JP5494072B2 - トナー、並びに該トナーを用いた画像形成方法及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
重合法トナーでは、トナー粒子の粒径制御に加えて形状制御も可能である。形状制御と併せて粒径を小さくすることにより、ドットや細線の再現性が良くなり、パイルハイト(画像層厚)も低くすることが可能となり、より高画質化が期待できる。前記トナーは、通常、結着樹脂、着色剤、帯電制御剤、及びその他の外添剤により構成されている。
このような帯電制御剤としては、例えば、サリチル酸誘導体の金属錯塩化合物(特許文献3、特許文献4、特許文献5、及び特許文献6参照)、芳香族ジカルボン酸金属塩化合物(特許文献7参照)、アントラニル酸誘導体の金属錯塩化合物(特許文献8参照)、有機ホウ素化合物(特許文献9、及び特許文献10参照)などが提案されている。
しかしながら、これらの帯電制御剤は、環境安定性に対して懸念されるクロムを含有する化合物であったり、耐久性の不足、帯電性付与効果の不足、環境安定性の不足等の欠点があり、帯電制御剤として十分満足する性能を有するものではなかった。
<1> 少なくとも結着樹脂及び結着樹脂前駆体のいずれかと帯電制御剤を含むトナー材料を有機溶媒に溶解乃至分散させて前記トナー材料の溶解乃至分散液を調製する溶解乃至分散液調製工程と、前記溶解乃至分散液を水系媒体中に添加し乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を調製する乳化乃至分散液調製工程と、前記乳化乃至分散液から前記有機溶媒を除去する有機溶媒除去工程とを含むトナーの製造方法によって製造され、前記帯電制御剤が下記一般式(I)で表されるトリメシン酸誘導体を含むことを特徴とするトナーである。
<2> トリメシン酸誘導体が、トナー内部に含有される前記<1>に記載のトナーである。
<3> 体積平均粒径が、1μm〜6μmである前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> 乳化乃至分散液調製工程における水系媒体が、平均粒径5nm〜50nmのアニオン性樹脂微粒子とアニオン性界面活性剤とを含む前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> 結着樹脂が、ポリエステル系樹脂を含む前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーである。
<6> トナー100質量部に対して、トリメシン酸誘導体を0.01質量部〜5.0質量部含有する前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーである。
<7> トリメシン酸誘導体の平均分散径が、10nm〜500nmである前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーである。
<8> 帯電量が、−80μC/g〜−10μC/gである前記<1>から<7>のいずれかに記載のトナーである。
<9> トナーの体積固有抵抗ρ(Ω・cm)の常用対数値であるLogρが、10.9Ω・cm〜11.4Ω・cmである前記<1>から<8>のいずれかに記載のトナーである。
<10> 体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比、Dv/Dnが、1.05〜1.25である前記<1>から<9>のいずれかに記載のトナーである。
<11> 平均円形度が、0.950〜0.990である前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーである。
<12> BET比表面積が、0.5m2/g〜4.0m2/gである前記<1>から<11>のいずれかに記載のトナーである。
<13> トナー材料が、活性水素基含有化合物及び該活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂を含む前記<1>から<12>のいずれかに記載のトナーである。
<14> 電子写真感光体を帯電させる帯電工程と、前記帯電された電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を形成された電子写真感光体上に前記<1>から<13>のいずれかに記載のトナーを用いてトナー像を形成する現像工程と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写工程と、前記中間転写体上に一次転写されたトナー像を記録材上に二次転写する二次転写工程と、前記記録材上に二次転写されたトナー像に対して熱及び圧力を加えて該記録材上に定着させる定着工程と、前記一次転写後及び前記二次転写後のいずれかにおいて電子写真感光体の表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法である。
<15> 二次転写工程において、トナー像を記録材に転写する線速度が300mm/sec〜1,000mm/secであり、転写時間が0.5msec〜20msecである前記<14>に記載の画像形成方法である。
<16> 1回の画像形成に対し、帯電工程、露光工程、現像工程、一次転写工程、二次転写工程、定着工程、及びクリーニング工程を含む画像形成工程をタンデム方式で複数同時に行う前記<14>から<15>のいずれかに記載の画像形成方法である。
<17> 電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電された電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記電子写真感光体上に形成された静電潜像を前記<1>から<13>のいずれかに記載のトナーを用いてトナー像とする現像手段と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、前記中間転写体上に一次転写されたトナー像を記録材上に二次転写する二次転写手段と、前記記録材上に二次転写されたトナー像に対して熱及び圧力を加えて該記録材上に定着させる定着手段と、前記一次転写後及び前記二次転写後のいずれかにおいて電子写真感光体の表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、を備えた画像形成装置における各手段のうち、少なくとも前記電子写真感光体と、前記現像手段とを、一体に支持して画像形成装置本体に着脱自在としたことを特徴とするプロセスカートリッジである。
<18> 更に、帯電手段、転写手段及びクリーニング手段のいずれかから選択される少なくとも1つの手段を含む前記<17>に記載のプロセスカートリッジである。
本発明のトナーは、溶解乃至分散液調製工程Aと、乳化乃至分散液調製工程Bと、有機溶媒除去工程Cとによって製造されることとしてなる。
前記溶解乃至分散液調製工程Aは、少なくとも結着樹脂及び結着樹脂前駆体のいずれかと帯電制御剤とを含むトナー材料を有機溶媒に溶解乃至分散させて前記トナー材料の溶解乃至分散液を調製する工程としてなる。
前記結着樹脂前駆体としては、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)が挙げられ、前記結着樹脂に代えて該結着樹脂前駆体を用いる場合、前記乳化乃至分散液調製工程Bにおいて、前記活性水素基含有化合物と反応させて前記結着樹脂前駆体に由来する結着樹脂が得られる。
前記トナー材料としては、結着樹脂及び結着樹脂前駆体のいずれかと前記帯電制御剤とを含む限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、着色剤、更に必要に応じて、その他の成分として、離型剤、等が挙げられる。
なお、前記有機溶媒は、前記乳化乃至分散液調製工程Bにおける前記トナーの造粒時乃至造粒後、前記有機溶媒除去工程Cにおいて除去される。
前記有機溶媒としては、前記トナー材料を溶解乃至分散可能な溶媒であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナーの造粒時乃至造粒後の除去の容易性の点で沸点が150℃未満のものが好ましく、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を用いることができる。また、エステル系溶剤が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記有機溶媒の配合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナー材料100質量部に対し、40質量部〜300質量部が好ましく、60質量部〜140質量部がより好ましく、80質量部〜120質量部が特に好ましい。
なお、前記トナー材料の溶解乃至分散液の調製としては、前記有機溶媒中に、前記結着樹脂、前記活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体、前記離型剤、前記着色剤、前記帯電制御剤等のトナー材料を、溶解乃至分散させることにより行うことができる。
また、前記トナー材料の中で、前記溶解乃至分散工程に用いられる成分としては、少なくとも前記結着樹脂及び前記結着樹脂前駆体のいずれかが含まれていればよく、これ以外の成分については、前記乳化乃至分散液調製工程における水系媒体の調製において、該水系媒体中に添加混合してもよいし、又は前記トナー材料の溶解乃至分散液を水系媒体に添加する際に、溶解乃至分散液と共に前記水系媒体に添加してもよい。
前記帯電制御剤は、下記一般式(I)で表されるトリメシン酸誘導体を含むこととしてなる。
前記フルオロアルキル基としては、炭素数が1〜12の直鎖又は分岐していてもよいフルオロアルキル基を挙げることができ、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
前記R1〜R3のうち、隣接するもの同士が結合して環を形成するものとしては、前記R1〜R3で置換されたフェニル基と一辺を共有してナフチル基、アントリル基を形成するもの等が挙げられる。
以下に、前記トリメシン酸誘導体の具体例を示す。
即ち、前記トリメシン酸誘導体は、前記トナー粒子本体中の樹脂に対する親和性の差を利用することで、いわゆる内添が可能とされる。
前記トリメシン酸誘導体を内添する場合、前記トリメシン酸誘導体を外添する場合に比べ、感光体に対するトナーのフィルミングを防止することができ、また、低温定着性を向上させることができる。
ここで、従来、トナーの帯電性向上を目的とした帯電制御剤としては、サリチル酸誘導体の金属錯体化合物等の各種帯電制御剤が提案されているが、これらの帯電制御剤は、トナーに内添させると、トナー材料と反応して分解する問題がある。
前記トリメシン酸誘導体は、トナーに内添させても、このような問題がなく、トナーに対して優れた帯電特性、耐久性、帯電環境安定性、及び造粒性を付与することができることができ、従来のトナーと一線を画したトナーを提供できる。
なお、本明細書において、トナーの内部に含有されるとは、前記トリメシン酸誘導体がトナー外部に露出することなく含有される場合のほか、一部が外部に露出するようにトナー表面の近傍に含有される場合を含む。
前記平均分散径が10nm未満であると、前記トリメシン酸誘導体がトナー粒子本体の内側で凝集し、十分な帯電特性が得られないことがあり、500nmを超えると、トナーの表面性状が悪化し、キャリアを汚染し長期に亘り十分な帯電特性を維持することができず、更に帯電特性の環境安定性を阻害することがある。
前記添加量が、5質量部未満であると帯電性の向上が期待できないことがあり、25質量部を超えると定着特性の低下、キャリア汚染を生ずることがある。
前記含有量が、0.01質量部未満であると帯電性の向上が期待できないことがあり、5.0質量部を超えると定着特性の低下、キャリア汚染を生ずることがある。
また、前記実施例2の化合物は、塩化チオニルを用い、以下のようにして製造することもできる。
トルエン3.0Lに4−オキソ−4H−ピラン−2,6−ジカルボン酸1水和物150.0g(0.751mol)を加え、これに塩化チオニル308.6g(2.59mol)、DMF 2mLを加え、6時間還流する。放冷後溶媒を減圧留去し、残留物にTHF 3.0Lを加えて溶解する。これにトリエチルアミン262.4g(2.59mol)を加え、氷水で冷却しながら4−t−ブチルアニリン243.6g(1.63mol)を滴下する。室温で一晩撹拌後、結晶を吸引濾取し、2LのTHFで洗浄する。結晶を8Lの水に加え、室温で8時間撹拌後、結晶を吸引濾取し、3Lの水で洗浄する。80℃で乾燥後、酢酸エチルから再結晶し、2,6−ジ(4−t−ブチルフェニルアミノカルボニル)−γ−ピロン231.3g(69.0%)を得ることができる。
前記方法を応用して前記トリメシン酸誘導体を製造する場合、トリメシン酸誘導体は、その酸塩化物を用いて反応させることにより製造することができる。そのため、最初の塩化チオニルとの反応は、必要ない。また、ピロンではアミンとの反応後に結晶が析出してくるが、トリメシン酸誘導体は溶媒への溶解度が高いため、その濾液の溶媒を減圧留去して、残留物を再結晶して得ることができる。他は、アミンなどの当量数を合わせればよい。
また、特開2009−42750号公報、特開2009−86655公報に記載の方法を参照し、適宜変更することにより製造することもできる。
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル系樹脂、シリコーン樹脂、スチレン・アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、クマリン樹脂、アミドイミド樹脂、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂等、公知の結着樹脂を用いることができる。
この中でも、定着時にシャープメルトし、画像表面を平滑化できる点で、低分子量化しても十分な可撓性を有するポリエステル系樹脂が好ましい。該ポリエステル系樹脂を用いる場合、更に他の樹脂を組み合わせて用いてもよい。
A−(OH)m ・・・ (1)
ただし、前記一般式(1)中、Aは、炭素数1〜20のアルキル基、アルキレン基、置換基を有していてもよい芳香族基、及びヘテロ環芳香族基のいずれかを表す。mは、2〜4の整数を表す。
下記一般式(2)で表される1種若しくは2種以上のポリカルボン酸をポリエステル化したものが好ましい。
B−(COOH)n ・・・(2)
ただし、前記一般式(2)中、Bは、炭素数1〜20のアルキル基、アルキレン基、置換基を有していてもよい芳香族基、及びヘテロ環芳香族基のいずれかを表す。nは、2〜4の整数を表す。
前記結着樹脂が5質量部よりも少ないと、カリックスアレン誘導体の分散径が小さくならない恐れがあり、結着樹脂が25質量部よりも多いと、前記トナー材料の溶解又は分散液に添加した際、凝集が起こり、異形化及び帯電付与効果が十分に得られない恐れがある。
前記有機溶媒分散液としては、該有機溶媒分散液100質量部に対し、前記カリックスアレン誘導体を5質量部、及び前記結着樹脂を5質量部含むことが特に好ましい。
前記トナー材料中に活性水素基含有化合物及び該化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂が含まれることにより、得られるトナーの機械的強度が高まり、外添剤の埋没を抑制することができる。また、該トナーの加熱定着時の流動性を調節でき定着温度幅を広げることもできる。
なお、本明細書において、前記活性水素基含有化合物及び該活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂が、結着樹脂前駆体に相当する。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有していれば特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体がイソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)である場合には、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)と伸長反応、架橋反応等の反応により高分子量化可能な点で、アミン類(B)が好ましい。
前記芳香族ジアミンとしては、例えば、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。
前記脂環式ジアミンとしては、例えば、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミン等が挙げられる。
前記脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。
前記アミノアルコール(B3)としては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン、等が挙げられる。また、アミノメルカプタン(B4)としては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン、等が挙げられる。また、アミノ酸(B5)としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。
前記反応停止剤を用いると、接着性基材の分子量等を所望の範囲に制御することができる。
前記反応停止剤としては、特に制限はなく、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等)、又はこれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などを用いることができる。
前記混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/3未満であると、低温定着性が低下することがあり、3/1を超えると、ウレア変性ポリエステル樹脂の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(以下「プレポリマー」)としては、活性水素基含有化合物と反応可能な部位を少なくとも有しているものであれば特に制限はなく、公知の樹脂等の中から適宜選択することができ、例えば、ポリオール樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、これらの誘導体樹脂等を用いることができる。これらの中でも、溶融時の高流動性、透明性の点で、ポリエステル樹脂が好ましい。なお、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。
また、前記プレポリマーの中でも、高分子成分の分子量を調節し易く、乾式トナーにおけるオイルレス低温定着特性、特に定着用加熱媒体への離型オイル塗布機構のない場合でも良好な離型性及び定着性を確保できる点で、ウレア結合生成基を含有するウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)が好ましい。
前記ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)における該ウレア結合生成基が該イソシアネート基である場合、該ポリエステル樹脂(RMPE)としては、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)等が好ましい。
前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物であり、かつ活性水素基含有ポリエステル樹脂をポリイソシアネート(PIC)と反応させてなるもの等が挙げられる。
前記ポリオール(PO)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール(DIO)、3価以上のポリオール(TO)、ジオール(DIO)と3価以上のポリオール(TO)との混合物等が挙げられる。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。これらの中でも、ジオール(DIO)単独、又はジオール(DIO)と少量の3価以上のポリオール(TO)との混合物が好ましい。
前記アルキレングリコールとしては、炭素数2〜12のものが好ましく、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。
前記アルキレンエーテルグリコールとしては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。
また、前記脂環式ジオールとしては、例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。
前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、脂環式ジオールに対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物としたもの等が挙げられる。
前記ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等が挙げられる。
前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、ビスフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物としたもの等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物と炭素数2〜12のアルキレングリコールとの混合物が特に好ましい。
前記3価以上の多価脂肪族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、ソルビトール等が挙げられる。
前記3価以上のポリフェノール類としては、例えば、トリスフェノール体(本州化学工業株式会社製のトリスフェノールPAなど)、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等が挙げられる。
前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、3価以上のポリフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。
前記アルキレンジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。
前記アルケニレンジカルボン酸としては、炭素数4〜20のものが好ましく、例えば、マレイン酸、フマール酸等が挙げられる。
前記芳香族ジカルボン酸としては、炭素数8〜20のものが好ましく、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
前記芳香族ポリカルボン酸としては、炭素数9〜20のものが好ましく、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
前記低級アルキルエステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等が挙げられる。
前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。
前記脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
前記芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメチルジフェニル、3−メチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネート等が挙げられる。
前記芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
前記イソシアヌレート類としては、例えば、トリス−イソシアナトアルキル−イソシアヌレート、トリイソシアナトシクロアルキル−イソシアヌレート等が挙げられる。
これらは、1種単独でも使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
即ち、まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度でカラム溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mLの流速で流し、試料濃度を0.05〜0.6質量%に調製した樹脂のテトラヒドロフラン試料溶液を50〜200μL注入して測定する。試料における分子量の測定に当たっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.又は東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、及び4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いることが好ましい。なお、検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いることができる。
前記結着樹脂の重量平均分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3,000以上が好ましく、5,000〜1,000,000がより好ましく、7,000〜500,000が特に好ましい。重量平均分子量が、3,000未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがあるからである。
前記トナーでは、架橋反応、伸長反応したポリエステル樹脂が共存しているので、従来のポリエステル系トナーと比較してガラス転移温度が低くても良好な保存性を示す。
測定条件
サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(フタあり)
サンプル量:5mg
リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
雰囲気:窒素(流量50mL/min)
温度条件
開始温度:20℃
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
保持時間:なし
降温温度:10℃/min
終了温度:20℃
保持時間:なし
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリエステル系樹脂が特に好適である。
前記ポリエステル系樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ウレア変性ポリエステル系樹脂と未変性ポリエステル樹脂が特に好適なものとして挙げられる。
前記ウレア変性ポリエステル系樹脂は、活性水素基含有化合物としてのアミン類(B)と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体としてのイソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)とを水系媒体中で反応させて得られる。
前記ウレア変性ポリエステル系樹脂としては、ウレア結合のほかに、ウレタン結合を含んでいてもよい。この場合、該ウレア結合と該ウレタン結合との含有モル比(ウレア結合/ウレタン結合)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100/0〜10/90が好ましく、80/20〜20/80がより好ましく、60/40〜30/70が特に好ましい。前記ウレア結合が10未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがあるからである。
(1)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物である。
(2)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物である。
(3)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物である。
(4)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物である。
(5)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーを、ヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物である。
(6)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物
(7)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをエチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物である。
(8)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物である。
(9)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸/ドデセニルコハク酸無水物の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物である。
(10)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をトルエンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物である。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、着色剤、離型剤、無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、等が挙げられる。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン等が挙げられる。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。
前記樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ポリエステル、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられる。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。
また、いわゆるフラッシング法も前記着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができ、乾燥する必要がない点で好適である。
このフラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶媒とともに混合又は混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水分及び有機溶媒成分を除去する方法である。
前記混合又は混練には、例えば、三本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に用いられる。
前記着色剤は2つの樹脂に対する親和性の差を利用することで、第一の樹脂相、第二の樹脂相いずれにも任意に含有させることができる。
前記着色剤はトナー表面に存在した際にトナーの帯電性能を悪化させることが良く知られている。そのため内層に存在する第一の樹脂相に選択的に着色剤を含有させることで、トナーの帯電性能(環境安定性、電荷保持能、帯電量等)を向上させることができる。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、融点が50℃〜120℃の低融点の離型剤が好ましい。
前記低融点の離型剤は、前記樹脂と分散されることにより、前記離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これによりオイルレス(定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布しない)でもホットオフセット性が良好である。
前記ロウ類及び前記ワックス類としては、例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス;などの天然ワックスが挙げられる。また、これら天然ワックスのほか、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス;などが挙げられる。更に、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド;低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等);側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子、などを用いてもよい。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記離型剤の溶融粘度としては、該ワックスの融点より20℃高い温度での測定値として、5cps〜1,000cpsが好ましく、10cps〜100cpsがより好ましい。前記溶融粘度が、5cps未満であると、離型性が低下することがあり、1,000cpsを超えると、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果が得られなくなることがある。
前記離型剤の前記トナーにおける含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0質量%〜40質量%が好ましく、3質量%〜30質量%がより好ましい。前記含有量が、40質量%を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
また、前記離型剤を内層に存在する第一の樹脂相に選択的に含有させることで、感光体、キャリア等の他の部材への離型剤のスペントを抑制させることができる。
前記無機微粒子は、前記トナー粒子に流動性、現像性、帯電性等を付与するための外添剤として使用する。
前記無機微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記小粒径の無機微粒子としては、疎水性シリカ及びまたは疎水性酸化チタンが好ましい。
前記小粒径の無機微粒子の一次平均粒径としては、5nm〜50nmが好ましく、10nm〜30nmがより好ましい。
前記無機微粒子のBET法による比表面積としては、特に制限はないが、20m2/g〜500m2/gであることが好ましい。
前記無機微粒子の配合量としては、トナーの0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.01質量%〜2.0質量%がより好ましい。
前記流動性向上剤は、表面処理を行って疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止する機能を有する剤のことであり、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、等が挙げられる。
前記無機微粒子におけるシリカ、酸化チタンは、このような流動性向上剤により表面処理行い、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして使用するのが好ましい。
前記クリーニング性向上剤は、感光体及び一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためにトナーに添加される。
前記クリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子、などが挙げられる。
前記ポリマー微粒子としては、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、該ポリマー微粒子の体積平均粒径としては、0.01μm〜1μmが好ましい。
前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライト、等を用いることができる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
前記乳化乃至分散液調製工程Bは、前記溶解乃至分散液を水系媒体中に添加し乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を調製する工程としてなる。
前記分散の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の分散機などを用いて行うことができる。
前記分散機としては、特に制限はなく、例えば、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機などが挙げられる。
前記乳化乃至分散の際、前記活性水素基含有化合物と、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)と、を伸長反応乃至架橋反応させると、接着性基材(結着樹脂)が生成する。
前記水系媒体としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水、水と混和可能な溶剤、これらの混合物などを用いることができるが、これらの中でも、水が好ましい。
前記水と混和可能な溶剤としては、水と混和可能であれば特に制限はなく、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類、などを用いることができる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。
前記低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
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。
前記アニオン性界面活性剤及び前記アニオン性樹脂微粒子の水系媒体に対する添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、それぞれ0.5質量%〜10質量%が好ましい。
前記アニオン性樹脂微粒子は、トナー表面に付着して融着、融合し、比較的硬い表面を形成する。また、前記アニオン性樹脂微粒子は、アニオン性を有するため、トナー材料を含む液滴に吸着し、液滴同士の合一を抑える効果があり、トナーの粒度分布を制御するのに重要である。更に前記トナーの負帯電性を与えることもできる。これらの効果を発揮するために、アニオン性樹脂微粒子は平均粒径としては、5nm〜50nmが好ましく、10nm〜25nmがより好ましい。
前記平均粒径としては、アニオン性樹脂微粒子の一次粒子の平均粒径が該当し、該一次粒子の平均粒径は、SEM、TEM、光散乱法などによって測定でき、例えばレーザ散乱測定法による堀場製作所製LA−920によって、測定レンジに入るように適切な濃度に希釈して測定すればよい。
前記一次粒子の平均粒径は、体積平均径として求められる。
前記樹脂としては、特に制限はなく、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂でもよく、例えば、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂などを用いることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、微細な球状の樹脂微粒子の水性分散液が得られ易い点で、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種で形成されるのが好ましい。
なお、前記ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合又は共重合したポリマーであり、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、などが挙げられる。
前記アニオン性樹脂微粒子は、後に述べる製法でアニオン活性剤を用いたり、樹脂中にカルボン酸基、スルホン酸基などのアニオン性基を導入することによって作製することができる。
前記樹脂微粒子の水性分散液の調製方法としては、例えば以下の方法が好ましい。即ち、
(1)ビニル樹脂の場合、ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法から選択されるいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子Aの水性分散液を製造する方法である。
(2)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子Aの水性分散液を製造する方法である。
(3)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化してもよい)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法である。
(4)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤の存在下、水中に分散させる方法である。
(5)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を得た後、該樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させる方法である。
(6)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、次に溶剤を除去して樹脂微粒子を得た後、樹脂微粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法である。
(7)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は減圧等によって溶剤を除去する方法である。
(8)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法である。
前記アニオン性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等が挙げられ、フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤が好適に挙げられる。フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(炭素数6〜11)オキシ]−1−アルキル(炭素数3〜4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(炭素数6〜8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(炭素数11〜20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(炭素数7〜13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(炭素数4〜12)スルホン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(炭素数6〜16)エチルリン酸エステル、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。
なお、前記トナーの平均粒径は、乳化乃至分散液調製工程Bにおける水系媒体の攪拌等の乳化乃至分散条件により調整される。
前記ビニルアルコールとカルボキシル基とを含有する化合物のエステル類としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。
前記アミド化合物又はこれらのメチロール化合物としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド酸、又はこれらのメチロール化合物等が挙げられる。
前記クロライド類としては、例えば、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等が挙げられる。
前記窒素原子若しくはその複素環を有するもの等ホモポリマー又は共重合体としては、例えば、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等が挙げられる。
前記ポリオキシエチレン系としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等が挙げられる。
前記セルロース類としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。
前記有機溶媒除去工程Cは、前記乳化乃至分散液(乳化スラリー)から前記有機溶媒を除去する工程としてなる。
前記有機溶媒を除去する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、(1)反応系全体を徐々に昇温させて、油滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法、(2)乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去する方法等が挙げられる。
前記有機溶媒の除去が行われるとトナー粒子が形成される。形成されたトナー粒子に対し、洗浄、乾燥等を行い、更にその後、所望により分級等を行う。該分級は、例えば、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことにより行う。なお、乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行ってもよい。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し加速させて粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法等が挙げられる。
この方法に用いる装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン株式会社製)、I式ミル(日本ニューマチック株式会社製)を改造して粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所株式会社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業株式会社製)、自動乳鉢等が挙げられる。
前記各工程により製造されるトナーとしては、以下のトナー特性を有する。
前記帯電量が、−10μC/g未満であると、磁性キャリアとの吸着力が低く、低い現像電界でも現像されるトナー量が多くなるため、階調性のある高品位な画像が得られないことがある。また、逆帯電のトナー量が多くなり、白地背景部に現像されるトナー量が多く地かぶり等により画像品質が低下することがある。前記帯電量が、−80μC/gを超えると、磁性キャリアとの吸着力が大きくなり、現像されるトナー量が少なく画像濃度が低下する恐れがある。
前記Logρが、10.9Ω・cm未満であると導電性が高くなり、これにより帯電不良が生じ、地汚れやトナー飛散等が増加する傾向が見られる。また、静電オフセット等による異常画像の発生も生じ、高品位の画像が安定して得られない。一方、前記Logρが、11.4Ω・cmを超えると、抵抗が高くなるため帯電量が上昇し、画像濃度が低下する恐れがある。
前記平均円形度が0.950未満であると、現像時の画像均一性が悪化したり、電子写真感光体から中間転写体もしくは中間転写体から記録材へのトナー転写効率が低下し均一転写が得られなくなることがある。前記平均円形度が0.990を超えると、トナーがクリーニングブレードを擦り抜け、クリーニング不良が起こる恐れがある。
また、前記トナーは、水系媒体中で乳化処理をして製造されるものであり、このような製造方法は、特にカラートナーにおける小粒径化、及び前記平均円形度を有する形状を得るために効果的である。
即ち、フロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」;シスメックス社製)を用いて計測し、解析ソフト(FPIA−2100 Data Processing Program For FPIA Version00−10)を用いて測定することができる。
前記(Dv/Dn)が、1.05未満であると、二成分現像剤では現像装置における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力の低下や、クリーニング性の悪化につながり易い。一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためブレード等の部材へのトナー融着が発生し易くなることがある。また、前記(Dv/Dn)が1.25を超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒径の変動が大きくなることがある。また、トナーの帯電量分布も広くなるために高品位な画像を得るのが困難になる。
一方、前記(Dv/Dn)を1.25以下とすることで、帯電量分布が均一になり、地肌かぶりを少なくすることができる。
また、前記(Dv/Dn)1.05〜1.25であると、保存安定性、低温定着性、及び耐ホットオフセット性のいずれにも優れたトナーとなりやすい。特に、フルカラー複写機に使用した場合に画像の光沢性に優れる。二成分現像剤では長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒径の変動が少なく、現像装置における長期の攪拌においても良好で安定した現像性が得られ、一成分現像剤ではトナーの収支が行われてもトナーの粒径の変動が少なくなるとともに、現像ローラへのトナーのフィルミングやトナーを薄層化するブレード等への部材へのトナーの融着がなく、現像装置の長期使用(攪拌)においても良好で安定した現像性が得られ、高画質の画像を得ることが可能となる。
前記BET比表面積が0.5m2/g未満であると、トナー表面全体を密に覆う状態となり、前記アニオン性樹脂微粒子Aがトナー内部の結着樹脂成分と定着紙との接着性を阻害し、定着下限温度の上昇が見られる。また、前記アニオン性樹脂微粒子Aがワックスの染み出しを阻害し、ワックスの離型性効果が得られず、オフセットの発生が見られる。一方、前記BET比表面積が4.0m2/gを超えると、トナー表面上に残存する有機微粒子が凸部として大きく突出したり、粗状態の多重層として樹脂微粒子Aが残存し、やはり前記アニオン性樹脂微粒子Aがトナー内部の結着樹脂成分と定着紙との接着性を阻害し、定着下限温度の上昇が見られる。また、前記アニオン性樹脂微粒子Aがワックスの染み出しを阻害し、ワックスの離型性効果が得られず、オフセットの発生が見られる。また、添加剤が浮出し、表面の凹凸により画質に影響が現れやすい。
前記トナーとしては、キャリアと共に用いて二成分現像剤とすることができる。
前記キャリアの重量平均粒径としては、特に制限はないが、15μm〜40μmであることが好ましい。
前記個数平均粒径Dpが、10μm未満であると、キャリアの粒径分布において、微粉が多くなるため、1粒子当たりの磁化が低下して、キャリアの飛散が生じることがある。ことがあり、150μmを超えると、キャリアの比表面積が低下して、トナーの飛散が生じることがある。その結果、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現性が低下することがある。
近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタなどには、寿命向上等の点で、二成分現像剤を用いることが好ましい。このような現像剤は、磁性一成分現像法、非磁性一成分現像法、二成分現像法、などの公知の各種電子写真法に用いることができる。前記現像剤を一成分現像剤として用いると、トナーの収支が行われても、トナーの粒径の変動が少なく、現像ローラへのトナーのフィルミングやトナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を抑制することができ、現像装置の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性が得られる。また、前記現像剤を二成分現像剤として用いると、長期に亘るトナーの収支が行われても、トナーの粒径の変動が少なく、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50emu/g〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料等が挙げられ、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、前記芯材としては、画像濃度の確保の点で、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、芯材としては、トナーが穂立ち状態となっている感光体への当りを弱くでき、高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30emu/g〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。
D50が10μm未満であると、キャリアの粒径分布において、微粉が多くなるため、1粒子当たりの磁化が低下して、キャリアの飛散が生じることがある。150μmを超えると、キャリアの比表面積が低下して、トナーの飛散が生じることがある。その結果、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現性が低下することがある。
前記キャリアの含有量が、前記より好ましい範囲であると、現像安定性の点で有利である。
前記導電粉の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、などが挙げられる。
前記導電粉の平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm以下が好ましい。前記平均粒径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
前記塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、などが挙げられる。
また、前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブチルアセテート、などが挙げられる。
更に、前記焼付の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、外部加熱方式及び内部加熱方式のいずれであってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉、などを用いる方法、マイクロ波を用いる方法、などが挙げられる。
<重量平均粒径>
前記キャリアの重量平均粒径Dwは、個数基準で測定された粒子の粒径分布(個数頻度と粒径との関係)に基づいて算出されたものである。この場合の重量平均粒径Dwは、式(1)で表わされる。
Dw={1/Σ(nD3)}×{Σ(nD4)}・・・(1)
式(1)中、Dは、各チャネルに存在する粒子の代表粒径(μm)を示し、nは、各チャネルに存在する粒子の総数を示す。なお、チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本発明においては、2μmを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子の粒径の下限値を採用した。
Dp=(1/ΣN)×(ΣnD) … (2)
式(2)中、Nは、計測した全粒子数を示し、nは、各チャネルに存在する粒子の総数を示し、Dは、各チャネル(2μm)に保存する粒子の粒径の下限値を示す。
[1]粒径範囲:8〜100μm
[2]チャネル長さ(チャネル幅):2μm
[3]チャネル数:46
[4]屈折率:2.42
本発明の画像形成方法は、電子写真感光体を帯電させる帯電工程と、前記帯電された電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を形成された電子写真感光体上に本発明の前記トナーを用いて現像しトナー像を形成する現像工程と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写工程と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を記録材上に二次転写する二次転写工程と、前記記録材上に転写されたトナー像を熱及び圧力定着部材を含む定着手段により記録材上に定着させる定着工程と、前記一次転写手段によりトナー像を中間転写体上に転写した電子写真感光体の表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング工程とを含む。
前記画像形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、フルカラー画像の画像形成方法として好適である。
前記二次転写工程におけるトナー像の記録材への転写の線速度、所謂印字速度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、300mm/sec〜1,000mm/secが好ましく、該二次転写工程における転写時間としては、0.5msec〜20msecであることが好ましい。なお、前記転写時間は、二次転写に用いられる転写ローラのニップ部における転写時間を示す。
前記タンデム方式においては、前記電子写真感光体を複数個配備して、各々の回転時に1色ずつ現像する。
前記タンデム方式による画像形成工程によると、前記帯電工程及び前記露光工程と、前記現像工程及び前記転写工程とが各色毎に行なわれて各色のトナー像が形成されるため、単色の画像形成速度とフルカラーの画像形成速度との差が小さく、高速印字に対応できる利点を有している。
この点に関し、本発明の前記トナーを現像工程に用いる前記画像形成方法によると、帯電特性が均一で、各色のトナー粒子間でばらつきがなく、各色のトナー粒子間で電子写真感光体及び記録材に対する付着性が均一であることから、タンデム方式の画像形成方法の前記利点を充分に発揮させることができる。
また、前記帯電工程においては、特に制限はないが、前記電子写真感光体に帯電部材を接触させ、該帯電部材に電圧を印加することによって帯電を行うのが好ましい。前記電子写真感光体に帯電部材を接触させ、前記帯電部材に電圧を印加して帯電を行うことによって、前記交番電圧を重畳した直流電圧を印加することで得られる均一帯電性の効果を特に向上させることが可能となる。
前記離型剤がトナー粒子中に分散した状態で存在するためには、前記離型剤と前記結着樹脂とは相溶しないことが好ましい。また、前記離型剤がトナー粒子中に微分散するためには、例えばトナー製造時の混練の剪断力を利用する方法がある。前記離型剤の分散状態は、トナー粒子の薄膜切片をTEMで観察することにより判断できる。前記離型剤の分散径としては、特に制限はなく、小さい方が好ましいが、小さすぎると定着時の染み出しが不十分な場合がある。従って、倍率1万倍で離型剤が確認できれば、離型剤が分散した状態で存在していると判断する。1万倍で離型剤が確認できない大きさでは、微分散していたとしても、定着時の染み出しが不十分な場合がある。
ファーブラシローラ(511)による感光体(515)の接触帯電は直接注入帯電が支配的となって行なわれ、回転感光体表面はファーブラシローラ(511)に対する印加帯電電圧とほぼ等しい電位に帯電される。
帯電部材の形状としてはファーブラシローラ(511)の他にも、帯電ローラ、ファーブラシなど、どのような形態をとってもよく、電子写真装置の仕様や形態にあわせて選択可能である。帯電ローラを用いる場合、芯金上に100,000Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被膜して用いるのが一般的である。磁気ブラシを用いる場合、磁気ブラシは例えばZn−Cuフェライト等、各種フェライト粒子を帯電部材として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。
前記接触帯電部材は、例えば、前記被覆磁性粒子、及び、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成され、前記被覆磁性粒子をスリーブ上に、厚さ1mmでコートして、感光体との間に幅約5mmの帯電ニップを形成する。また、該磁性粒子保持スリーブと感光体との間隙は、例えば、約500μmとする。更に、マグネットロールは、例えば、スリーブ表面が、感光体表面の周速に対して、その2倍の速さで逆方向に摺擦するように、回転され、感光体と磁気ブラシとが均一に接触するようにする。
定着ローラ(720)(対向回転体)は、例えばステンレススチール等の金属製の芯金(721)と、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金(721)を被覆した弾性部材(722)とからなる。そして、加圧ローラ(740)からの押圧力でこの加圧ローラ(740)と定着ローラ(720)との間に所定幅の接触部を形成するために外形を20〜40mm程度として加熱ローラ(710)より大きくしている。弾性部材(722)は、その肉厚を4〜6mm程度としている。この構成により、加熱ローラ(710)の熱容量は定着ローラ(720)の熱容量より小さくなるので、加熱ローラ(710)が急激に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
・基体(731):ポリイミド(PI)樹脂などの樹脂層
・発熱層(732):Ni,Ag,SUS等の導電材料層
・中間層(733):均一定着のための弾性層
・離型層(734):離型効果とオイルレス化のための弗素樹脂材料等の樹脂層
本発明のプロセスカートリッジは、電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電された電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記電子写真感光体上に形成された静電潜像を請求項1から7のいずれかに記載のトナーを用いてトナー像とする現像手段と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、前記中間転写体上に一次転写されたトナー像を記録材上に二次転写する二次転写手段と、前記記録材上に二次転写されたトナー像に対して熱及び圧力を加えて該記録材上に定着させる定着手段と、前記一次転写後及び前記二次転写後のいずれかにおいて電子写真感光体の表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とにおける各手段のうち、少なくとも前記電子写真感光体と、前記現像手段とを、一体に支持して画像形成装置本体に着脱自在としたものである。
現像手段及び帯電手段としては、前記現像装置及び前記帯電装置が好適に使用できる。
前記画像形成方法において使用されるフルカラー画像形成装置としては、例えば図9、図10に示したタンデム方式の画像形成装置(100)を用いることができる。図9において、画像形成装置(100)は電子写真方式によるカラー画像形成を行なうための画像書込部(120Bk,120C,120M,120Y)、画像形成部(130Bk,130C,130M,130Y)、給紙部(140)から主に構成されている。画像信号を元に、画像処理部(図示せず)で画像処理を行い、画像形成用の黒(Bk),シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の各色信号に変換し、画像書込部(120Bk,120C,120M,120Y)に送信する。画像書込部(120Bk,120C,120M,120Y)は、例えば、レーザ光源、回転多面鏡等の偏向器、走査結像光学系及びミラー群(いずれも図示せず)からなるレーザ走査光学系であり、前記の各色信号に対応した4つの書込光路を有し、画像形成部(130Bk,130C,130M,130Y)に各色信号に応じた画像書込を行なう。
前記抵抗値調節用導電剤としては、特に制限はなく、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化錫,酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物(ATO)、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物(ITO)等の導電性金属酸化物が挙げられる。
前記導電性金属酸化物としては、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。
<トナー材料の溶解液乃至分散液の調製>
トリメシン酸誘導体として、下記構造式(A)で表されるトリメシン酸誘導体Aを、国際公開第2006/101144号パンフレット(特に、実施例2)を応用して製造した。
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物67質量部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物84質量部、テレフタル酸274質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を投入し、常圧下、230℃にて8時間反応させた。次いで、該反応液を10〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させて、未変性ポリエステルを合成した。
得られた未変性ポリエステルは、数平均分子量(Mn)が2,100、重量平均分子量(Mw)が5,600、ガラス転移温度(Tg)が55℃であった。
水1,000質量部、及びカーボンブラック(「Printex35」;デグサ社製、DBP吸油量=42ml/100g、pH=9.5)540質量部、及び前記未変性ポリエステル1,200質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。その混合物を二本ロールを用い150℃で30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、マスターバッチを調製した。
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を仕込み、常圧下で、230℃にて8時間反応させた。次いで、10〜15mHgの減圧下で、5時間反応させて、中間体ポリエステルを合成した。得られた中間体ポリエステルは、数平均分子量(Mn)が2,100、重量平均分子量(Mw)が9,600、ガラス転移温度(Tg)が55℃、酸価が0.5、水酸基価が49であった。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、前記中間体ポリエステル411質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、100℃にて5時間反応させて、プレポリマー(前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体)を合成した。得られたプレポリマーの遊離イソシアネート含有量は、1.60質量%であり、プレポリマーの固形分濃度(150℃、45分間放置後)は50質量%であった。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)16部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[樹脂微粒子分散液A]を得た。[樹脂微粒子分散液A]の分散粒子の体積平均粒径(堀場製作所製 LA−920で測定)は、42nmであった。
−トナー材料相の調製−
ビーカー内に前記未変性ポリエステル100質量部、酢酸エチル130質量部を添加し、攪拌して溶解させた。次いで、カルナウバワックス(分子量=1,800、酸価=2.5、針入度=1.5mm(40℃))10質量部、前記マスターバッチ10質量部、及びトリメシン酸誘導体Aの分散液1質量部を仕込み、ビーズミル(「ウルトラビスコミル」;アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/s、及び0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填した条件で3パスして原料溶解液を調製し、前記プレポリマーを40質量部添加し、攪拌した後、トナー材料の溶解乃至分散液を調製した。
−水系媒体相の調製−
水660質量部、樹脂微粒子分散液A 1.25質量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5質量%の水溶液(「エレミノールMON−7」;三洋化成工業製)25質量部、及び酢酸エチル60質量部を混合撹拌し、乳白色の液体(水系媒体相)を得た。
前記水系媒体相150質量部を容器に入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数12,000rpmで攪拌し、これに前記トナー材料の溶解乃至分散液100質量部を添加し、10分間混合して乳化乃至分散液(乳化スラリー)を調製した。
−有機溶媒の除去−
脱気用配管、攪拌機及び温度計をセットしたフラスコに、前記乳化スラリー100質量部を仕込み、攪拌周速20m/分で攪拌しながら30℃にて12時間減圧下、脱溶剤し脱溶剤スラリーAとした。
前記脱溶剤スラリー全量を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合、再分散(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過する操作を3回行った。得られた濾過ケーキを順風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子Aを得た。
トナー母体粒子A100質量部に対して、平均粒径100nmの疎水性シリカ0.6質量部と、平均粒径20nmの酸化チタン1.0質量部と、平均粒径15nmの疎水性シリカ微粉体を0.8部とをヘンシェルミキサーにて混合し、実施例1におけるトナーaを製造した。なお、このトナーaの体積固有抵抗ρの常用対数値Logρは、11.3(Ω・cm)であった。
実施例1において、トリメシン酸誘導体Aの分散液における平均分散径を120nmから70nmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2におけるトナーbを製造した。
なお、このトナーbの体積固有抵抗の常用対数値は、11.3(Ω・cm)であった。
実施例1において、トリメシン酸誘導体Aの分散液における平均分散径を120nmから300nmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3におけるトナーcを製造した。
なお、このトナーcの体積固有抵抗ρの常用対数値Logρは、11.4(Ωcm)であった。
実施例1において、トリメシン酸誘導体として、トリメシン酸誘導体Aに代えて下記構造式(B)で表されるトリメシン酸誘導体Bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例4におけるトナーdを製造した。このトナーdの体積固有抵抗ρの常用対数値Logρは、11.1(Ω・cm)であった。また、トリメシン酸誘導体Bの分散液における平均分散径は95nmであった。
前記トリメシン酸誘導体Bは、国際公開第2006/101144号パンフレット(特に、実施例2)を応用して製造した。
実施例1において、トリメシン酸誘導体として、トリメシン酸誘導体Aに代えて下記構造式(C)で表されるトリメシン酸誘導体Cを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、参考例5におけるトナーeを製造した。このトナーeの体積固有抵抗ρの常用対数値Logρは、11.0(Ω・cm)であった。また、トリメシン酸誘導体Cの分散液における平均分散径は104nmであった。
前記トリメシン酸誘導体Cは、国際公開第2006/101144号パンフレット(特に、実施例2)を応用して製造した。
実施例1において、トリメシン酸誘導体として、トリメシン酸誘導体Aに代えて下記構造式(D)で表されるトリメシン酸誘導体Dを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、参考例6におけるトナーfを製造した。このトナーfの体積固有抵抗ρの常用対数値Logρは、11.1(Ω・cm)であった。また、トリメシン酸誘導体Dの分散液における平均分散径は92nmであった。
前記トリメシン酸誘導体Dは、国際公開第2006/101144号パンフレット(特に、実施例2)を応用して製造した。
実施例1において、トリメシン酸誘導体Aに代えて、保土谷化学社製、帯電制御剤(TN−105、サリチル酸誘導体ジルコニア亜鉛錯体)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1におけるトナーgを製造した。このトナーgの体積固有抵抗ρの常用対数値Logρは、10.8(Ω・cm)であった。帯電制御剤(TN−105)の分散液における平均分散径は140nmであった。
実施例1において、トリメシン酸誘導体Aに代えて、オリエント化学工業社製、帯電制御剤(E−84、サリチル酸誘導体亜鉛錯体)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2におけるトナーhを製造した。
富士ゼロックス社製のDocuColor 8000 Digital Pressを改造して線速及び転写時間を調整可能にチューニングした評価機と、トナーa〜hとを用いて、A4サイズ、トナー付着量0.6mg/cm2のベタパターンを印刷することとして、10万枚のランニング試験を実施した。
ここで、耐久性の指標として、前記ランニング試験前と前記ランニング試験後のトナーの一部サンプリングしてブローオフ法により帯電量を測定することとした。
各トナーを一部サンプリングしてブローオフ法により帯電量を測定した。
ここで、測定は、常温常湿(温度25℃、湿度50%)、低温低湿(温度10℃、湿度15%)、高温高湿(温度40℃、湿度90%)の各環境下にて2週間保管したトナーに対して行った。
体積平均粒径(Dv)及び体積平均粒径/個数平均粒径(Dv/Dn)を粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)にて測定した。
トナーa〜hの円形度を以下のように測定した。
即ち、ガラス製100mLビーカーに10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬性)を0.1mL〜0.5mL添加し、各トナー0.1g〜0.5g添加し、ミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(本多電子社製)で3分間分散処理した。前記分散液を、フロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」;シスメックス社製)を用いて濃度が5,000〜15,000個/μLとなるまでトナーの形状及び分布を測定した。
BET法に従って、比表面積測定装置(「トライスター3000」;島津製作所製)を用いて各トナー表面に窒素ガスを吸着させて、BET多点法により測定した。
各トナー1gをクロロホルム100gに10時間浸漬し、遠心分離器(株式会社コクサン社製 H−9R、LNアングルローター)にて、5,500rpm(9,545G)にてトリメシン酸誘導体の前記分散液を遠心分離した。遠心分離した上澄みにトリメシン酸誘導体の粒子が存在し、その粒子を「LA−920」(堀場製作所製)を用いて粒径の測定を行った。LA−920の測定の際にLA−920専用アプリケーション(Ver3.32、堀場製作所製)を用いて解析を行った。
トナー3.0gを約500kgf/aJ加圧し、面積12.5cd、厚さ3mm〜4mm程度の錠剤に成形したものを市販の誘電体損測定機(TR−10C型:安藤電気株式会社製)を用いて1周波数1kHzを印加した状態で測定を行い、これから体積固有抵抗と誘電率を算出した。
参考例5、6におけるトナーe、fは、造粒性に関し、実施例1〜4におけるトナーa〜dと同等の結果が得られたが、帯電特性に関して帯電量が低い結果となり、また、帯電環境安定性に関して、低温低湿、高温高湿の各環境下での変動が比較的大きいが、実使用上問題の無い程度であった。
比較例1におけるトナーgの製造に用いた帯電制御剤(TN−105)は、サリチル酸ジルコニウム錯体構造を有し、粉砕法トナーでは高い帯電付与効果を示すものであるが、造粒性が著しく悪く、トナーの表面性状も著しく悪かった。耐久性に関しては、10万枚通紙ラン後でキャリアへのスペントが著しく、Q/Mの変動が大きかった。環境安定性に関しては、低温低湿環境下及び高温高湿環境下での保管のそれぞれの場合において、Q/Mの変動が大きく、改善が見込めなかった。
比較例2におけるトナーhの製造に用いた帯電制御剤(E−84)は、サリチル酸亜鉛錯体構造を有し、粉砕法トナーでは高い帯電付与効果を示すものであるが、造粒性が著しく悪く、トナー化することができなかった。
次に、トナーの実機評価に用いたキャリアの具体的な作製例について説明する。
アクリル樹脂溶液(固形分50質量%) 21.0部
グアナミン溶液(固形分70質量%) 6.4部
アルミナ粒子[0.3μm、固有抵抗1014(Ω・cm)] 7.6部
シリコーン樹脂溶液 65.0部
[固形分23質量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
アミノシラン 1.0部
[固形分100質量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
トルエン 60部
ブチルセロソルブ 60部
芯材として焼成フェライト粉[(MgO)1.8(MnO)49.5(Fe2O3)48.0:平均粒径;25μm]に前記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚0.15μmになるようにスピラコーター(岡田精工社製)により塗布し乾燥し被覆フェライト粉を得た。
得られた被覆フェライト粉を電気炉中にて150℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き106μmの篩を用いて解砕し、キャリアAを得た。
結着樹脂膜厚の測定は、透過型電子顕微鏡にてキャリア断面を観察することにより、キャリア表面を覆う被覆膜を観察することができるため、その膜厚の平均値をもって膜厚とした。こうして、重量平均粒径35μmのキャリアAを得た。
実施例1〜4、参考例5、6及び比較例1、2におけるトナーa〜hと、前記キャリアAを用い、キャリア100質量部に対しトナー7質量部を容器が転動して攪拌される型式のターブラミキサーを用いて均一混合し帯電させて、実施例7〜10、参考例11、12及び比較例3、4における2成分系現像剤a〜hを製造した。なお、前記2成分系現像剤における添え字a〜hは、トナーa〜hに対応して2成分系現像剤a〜hを製造したことを示す。
<帯電特性及び耐久性(Q/M)>
富士ゼロックス社製のDocuColor 8000 Digital Pressを改造して線速及び転写時間を調整可能にチューニングした評価機と、実施例7〜10、参考例11、12及び比較例3、4における各2成分現像剤a〜hとを用いて、A4サイズ、トナー付着量0.6mg/cm2のベタパターンを印刷することとして、10万枚のランニング試験を実施した。
耐久性の指標として、10万枚通紙によるランニング試験後、2成分現像剤を一部サンプリングしてブローオフ法により帯電量を測定し、ランニング試験前の初期値からみたランニング試験後のトナーの帯電量の減少を以下の評価基準により判断することで、耐久性を評価した。
−評価基準−
◎・・・帯電量の減少が3μc/g未満
○・・・帯電量の減少が3μc/g以上5μc/g未満
△・・・帯電量の減少が5μc/g以上10μc/g未満
×・・・帯電量の減少が10μc/g以上
各2成分現像剤を一部サンプリングしてブローオフ法により帯電量を測定して、実施例7〜10、参考例11、12及び比較例3、4における2成分系現像剤a〜hの帯電環境安定性を評価した。
この帯電環境安定性の評価は、常温常湿(温度25℃、湿度50%)、低温低湿(温度10℃、湿度15%)、高温高湿(温度40℃、湿度90%)の各環境下にて2週間保管した2成分系現像剤に対して行ったものであり、その評価方法は、ランニング試験前の初期値からみたランニング試験後のトナーの帯電量の変化量を通じて、以下の評価基準により判断して行ったものである。
−評価基準−
◎・・・帯電量の変化が3μc/g未満
○・・・帯電量の変化が3μc/g以上5μc/g未満
△・・・帯電量の変化が5μc/g以上10μc/g未満
×・・・帯電量の変化が10μc/g以上
造粒性の評価は、実施例7〜10、参考例11、12及び比較例3、4における各2成分現像剤a〜hについて、体積平均粒径(Dv)及び体積平均粒径/個数平均粒径(Dv/Dn)を粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)にて測定し、狙いとするDv及びDv/Dnが得られるかを以下のように評価することで行った。
−Dvの評価基準−
◎:狙いのDv±0.1μm未満
○:狙いのDv±0.1μm以上0.3μm未満
△:狙いのDv±0.3μm以上0.5μm未満
×:狙いのDv±0.5μm以上
※狙い:5.2μm
−Dv/Dnの評価基準−
◎:1.15未満
○:1.15以上1.18未満
△:1.18以上1.25未満
×:1.25以上
※狙い:1.15以下
1 トナー
2 母体粒子
3 外添剤
(図2〜図4の符号)
500 ローラ式帯電装置
501 帯電ローラ
502 芯金
503 導電ゴム層
504 電源
505 感光体
510 ブラシ式帯電装置
511 ファーブラシローラ
513 ブラシ部
514 電源
515 感光体
(図5の符号)
600 現像器
601 現像スリーブ
602 電源
603 現像部
604 感光体
605 トナー
(図6及び図7の符号)
760 誘導加熱手段
710 加熱ローラ
720 定着ローラ
721 芯金
722 弾性部材
730 無端帯状の定着ベルト
731 基体
732 発熱層
733 中間層
734 離型層
740 加圧ローラ
741 芯金
742 弾性部材
760 誘導加熱手段
761 励磁コイル
762 コイルガイド板
763 励磁コイルコア
764 励磁コイルコア支持部材
770 記録材
(図8の符号)
800 プロセスカートリッジ
801 感光体
802 帯電手段
803 現像手段
804 現像剤
805 現像手段
806 クリーニング手段
(図9の符号)
120Bk,120C,120M,120Y 画像書込部
130Bk,130C,130M,130Y 画像形成部
140 給紙部
262 プレ転写チャージャ
215Bk,215C,215M,215Y 帯電装置
200Bk,200C,200M,200Y 現像装置
230Bk,230C,230M,230Y 1次転写装置
250Bk,250C,250M,250Y トナー移送管
300Bk,300C,300M,300Y クリーニング装置
220 中間転写ベルト
(図10の符号)
10Y、10C、10M、10K 感光体
14 第1の支持ローラ
15 第2の支持ローラ
16 第3の支持ローラ
17 中間転写体クリーニング装置
18 画像形成手段
21 露光手段
22 2次転写手段
23 ローラ
24 2次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 手差しトレイ
53 給紙路
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
58 分離ローラ
62 1次転写装置
100 画像形成装置
110 複写装置本体
120 タンデム画像形成装置
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
Claims (18)
- 少なくとも結着樹脂及び結着樹脂前駆体のいずれかと帯電制御剤を含むトナー材料を有機溶媒に溶解乃至分散させて前記トナー材料の溶解乃至分散液を調製する溶解乃至分散液調製工程と、前記溶解乃至分散液を水系媒体中に添加し乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を調製する乳化乃至分散液調製工程と、前記乳化乃至分散液から前記有機溶媒を除去する有機溶媒除去工程とを含むトナーの製造方法によって製造され、
前記帯電制御剤が下記構造式(A)、及び(B)のいずれかで表されるトリメシン酸誘導体を含むことを特徴とするトナー。
- トリメシン酸誘導体が、トナー内部に含有される請求項1に記載のトナー。
- 体積平均粒径が、1μm〜6μmである請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
- 乳化乃至分散液調製工程における水系媒体が、平均粒径5nm〜50nmのアニオン性樹脂微粒子とアニオン性界面活性剤とを含む請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- 結着樹脂が、ポリエステル系樹脂を含む請求項1から4のいずれかに記載のトナー。
- トナー100質量部に対して、トリメシン酸誘導体を0.01質量部〜5.0質量部含有する請求項1から5のいずれかに記載のトナー。
- トリメシン酸誘導体の平均分散径が、10nm〜500nmである請求項1から6のいずれかに記載のトナー。
- 帯電量が、−80μC/g〜−10μC/gである請求項1から7のいずれかに記載のトナー。
- トナーの体積固有抵抗ρ(Ω・cm)の常用対数値であるLogρが、10.9Ω・cm〜11.4Ω・cmである請求項1から8のいずれかに記載のトナー。
- 体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比、Dv/Dnが、1.05〜1.25である請求項1から9のいずれかに記載のトナー。
- 平均円形度が、0.950〜0.990である請求項1から10のいずれかに記載のトナー。
- BET比表面積が、0.5m2/g〜4.0m2/gである請求項1から11のいずれかに記載のトナー。
- トナー材料が、イソシアネート基含有ポリエステル樹脂を含む請求項1から12のいずれかに記載のトナー。
- 電子写真感光体を帯電させる帯電工程と、前記帯電された電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を形成された電子写真感光体上に請求項1から13のいずれかに記載のトナーを用いてトナー像を形成する現像工程と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写工程と、前記中間転写体上に一次転写されたトナー像を記録材上に二次転写する二次転写工程と、前記記録材上に二次転写されたトナー像に対して熱及び圧力を加えて該記録材上に定着させる定着工程と、前記一次転写後及び前記二次転写後のいずれかにおいて電子写真感光体の表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法。
- 二次転写工程において、トナー像を記録材に転写する線速度が300mm/sec〜1,000mm/secであり、転写時間が0.5msec〜20msecである請求項14に記載の画像形成方法。
- 1回の画像形成に対し、帯電工程、露光工程、現像工程、一次転写工程、二次転写工程、定着工程、及びクリーニング工程を含む画像形成工程をタンデム方式で複数同時に行う請求項14から15のいずれかに記載の画像形成方法。
- 電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電された電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記電子写真感光体上に形成された静電潜像を請求項1から13のいずれかに記載のトナーを用いてトナー像とする現像手段と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、前記中間転写体上に一次転写されたトナー像を記録材上に二次転写する二次転写手段と、前記記録材上に二次転写されたトナー像に対して熱及び圧力を加えて該記録材上に定着させる定着手段と、前記一次転写後及び前記二次転写後のいずれかにおいて電子写真感光体の表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、を備えた画像形成装置における各手段のうち、
少なくとも前記電子写真感光体と、前記現像手段とを、一体に支持して画像形成装置本体に着脱自在としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 更に、帯電手段、転写手段及びクリーニング手段のいずれかから選択される少なくとも1つの手段を含む請求項17に記載のプロセスカートリッジ。
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