JP6432544B2 - 静電潜像現像用トナーの製造方法、及び画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、静電潜像現像用トナー(以下、トナーと記載することがある)、トナーの製造方法、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
画像形成装置を用いた画像形成プロセスの一例では、静電潜像担持体の表面にトナーを供給してトナー像が形成される。続いて、トナー像が静電潜像担持体から被転写体に転写される。続いて、静電潜像担持体上に残留したトナーがクリーニングされる。クリーニングされた後であっても、トナーに含まれる外添剤粒子が静電潜像担持体上に残留することがある。そして、静電潜像担持体上に残留した外添剤粒子が、次周回の画像形成において、画像形成装置の帯電部に付着することがある。そのため、帯電部への外添剤粒子の付着を軽減することが検討されている。
例えば、特許文献1に記載の現像剤は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤である。トナー母粒子由来の炭素原子に対するケイ素原子の遊離率が0.3%乃至20%である。トナー母粒子由来の炭素原子に対するチタン原子の遊離率が1.0%乃至40%である。
特開2003−149856号公報
しかし、特許文献1に記載の現像剤では、所定のケイ素原子の遊離率及び所定のチタン原子の遊離率の範囲内で、外添剤粒子の遊離が引き起こされる。そのため、特に連続して画像を形成した場合に、遊離した外添剤粒子が帯電部に付着し蓄積される。そして、帯電部に付着した外添剤粒子が、形成画像にカブリを引き起こす一因となる。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、外添剤粒子がクリーニング部をすり抜けて帯電部に付着した場合の帯電部の電気抵抗の上昇を抑制し、帯電工程における静電潜像担持体の表面の電位の低下を抑制することにより、連続して画像を形成した場合であってもカブリの発生を抑制可能な静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用トナーの製造方法、画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。
本発明に係る静電潜像現像用トナーは、トナー粒子を複数含む。前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に備えられる複数の外添剤粒子とを有する。前記外添剤粒子は、外添剤コアと、前記外添剤コアを被覆するコート層とを有する。前記コート層は、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの少なくとも1種の縮合重合体又は縮合共重合体である。
本発明に係る静電潜像現像用トナーの製造方法は、トナー粒子を複数含む静電潜像現像用トナーの製造方法である。前記製造方法は、外添剤コアをコート層で被覆して外添剤粒子を形成する外添剤粒子形成工程と、前記外添剤粒子の複数をトナー母粒子の表面に付着させてトナー粒子を形成するトナー粒子形成工程とを含む。前記外添剤粒子形成工程における前記被覆は、コート層材料を前記外添剤コアの表面で縮合重合又は縮合共重合させることにより行われる。前記コート層材料は、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの少なくとも1種である。
本発明に係る画像形成装置は、静電潜像現像用トナーを用いる。前記画像形成装置は、静電潜像担持体と、帯電部と、露光部と、現像部とを備える。前記帯電部は、前記静電潜像担持体と接触しながら、前記静電潜像担持体の表面を帯電する。前記露光部は、帯電された前記静電潜像担持体の前記表面を露光して、前記静電潜像担持体の前記表面に静電潜像を形成する。前記現像部は、前記静電潜像担持体の前記表面に前記静電潜像現像用トナーを供給して、前記静電潜像をトナー像として現像する。前記静電潜像現像用トナーは、トナー粒子を複数含む。前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に備えられる複数の外添剤粒子とを有する。前記外添剤粒子は、外添剤コアと、前記外添剤コアを被覆するコート層とを有する。前記コート層は、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの少なくとも1種の縮合重合体又は縮合共重合体である。
本発明に係る画像形成方法は、静電潜像現像用トナーを用いる。前記画像形成方法は、帯電工程と、静電潜像形成工程と、現像工程とを含む。前記帯電工程では、帯電部が、静電潜像担持体と接触しながら、前記静電潜像担持体の表面を帯電する。前記静電潜像形成工程では、露光部が、帯電された前記静電潜像担持体の前記表面を露光して、前記静電潜像担持体の前記表面に静電潜像を形成する。現像工程では、現像部が、前記静電潜像担持体の前記表面に前記静電潜像現像用トナーを供給して、前記静電潜像をトナー像として現像する。前記静電潜像現像用トナーは、トナー粒子を複数含む。前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に備えられる複数の外添剤粒子とを有する。前記外添剤粒子は、外添剤コアと、前記外添剤コアを被覆するコート層とを有する。前記コート層は、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの少なくとも1種の縮合重合体又は縮合共重合体である。
本発明の静電潜像現像用トナー、画像形成装置及び画像形成方法によれば、外添剤粒子がクリーニング部をすり抜けて帯電部に付着した場合の帯電部の電気抵抗の上昇を抑制し、帯電工程における静電潜像担持体の表面の電位の低下を抑制することにより、連続して画像を形成した場合であってもカブリの発生を抑制することができる。また、本発明の静電潜像現像用トナーの製造方法によれば、外添剤粒子がクリーニング部をすり抜けて帯電部に付着した場合の帯電部の電気抵抗の上昇を抑制し、帯電工程における静電潜像担持体の表面の電位の低下を抑制することにより、連続して画像を形成した場合であってもカブリの発生を抑制可能な静電潜像現像用トナーを製造することができる。
本発明の実施形態に係る静電潜像現像用トナーに含まれるトナー粒子を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る静電潜像現像用トナーを用いる画像形成装置の構成の一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。本発明の目的の範囲内で適宜変更を加えて、本発明を実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨は限定されない。図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を模式的に示している。図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、形状及び寸法等は一例であって、特に限定されない。
以下、化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。また、化合物名の後に「系」を付けて重合体名を表す場合には、重合体の繰返し単位が化合物又はその誘導体に由来することを意味する。
以下、平均値は、何ら規定していなければ、個数平均値を意味する。また、粉体(例えば後述する、トナー、トナー粒子1、トナー母粒子2及び外添剤粒子3)に関する評価値(形状又は物性などを示す値)も、何ら規定していなければ、個数平均値を意味する。個数平均値は、相当数の測定対象について測定した値の和を、測定した個数で除算した値である。更に、粉体の粒子径は、何ら規定していなければ、電子顕微鏡を用いて測定された一次粒子の円相当径である。円相当径は、粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径である。体積中位径D50は、コールターカウンター法を用いて、体積基準で算出されたメディアン径である。
<1.トナー>
本実施形態は、トナーに関する。本実施形態のトナーは、トナー粒子1を複数含む。トナーは、複数のトナー粒子1(粉体)の集合体である。
まず、図1を参照して、本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子1の構造を説明する。図1は、トナー粒子1を示す断面図である。トナー粒子1は、トナー母粒子2と複数の外添剤粒子3とを有する。複数の外添剤粒子3は、トナー母粒子2の表面に備えられる。外添剤粒子3は、外添剤コア4とコート層5とを有する。コート層5は外添剤コア4を被覆する。コート層5は、外添剤コア4を被覆するように、外添剤コア4の表面に備えられる。
本実施形態のトナーによれば、連続して画像を形成した場合であってもカブリの発生を抑制することができる。その理由は、以下のように推測される。
理解を容易にするために、図2を参照して、画像形成装置100を用いた画像形成方法の一例を説明する。図2に画像形成装置100の構成の一例を示す。画像形成装置100は例えば、静電潜像担持体11(トナー像担持体)と、帯電部12と、露光部13と、現像部14と、転写部(例えば、一次転写部15)と、クリーニング部(例えばクリーニングブレード)16とを備える。画像形成装置100を用いた画像形成方法では、例えば、帯電工程、露光工程(静電潜像形成工程に相当)、現像工程及び転写工程が行われる。帯電工程では、帯電部12が静電潜像担持体11の表面を帯電する。露光工程では、露光部13が帯電された静電潜像担持体11の表面を露光する。これにより、静電潜像担持体11の表面に静電潜像が形成される。現像工程では、現像部14が静電潜像担持体11の表面にトナーを供給して、静電潜像をトナー像として現像する。転写工程では、転写部(例えば、一次転写部15)が静電潜像担持体11から被転写体(例えば転写ベルト17)にトナー像を転写する。転写工程後に静電潜像担持体11の表面に残ったトナーは、クリーニング部16によってクリーニングされる。
静電潜像担持体11の表面に残ったトナーに含まれる外添剤粒子3は、粒子径が小さいために、クリーニングの際にクリーニング部16をすり抜けて、静電潜像担持体11の表面に残ることがある。そして、外添剤粒子3が静電潜像担持体11の表面に残った状態で、次周回の帯電工程が行われることがある。すると、静電潜像担持体11の表面に付着した外添剤粒子3が、帯電工程において帯電部12に付着する。このような帯電部12への外添剤粒子3の付着は、帯電部12が静電潜像担持体11と接触しながら静電潜像担持体11の表面を帯電する方式(いわゆる接触帯電方式)を採用する画像形成装置100で引き起こされ易い。
通常のトナーが使用された場合、帯電部12に外添剤粒子が付着すると、帯電部12の電気抵抗が上昇する傾向がある。帯電部12の電気抵抗が上昇すると、帯電工程で所定の帯電電圧を印加しても、帯電部12から静電潜像担持体11に注入される電荷が減少する。そのため、帯電工程で帯電される静電潜像担持体11の表面の電位(例えばトナーの帯電極性と同極性の電位)が低下し易くなる。これに伴い、露光工程における静電潜像担持体11の非露光部の電位(例えばトナーの帯電極性と同極性の電位)も低下し易くなる。静電潜像担持体11の非露光部とトナーとの静電的斥力が小さくなるため、現像工程において静電潜像担持体11の非露光部にトナーが付着し易くなる。その結果、通常のトナーでは、形成される画像にカブリが発生すると考えられる。
ここで、本実施形態のトナーでは、外添剤粒子3のコート層5がテトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの少なくとも1種の縮合重合体又は縮合共重合体である。このような外添剤粒子3は、電荷減衰定数が大きく、電荷が抜け易い傾向がある。モノメチロールメラミンモノメチルエーテル、ジメチロールメラミンジメチルエーテル又はトリメチロールメラミントリメチルエーテルを使用した場合と比較して、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの少なくとも1種を使用した場合には、形成される縮合重合体又は縮合共重合体の末端基(メチロール基)が多くなる傾向がある。そして、末端基(メチロール基)が多くなると、外添剤粒子3の電荷が抜けやすくなる傾向があるからである。このように電荷が抜け易い外添剤粒子3は、クリーニング部16をすり抜けて帯電部12に付着した場合であっても、帯電部12の電気抵抗が上昇し難い。そのため、帯電工程において静電潜像担持体11の表面の電位が低下し難い。その結果、外添剤粒子3を含む本実施形態のトナーによれば、連続して画像を形成した場合であっても、カブリの発生を抑制することができる。
次に、外添剤粒子3及びトナー母粒子2について具体的に説明する。
<1−1.外添剤粒子>
既に述べたように、外添剤粒子3は、外添剤コア4とコート層5とを有する。
(外添剤コア)
外添剤コア4の例としては、シリカ粒子又は金属酸化物(より具体的には、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸バリウム)の粒子が挙げられる。外添剤コア4としては、シリカ粒子又は酸化チタン粒子が好ましい。
(コート層)
コート層5によって外添剤コア4が被覆される。コート層5は、メラミン樹脂であり、所定のコート層材料の縮合重合体又は縮合共重合体である。コート層材料は、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの少なくとも1種である。このようなコート層材料を使用することにより、既に述べたように、外添剤粒子3の電荷減衰定数を大きくし、電荷を抜け易くすることができる。その結果、外添剤粒子3が帯電部12に付着した場合であっても帯電部12の電気抵抗が上昇し難くなり、カブリの発生を抑制することができる。また、このようなコート層材料を使用することにより、トナーを所望の帯電量に帯電させ易くなる。
外添剤粒子3の電荷減衰定数を所望の範囲に調整し易いことから、コート層5は、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの1種の縮合重合体であることが好ましい。同様の理由から、コート層5は、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの2種の縮合共重合体であることも好ましい。
コート層材料は、下記一般式(1)で表される。
Figure 0006432544
一般式(1)中、R1〜R6は、各々独立して、水素原子又はメトキシメチル基(−CH2−O−CH3)を表す。R1〜R6のうちの4つ以上6つ以下が、メトキシメチル基を表す。一般式(1)のR1〜R6のうちの4つがメトキシメチル基を表す化合物が、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテルである。一般式(1)のR1〜R6のうちの5つがメトキシメチル基を表す化合物が、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテルである。一般式(1)のR1〜R6のうちの6つがメトキシメチル基を表す化合物が、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルである。
コート層材料の縮合重合又は縮合共重合は次のように進行する。コート層材料のメトキシメチル基が加水分解してメタノールが脱離し、メチロールメラミンが生成する。生成するメチロールメラミンは、一般式(1)中のR1〜R6が各々独立して水素原子又はメチロール基(−CH2−OH)を表し、且つR1〜R6のうちの4つ以上6つ以下がメチロール基を表す化合物である。続いて、生成したメチロールメラミンが縮合重合又は縮合共重合する。詳しくは、一のメチロールメラミンのメチロール基と他のメチロールメラミンのメチロール基とが反応し、水とホルムアルデヒドとが脱離する。これにより、一のメチロールメラミンのメチロール基が結合する窒素原子と、他のメチロールメラミンのメチロール基が結合する窒素原子とが、メチレン(−CH2−)基によって結合される。その結果、メラミン樹脂であるコート層材料の縮合重合体又は縮合共重合体が生成する。
コート層材料(具体的には、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル又はヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテル)1分子中のメトキシメチル基(−CH2−O−CH3)の数は、縮合度(重合度)に対応する。コート層材料1分子中のメトキシメチル基の数が多いほど、コート層材料を含む組成物の濃度を高くできる傾向がある。また、コート層材料1分子中のメトキシメチル基の数が多いほど、架橋密度が高いコート層を形成できる傾向がある。更に、コート層材料1分子中のメトキシメチル基の数が多いほど、形成される縮合重合体又は縮合共重合体の末端基(メチロール基)が多くなるため、外添剤粒子3の電荷減衰定数を大きくできる傾向がある。なお、コート層材料のイミノ(−NH−)基が少ないほど、コート層材料の硬化温度が高くなる傾向がある。
外添剤粒子3におけるコート層5の含有量は、50質量部の外添剤コア4に対して、10質量部以上60質量部以下であることが好ましく、10質量部以上40質量部以下であることがより好ましい。コート層5の含有量が50質量部の外添剤コア4に対して10質量部以上であると、外添剤粒子3の電荷減衰定数を所望の値に調整し易い。コート層5の含有量が50質量部の外添剤コア4に対して60質量部以下であると、コート層材料の縮合重合又は縮合共重合が良好に進行し、外添剤コア4の表面にコート層5を良好に形成し易くなる。
(電荷減衰定数)
外添剤粒子3の電荷減衰定数は、温度20℃、相対湿度60%RHの環境下で、0.150以上0.400以下であることが好ましい。外添剤粒子3の電荷減衰定数が0.150以上であると、画像形成時に帯電部12に外添剤粒子3が付着した場合であっても帯電部12の電気抵抗が上昇し難く、形成画像におけるカブリの発生を抑制し易くなる。外添剤粒子3の電荷減衰定数が0.400以下であると、現像工程で静電潜像担持体11の表面に供給されたトナーの帯電量を保持し易くなり、転写工程で転写不良の発生を抑制できる傾向がある。なお、外添剤粒子3の電荷減衰定数が大きいほど、外添剤粒子3の電荷が抜け易いことを示す。
外添剤粒子3の電荷減衰定数(α)は、式「V=V0exp(−α√t)」に基づいて、静電気拡散率測定装置(例えば、株式会社ナノシーズ製「NS−D100」)を用いて測定される。式中、Vは外添剤粒子3の表面電位、V0は外添剤粒子3の初期表面電位、tは減衰時間をそれぞれ示す。また、αは正の数である。
なお、本実施形態のトナーは、上述の外添剤粒子3に加えて、更に別の外添剤粒子を有していてもよい。別の外添剤粒子は、公知の外添剤から適宜選択される。別の外添剤粒子の例としては、シリカ粒子又は金属酸化物(より具体的には、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸バリウム)の粒子が挙げられる。別の外添剤粒子は1種を単独で使用してもよいし、複数種を組み合わせて使用してもよい。別の外添剤粒子の数平均粒子径は、1nm以上1μm以下であることが好ましく、1nm以上50nm以下であることがより好ましい。別の外添剤粒子の使用量は、100質量部のトナー母粒子2に対して、0.5質量部以上10質量部以下であることが好ましい。
<1−2.トナー母粒子>
トナー母粒子2は、例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤及び電荷制御剤のうちの1種以上を含有してもよい。ただし、トナーの用途に応じて必要のない成分を割愛してもよい。なお、トナー母粒子2は、カプセル化されていてもよい。カプセル化されたトナー母粒子2は、例えば、以下に述べるトナー母粒子と同様の構造及び成分を有するトナーコアと、トナーコアの表面に形成されたシェル層(カプセル層)とを有する。
(結着樹脂)
結着樹脂は、トナーの調製に用いられる結着樹脂である限り、特に限定されない。結着樹脂としては、トナーの定着性を向上させるという観点から、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂の例としては、アクリル酸系樹脂、スチレンアクリル酸系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂又はビニルアルコール系樹脂が挙げられる。着色剤の分散性、トナーの帯電性及び記録媒体(例えば、紙)に対するトナーの定着性を向上させる点で、結着樹脂としてはポリエステル樹脂が特に好ましい。以下、ポリエステル樹脂について説明する。
ポリエステル樹脂は、例えばアルコールとカルボン酸とを縮重合又は共縮重合させることで得られる。
ポリエステル樹脂を合成する際に用いられるアルコールの例としては、2価アルコール又は3価以上のアルコールが挙げられる。
2価アルコールの例としては、ジオール類又はビスフェノール類が挙げられる。ジオール類の例としては、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、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、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又はポリテトラメチレングリコールが挙げられる。ビスフェノール類の例としては、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)又はビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物が挙げられる。
3価以上のアルコールの例としては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン又は1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
ポリエステル樹脂を合成する際に用いられるカルボン酸の例としては、2価カルボン酸又は3価以上のカルボン酸が挙げられる。
2価カルボン酸の例としては、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、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、コハク酸、アルキルコハク酸又はアルケニルコハク酸が挙げられる。アルキルコハク酸の例としては、n−ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−ドデシルコハク酸又はイソドデシルコハク酸が挙げられる。アルケニルコハク酸の例としては、n−ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸又はイソドデセニルコハク酸が挙げられる。
3価以上のカルボン酸の例としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸又はエンポール三量体酸が挙げられる。
アルコール及びカルボン酸は、各々1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。更に、カルボン酸を、エステル形成性の誘導体に誘導体化して使用してもよい。エステル形成性の誘導体の例としては、酸ハライド、酸無水物(例えば、無水トリメリット酸)又は低級アルキルエステルが挙げられる。ここで、「低級アルキル」とは、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を意味する。
結着樹脂としてポリエステル樹脂が使用される場合、結着樹脂中のポリエステル樹脂の含有量は、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが特に好ましく、100質量%であることが最も好ましい。
結着樹脂として熱可塑性樹脂が使用される場合、熱可塑性樹脂の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、熱可塑性樹脂に、架橋剤又は熱硬化性樹脂を添加してもよい。結着樹脂内に部分的に架橋構造を導入すると、トナーの定着性を確保しながら、トナーの保存安定性、形態保持性及び耐久性を向上させ易くなる。
熱可塑性樹脂と共に使用できる熱硬化性樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂又はシアネート系樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
結着樹脂の軟化点(Tm)は、60℃以上150℃以下であることが好ましい。結着樹脂の軟化点がこのような範囲内になるように、異なる軟化点を有する複数種類の樹脂を組み合わせて用いることもできる。
結着樹脂の軟化点は、例えば、以下の方法に従って測定される。結着樹脂(試料)を高化式フローテスター(例えば、株式会社島津製作所製「CFT−500D」)にセットする。ダイス細孔径1mm、プランジャー荷重20kg/cm2及び昇温速度6℃/分という条件で、1cm3の試料を溶融し流出させる。これにより、温度(℃)/ストローク(mm)に関するS字カーブを得る。得られたS字カーブから、試料の軟化点を読み取る。具体的には、得られたS字カーブに関して、ストロークの最大値をS1とし、低温側のベースラインのストローク値をS2とする。ストロークの値が(S1+S2)/2となる温度を、試料の軟化点とする。これにより、結着樹脂(試料)の軟化点を求める。
(着色剤)
着色剤には、トナーの色に合わせて、公知の顔料又は染料が用いられる。
トナーがブラックトナーである場合、ブラック着色剤が使用される。ブラック着色剤の例としては、カーボンブラックが挙げられる。後述するイエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤を用いて黒色に調色されたブラック着色剤を使用してもよい。
トナーがイエロートナーである場合、イエロー着色剤が使用される。イエロー着色剤の例としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物又はアリールアミド化合物が挙げられる。より具体的には、C.I.ピグメントイエロー(3、12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、191又は194)、ナフトールイエローS、ハンザイエローG又はC.I.バットイエローが挙げられる。
トナーがマゼンタトナーである場合、マゼンタ着色剤が使用される。マゼンタ着色剤の例としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物又はペリレン化合物が挙げられる。より具体的には、C.I.ピグメントレッド(2、3、5、6、7、19、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221又は254)が挙げられる。
トナーがシアントナーである場合、シアン着色剤が使用される。シアン着色剤の例としては、銅フタロシアニン、銅フタロシアニンの誘導体、アントラキノン化合物又は塩基染料レーキ化合物が挙げられる。より具体的には、C.I.ピグメントブルー(1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62又は66)、フタロシアニンブルー、C.I.バットブルー又はC.I.アシッドブルーが挙げられる。
着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
(離型剤)
離型剤は、例えばトナーの定着性及び耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーの定着性及び耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましく、5質量部以上20質量部以下であることがより好ましい。
離型剤の例としては、脂肪族炭化水素ワックス、脂肪族炭化水素ワックスの酸化物、植物由来のワックス、動物由来のワックス、鉱物由来のワックス、脂肪酸エステルを主成分とするワックス又は脂肪酸エステルの一部もしくは全部が脱酸化されたワックスが挙げられる。脂肪族炭化水素ワックスの例としては、エステルワックス、ポリエチレワックス(例えば、低分子量ポリエチレン)、ポリプロピレンワックス(例えば、低分子量ポリプロピレン)、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス又はフィッシャートロプシュワックスが挙げられる。脂肪族炭化水素ワックスの酸化物の例としては、酸化ポリエチレンワックス又は酸化ポリエチレンのブロック共重合体が挙げられる。植物由来のワックスの例としては、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう又はライスワックスが挙げられる。動物由来のワックスの例としては、みつろう、ラノリン又は鯨ろうが挙げられる。鉱物由来のワックスの例としては、オゾケライト、セレシン又はペトロラタムが挙げられる。脂肪酸エステルを主成分とするワックスの例としては、モンタン酸エステルワックス又はカスターワックスが挙げられる。脂肪酸エステルの一部もしくは全部が脱酸化されたワックスの例としては、脱酸カルナバワックスが挙げられる。離型剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
離型剤の融点は、50℃以上100℃以下であることが好ましい。離型剤の融点がこのような範囲内であると、離型剤を含有するトナーの低温定着性が向上し、トナーの高温でのオフセットの発生が抑制される傾向にある。離型剤の融点は、例えば、示差走査熱量計(DSC)(例えば、セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)用いて測定することができる。
(電荷制御剤)
電荷制御剤は、帯電レベル及び帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。また、耐久性及び安定性に優れたトナーを得る目的で使用される。帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルに帯電可能か否かの指標である。
正帯電させたトナーを用いて現像する場合には、正帯電性の電荷制御剤を使用することが好ましい。一方、負帯電させたトナーを用いて現像する場合には、負帯電性の電荷制御剤を使用することが好ましい。ただし、トナーにおいて十分な帯電性が確保される場合には、電荷制御剤を使用しなくてもよい。
正帯電性の電荷制御剤の例としては、アジン化合物、アジン化合物からなる直接染料、ニグロシン化合物、ニグロシン化合物からなる酸性染料、ナフテン酸又は高級脂肪酸の金属塩類、アルコキシル化アミン、アルキルアミド又は4級アンモニウム塩が挙げられる。また、4級アンモニウム塩、カルボン酸塩又はカルボキシル基を有する樹脂も、正帯電性の電荷制御剤として使用できる。迅速な立ち上がり性を得るためには、電荷制御剤としては、4級アンモニウム塩又はニグロシン化合物が好ましい。1種の電荷制御剤を単独で使用してもよいし、複数種の電荷制御剤を併用してもよい。
(二成分現像剤)
トナーは、所望のキャリアと混合して二成分現像剤として使用されてもよい。二成分現像剤を調製する場合、磁性キャリアを用いることが好ましい。キャリアとして、樹脂により被覆されたキャリアコアを使用してもよい。また、キャリアとして、樹脂中にキャリアコアを分散させた樹脂キャリアを用いてもよい。
キャリアコアの例としては、鉄、酸化処理鉄、還元鉄、マグネタイト、銅、ケイ素鋼、フェライト、ニッケル又はコバルトの粒子;これらの材料と金属(例えば、マンガン、マグネシウム、亜鉛又はアルミニウム)との合金の粒子;鉄−ニッケル合金の粒子;鉄−コバルト合金の粒子;セラミックスの粒子;或いは高誘電率物質の粒子が挙げられる。セラミックスの例としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、チタン酸リチウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛又はニオブ酸リチウムが挙げられる。高誘電率物質の例としては、リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウム又はロッシェル塩が挙げられる。これらのキャリアコアは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
キャリアコアを被覆する樹脂の例としては、アクリル酸系重合体、スチレン系重合体、スチレン−アクリル酸系共重合体、オレフィン重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、セルロース樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂又はアミノ樹脂が挙げられる。オレフィン重合体の例としては、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン又はポリプロピレンが挙げられる。フッ素樹脂の例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン又はポリフッ化ビニリデンが挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。
キャリアの粒子径は、20μm以上120μm以下であることが好ましく、25μm以上80μm以下であることがより好ましい。キャリアの粒子径は、電子顕微鏡により測定することができる。
トナーを二成分現像剤において用いる場合、トナーの含有量は、二成分現像剤の質量に対して、3質量%以上20質量%以下であることが好ましく、5質量%以上15質量%以下であることがより好ましい。
<2.トナーの製造方法>
本実施形態のトナーは、例えば、外添剤粒子3を製造し、トナー母粒子2を製造し、トナー母粒子2に外添剤粒子3を外添することにより製造される。外添剤粒子3の製造方法は、外添剤粒子形成工程及びトナー粒子形成工程(外添工程に相当)を含む。外添剤粒子3の製造方法は、コート層材料製造工程を更に含んでもよい。
<2−1.外添剤粒子の製造>
(コート層材料製造工程)
コート層材料製造工程では、メラミンとホルムアルデヒドとメタノールとを反応させてコート層材料を製造する。コート層材料製造工程の一例では、先ずメラミンとホルムアルデヒドとを反応させてメチロールメラミンを得る(メチロール化)。続いて、メチロールメラミンとメタノールとを反応させて、コート層材料であるテトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル又はヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルを得る(メチル化)。
テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル又はヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルを好適に製造できることから、ホルムアルデヒドの添加量は、1.0質量部のメラミンに対して、0.9質量部以上1.5質量部以下であることが好ましく、1.0質量部以上1.4質量部以下であることがより好ましい。同様の理由から、メタノールの添加量は、1.0質量部のメラミンに対して、0.9質量部以上1.6質量部以下であることが好ましく、1.0質量部以上1.5質量部以下であることがより好ましい。
メラミンの質量に対するホルムアルデヒドの添加量、及びメラミンの質量に対するメタノールの添加量(ひいては、メチロールメラミンのメチロール基と反応するメタノールの量)を適宜変更することにより、コート層材料におけるメチロール(−CH2OH)基、メトキシ(−OCH3)基、メチレン(−CH2−)基及びアミノ(−NH2、−NH−及び−N=)基の組成比を変更することができる。
(外添剤粒子形成工程)
外添剤粒子形成工程では、外添剤コア4をコート層5で被覆して外添剤粒子3を形成する。被覆は、コート層材料を外添剤コア4の表面で縮合重合又は縮合共重合させることにより行われる。コート層材料としては、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの少なくとも1種が使用される。コート層材料は、溶媒(例えば極性溶媒、好ましくはメタノール)に溶解又は分散させた状態で添加されてもよい。
外添剤粒子形成工程では、先ず外添剤コア4を水性媒体に分散させる。次に、コート層材料を水性媒体に添加し、コート層5を外添剤コア4の表面に形成する。
水性媒体とは、水を主成分とする媒体である。水性媒体は、溶媒として機能してもよく、分散媒として機能してもよい。水性媒体の具体例としては、水、又は水と極性溶媒との混合液が挙げられる。水性媒体中に含有される極性溶媒の例としては、メタノール又はエタノールが挙げられる。水性媒体における水の含有率は、水性媒体の質量に対して、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが一層好ましく、100質量%であることが最も好ましい。
外添剤コア4の分散方法としては、混合装置を用いて、外添剤コア4を水性媒体中で機械的に分散させる方法が挙げられる。
外添剤コア4を含む水性媒体にコート層材料を添加する前に、水性媒体のpHを、酸性物質を用いて4程度に調整することが好ましい。水性媒体のpHを酸性側に調整することで、コート層材料の縮合重合又は縮合共重合が促進され易くなる。
必要に応じて水性媒体のpHを調整した後、水性媒体中で、コート層材料と、外添剤コア4とを混合する。コート層材料と外添剤コア4との混合は、例えば攪拌装置を用いて機械的に行われる。これにより、外添剤コア4の表面においてコート層材料の縮合重合又は縮合共重合を進行させる。
外添剤粒子形成工程において、コート層材料の添加量は、50質量部の外添剤コア4に対して、24質量部以上56質量部以下であることが好ましい。コート層材料の添加量が50質量部の外添剤コア4に対して24質量部以上であると、外添剤粒子3の電荷減衰定数を所望の値に調整し易い。コート層材料の添加量が50質量部の外添剤コア4に対して56質量部以下であると、コート層材料の縮合重合又は縮合共重合が良好に進行し、外添剤コア4の表面にコート層5を良好に形成し易くなる。なお、外添剤コア4の質量に対するコート層材料の添加量が多くなると外添剤粒子3の電荷減衰定数は大きくなる傾向がある。しかし、外添剤コア4の質量に対するコート層材料の添加量が多くなり過ぎると、コート層材料の縮合重合又は縮合共重合が進行し難くなる傾向がある。
コート層5を形成する際の水性媒体の温度は、40℃以上95℃以下であることが好ましく、50℃以上80℃以下であることがより好ましい。水性媒体の温度がこのような範囲内であると、コート層5の形成を進行させ易い。
外添剤コア4がコート層5で被覆されることにより、外添剤粒子3を含む水性媒体が得られる。外添剤粒子3を含む水性媒体を常温まで冷却する。その後、必要に応じて、外添剤粒子3の洗浄、乾燥及び粉砕の1つ以上が行われてもよい。
<2−2.トナー母粒子の製造>
トナー母粒子2の製造方法の例としては、凝集法又は粉砕法が挙げられる。凝集法は、粉砕法よりも、円形度の高いトナー母粒子2を製造し易い。また、凝集法は、均一な形状及び粒子径を有するトナー母粒子2を製造し易い。一方、粉砕法は、凝集法よりも簡単にトナー母粒子2を製造できる。
(粉砕法)
以下、粉砕法の一例を説明する。先ず、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤、離型剤及び磁性粉の1種以上を混合する。続けて、得られた混合物を溶融し混練する。続けて、得られた溶融混練物を粉砕し分級する。その結果、所望の粒子径を有するトナー母粒子2を得る。
(凝集法)
次に、凝集法の一例を説明する。先ず、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤、離型剤及び磁性粉の微粒子を水性媒体中で凝集させて、凝集粒子を得る。続けて、得られた凝集粒子を加熱して、凝集粒子に含まれる成分を合一化させる。その結果、トナー母粒子2を含む水性分散液が得られる。
続いて、水性分散液からトナー母粒子2以外の成分(例えば、分散剤)を除去することにより、トナー母粒子2を得る。具体的には、トナー母粒子2を含む分散液から、固液分離によりウェットケーキ状のトナー母粒子2を回収する。得られたウェットケーキ状のトナー母粒子を、水を用いて洗浄する。固液分離により分離される濾過液の導電率は、10μS/cm以下であることが好ましい。導電率の測定には、例えば、株式会社堀場製作所製の電気伝導率計「Horiba COND METER ES−51」を用いることができる。固液分離に代えて、以下の方法を用いてもよい。水性分散液中のトナー母粒子2を沈降させ、上澄み液を水と置換する。置換後にトナー母粒子2を水に再分散させる。
続いて、トナー母粒子2を乾燥させる。トナー母粒子2を乾燥させる方法の例としては、乾燥機(例えば、スプレードライヤー、流動層乾燥機、真空凍結乾燥機又は減圧乾燥機)を用いる方法が挙げられる。これらの方法の中では、乾燥中のトナー母粒子の凝集を抑制するため、スプレードライヤーを用いる方法が好ましい。スプレードライヤーを用いる場合、乾燥と後述の外添工程とを同時に行うことができる。具体的には、トナー母粒子2の分散液と共に、外添剤粒子3の分散液を噴霧する。これにより、トナー母粒子2の表面に外添剤粒子3を付着させることができる。
<2−3.トナー粒子形成工程(外添工程)>
トナー粒子形成工程では、外添剤粒子3の複数をトナー母粒子2の表面に付着させてトナー粒子1を形成する。外添剤粒子3を付着させる方法の例としては、外添剤粒子3がトナー母粒子2の表面に埋没しないような条件で、混合機(例えば、FMミキサー又はナウターミキサー(登録商標))を用いて、トナー母粒子2と外添剤粒子3とを混合する方法が挙げられる。
トナーの製造方法は、要求されるトナーの構成又は特性に応じて任意に変更することができる。また、必要のない操作及び工程は割愛してもよい。効率的にトナーを製造するためには、多数のトナー粒子1を同時に形成することが好ましい。
<3.画像形成装置及び画像形成方法>
以下、図2を参照して、本実施形態に係るトナーを用いる画像形成装置100及び画像形成方法を説明する。図2に画像形成装置100の構成の一例を示す。画像形成装置100は例えば、静電潜像担持体11と、帯電部12と、露光部13と、現像部14とを備える。画像形成装置100では、本実施形態のトナーが用いられる。本実施形態のトナーを含む現像剤は、現像部14内に貯留される。画像形成装置100は、転写部(一次転写部15のみ、又は一次転写部15及び二次転写部18の両方)と、クリーニング部(例えばクリーニングブレード)16と、転写ベルト17と、定着部19とを更に備えていてもよい。
画像形成装置100を用いた画像形成方法では、例えば、帯電工程、露光工程(静電潜像形成工程)及び現像工程が行われる。
帯電工程では、帯電部12が静電潜像担持体11の表面を帯電する。帯電部12は、静電潜像担持体11と接触しながら、静電潜像担持体11の表面を帯電することができる。つまり、画像形成装置100は、いわゆる接触帯電方式を採用することができる。接触帯電方式を採用する画像形成装置100では、通常、トナーに含まれる外添剤粒子が帯電部12に付着し易く、帯電部12の電気抵抗が上昇し易いため、形成画像にカブリが発生し易い。しかし、本実施形態のトナーによれば、既に述べたように、外添剤粒子3が帯電部12に付着した場合であっても、帯電部12の電気抵抗の上昇を抑制できると考えられる。そのため、画像形成装置100が接触帯電方式を採用した場合であっても、形成画像におけるカブリの発生を抑制することができる。
帯電部12としては、例えば、接触(近接)放電式の帯電器が挙げられ、より具体的には帯電ローラー又は帯電ブラシが挙げられる。帯電部12としては、帯電ローラーが好ましい。
帯電ローラーは、例えば、静電潜像担持体11と接触しながら、静電潜像担持体11の回転に従動して回転する。帯電ローラーは、例えば、少なくとも表面部が樹脂で形成される。帯電ローラーは、例えば、回転可能に軸支された芯金と、芯金上に形成された樹脂層と、芯金に電圧を印加する電圧印加部とを備える。このような帯電ローラーは、電圧印加部が芯金に電圧を印加することによって、樹脂層を介して接触する静電潜像担持体11の表面を帯電する。
帯電ローラーの樹脂層を形成する樹脂は、静電潜像担持体11の表面を良好に帯電できる限り特に限定されない。樹脂層を形成する樹脂の具体例としては、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂又はシリコーン変性樹脂が挙げられる。樹脂層には、無機充填材を含有させてもよい。
帯電部12の帯電極性は、特に限定されない。例えば、帯電部12が静電潜像担持体11の表面を正極性に帯電し、現像部14が静電潜像担持体11の表面に正極性に帯電させたトナーを供給して静電潜像をトナー像として現像してもよい。
露光工程(静電潜像形成工程)では、露光部13が帯電された静電潜像担持体11の表面を露光する。これにより、静電潜像担持体11の表面に静電潜像が形成される。
現像工程では、現像部14が静電潜像担持体11の表面に本実施形態のトナーを供給する。これにより、静電潜像がトナー像として現像される。
画像形成装置100を用いた画像形成方法では、必要に応じて、転写工程及び定着工程が更に行われてもよい。
転写工程では、例えば中間転写方式又は直接転写方式を採用することができる。中間転写方式では、一次転写部15が、静電潜像担持体11から転写ベルト17にトナー像を一次転写する。続いて、二次転写部18が、転写ベルト17から記録媒体Pにトナー像を二次転写する。直接転写方式では、一次転写部15が、静電潜像担持体11から、転写ベルト17によって搬送される記録媒体Pにトナー像を転写する。直接転写方式では、トナー像が記録媒体Pに転写されるときに、静電潜像担持体11が記録媒体Pと接触している。直接転写方式を採用する画像形成装置100では、二次転写部18は割愛されてもよい。転写工程後に静電潜像担持体11の表面に残ったトナーは、必要に応じて、クリーニング部16によってクリーニングされる。
定着工程では、定着部19が記録媒体Pに転写された未定着トナー像を、加熱及び/又は加圧により定着させる。これにより、記録媒体Pに画像が形成される。
なお、画像形成装置100は、電子写真方式の画像形成装置である限り、特に限定されない。画像形成装置100は例えば、モノクロ画像形成装置であってもよいし、カラー画像形成装置であってもよい。異なる色のトナーによる各色のトナー像を形成するために、画像形成装置100は、タンデム方式のカラー画像形成装置であってもよい。画像形成装置100がモノクロ画像形成装置である場合、画像形成装置100は例えば、画像形成ユニット10aを備える。画像形成ユニット10aは、静電潜像担持体11と、帯電部12と、現像部14と、一次転写部15とを備える。画像形成ユニット10aの中央位置に、静電潜像担持体11が配置される。静電潜像担持体11は、矢符(反時計回り)方向に回転可能に設けられる。そして、静電潜像担持体11の周囲には、帯電部12、現像部14及び一次転写部15が、帯電部12を基準として静電潜像担持体11の回転方向の上流側から順に配置されている。画像形成装置100がタンデム方式のカラー画像形成装置である場合、画像形成装置100は例えば、画像形成ユニット10a、10b、10c及び10dを備える。画像形成ユニット10b、10c及び10dは、画像形成ユニット10aと同様の構成を有する。
以上説明したように、本実施形態に係るトナーによれば、連続して画像を形成した場合であってもカブリの発生を抑制することができる。また、本実施形態に係るトナーの製造方法によれば、連続して画像を形成した場合であってもカブリの発生を抑制可能なトナーを製造することができる。更に、本実施形態に係るトナーを用いる画像形成装置100及び画像形成方法によれば、連続して画像を形成した場合であってもカブリの発生を抑制することができる。
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。しかし、本発明は実施例の範囲に何ら限定されない。なお、以下の記載において常温とは25℃を意味する。先ず、物性値の測定方法を説明する。
(トナー母粒子の体積中位径の測定)
トナー母粒子の体積中位径(D50)は、精密粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製「コールターカウンターマルチサイザー3」)を用いて測定した。
(外添剤の数平均粒子径の測定)
外添剤の数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM、株式会社日立製作所製「H−7100FA」)を用いて、倍率1,000,000倍で、100個以上の外添剤粒子のTEM写真を撮影した。得られたTEM写真の任意に選択した100個の外添剤粒子について、画像解析ソフト(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いて円相当径を測定した。測定した円相当径の和を、測定した個数(100個)で除算した。これにより、外添剤の数平均粒子径を算出した。
<1.結着樹脂の製造>
トナー母粒子に含有させるための結着樹脂を製造した。詳しくは、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1.0モルと、テレフタル酸4.5モルと、無水トリメリット酸0.5モルと、酸化ジブチル錫4gとを反応容器に入れた。反応容器の内容物を、窒素雰囲気下、230℃で8時間反応させた。続いて、反応容器の内容物を、8.3kPaの条件で減圧留去することにより、未反応の原料を除去した。得られた反応生成物を、洗浄した後乾燥した。これにより、軟化点が120℃であるポリエステル樹脂を結着樹脂として得た。
<2.コート層材料の製造>
外添剤粒子のコート層を形成するためのコート層材料を製造した。詳しくは、メラミン(和光純薬工業株式会社製、純度100.0%)126.1gとホルムアルデヒド(和光純薬工業株式会社製、純度16.0%)1126.2gとを反応容器に投入した。容器の内容物を、60℃で30分間反応させ、ヘキサメチロールメラミンを得た。続いて、容器にメタノール(純度99.8%)192.6gを加え、容器の内容物を、80℃で30分間反応させた。これにより、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルが得られた。容器の内容物を減圧濃縮した後、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのメタノール溶液(濃度80質量%)を容器から取り出した。
以下の点を変更した以外は、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルの製造と同様の方法で、コート層材料としてのペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、トリメチロールメラミントリメチルエーテル及びジメチロールメラミンジメチルエーテルを各々製造した。ホルムアルデヒド(純度16.0%)の添加量を、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルの製造における1126.2gから、表1に示す添加量に変更した。メタノール(純度99.8%)の添加量を、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルの製造における192.6gから、表1に示す添加量に変更した。
表1中、Waは、メラミン(純度100.0%)の添加量(単位:g)を示す。Wbは、ホルムアルデヒド(純度16.0%)の添加量(単位:g)を示す。Wcは、式「Wc=Wb×0.160」から算出されるホルムアルデヒドの実質的な添加量(単位:g)を示す。Wc/Waは、式「Wc/Wa」から算出される、1.0質量部のメラミンに対するホルムアルデヒドの添加量の比率を示す。Wdは、メタノール(純度99.8%)の添加量(単位:g)を示す。Weは、式「We=Wd×0.998」から算出されるメタノールの実質的な添加量(単位:g)を示す。We/Waは、式「We/Wa」から算出される、1.0質量部のメラミンに対するメタノールの添加量の比率を示す。
表1及び後述する表2において、「HMM−HME」、「PMM−PME」、「TetraMM−TetraME」、「TriMM−TriME」、「DMM−DME」は各々、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、トリメチロールメラミントリメチルエーテル及びジメチロールメラミンジメチルエーテルを示す。
Figure 0006432544
<3.トナーの製造>
以下の方法で、トナー(A−1)〜(A−8)及び(B−1)〜(B−6)を製造した。
<3−1.トナー(A−1)の製造>
(トナー母粒子の製造)
上述のようにして得られたポリエステル樹脂100質量部、着色剤としてのカーボンブラック(キャボット社製「REGAL(登録商標)330R」)4質量部、ワックスとしてのカルナバワックス(株式会社加藤洋行製「カルナウバ1号」)10質量部及び電荷制御剤としての4級アンモニウム塩化合物(藤倉化成株式会社製「FCA201PS」)3質量部を、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM20B」)を用いて混合した。得られた混合物を、2軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM45」)を用いて、150℃で溶融し混練した。得られた混練物を冷却した。冷却した混練物を、衝撃型スクリーン式微粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「フェザミル(登録商標)FM−2S 350×600型」)を用いて粗粉砕した。得られた粗粉砕物を、超音速ジェット粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製「ジェットミルIDS−2」)を用いて微粉砕した。得られた微粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ−LABO型」)を用いて分級した。これにより、トナー母粒子を得た。トナー母粒子の体積中位径(D50)は7μmであった。
(外添剤粒子の形成)
イオン交換水500mLと、外添剤コアとしてのシリカ粒子(親水性フュームドシリカ、日本アエロジル株式会社製「アエロジル(登録商標)200」)50gとを容器に加えた。容器の内容物を、混合装置(プライミクス株式会社製「T.K.ハイビスディスパーミックスHM−3D−5型」)を用いて、常温にて30分間、攪拌速度30rpmで攪拌した。これにより、シリカの水性媒体分散液を調製した。容器内に、上述のようにして得られたヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)50gをコート層材料として加えた。容器の内容物を、混合装置(プライミクス株式会社製「T.K.ハイビスディスパーミックスHM−3D−5型」)を用いて、常温にて5分間、攪拌速度30rpmで攪拌し、容器の内容物を混合した。続いて、容器の内容物を、温度計及び攪拌羽根を備えた容量1Lのセパラブルフラスコに移した。フラスコの内容物を、攪拌装置を用いて攪拌しながら、35℃から70℃まで5℃/15分の速度で昇温した。攪拌装置として、攪拌羽根(アズワン株式会社販売「アズワン攪拌羽根R−1345型」)をモーター(アズワン株式会社販売「アズワントルネードモーター1−5472−04」)に取り付けた攪拌装置を使用した。続けて、フラスコの内容物を、攪拌装置を用いて、70℃で30分間、攪拌速度90rpmで攪拌した。これにより、シリカ粒子(外添剤コア)の表面にコート層を形成させた。その結果、外添剤(多数の外添剤粒子)が得られた。
続いて、外添剤を含むフラスコの内容物を、常温まで冷却し、外添剤の分散液を得た。ブフナーロートを用いて、分散液から外添剤のウェットケーキを取り出した。外添剤のウェットケーキを、濃度50質量%のエタノール水溶液に分散させた。これにより、外添剤のスラリーを調製した。得られたスラリーを、連続式表面改質装置(フロイント産業株式会社製「コートマイザー(登録商標)」)に投入した。これにより、外添剤のスラリーを乾燥させて、外添剤の粗粉体を得た。連続式表面改質装置の乾燥条件は、熱風温度45℃、ブロアー風量2m3/分であった。得られた外添剤の粗粉体を、衝突板式ジェット粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製「IJT−2」)を用いて粉砕した。粉砕において、衝突板としてセラミック製の平板を使用した。粉砕圧は0.6MPaに設定した。粉砕後の外添剤の数平均粒子径は、20nmであった。
(トナー粒子の形成(外添))
上述のようにして得られたトナー母粒子100質量部と、上述のようにして得られた外添剤1.5質量部と、酸化チタン(テイカ株式会社製「MT−500B」、未処理の酸化チタン微粒子)1.0質量部とを、容器に投入した。容器の内容物を、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)を用いて、回転速度3500rpmで5分間混合した。これにより、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させた。その結果、多数のトナー粒子を含むトナー(A−1)が製造された。
<3−2.トナー(A−2)〜(A−5)及び(B−1)〜(B−4)の製造>
以下の点を変更した以外は、トナー(A−1)の製造と同様の方法で、トナー(A−2)〜(A−5)及び(B−1)〜(B−4)を各々製造した。外添剤粒子の形成で使用するコート層材料を、トナー(A−1)の製造におけるヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルから、表2に示す種類の材料に変更した。コート層材料のエタノール溶液(溶液濃度80質量%)の添加量を、トナー(A−1)の製造における50gから、表2に示す溶液の添加量に変更した。これにより、容器内に添加されるコート層材料の質量(実質的な添加量)を、トナー(A−1)の製造における40gから、表2に示す実質的な添加量に変更した。
<3−3.トナー(A−6)の製造>
以下の点を変更した以外は、トナー(A−1)の製造と同様の方法で、トナー(A−6)を製造した。外添剤粒子の形成において、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)50gの代わりに、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)35g及びペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)35gを添加した。
<3−4.トナー(A−7)の製造>
以下の点を変更した以外は、トナー(A−1)の製造と同様の方法で、トナー(A−7)を製造した。外添剤粒子の形成において、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)50gの代わりに、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)15g及びテトラメチロールメラミンテトラメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)15gを添加した。
<3−5.トナー(A−8)の製造>
トナー(A−8)のトナー母粒子の製造を、トナー(A−1)のトナー母粒子の製造と同様の方法で行った。
続いて、外添剤粒子の形成を以下の方法で行った。詳しくは、イオン交換水500mLと、外添剤コアとしての酸化チタン(石原産業株式会社製「ST−21」、光触媒酸化チタン)50gとを容器に加えた。容器の内容物を、混合装置(プライミクス株式会社製「T.K.ハイビスディスパーミックスHM−3D−5型」)を用いて、常温にて30分間、攪拌速度30rpmで攪拌した。これにより、酸化チタンの水性媒体分散液を調製した。得られた酸化チタンの水性媒体分散液に0.5N希塩酸を添加し、水性媒体分散液のpHを3以上4以下に調整した。容器内に、上述のようにして得られたヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)50gを更に加えた。容器の内容物を、混合装置(プライミクス株式会社製「T.K.ハイビスディスパーミックスHM−3D−5型」)を用いて、常温にて5分間、攪拌速度30rpmで攪拌し、容器の内容物を混合した。続いて、容器の内容物を、温度計及び攪拌羽根を備えた容量1Lのセパラブルフラスコに移した。フラスコの内容物を、攪拌装置を用いて攪拌しながら、35℃から70℃まで5℃/15分の速度で昇温した。攪拌装置として、攪拌羽根(アズワン株式会社販売「アズワン攪拌羽根R−1345型」)をモーター(アズワン株式会社販売「アズワントルネードモーター1−5472−04」)に取り付けた攪拌装置を使用した。続けて、フラスコの内容物を、攪拌装置を用いて、70℃で30分間、攪拌速度90rpmで攪拌した。これにより、酸化チタン粒子(外添剤コア)の表面にコート層を形成させた。その結果、外添剤(多数の外添剤粒子)が得られた。
続いて、外添剤を含むフラスコの内容物を、常温まで冷却し、外添剤の分散液を得た。ブフナーロートを用いて、分散液から外添剤のウェットケーキを取り出した。外添剤のウェットケーキを、濃度50質量%のエタノール水溶液に分散させた。これにより、外添剤のスラリーを調製した。得られたスラリーを、連続式表面改質装置(フロイント産業株式会社製「コートマイザー(登録商標)」)に投入した。これにより、外添剤のスラリーを乾燥させて、外添剤の粗粉体を得た。連続式表面改質装置の乾燥条件は、熱風温度45℃、ブロアー風量2m3/分であった。得られた外添剤の粗粉体を、衝突板式ジェット粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製「IJT−2」)を用いて粉砕した。粉砕において、衝突板としてセラミック製の平板を使用した。粉砕圧は0.6MPaに設定した。粉砕後の外添剤の数平均粒子径は、20nmであった。
続いて、トナー(A−8)のトナー粒子の形成(外添)を、トナー(A−1)のトナー粒子の形成と同様の方法で行った。その結果、多数のトナー粒子を含むトナー(A−8)が製造された。
<3−6.トナー(B−5)の製造>
以下の点を変更した以外は、トナー(A−1)の製造と同様の方法で、トナー(B−5)を製造した。外添剤粒子の形成において、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)50gの代わりに、市販の水溶性メチロールメラミン(日本カーバイド工業株式会社製「ニカレヂン(登録商標)S−260」)40gを添加した。ニカレヂンS−260は、モノメチロールメラミン、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、ペンタメチロールメラミン及びヘキサメチロールメラミンの混合物であった。また、ニカレヂンS−260は、メチロールメラミンの粉末であった。そのため、容器内に添加されるコート層材料(メチロールメラミン)の質量(実質的な添加量)も40gであった。
<3−7.トナー(B−6)の製造>
以下の点を変更した以外は、トナー(A−8)の製造と同様の方法で、トナー(B−6)を製造した。外添剤粒子の形成において、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)50gの代わりに、トリメチロールメラミントリメチルエーテルのエタノール溶液(濃度80質量%)50gを添加した。
<4.二成分現像剤の調製>
トナーとキャリアとを混合して、二成分現像剤を調製した。先ず、以下のようにしてキャリアを調製した。エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製「jER(登録商標)1004」)2kgを、アセトン20リットルに溶解させた。得られた溶液に、ジエチレントリアミン100gと無水フタル酸150gとを添加し混合した。得られた混合液を、流動層コーティング装置(フロイント産業株式会社製「スパイラフロー(登録商標)SFC−5」)を用いて、80℃の熱風を送り込みながら、キャリアコア10kgにスプレーした。キャリアコアとしては、Mn−Mg−Sr系フェライトコア(パウダーテック株式会社製「EF−35」、粒子径35μm)を用いた。その結果、キャリアコアが、未硬化の有機層(流動層)で被覆された。未硬化の有機層(流動層)で被覆されたキャリアコアを、乾燥機を用いて、180℃で1時間加熱した。これにより、流動層を硬化させた。その結果、キャリアコアと、キャリアコアを覆う樹脂層(コート層)とを有するキャリアが得られた。次に、キャリア100質量部とトナー10質量部とを、ボールミルを用いて30分間混合した。これにより、二成分現像剤を調製した。
<5.電荷減衰定数の測定>
トナー(A−1)〜(A−8)及び(B−1)〜(B−6)の各々に使用した外添剤の電荷減衰定数を、静電気拡散率測定装置(株式会社ナノシーズ製「NS−D100」)を用いて、JIS C 61340−2−1に準拠した方法で測定した。測定された外添剤の電荷減衰定数を表2に示す。また、外添剤の電荷減衰定数の測定方法を以下に詳述する。
測定セルに試料(外添剤)を入れた。測定セルは、内径10mm、深さ1mmの凹部が形成された金属製のセルであった。スライドガラスを用いて試料を上から押し込み、セルの凹部に試料を充填した。セルの表面においてスライドガラスを往復移動させることによって、セルから溢れた試料を除去した。試料の充填量は0.04g以上0.06g以下であった。
続けて、試料が充填された測定セルを、温度20℃、相対湿度60%RHの環境下で12時間放置した。続けて、接地させた測定セルを静電気拡散率測定装置内に置き、コロナ放電によって試料にイオンを供給して、試料を帯電させた。そして、コロナ放電終了後0.7秒経過した時点から、試料の表面電位を連続的に測定した。測定された表面電位と、式「V=V0exp(−α√t)」とに基づいて、電荷減衰定数(電荷減衰速度)を算出した。式中、Vは試料の表面電位[V]、V0は試料の初期表面電位[V]、tは減衰時間[秒]をそれぞれ示す。また、αは電荷減衰定数を示す正の数である。
<6.評価>
二成分現像剤を用いて画像を形成し、初期の画像濃度及び帯電量と、10万枚印刷後のカブリ濃度とを評価した。評価機として、カラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「Taskalfa 5551ci」、帯電ローラーを備える複合機)を用いた。用紙として、モンディ社製「ColorCopy(登録商標)」(A4サイズ、90g/m2)を使用した。二成分現像剤を、評価機のブラック用現像器に投入した。投入した二成分現像剤に対応するトナーを、評価機のブラック用トナーコンテナに投入した。
<6−1.初期の画像濃度>
二成分現像剤と評価機とを用いて、1枚の用紙に画像Iを形成した。画像Iは、印字濃度100%のソリッド画像であった。形成された画像Iの画像濃度(初期の画像濃度)を、反射濃度計(X−Rite社製「RD914」)を用いて測定した。測定された初期の画像濃度から、下記基準に従ってトナーを評価した。測定された初期の画像濃度(ID)と評価結果とを表2に示す。
(初期の画像濃度の評価基準)
○(良好):画像濃度が1.30以上である。
×(不良):画像濃度が1.30未満である。
<6−2.初期の帯電量>
1枚の用紙に画像Iを形成した後のトナーの帯電量(初期の帯電量)を、吸引式小型帯電量測定装置(トレック社製「MODEL 212HS」)を用いて測定した。詳しくは、1枚の用紙に画像Iを形成した後に、現像器から二成分現像剤を取り出した。取り出された二成分現像剤の0.10gを、測定装置の測定セルに投入した。投入された二成分現像剤のうちのトナーのみを、篩を介して10秒間吸引した。吸引されたトナーの総電気量及び質量を、測定装置を用いて測定した。そして、式「吸引されたトナーの総電気量(μC)/吸引されたトナーの質量(g)」から、二成分現像剤中のトナーの帯電量(μC/g)を算出した。算出されたトナーの初期の帯電量(μC/g)を表2に示す。
<6−3.10万枚印刷後のカブリ濃度>
続いて、二成分現像剤と評価機とを用いて、10万枚の用紙に画像IIを連続して形成した。画像IIは、印字率5%のパターン画像であった。10万枚印刷した後、画像IIIを1枚印刷した。画像IIIは白紙画像であった。形成された画像III(白紙画像)の画像濃度を、反射濃度計(X−Rite社製「RD914」)を用いて測定した。得られた白紙画像の画像濃度からベースペーパーの画像濃度を引いた値を、カブリ濃度とした。測定された10万枚印刷後のカブリ濃度から、下記基準に従ってトナーを評価した。測定された10万枚印刷後のカブリ濃度(FD)と評価結果とを表2に示す。
(10万枚印刷後のカブリ濃度の評価基準)
○(良好):カブリ濃度が0.010以下である。
×(不良):カブリ濃度が0.010超である。
Figure 0006432544
トナー(A−1)〜(A−8)では、トナー粒子が、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に備えられる複数の外添剤粒子とを有していた。外添剤粒子は、外添剤コアと、外添剤コアを被覆するコート層とを有していた。外添剤のコート層は、コート層材料の縮合重合体又は縮合共重合体であった。コート層材料は、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの少なくとも1種であった。そのため表2から明らかなように、トナー(A−1)〜(A−8)では、10万枚連続して画像を形成した場合であっても、カブリ濃度(FD)が低く、カブリの発生が抑制されていた。更に、トナー(A−1)〜(A−8)では、初期の画像濃度(ID)が高く、初期の画像品質も良好であった。
トナー(B−1)〜(B−6)では、外添剤のコート層が、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの少なくとも1種の縮合重合体又は縮合共重合体ではなかった。そのため、トナー(B−1)〜(B−6)では、10万枚連続して画像を形成した場合のカブリ濃度(FD)が高く、カブリが発生していた。更に、トナー(B−4)では、初期の帯電量が高いために、初期の画像濃度が低かった。
以上のことから、本発明に係るトナー、トナーの製造方法、画像形成装置及び画像形成方法によれば、連続して画像を形成した場合であってもカブリの発生を抑制できることが示された。
本発明に係るトナー、トナーの製造方法、画像形成装置及び画像形成方法は、例えば、電子写真法、静電記録法又は静電印刷法を採用する画像形成装置において画像を形成するために用いることができる。
1 トナー粒子
2 トナー母粒子
3 外添剤粒子
4 外添剤コア
5 コート層
11 静電潜像担持体
12 帯電部
13 露光部
14 現像部
100 画像形成装置

Claims (6)

  1. トナー粒子を複数含む、静電潜像現像用トナーの製造方法であって、
    外添剤コアをコート層で被覆して外添剤粒子を形成する外添剤粒子形成工程と、
    前記外添剤粒子の複数をトナー母粒子の表面に付着させてトナー粒子を形成するトナー粒子形成工程と
    を含み、
    前記外添剤粒子形成工程における前記被覆は、コート層材料を前記外添剤コアの表面で縮合重合又は縮合共重合させることにより行われ、前記コート層材料は、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの1種のみであるか、或いはテトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの2種のみである、静電潜像現像用トナーの製造方法。
  2. 前記外添剤粒子形成工程において、前記コート層材料の添加量は、50質量部の前記外添剤コアに対して、24質量部以上56質量部以下である、請求項に記載の静電潜像現像用トナーの製造方法。
  3. メラミンとホルムアルデヒドとメタノールとを反応させて前記コート層材料を製造するコート層材料製造工程を更に含み、
    ホルムアルデヒドの添加量は、1.0質量部のメラミンに対して、0.9質量部以上1.5質量部以下であり、
    メタノールの添加量は、1.0質量部のメラミンに対して、0.9質量部以上1.6質量部以下である、請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナーの製造方法。
  4. 前記外添剤粒子の電荷減衰定数は、温度20℃、相対湿度60%RHの環境下で、0.150以上0.400以下である、請求項1〜3の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーの製造方法。
  5. 前記外添剤コアは、シリカ粒子又は酸化チタン粒子である、請求項1〜4の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーの製造方法。
  6. 静電潜像現像用トナーを用いる、画像形成方法であって、
    帯電部が、静電潜像担持体と接触しながら、前記静電潜像担持体の表面を帯電する帯電工程と、
    露光部が、帯電された前記静電潜像担持体の前記表面を露光して、前記静電潜像担持体の前記表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
    現像部が、前記静電潜像担持体の前記表面に前記静電潜像現像用トナーを供給して、前記静電潜像をトナー像として現像する現像工程と
    を含み、
    前記静電潜像現像用トナーは、トナー粒子を複数含み、
    前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に備えられる複数の外添剤粒子とを有し、
    前記外添剤粒子は、外添剤コアと、前記外添剤コアを被覆するコート層とを有し、
    前記コート層は、テトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの1種のみの縮合重合体であるか、或いはテトラメチロールメラミンテトラメチルエーテル、ペンタメチロールメラミンペンタメチルエーテル及びヘキサメチロールメラミンヘキサメチルエーテルのうちの2種のみの縮合共重合体である、画像形成方法。
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