転移温度は55℃であった。
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1) :60部
・セロゲンBS-H(第一工業製薬(株))の2%水溶液 :200部
・イオン交換水 :200部
上記成分を撹拌混合し、水相液(1)を得た。
・油相液(1) :300部
・イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1) :25部
・ケチミン化合物(1) :0.5部
上記成分を容器に入れ、ホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)により2分間撹拌して油相液(1P)を得た後、容器に水相液(1)1000部を加え、ホモジナイザーで10分間撹拌した。次に、室温(25℃)、常圧(1気圧)で48時間、プロペラ型撹拌機でこの混合液を撹拌し、イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)とケチミン化合物(1)とを反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を生成すると共に、有機溶媒を除去し、粒状物を形成した。次に、粒状物を水洗、乾燥及び分級して、トナー粒子を得た。トナー粒子の体積平均粒径は6.1μmであった。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー10についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子2の作製において凝集粒子の体積平均粒径を5.0μmに変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー11を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー11についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子1の作製において撹拌回転数を130rpm、温度上昇率を1.0℃/分に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー12を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー12についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
トナーの作製において90℃における保持時間を1.5時間に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー13を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー13についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子2の作製において撹拌回転数を150rpm、温度上昇率を0.4℃/分に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー14を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー14についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
トナーの作製において90℃における保持時間を4.5時間に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー15を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー15についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子1の作製において撹拌回転数を130rpm、温度上昇率を0.8℃/分に、トナーの作製において90℃を92℃に、保持時間を2時間に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー16を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー16についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子1の作製において撹拌回転数を130rpm、温度上昇率を0.8℃/分に、凝集粒子2の作製において凝集粒子の体積平均粒径を5.8μmに、トナーの作製において90℃を91℃に、保持時間を2.5時間に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー17を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー17についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
<トナーの作製>
・イオン交換水: 215部
・ポリエステル樹脂分散液: 190部
・マゼンタ着色粒子分散液: 5部
・離型剤粒子分散液: 10部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK、20%): 2.8部
上記成分を、温度計、pH計、撹拌機を具備した3リットルの反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数130rpmにて、30分間保持した。その後0.3N硝酸水溶液を添加し、凝集工程でのpHを3.0に調整した。
ホモジナイザー(IKAジャパン社製:ウルトラタラクスT50)で分散しながら、PAC(王子製紙(株)製:30%粉末品)0.7部をイオン交換水7部に溶解させたPAC水溶液を添加した。その後、攪拌しながら1.0℃/分で50℃まで昇温し、コールターマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、コールター社製)にて粒径を測定し、体積平均粒径を5.0μmとした。その後ポリエステル樹脂分散液93部を追添加し、凝集粒子の表面に樹脂粒子を付着(シェル構造)させた。
続いて、10%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70:キレスト株式会社製)を20部加えた後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、昇温速度を0.05℃/分にして90℃まで昇温し、90℃で1.5時間保持した後、冷却し、ろ過して粗トナー粒子を得た。これを更にイオン交換水にて再分散し、ろ過することを繰り返して、ろ液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで洗浄を行った後、40℃のオーブン中で5時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積平均粒子径は6.1μmであった。
得られたトナー粒子100部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル社製、RY50)を1.5部と疎水性酸化チタン(日本アエロジル社製、T805)を1.0部とを、サンプルミルを用いて10000rpm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マゼンタトナー18を調製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー18についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子1の作製および凝集粒子2の作製において、マゼンタ着色粒子分散液(1)をシアン着色粒子分散液に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてシアントナー1を作製した。
得られたトナー粒子及びシアントナー1についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
トナーの作製において、マゼンタ着色粒子分散液(1)をシアン着色粒子分散液に変更した以外は、マゼンタトナー27と同様にしてシアントナー2を作製した。
得られたトナー粒子及びシアントナー2についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
凝集粒子1の作製および凝集粒子2の作製において、マゼンタ着色粒子分散液(1)をイエロー着色粒子分散液に変更した以外は、マゼンタトナー1と同様にしてイエロートナー1を作製した。
得られたトナー粒子及びイエロートナー1についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
トナーの作製において、マゼンタ着色粒子分散液(1)をイエロー着色粒子分散液に変更した以外は、マゼンタトナー27と同様にしてイエロートナー2を作製した。
得られたトナー粒子及びイエロートナー2についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
・フェライト粒子(体積平均粒子径:50μm): 100部
・トルエン: 14部
・スチレン-メチルメタクリレート共重合体: 2部
(成分比:90/10、Mw=80000)
・カーボンブラック(R330:キャボット社製): 0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて、分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを得た。
上述のようにして得られた現像剤を、画像形成装置「富士ゼロックス(株)社製DocuCentre color 400」の現像器に充填した。この画像形成装置により、温度35℃、湿度85%RHの環境下で、画像密度が100%のベタ画像を10000枚出力した。その後、電子写真学会テストチャートNo.5-1を出力した。出力画像におけるW1-BKの+0.1の多次色ハーフトーン画像部分のうち10箇所について、エックスライト社製X-Rite939(アパーチャー径4mm)を用いてCIE1976L*a*b*表色系の座標値(L*値、a*値及びb*値)を求めた。得られた座標値を用いて、色差ΔEを算出した。得られたΔEに基づいて下記基準に従い画像ムラを評価した。評価結果を表2に示す。
なお、色差ΔEは、ΔE=((Δa)2+(Δb)2+(ΔL)2)1/2で定義される。
-評価基準-
A:10箇所のΔEの最大値と最小値の差が0.5未満である。
B:10箇所のΔEの最大値と最小値の差が0.5以上1.0未満である。
C:10箇所のΔEの最大値と最小値の差が1.0以上2.0未満である。
D:10箇所のΔEの最大値と最小値の差が2.0以上である。
2Y、2M、2C、2K、帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (11)
- 互いに異なる色を呈するn種(nは2以上の整数)の静電荷像現像用トナーを有し、
前記静電荷像現像用トナーの少なくとも2つが、大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.26以上であり、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.28以下であり、平均円形度が0.969以上0.980以下であり、不定形側円形度分布指標(GSD(50/10))が1.03以下であるトナー粒子を含むトナーセット。 - パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を-5°とし通気流量を0ml/minとする条件で測定された前記少なくとも2つの静電荷像現像用トナーの各々の基本流動性エネルギーが、100mJ以上250mJ以下である請求項1に記載のトナーセット。
- パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を-5°とし通気流量を80ml/minとする条件で測定された前記少なくとも2つの静電荷像現像用トナーの各々の通気流動性エネルギーが、40mJ以下である請求項2に記載のトナーセット。
- 前記少なくとも2つの静電荷像現像用トナーのうちのいずれか一方がマゼンタ着色剤を含むマゼンタトナーであるか、又はシアン着色剤を含むシアントナーである請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のトナーセット。
- 前記マゼンタ着色剤が、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド185及びC.I.ピグメントレッド238からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項4に記載のトナーセット。
- 前記シアン着色剤が、C.I.ピグメントブルー15:1、及びC.I.ピグメントブルー15:3からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項4に記載のトナーセット。
- 前記n種(nは2以上の整数)の静電荷像現像用トナーのいずれもが、大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.26以上であり、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.28以下であり、平均円形度が0.969以上0.980以下であり、不定形側円形度分布指標(GSD(50/10))が1.03以下であるトナー粒子を含む請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のトナーセット。
- パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を-5°とし通気流量を0ml/minとする条件で測定された前記静電荷像現像用トナーの各々についての基本流動性エネルギーの最大値と最小値との差が、50mJ以下である請求項7に記載のトナーセット。
- 請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のトナーセットを収容し、前記トナーセットのうちの前記少なくとも2つの静電荷像現像用トナーにより、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。 - 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1~請求項8のいずれか1項に記載のトナーセットを収容し、前記トナーセットのうちの前記少なくとも2つの静電荷像現像用トナーにより、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。 - 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1~請求項8のいずれか1項に記載のトナーセットのうちの前記少なくとも2つの静電荷像現像用トナーにより、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
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