JP2018180454A - カラー画像形成方法およびカラートナーセット - Google Patents

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Abstract

【課題】低温定着性と転写性能に優れたカラー画像形成方法を提供する。
【解決手段】抵抗がそれぞれ異なる着色剤を含む複数色の着色剤含有トナーを用いたカラー画像形成方法であって、前記着色剤含有トナーは、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、および離型剤を含み、少なくとも、最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含有し、前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が、前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量よりも多い、カラー画像形成方法により達成される。
【選択図】なし

Description

本発明は、カラー画像形成方法およびカラートナーセットに関する。
従来、複写機の高速化/省エネルギー化が要望されており、低温定着性に優れた静電潜像現像用トナー(単にトナーともいう)の開発が進められている。このようなトナーにおいては、結着樹脂の溶融温度や溶融粘度を下げることが必要とされ、結晶性ポリエステル樹脂等の結晶性樹脂を添加することで低温定着性を向上させたトナーが提案されている(特許文献1、2)。
結晶性ポリエステル樹脂は、トナー中の大半を占める非晶性樹脂と親和性が低く、トナー中に局在しやすい。そのため、結晶性ポリエステル樹脂の一部に非晶性重合セグメントを含有させたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を使い、トナー中へ取り込みやすくしている。その結果、トナー中にハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂が分散している状態となる(特許文献3)。
特開2012−078423号公報 特開2008−090054号公報 特開2016−157104号公報
しかしながら、特許文献1、2のように、結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーは電気抵抗(単に抵抗とも略記する)が低く、さらに、ブラックトナーは着色剤に低抵抗のカーボンブラック等を含むため、カラートナーセットの中で最も抵抗が低くなる。そのため、フルカラー画像形成の転写時において、ブラック画像とブラック以外のカラー画像との転写特性に差が生じてしまい、良好なフルカラー画像が得られないという課題が存在した。
また、特許文献3では、結晶性ポリエステル樹脂にポリエステル部位とポリスチレン部位を有する樹脂を用いて、結晶性ポリエステル樹脂を内包化させ、低温定着性、耐ホットオフセット性の向上を目指している。しかし、結晶性ポリエステル樹脂の非晶性重合セグメントをカラートナーとブラックトナーで同量にしているため、フルカラー画像形成の転写時において、ブラック画像とカラー画像の転写特性に差が生じてしまい、良好な低温定着性と転写性能を有するフルカラー画像が得られないという課題が存在した。
そこで本発明は、良好な低温定着性と転写性能を有するカラー画像形成方法およびカラートナーセットを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討を行った。その結果、以下のカラー画像形成方法およびカラートナーセットにより、上記課題が解決されることを見出したものである。
1.抵抗がそれぞれ異なる着色剤を含む複数色の着色剤含有トナーを用いたカラー画像形成方法であって、
前記着色剤含有トナーは、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、および離型剤を含み、
少なくとも、最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が、前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量よりも多い、カラー画像形成方法。
2.前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーはブラックトナーである、上記1に記載のカラー画像形成方法。
3.前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーは、イエロートナー、マゼンタトナー、およびシアントナーである、上記1または2に記載のカラー画像形成方法。
4.前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量は、0〜1質量%である、上記1〜3のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
5.前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量は、1〜20質量%である、上記1〜4のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
6.前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量をaとし、前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量をbとしたとき、下記式(1)を満足する(ここで、含有量のa、b及び式(1)の数値の単位は、いずれも質量%である)、上記1〜5のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
7.前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が3〜10質量%である、上記1〜6のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
8.前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントは、前記非晶性樹脂と同種の樹脂で構成される、上記1〜7のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
9.前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントは、スチレン・アクリル重合セグメントである、上記1〜8のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
10.前記着色剤含有トナー中の前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量が5〜15質量%である、上記1〜9のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
11.抵抗がそれぞれ異なる着色剤を含む複数色の着色剤含有トナーとして少なくともイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、およびブラックトナーの4種のトナーを有するカラートナーセットであって、
前記4種のトナーは、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、および離型剤を含有し、
少なくとも最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーである前記イエロートナー、前記マゼンタトナー、および前記シアントナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーである前記イエロートナー、前記マゼンタトナー、および前記シアントナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が、最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーである前記ブラックトナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量よりも多い、カラートナーセット。
本発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーを用いたフルカラー画像形成方法およびカラートナーセットにおいて、低温定着性と転写性能に優れたカラー画像形成方法およびカラートナーセットを得ることができる。
最も抵抗の低い着色剤含有トナー(K)及び抵抗の高い着色剤含有トナー(YMC)について、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(ハイブリッド樹脂)における非晶性重合セグメント量の多寡による(i)トナー中の着色剤とハイブリッド樹脂のサイズと分布の様子を表したものと、(ii)上記(i)に基づきトナー中の低抵抗部イメージを表したものの図面である。図1(a)は、トナー(K)中の非晶性重合セグメント量が少ない場合の図面である。図1(b)は、トナー(K)中の非晶性重合セグメント量が多い場合の図面である。図1(c)は、トナー(YMC)中の非晶性重合セグメント量が少ない場合の図面である。図1(d)は、トナー(YMC)中の非晶性重合セグメント量が多い場合の図面である。
本発明の第一実施形態は、抵抗がそれぞれ異なる着色剤を含む複数色の着色剤含有トナーを用いたカラー画像形成方法であって、
前記着色剤含有トナーは、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、および離型剤を含み、
少なくとも、最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー(以下、単に、最も抵抗が低い着色剤含有トナーともいう)以外の着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が、前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量よりも多い、カラー画像形成方法である。
また、本発明の第二実施形態は、抵抗がそれぞれ異なる着色剤を含む複数色の着色剤含有トナーとして少なくともイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、およびブラックトナーの4種のトナーを有するカラートナーセットであって、
前記4種のトナーは、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、および離型剤を含有し、
少なくとも最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーである前記イエロートナー、前記マゼンタトナー、および前記シアントナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーである前記イエロートナー、前記マゼンタトナー、および前記シアントナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が、最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーである前記ブラックトナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量よりも多い、カラートナーセットである。
なお、ここでいうトナーセットとは、記録媒体上に転写される際に異なる画像形成層を形成するトナーの組み合わせを指す。
本発明に係るカラー画像形成方法およびカラートナーセットによれば、良好な低温定着性を維持しつつ、フルカラー画像形成の転写時において、複数色の画像の転写特性に差が生じにくく、良好な転写性能を有するフルカラー画像が得られる。かかる本発明の構成により上記効果が得られる作用機序(作用メカニズムないし発現機構)は不明であるが、以下のように考えられる。
図1は、最も抵抗の低い着色剤含有トナー(例:ブラックトナー;K)および最も抵抗の低い着色剤含有トナー以外の抵抗の高い着色剤含有トナー(例:カラートナー;YMC)について、それぞれハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(ハイブリッド樹脂)における非晶性重合セグメントの含有量の多寡による(i)トナー中の着色剤(粒子)とハイブリッド樹脂(粒子)のサイズと分布の様子を模式的に表したものと、(ii)上記(i)に基づきトナー中の低抵抗部イメージを模式的に表したものの図面である。図1(a)は、トナー(K)中のハイブリッド樹脂における非晶性重合セグメントの含有量が少ない場合の上記(i)(ii)の図面である。図1(b)は、トナー(K)中のハイブリッド樹脂における非晶性重合セグメントの含有量が多い場合の上記(i)(ii)の図面である。図1(c)は、トナー(YMC)中のハイブリッド樹脂における非晶性重合セグメントの含有量が少ない場合の上記(i)(ii)の図面である。図1(d)は、トナー(YMC)中のハイブリッド樹脂における非晶性重合セグメントの含有量が多い場合の上記(i)(ii)の図面である。
図1(b)に示すように、カーボンブラックに代表される最も抵抗の低い着色剤含有トナー11は、低抵抗のカーボンブラック(着色剤粒子)12と低抵抗の(ハイブリッド)結晶性ポリエステル樹脂粒子13が、微細化されてトナー11中にほぼ均一に存在していることにより、トナー11全体の抵抗が低くなっている(トナー11全体が低抵抗部14のイメージ;図1(b)(ii)参照)と推測している。
一方、図1(d)に示すように、有機色素(カラー着色剤22)のような抵抗の高い着色剤含有トナー21は、低抵抗の(ハイブリッド)結晶性ポリエステル樹脂23を最も抵抗の低い着色剤含有トナーと同量で添加しても、最も抵抗の低い着色剤含有トナーよりも抵抗が高くなる。すなわち、高抵抗のカラー着色剤粒子22と低抵抗の(ハイブリッド)結晶性ポリエステル樹脂粒子23が、微細化されてトナー21中に分散して存在していることにより、抵抗の低い結晶性ポリエステル樹脂(低抵抗部24)の分散を抑えて少し局在したような状態になり、トナー21中に比較的大きな低抵抗部24が局在化し、最も抵抗の低い着色剤含有トナーよりも抵抗が高くなると推測している。これにより、最も抵抗の低い着色剤含有トナーと抵抗の高い着色剤含有トナーの転写性に差が生じてしまっていると推測している。
同様のことが、図1(a)に示す最も抵抗の低い着色剤含有トナー11と、図1(c)に示す抵抗の高い着色剤含有トナー21との間でも生じると推測している。即ち、低抵抗の(ハイブリッド)結晶性ポリエステル樹脂13、23を最も抵抗の低い着色剤12含有トナー11と同量で添加した抵抗の高い着色剤22含有トナー21である、図1(a)に示す最も抵抗の低い着色剤含有トナー11と、図1(c)に示す抵抗の高い着色剤含有トナー21との間でも、抵抗の高い着色剤含有トナー21は、最も抵抗の低い着色剤含有トナー11よりも抵抗が高くなると推測している(ただし、トナー11、21中の低抵抗部14、24のイメージは、図1(b)、(d)と、図1(a)、(c)とでは異なるが、抵抗の高い着色剤含有トナーは最も抵抗の低い着色剤含有トナーよりも抵抗が高くなる点では共通している)。これにより、最も抵抗の低い着色剤含有トナーと抵抗の高い着色剤含有トナーの転写性に差が生じてしまっていると推測している。
ここで、(ハイブリッド)結晶性ポリエステル樹脂(および該樹脂中の非晶性重合セグメント)の量を抵抗の高い着色剤含有トナーと最も抵抗の低い着色剤含有トナーで同量にしていることで、最も抵抗の低い着色剤含有トナーと抵抗の高い着色剤含有トナーの転写性に差が生じるのは、以下の理由によるものと推測している。すなわち、転写工程では、中間転写体に帯電付着させたトナーが、紙の裏面の電荷との静電的な引力で紙上に吸着することで転写されているが、高温高湿環境下では放電が起こり、最も抵抗の低い着色剤含有トナーの転写性が低下すると推測している。より詳しくは、結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーは、低温定着性に優れる。しかしながら、結晶性ポリエステル樹脂は、電気抵抗が低く、トナーの結着樹脂として用いると、トナーの帯電性を低下させるという側面も有する。このような観点から、最も抵抗の低い着色剤含有トナーは、着色剤として用いるカーボンブラック等が低抵抗性(すなわち、高導電性)であるがゆえに、転写時の電界印加の際に絶縁性を維持できず、転写性が低下しやすいと推測している。そして、かような転写性の低下は、特に、帯電性が低くなりやすい高温高湿環境下にて生じやすいと推測している。
そこで、本発明では、最も抵抗の低い着色剤含有トナーと抵抗の高い着色剤含有トナーに添加する(ハイブリッド)結晶性ポリエステル樹脂に着目し、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の非晶性重合セグメントの量を、最も抵抗の低い着色剤含有トナーよりも抵抗の高い着色剤含有トナーの方が多くなるようにして(図1(a)と図1(d)の組み合わせ参照)、上記した発明の効果を発現したものである。
最も抵抗の低い着色剤含有トナーには、図1(a)に示すように、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の非晶性重合セグメントの量を抵抗の高い着色剤含有トナーより少なくし(図1(a)(i)参照)、低抵抗の結晶性ポリエステル樹脂のトナー中での分散性を抑制し(図1(a)(ii)の低抵抗部イメージ参照)、抵抗が高まる状態とした。
一方、抵抗の高い着色剤含有トナーは、図1(d)に示すように、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の非晶性重合セグメントの量を最も抵抗の低い着色剤含有トナーより多くし(図1(d)(i)参照)、低抵抗の結晶性ポリエステル樹脂のトナー中での分散性を向上し(図1(d)(ii)の低抵抗部イメージ参照)、抵抗が低下する状態とし、最も抵抗の低い着色剤含有トナーと抵抗の高い着色剤含有トナーの抵抗のバランスを調整できたと推測している。
すなわち、抵抗の高い着色剤(有機色素等)を含有しているトナーでは、最も抵抗の低い着色剤含有トナーよりも非晶性重合セグメントの含有量を多くすることで、結着樹脂の中で最も抵抗の低い結晶性ポリエステル樹脂をトナー粒子内に分散させることができ、抵抗を下げることができる。逆に、最も抵抗の低い着色剤を含有しているトナー(ブラックトナー)では、抵抗が高い着色剤含有トナーよりも非晶性重合セグメントの含有量を少なくすることで、結着樹脂の中で最も抵抗の低い結晶性ポリエステル樹脂の分散を抑えて少し局在したような状態になり、抵抗を上げることができる。最も抵抗の低い着色剤含有トナーでは、抵抗が高い着色剤含有トナーよりも非晶性重合セグメントの含有量が少なければ良いので、0質量%でも良い。なお、非晶性重合セグメントの含有量がハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂全量に対して0質量%とは、トナー中にハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含まない場合(ハイブリッドでない結晶性ポリエステル樹脂のみの場合)に相当する。
このように、最も抵抗の低い着色剤含有トナーと抵抗の高い着色剤含有トナーの抵抗のバランスを調整することにより、良好な転写性が得られるのは、以下の理由によるものと推測している。すなわち、最も抵抗の低い着色剤含有トナーの非晶性重合セグメントの量を減らすことで抵抗値を高めているが、ハイブリッドでない結晶性ポリエステル樹脂のみの場合でも抵抗の高い着色剤含有トナーとの抵抗値の差があり、高温高湿環境下での転写性が改善できないので、抵抗の高い着色剤含有トナーの抵抗値も下げることで、どの環境下でも良好な転写性を有することができると推測している。これにより、良好な低温定着性を維持しつつ、フルカラー画像形成の転写時において、ブラック画像とカラー画像の転写特性に差が生じにくく、良好な転写性能を有するフルカラー画像が得られると推測される。
以上の作用機序により、本発明のカラー画像形成方法およびカラートナーセットによれば、良好な低温定着性と転写性能を有するフルカラー画像を得ることができる。
なお、上記作用機序は推測によるものであり、本発明は上記作用機序に何ら制限されるものではない。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、本明細書において、範囲を示す「X〜Y」はXおよびYを含み「X以上Y以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(25℃)/相対湿度40〜50%RHの条件で測定した。
本発明に係るカラー画像形成方法および静電潜像現像用カラートナーセットは、上記のように、各トナーに特徴を有する。したがって、以下では、まず、各トナー(抵抗が異なる着色剤含有トナー)の構成について詳説する。
<各色着色剤含有トナー(静電潜像現像用トナー)>
本発明に係る着色剤抵抗が異なる各色着色剤含有トナー(最も抵抗の低い着色剤含有トナー(ブラックトナー)および最も抵抗の低い着色剤含有トナー以外のトナー(各カラートナー)は、非晶性樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂と、各色に対応する着色剤と、離型剤と、をそれぞれ含む。本発明に係る「トナー」は、「トナー粒子」の集合体のことをいう。
[トナー粒子]
本発明に係る着色剤含有トナーを構成するトナー粒子は、非晶性樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂と、各色に対応した着色剤と、離型剤と、を含有する。また、トナー粒子は、その他必要に応じて、荷電制御剤などの他のトナー構成成分を含有してもよい。以下、トナー粒子を構成する各成分について説明する。
≪結晶性ポリエステル樹脂≫
トナー粒子は、結着樹脂としての結晶性ポリエステル樹脂を含む。よって、加熱定着時、当該結晶性ポリエステル樹脂と非晶性樹脂とが相溶し、トナーの低温定着性を向上させることができる。また、最も抵抗の低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含む。結着樹脂としての結晶性ポリエステル樹脂をトナー粒子に含ませることによって、トナー粒子のシャープメルト性を向上させることができ、低温定着性と定着分離性とを良好にできる。
結晶性ポリエステル樹脂(ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含む)は、ポリエステル樹脂であって、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/分で測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。
結晶性ポリエステル樹脂(ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含む)の融点(Tc)は、55〜90℃であると好ましく、70〜88℃であるとより好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の融点が55〜90℃の範囲内であれば、十分な低温定着性が得られる。なお、結晶性ポリエステル樹脂の融点は、樹脂組成によって制御することができる。結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tc)は、示差熱量分析装置(DSC)により測定することができ、具体的には、実施例に記載の方法により測定される。また、上記融点は、当業者であれば、樹脂の組成によって制御することが可能である。
本発明に係る各色の着色剤含有トナーでは、少なくとも、最も抵抗の低い着色剤含有トナー以外の抵抗の高い着色剤含有トナーの結晶性ポリエステルは、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含む。ここで、「少なくとも」としたのは、必要に応じて、最も抵抗の低い着色剤含有トナーにも、上記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含んでもよいためである(実施例3、4、9参照)。
上記最も抵抗の低い着色剤含有トナーとしては、ブラックトナーが好ましい。ブラックトナー(K)で使用されるブラック着色剤はカーボンブラックが多く、抵抗が低いためであり、フルカラー画像を形成する上で有用である。一方、最も抵抗の低い着色剤含有トナー以外の抵抗の高い着色剤含有トナーとしては、イエロートナー(Y)、マゼンタトナー(M)及びシアントナー(C)を含むカラートナーが好ましい。カラートナー(YMC)で使用されるイエロー、マゼンタ及びシアン着色剤はいずれも有機色素が多く、抵抗が高いためであり、フルカラー画像を形成する上で有用である。すなわち、各色の着色剤含有トナーとしては、フルカラー画像形成に有用なイエロートナー(Y)、マゼンタトナー(M)、シアントナー(C)及びブラックトナー(K)の4種のトナーを有する構成が好ましい。
また、本発明に係る各色の着色剤含有トナーでは、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂における非晶性重合セグメントの含有量が、最も抵抗の低い着色剤含有トナーにおける含有量よりも、最も抵抗の低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーにおける含有量の方が多いことを特徴とする。イエロートナー(Y)、マゼンタトナー(M)、シアントナー(C)及びブラックトナー(K)の4種のトナーを有する構成では、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂における非晶性重合セグメントの含有量は、最も抵抗の低いブラック着色剤を含むブラックトナー(K)における含有量よりも、抵抗の高いイエロー、マゼンタ及びシアン着色剤を含むイエロートナー(Y)、マゼンタトナー(M)及びシアントナー(C)の3種のトナーにおける含有量の方がいずれも多い。
ここで、最も抵抗の低い着色剤を含む着色剤含有トナーが含有する結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量は、結晶性ポリエステル樹脂全量に対して、0〜20質量%の範囲であるのが好ましく、0〜10質量%の範囲であるのがより好ましく、0〜5質量%の範囲であるのがさらに好ましく、0〜1質量%の範囲であるのが特に好ましい。最も抵抗の低い着色剤を含む着色剤含有トナー(ブラックトナー(K))が含有する非晶性重合セグメントの含有量が20質量%以下であれば、結晶性ポリエステル樹脂がトナー中で適度に分散され、抵抗が低くなるのを効果的に抑制することができ、良好なフルカラー画像を形成することができる。また、良好な低温定着性を維持することもできる。上記含有量が10質量%以下であれば、上記傾向(効果)がより顕著に得られ、5質量%以下であれば、上記傾向(効果)がさらに顕著に得られ、1質量%以下であれば、上記傾向(効果)が特に顕著に得られる。
最も抵抗の低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナー(好ましくは、カラートナーYMC)が含有するハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの各含有量は、何れもハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂全量に対して、1〜25質量%の範囲であるのが好ましく、1〜20質量%の範囲であるのがより好ましく、3〜10質量%の範囲であるのがより好ましい。抵抗の高い各色着色剤含有トナー(カラートナーYMC)が含有する非晶性重合セグメントの各含有量が1質量%以上であれば、トナーが溶けた時に非晶性樹脂との相溶性が良好であるため、低温定着性に優れる。また結晶性ポリエステル樹脂がトナー中で局在化するのを抑制し、抵抗が高くなるのを効果的に抑制し、優れたフルカラー画像を形成することができる。抵抗の高い各色着色剤含有トナー(カラートナーYMC)が含有する非晶性重合セグメントの各含有量が3質量%以上であれば、上記傾向(効果)がより顕著に得られる。一方、上記含有量が25質量%以下であれば、トナー中の結晶性ポリエステル量が適量となり、低温定着性に優れる。最も抵抗の低い結晶性ポリエステル樹脂をトナー粒子内に分散させることができ、抵抗を下げることができ、良好なフルカラー画像が得られる。上記含有量が20質量%以下であれば、上記傾向(効果)がより顕著に得られ、10質量%以下であれば、上記傾向(効果)が特に顕著に得られる。
最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の(抵抗の高い)着色剤含有トナーに含まれるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量をaとし、前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量をbとしたとき、下記式(3)、好ましくは式(2)、より好ましくは式(1)を満足するのがより好ましい。ここで、含有量のa、b及び下記式(1)〜(3)の数値の単位は、いずれも質量%である。
上記式(3)、好ましくは式(2)、より好ましくは式(1)を満足することで、上記した抵抗の高い着色剤含有トナーと最も抵抗の低い着色剤を含む着色剤含有トナーとの性能のバランスが取れる。上記式(3)及び式(2)において1≦(a−b)であれば、抵抗の高い着色剤含有トナーの抵抗と、最も抵抗の低い着色剤含有トナーの抵抗との差を小さくすることができ、両者の抵抗バランスを良好に調整できる。そのため、良好なフルカラー画像を形成することができる。さらに上記式(1)において3≦(a−b)であれば、上記傾向(効果)がより顕著に得られる。一方、上記式(3)において(a−b)≦25であれば、抵抗の高い着色剤含有トナーの方の抵抗と、最も抵抗の低い着色剤含有トナーの抵抗のバランスに優れ(抵抗差がより小さい状態)となり、より良好なフルカラー画像を得ることができる。さらに上記式(2)において(a−b)≦20であれば、上記傾向(効果)がより顕著に得られ、上記式(1)において(a−b)≦10であれば、上記傾向(効果)が特に顕著に得られる。
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂が含有する非晶性重合セグメントは、トナー中の非晶性樹脂の少なくとも1種と同種の樹脂で構成されていることが好ましい。良好な低温定着性、フルカラー画像が得られるためである。ハイブリッド結晶性ポリエステルの非晶性重合セグメントとトナー中の非晶性樹脂の少なくとも1種と同種の樹脂であると、トナーが溶けた時の相溶性やトナー中の結晶性ポリエステル樹脂の分散性が良くなる。
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂が含有する非晶性重合セグメントは、スチレン・アクリル重合セグメントであることが好ましい。スチレン・アクリル重合セグメントは、官能基が少なく吸湿性が低いので、非晶性ポリエステル重合セグメントと比較して高温高湿下での転写性が良好になる。
本発明において、着色剤含有トナーは、結着樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂(ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含む)以外に、非晶性樹脂を含む。着色剤含有トナーにおける結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、それぞれ、結着樹脂全体に対して、1〜30質量%であると好ましく、3〜20質量%であるとより好ましく、5〜15質量%であると特に好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の含有量が1質量%以上であると、非晶性樹脂との相溶により適度に可塑化し、低温定着性が向上しやすくなる。一方、結晶性ポリエステル樹脂の含有量が30質量%以下であると、可塑化が適度に抑制されることにより、高温高湿環境下であっても良好な転写性が得られる。また、抵抗の高い着色剤含有トナーの抵抗を上げることができ、良好なフルカラー画像が得られる。
また、同じく低温定着性の向上および良好な転写性を得るという観点から、着色剤含有トナーにおける結晶性ポリエステル樹脂(ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含む)の含有量は、それぞれ、結晶性ポリエステル樹脂、非晶性樹脂、離型剤を合計した全質量に対し、1〜30質量%であると好ましく、3〜20質量%であるとより好ましく、5〜15質量%であると特に好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の含有量が1質量%以上であると、非晶性樹脂との相溶により適度に可塑化し、低温定着性が向上しやすくなる。結晶性ポリエステル樹脂の含有量が5質量%以上であれば、より良好な低温定着性が得られる。一方、結晶性ポリエステル樹脂の含有量が30質量%以下であると、可塑化が適度に抑制されることにより、高温高湿環境下であっても良好な転写性が得られる。また、抵抗の高い着色剤含有トナーの抵抗を上げることができ、良好なフルカラー画像が得られる。結晶性ポリエステル樹脂の含有量が15質量%以下であれば、より良好な転写性が得られ、より良好なフルカラー画像が得られる。
なお、上記結晶性ポリエステル樹脂(ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含む)の構成成分(構成単位)の構造および各構成成分(各構成単位、各重合セグメント等)の含有量(割合)は、たとえばNMR測定、メチル化反応Py−GC/MS測定により特定することができる。
以下、ハイブリッドでない(非晶性重合セグメントを含まない)結晶性ポリエステル樹脂とハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂とに分けて説明する。
[ハイブリッドでない結晶性ポリエステル樹脂]
本項目では、「ハイブリッドでない結晶性ポリエステル樹脂」を「ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂」とも称する。
ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂は、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる。
(多価カルボン酸)
ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の調製に用いられる多価カルボン酸とは、1分子中にカルボキシ基を2個以上含有する化合物であって、重縮合反応によって結晶性の樹脂を形成することができるものであればよい。
具体的には、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、セバシン酸、アゼライン酸、n−ドデシルコハク酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸(テトラデカン二酸)、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸などの飽和脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸;及びこれらカルボン酸化合物の無水物、又は炭素数1〜3のアルキルエステルなどが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(多価アルコール)
ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の調製に用いられる多価アルコールとは、1分子中にヒドロキシ基を2個以上含有する化合物であって、重縮合反応によって結晶性の樹脂を形成することができるものであればよい。
具体的には、例えば、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、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオールなどの脂肪族ジオール;グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトールなどの3価以上の多価アルコールなどが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の融点)
ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の融点は、十分な低温定着性が得られるという観点から、60〜90℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは70〜85℃である。なお、結晶性ポリエステル樹脂の融点は、樹脂組成によって制御することができる。
ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の融点は、吸熱ピークのピークトップの温度を示し、「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用いて示差走査熱量分析によってDSC測定された値である。具体的には、測定試料(ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂)1.0mgを、アルミニウム製パン(KITNO.B0143013)に封入し、これを「ダイヤモンドDSC」のサンプルホルダーにセットし、測定温度0〜200℃で、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分の測定条件で、加熱−冷却−加熱の温度制御を行い、その2度目の加熱におけるデータを基に解析される。ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の融点についても同様に測定することができる。
(ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量、数平均分子量)
ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に制限されないが、5,000〜100,000の範囲内であることが好ましく、5,000〜50,000の範囲内であることがより好ましい。上記重量平均分子量(Mw)が5,000以上であれば、トナーの耐熱保管性を向上させることができ、100,000以下であれば、低温定着性をより向上させることができる。同樹脂の数平均分子量(Mn)は、特に制限されないが、1,000〜25,000の範囲内であることが好ましく、3,000〜20,000の範囲内であることがより好ましい。かような範囲であれば、低温定着性及び光沢度安定性の観点から好ましい。上記重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定することができる。具体的には、以下の方法により測定することができる。
(樹脂の重量平均分子量および数平均分子量の測定方法)
各樹脂(ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂、非晶性樹脂等)のGPCによる分子量(重量平均分子量および数平均分子量)は、以下のようにして測定する。すなわち、装置「HLC−8120GPC」(東ソー株式会社製)およびカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZ−M3連」(東ソー株式会社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2mL/分で流す。測定試料(樹脂)は、濃度1mg/mlになるようにテトラヒドロフランに溶解させる。当該溶液の調製は、超音波分散機を用いて、室温にて5分間処理を行うことにより行う。次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得、この試料溶液10μLを上記のキャリア溶媒と共に装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出する。単分散のポリスチレン標準粒子を用いて作成された検量線に基づいて、測定試料の分子量分布を算出する。上記検量線測定用のポリスチレンとしては10点用いる。
(ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の製造方法)
ノンハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂の製造方法は特に制限されず、公知のエステル化触媒を利用して、上記多価カルボン酸および多価アルコールを重縮合する(エステル化する)ことにより当該樹脂を製造することができる。
製造の際に使用可能な触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等の第2族元素を含む化合物;アルミニウム、亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;およびアミン化合物等が挙げられる。入手容易性等を考慮すると、酸化ジブチルスズ、オクチル酸スズ、ジオクチル酸スズ、これらの塩や、テトラノルマルブチルチタネート(オルトチタン酸テトラブチル)(Ti(O−n−Bu))、テトライソプロピルチタネート(チタンテトライソプロポキシド)、テトラメチルチタネートなどを用いることが好ましい。これらは1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重縮合(エステル化)の温度は特に限定されるものではないが、150〜250℃であることが好ましい。また、重縮合(エステル化)の時間は特に限定されるものではないが、0.5〜15時間であることが好ましい。重縮合中には、必要に応じて反応系内を減圧にしてもよい。
さらに、本発明では、少なくとも、最も抵抗の低い着色剤含有トナー以外の抵抗の高い着色剤含有トナーに含まれる結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含む。以下、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂につき説明する。
[ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂]
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(ハイブリッド樹脂とも略記する)とは、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが化学的に結合した樹脂である。
結晶性ポリエステル重合セグメントとは、結晶性ポリエステル樹脂を構成する分子鎖を指す。また、非晶性重合セグメントとは、非晶性樹脂を構成する分子鎖を指す。
(ハイブリッド樹脂の重量平均分子量)
ハイブリッド樹脂の重量平均分子量(Mw)は、十分な低温定着性及び優れた長期保管安定性を確実に両立して得るという観点から、5,000〜100,000の範囲であると好ましく、7,000〜50,000であるとより好ましく、8,000〜40,000の範囲であると特に好ましい。ハイブリッド樹脂の重量平均分子量(Mw)を100,000以下とすることにより、十分な低温定着性を得ることができる。一方、ハイブリッド樹脂の重量平均分子量(Mw)を5,000以上とすることにより、トナー保管時において当該ハイブリッド樹脂と非晶性樹脂を結着樹脂として併用する場合に、これらの樹脂同士の相溶が過剰に進行することが抑制され、トナー同士の融着による画像不良を効果的に抑制することができる。
(ハイブリッド樹脂における結晶性ポリエステル重合セグメント)
結晶性ポリエステル重合セグメントとは、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる公知のポリエステル樹脂に由来する部分であって、トナーの示差走査熱量測定において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する重合セグメントをいう。
結晶性ポリエステル重合セグメントは、前記定義したとおりであれば特に限定されない。例えば、結晶性ポリエステル重合セグメントによる主鎖に他成分を共重合させた構造を有する樹脂や、結晶性ポリエステル重合セグメントを他成分からなる主鎖に共重合させた構造を有する樹脂についてこの樹脂(又は当該樹脂を含むトナー)が上記のように明確な吸熱ピークを示すものであれば、その樹脂は、本発明でいう結晶性ポリエステル重合セグメントを有するハイブリッド樹脂に該当する。
また、多価カルボン酸成分及び多価アルコール成分の価数としては、好ましくはそれぞれ2〜3であり、特に好ましくはそれぞれ2であるため、特に好ましい形態として価数がそれぞれ2である場合(すなわち、ジカルボン酸成分、ジオール成分)について説明する。
ジカルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸を用いることが好ましく、芳香族ジカルボン酸を併用してもよい。脂肪族ジカルボン酸としては、直鎖型のものを用いることが好ましい。直鎖型のものを用いることによって、結晶性が向上するという利点がある。ジカルボン酸成分は、1種類のものに限定されるものではなく、2種類以上を混合して用いてもよい。
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸(ドデカン二酸)、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸(テトラデカン二酸)、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸などが挙げられ、また、これらの低級アルキルエステルや酸無水物を用いることもできる。
上記の脂肪族ジカルボン酸の中でも、上述の効果が得られやすいことから、炭素数6〜12の脂肪族ジカルボン酸であることが好ましい。
脂肪族ジカルボン酸とともに用いることのできる芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸などが挙げられる。これらの中でも、入手容易性及び乳化容易性の観点から、テレフタル酸、イソフタル酸、t−ブチルイソフタル酸を用いることが好ましい。
結晶性ポリエステル重合セグメントを形成するためのジカルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸の含有量が50モル%以上とされることが好ましく、より好ましくは70モル%以上であり、さらに好ましくは80モル%以上であり、特に好ましくは100モル%である。ジカルボン酸成分における脂肪族ジカルボン酸の含有量が50モル%以上とされることにより、結晶性ポリエステル重合セグメントの結晶性を十分に確保することができる。
また、ジオール成分としては、脂肪族ジオールを用いることが好ましく、必要に応じて脂肪族ジオール以外のジオールを含有させてもよい。脂肪族ジオールとしては、直鎖型のものを用いることが好ましい。直鎖型のものを用いることによって、結晶性が向上するという利点がある。ジオール成分は、1種単独で用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−ドデカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオールなどが挙げられる。
ジオール成分としては、脂肪族ジオールの中でも、上述の効果が得られやすいことから、炭素数2〜12の脂肪族ジオールであることが好ましく、炭素数6〜12の脂肪族ジオールがより好ましい。
必要に応じて用いられる脂肪族ジオール以外のジオールとしては、二重結合を有するジオール、スルホン酸基を有するジオールなどが挙げられ、具体的には、二重結合を有するジオールとしては、例えば、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,6−ジオール、4−ブテン−1,8−ジオールなどが挙げられる。
結晶性ポリエステル重合セグメントを形成するためのジオール成分としては、脂肪族ジオールの含有量が50モル%以上とされることが好ましく、より好ましくは70モル%以上であり、さらに好ましくは80モル%以上であり、特に好ましくは100モル%である。ジオール成分における脂肪族ジオールの含有量が50モル%以上とされることにより、結晶性ポリエステル重合セグメントの結晶性を確保することができる。これにより本発明の分散液を用いて製造されるトナーは優れた低温定着性を有するとともに最終的に形成される画像の光沢性に優れる。
上記のジオール成分とジカルボン酸成分との使用比率は、ジオール成分のヒドロキシ基[OH]とジカルボン酸成分のカルボキシ基[COOH]との当量比[OH]/[COOH]が、1.5/1〜1/1.5の範囲内とされることが好ましく、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2の範囲内である。
結晶性ポリエステル重合セグメントの形成方法は特に制限されず、公知のエステル化触媒を利用して、上記多価カルボン酸及び多価アルコールを重縮合する(エステル化する)ことにより当該セグメントを形成することができる。
結晶性ポリエステル重合セグメントの製造の際に使用可能な触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等の元素の周期表の第2族の金属化合物;アルミニウム、亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;及びアミン化合物等が挙げられる。
具体的には、スズ化合物としては、酸化ジブチルスズ、オクチル酸スズ、ジオクチル酸スズ、これらの塩等などを挙げることができる。チタン化合物としては、テトラノルマルブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラメチルチタネート、テトラステアリルチタネートなどのチタンアルコキシド;ポリヒドロキシチタンステアレートなどのチタンアシレート;チタンテトラアセチルアセトナート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネートなどのチタンキレートなどを挙げることができる。ゲルマニウム化合物としては、二酸化ゲルマニウムなどを挙げることができる。さらにアルミニウム化合物としては、ポリ水酸化アルミニウムなどの酸化物、アルミニウムアルコキシドなどが挙げられ、トリブチルアルミネートなどを挙げることができる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合温度は特に限定されるものではないが、150〜250℃の範囲内であることが好ましい。また、重合時間は特に限定されるものではないが、0.5〜10時間の範囲内であることが好ましい。重合中には、必要に応じて反応系内を減圧にしてもよい。
ハイブリッド樹脂中の各セグメントの構成成分及び含有割合は、例えばNMR測定、メチル化反応Py−GC/MS測定により特定することができる。
ここで、ハイブリッド樹脂は、上記結晶性ポリエステル重合セグメントの他に、以下で詳述する非晶性重合セグメントを含む。ハイブリッド樹脂は、上記結晶性ポリエステル重合セグメント及び非晶性重合セグメントを含むものであれば、ブロック共重合体、グラフト共重合体などいずれの形態であってもよいが、グラフト共重合体であると好ましい。グラフト共重合体とすることにより、結晶性ポリエステル重合セグメントの配向を制御しやすくなり、ハイブリッド樹脂に十分な結晶性を付与することができる。
さらに、上記観点からは、結晶性ポリエステル重合セグメントが、非晶性重合セグメントを主鎖として、グラフト化されていると好ましい。すなわち、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂は、主鎖として非晶性重合セグメントを有し、側鎖として結晶性ポリエステル重合セグメントを有するグラフト共重合体であると好ましい。
上記形態とすることにより、結晶性ポリエステル重合セグメントの配向をより高めることができ、ハイブリッド樹脂の結晶性を向上させることができる。
なお、ハイブリッド樹脂には、さらにスルホン酸基、カルボキシ基、ウレタン基などの置換基が導入されていてもよい。上記置換基の導入は、結晶性ポリエステル重合セグメント中でもよいし、以下で説明する非晶性重合セグメント中であってもよい。
(ハイブリッド樹脂における非晶性重合セグメント)
非晶性重合セグメントとは、ハイブリッド樹脂において、上記結晶性ポリエステル樹脂以外の非晶性樹脂に由来する部分である。非晶性重合セグメントは、結着樹脂としてハイブリッド樹脂と非晶性樹脂とを併用する場合、これらの樹脂同士の親和性を制御するという機能を有しており、非晶性重合セグメントを存在させることで、トナーの結着樹脂としてハイブリッド樹脂と非晶性樹脂とを併用する場合、これらの親和性が向上し、ハイブリッド樹脂が非晶性樹脂中に取り込まれやすくなり、帯電均一性等を向上させることができる。
ハイブリッド樹脂中(さらには、トナー中)に非晶性重合セグメントを含有することは、例えばNMR測定、メチル化反応Py−GC/MS測定を用いて化学構造を特定することによって確認することができる。
また、非晶性重合セグメントは、当該セグメントと同じ化学構造及び分子量を有する樹脂について示差走査熱量測定(DSC)を行った時に、融点を有さず、比較的高いガラス転移温度(Tg)を有する重合セグメントである。このとき、当該セグメントと同じ化学構造及び分子量を有する樹脂について、DSC測定において1度目の昇温過程におけるガラス転移温度(Tg1)が、30〜80℃の範囲内であることが好ましく、特に40〜65℃の範囲内であることが好ましい。
非晶性重合セグメントは、上記定義したとおりであれば特に限定されない。例えば、非晶性重合セグメントによる主鎖に他成分を共重合させた構造を有する樹脂や、非晶性重合セグメントを他成分からなる主鎖に共重合させた構造を有する樹脂について、この樹脂(又は当該樹脂を含むトナー)が上記のような非晶性重合セグメントを有するものであれば、その樹脂は、本発明でいう非晶性重合セグメントを有するハイブリッド樹脂に該当する。
非晶性重合セグメントは、トナーの製造に用いられる結着樹脂に含まれる非晶性樹脂と同種の樹脂で構成されると好ましい。このような形態とすることにより、ハイブリッド樹脂と非晶性樹脂との親和性がより向上し、ハイブリッド樹脂が非晶性樹脂中にさらに取り込まれやすくなり、帯電均一性等がより一層向上する。
ここで、「同種の樹脂」とは、繰り返し単位中に特徴的な化学結合が共通に含まれていることを意味する。ここで、「特徴的な化学結合」とは、物質・材料研究機構(NIMS)物質・材料データベース(http://polymer.nims.go.jp/PoLyInfo/guide/jp/term_polymer.html)に記載の「ポリマー分類」に従う。すなわち、ポリアクリル、ポリアミド、ポリ酸無水物、ポリカーボネート、ポリジエン、ポリエステル、ポリハロオレフィン、ポリイミド、ポリイミン、ポリケトン、ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリフェニレン、ポリホスファゼン、ポリシロキサン、ポリスチレン、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリビニル及びその他のポリマーの計22種によって分類されたポリマーを構成する化学結合を「特徴的な化学結合」という。
また、樹脂が共重合体である場合における「同種の樹脂」とは、共重合体を構成する複数のモノマー種の化学構造において、上記化学結合を有するモノマー種を構成単位としている場合、特徴的な化学結合を共通に有する樹脂同士を指す。したがって、樹脂自体の示す特性が互いに異なる場合や、共重合体中を構成するモノマー種のモル成分比が互いに異なる場合であっても、特徴的な化学結合を共通に有していれば同種の樹脂とみなす。
例えば、スチレン、ブチルアクリレート及びアクリル酸によって形成される樹脂(又は重合セグメント)と、スチレン、ブチルアクリレート及びメタクリル酸によって形成される樹脂(又は重合セグメント)とは、少なくともポリアクリルを構成する化学結合を有しているため、これらは同種の樹脂である。さらに例示すると、スチレン、ブチルアクリレート及びアクリル酸によって形成される樹脂(又は重合セグメント)と、スチレン、ブチルアクリレート、アクリル酸、テレフタル酸及びフマル酸によって形成される樹脂(又は重合セグメント)とは、互いに共通する化学結合として、少なくともポリアクリルを構成する化学結合を有している。したがって、これらは同種の樹脂である。
非晶性重合セグメントを構成する樹脂成分は特に制限されないが、例えば、ビニル重合セグメント、ウレタン重合セグメント、ウレア重合セグメントなどが挙げられる。なかでも、熱可塑性を制御しやすいという理由から、ビニル重合セグメントが好ましい。
ビニル重合セグメントとしては、ビニル化合物を重合したものであれば特に制限されないが、例えば、アクリル酸エステル重合セグメント、スチレン・アクリル酸エステル重合セグメント、エチレン−酢酸ビニル重合セグメントなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記のビニル重合セグメントのなかでも、可塑剤の均一且つ微細なドメイン構造形成の観点から、スチレン・アクリル酸エステル重合セグメント(スチレン・アクリル重合セグメント)が好ましい。したがって、以下では、非晶性重合セグメントとしてのスチレン・アクリル重合セグメントについて説明する。
スチレン・アクリル重合セグメントは、少なくとも、スチレン単量体と(メタ)アクリル酸エステル単量体とを付加重合させて形成されるものである。ここでいうスチレン単量体は、CH=CH−Cの構造式で表されるスチレンの他に、スチレン構造中に公知の側鎖や官能基を有する構造のものを含むものである。また、ここでいう(メタ)アクリル酸エステル単量体は、CH=CHCOOR(Rはアルキル基)で表されるアクリル酸エステル化合物やメタクリル酸エステル化合物の他に、アクリル酸エステル誘導体やメタクリル酸エステル誘導体等の構造中に公知の側鎖や官能基を有するエステル化合物を含むものである。
以下に、スチレン・アクリル重合セグメントの形成が可能なスチレン単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体の具体例を示すが、本発明で使用されるスチレン・アクリル重合セグメントの形成に使用可能なものは以下に示すものに限定されるものではない。
まず、スチレン単量体の具体例としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等が挙げられる。これらスチレン単量体は、単独でも又は2種以上組み合わせても用いることができる。
また、(メタ)アクリル酸エステル単量体の具体例としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、フェニルアクリレート等のアクリル酸エステル単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル等が挙げられる。
なお、本明細書中、「(メタ)アクリル酸エステル単量体」とは、「アクリル酸エステル単量体」と「メタクリル酸エステル単量体」を総称したもので、例えば、「(メタ)アクリル酸メチル」は「アクリル酸メチル」と「メタクリル酸メチル」を総称したものである。
これらのアクリル酸エステル単量体又はメタクリル酸エステル単量体は、単独でも又は2種以上を組み合わせても使用することができる。すなわち、スチレン単量体と2種以上のアクリル酸エステル単量体とを用いて共重合体を形成すること、スチレン単量体と2種以上のメタクリル酸エステル単量体とを用いて共重合体を形成すること、又は、スチレン単量体とアクリル酸エステル単量体及びメタクリル酸エステル単量体とを併用して共重合体を形成することのいずれも可能である。
非晶性重合セグメント中のスチレン単量体に由来する構成単位の含有率は、非晶性重合セグメントの全量に対し、40〜90質量%の範囲内であることが好ましい。また、非晶性重合セグメント中の(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する構成単位の含有率は、非晶性重合セグメントの全量に対し、10〜60質量%の範囲内であることが好ましい。このような範囲内とすることにより、ハイブリッド樹脂の可塑性を制御することが容易となる。
さらに、非晶性重合セグメントは、上記スチレン単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体の他、上記結晶性ポリエステル重合セグメントに化学的に結合するための化合物もまた付加重合されてなると好ましい。具体的には、上記結晶性ポリエステル重合セグメントに含まれる、多価アルコール由来のヒドロキシ基[−OH]又は多価カルボン酸由来のカルボキシ基[−COOH]とエステル結合する化合物を用いると好ましい。したがって、非晶性重合セグメントは、上記スチレン単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体に対して付加重合可能であり、かつ、カルボキシ基[−COOH]又はヒドロキシ基[−OH]を有する化合物をさらに重合してなると好ましい。
このような化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル等のカルボキシ基を有する化合物;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基を有する化合物が挙げられる。
非晶性重合セグメント中の上記化合物に由来する構成単位の含有率は、非晶性重合セグメントの全量に対し、0.5〜20質量%の範囲内であることが好ましい。
スチレン・アクリル重合セグメントの形成方法は、特に制限されず、公知の油溶性又は水溶性の重合開始剤を使用して単量体を重合する方法が挙げられる。油溶性の重合開始剤としては、具体的には、以下に示すアゾ系又はジアゾ系重合開始剤や過酸化物系重合開始剤がある。
アゾ系又はジアゾ系重合開始剤としては、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
過酸化物系重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルパーオキシ)トリアジン等が挙げられる。
また、乳化重合法で樹脂粒子を形成する場合は水溶性ラジカル重合開始剤が使用可能である。水溶性重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸及びその塩、過酸化水素等が挙げられる。
(ハイブリッド樹脂の製造方法)
ハイブリッド樹脂の製造方法は、上記結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとを化学結合させた構造の重合体を形成することが可能な方法であれば、特に制限されるものではない。ハイブリッド樹脂の具体的な製造方法としては、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
(1)非晶性重合セグメントをあらかじめ重合しておき、当該非晶性重合セグメントの存在下で結晶性ポリエステル重合セグメントを形成する重合反応を行ってハイブリッド樹脂を製造する方法である。
この方法では、まず、上述した非晶性重合セグメントを構成する単量体(好ましくは、スチレン単量体と(メタ)アクリル酸エステル単量体といったビニル単量体)を付加反応させて非晶性重合セグメントを形成する。次に、非晶性重合セグメントの存在下で、多価カルボン酸と多価アルコールとを重合反応させて結晶性ポリエステル重合セグメントを形成する。このとき、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させるとともに、非晶性重合セグメントに対し、多価カルボン酸又は多価アルコールを付加反応させることにより、ハイブリッド樹脂が形成される。
この方法において、結晶性ポリエステル重合セグメント又は非晶性重合セグメント中に、これらセグメントが互いに反応可能な部位を組み込んでおくと好ましい。
具体的には、非晶性重合セグメントの形成時、非晶性重合セグメントを構成する単量体の他に、結晶性ポリエステル重合セグメントに残存するカルボキシ基[−COOH]又はヒドロキシ基[−OH]と反応可能な部位及び非晶性重合セグメントと反応可能な部位を有する化合物も使用する。すなわち、この化合物が結晶性ポリエステル重合セグメント中のカルボキシ基[−COOH]又はヒドロキシ基[−OH]と反応することにより、結晶性ポリエステル重合セグメントは非晶性重合セグメントと化学的に結合することができる。
若しくは、結晶性ポリエステル重合セグメントの形成時、多価アルコール又は多価カルボン酸と反応可能であり、かつ、非晶性重合セグメントと反応可能な部位を有する化合物を使用してもよい。
この方法を用いることにより、非晶性重合セグメントに結晶性ポリエステル重合セグメントが化学結合した構造(グラフト構造)のハイブリッド樹脂を形成することができる。
(2)結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとをそれぞれ形成しておき、これらを結合させてハイブリッド樹脂を製造する方法である。
この方法では、まず、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させて結晶性ポリエステル重合セグメントを形成する。また、結晶性ポリエステル重合セグメントを形成する反応系とは別に、上述した非晶性重合セグメントを構成する単量体を付加重合させて非晶性重合セグメントを形成する。このとき、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが互いに反応可能な部位を組み込んでおくと好ましい。なお、このような反応可能な部位を組み込む方法は、上述のとおりであるため、その詳細な説明は省略する。
次に、上記で形成した結晶性ポリエステル重合セグメントと、非晶性重合セグメントとを反応させることにより、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが化学結合した構造のハイブリッド樹脂を形成することができる。
また、上記反応可能な部位が結晶性ポリエステル重合セグメント及び非晶性重合セグメントに組み込まれていない場合は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが共存する系を形成しておき、そこへ結晶性ポリエステル重合セグメント及び非晶性重合セグメントと結合可能な部位を有する化合物を投入する方法を採用してもよい。そして、当該化合物を介して、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが化学結合した構造のハイブリッド樹脂を形成することができる。
(3)結晶性ポリエステル重合セグメントをあらかじめ形成しておき、当該結晶性ポリエステル重合セグメントの存在下で非晶性重合セグメントを形成する重合反応を行ってハイブリッド樹脂を製造する方法である。
この方法では、まず、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させて重合を行い、結晶性ポリエステル重合セグメントを形成しておく。次に、結晶性ポリエステル重合セグメントの存在下で、非晶性重合セグメントを構成する単量体を重合反応させて非晶性重合セグメントを形成する。このとき、上記(1)と同様に、結晶性ポリエステル重合セグメント又は非晶性重合セグメント中に、これらセグメントが互いに反応可能な部位を組み込んでおくと好ましい。なお、このような反応可能な部位を組み込む方法は、上述のとおりであるため、その詳細な説明は省略する。
上記の方法を用いることにより、結晶性ポリエステル重合セグメントに非晶性重合セグメントが化学結合した構造(グラフト構造)のハイブリッド樹脂を形成することができる。
上記(1)〜(3)の形成方法の中でも、(1)の方法は非晶性樹脂鎖に結晶性ポリエステル樹脂鎖をグラフト化した構造のハイブリッド樹脂を形成しやすいことや生産工程を簡素化できるため好ましい。(1)の方法は、非晶性重合セグメントをあらかじめ形成してから結晶性ポリエステル重合セグメントを結合させるため、結晶性ポリエステル重合セグメントの配向が均一になりやすい。したがって、本発明で規定するトナーに適したハイブリッド樹脂を確実に形成することができるので好ましい。
≪非晶性樹脂≫
トナー粒子は、結着樹脂としての非晶性樹脂を含む。非晶性樹脂は、各トナーに含まれる結着樹脂の主成分であると好ましい。結着樹脂が主成分として非晶性樹脂を含むことにより、非晶性樹脂がトナー粒子表面に存在しやすくなる。その結果、非晶性樹脂の電気抵抗の高さに起因して、トナー粒子の帯電性を良好にすることができる。ここで、「主成分」とは、結着樹脂の中で最も含有割合が高い樹脂であることを意味する。非晶性樹脂は、結着樹脂全体に対して、50質量%以上であると好ましく、70〜99質量%であるとより好ましく、80〜97質量%であるとさらにより好ましく、83〜94質量%であると特に好ましい。
ここで、非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)を行った時に、融点を有さず、比較的高いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂である。このとき、ガラス転移温度(Tg)が、30〜80℃であると好ましく、40〜65℃であると特に好ましい。なお、ガラス転移温度(Tg)は、示差熱量分析装置(DSC)により測定することができ、具体的には、実施例に記載の方法により測定される。上記ガラス転移温度は、当業者であれば、樹脂の組成によって制御することが可能である。
非晶性樹脂としては、本技術分野における従来公知の非晶性樹脂が用いられうるが、なかでも、非晶性ポリエステル樹脂またはビニル樹脂が好ましく、これらの樹脂を混合して用いてもよい。
(非晶性ポリエステル樹脂)
非晶性ポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂であって、示差走査熱量測定(DSC)を行った時に、融点を有さず、比較的高いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂である。なお、好ましいガラス転移温度の範囲は、上述のとおりであるため、ここではその説明は省略する。また、非晶性ポリエステル樹脂を構成する単量体は、結晶性ポリエステル樹脂を構成する単量体とは異なるため、たとえば、NMR等の分析によって結晶性ポリエステル樹脂と区別することができる。かような単量体の種類や、構造(結晶性または非晶性)の違いにより、非晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂と比較して電気抵抗が高い樹脂であると言える。
非晶性ポリエステル樹脂は、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる。非晶性ポリエステル樹脂については特に制限はなく、本技術分野における従来公知の非晶性ポリエステル樹脂が用いられうる。
非晶性ポリエステル樹脂の調製に用いられる多価カルボン酸および多価アルコールの例としては、特に制限されないが、以下が挙げられる。
(多価カルボン酸)
多価カルボン酸としては、不飽和脂肪族多価カルボン酸、芳香族多価カルボン酸、およびこれらの誘導体を用いると好ましい。非晶性の樹脂を形成することができれば、飽和脂肪族多価カルボン酸を併用してもよい。
上記不飽和脂肪族多価カルボン酸としては、たとえば、メチレンコハク酸、フマル酸、マレイン酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸、炭素数2以上20以下のアルケニル基で置換されたコハク酸等の不飽和脂肪族ジカルボン酸:3−ブテン−1,2,3−トリカルボン酸、4−ペンテン−1,2,4−トリカルボン酸、アコニット酸などの不飽和脂肪族トリカルボン酸;4−ペンテン−1,2,3,4−テトラカルボン酸などの不飽和脂肪族テトラカルボン酸などが挙げられ、また、これらの低級アルキルエステルや酸無水物を用いることもできる。
上記芳香族多価カルボン酸としては、たとえば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p−フェニレン二酢酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸;1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸(トリメシン酸)、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、ヘミメリット酸などの芳香族トリカルボン酸;ピロメリット酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸などの芳香族テトラカルボン酸;メリト酸などの芳香族ヘキサカルボン酸などが挙げられ、また、これらの低級アルキルエステルや酸無水物を用いることもできる。上記多価カルボン酸は、単独でもまたは2種以上を混合して用いてもよい。
(多価アルコール)
多価アルコールとしては、帯電性の観点から、不飽和脂肪族多価アルコール、芳香族多価アルコールおよびこれらの誘導体を用いることが好ましい。非晶性の樹脂を得ることができれば、飽和脂肪族多価アルコールを併用してもよい。
上記不飽和脂肪族多価アルコールとしては、たとえば、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,4−ジオール、2−ブチン−1,4−ジオール、3−ブチン−1,4−ジオール、9−オクタデセン−7,12−ジオールなどの不飽和脂肪族ジオールなどが挙げられ、また、これらの誘導体を用いることもできる。
上記芳香族多価アルコールとしては、たとえば、ビスフェノールA、ビスフェノールFなどのビスフェノール類、およびこれらのエチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物などのビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、1,3,5−ベンゼントリオール、1,2,4−ベンゼントリオール、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンなどが挙げられ、また、これらの誘導体を用いることもできる。これらの中でも、特に熱特性を適正化しやすいという観点から、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物やプロピレンオキサイド付加物などのビスフェノールA化合物を用いることが好ましい。
また、3価以上の多価アルコールの炭素数は特に制限されないが、特に、熱特性を適正化させやすいことから、炭素数は3〜20であると好ましい。
上記多価アルコールは、単独でもまたは2種以上を混合して用いてもよい。
(非晶性ポリエステル樹脂の製造方法)
非晶性ポリエステル樹脂の製造方法は特に制限されず、公知のエステル化触媒を利用して、上記多価カルボン酸および多価アルコールを重縮合する(エステル化する)ことにより当該樹脂を製造することができる。
製造の際に使用可能な触媒、重縮合(エステル化)の温度、重縮合(エステル化)の時間は特に限定されるものではなく、上記≪結晶性ポリエステル樹脂≫の項に記載のとおりであるため、ここでは詳細な説明は省略する。
(非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw))
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に制限されないが、5,000〜100,000の範囲内であることが好ましく、5,000〜50,000の範囲内であることがより好ましい。上記重量平均分子量(Mw)が5,000以上であれば、トナーの耐熱保管性を向上させることができ、100,000以下であれば、低温定着性をより向上させることができる。上記重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定することができ、具体的には、実施例に記載の方法により測定することができる。
(ビニル樹脂)
ビニル樹脂とは、少なくともビニル単量体を用いた重合により得られる樹脂である。ビニル樹脂として、具体的には、アクリル樹脂、スチレンアクリル共重合体樹脂(スチレンアクリル樹脂)などが挙げられる。
なかでも、ビニル樹脂としては、スチレン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体を用いて形成されるスチレンアクリル共重合体樹脂が好ましい。なお、ビニル樹脂は、単独でもまたは2種以上組み合わせて用いてもよい。
ビニル樹脂を形成するビニル単量体としては、下記のものから選択される1種または2種以上が用いられうる。
(1)スチレン単量体
スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレンおよびこれらの誘導体など。
(2)(メタ)アクリル酸エステル単量体
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル(n−ブチル(メタ)アクリレート)、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルおよびこれらの誘導体など。
(3)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルなど。
(4)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテルなど。
(5)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、ビニルヘキシルケトンなど。
(6)N−ビニル化合物類
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなど。
(7)その他
ビニルナフタレン、ビニルピリジンなどのビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体など。
また、ビニル単量体としては、例えばカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などのイオン性解離基を有する単量体を用いることが好ましい。具体的には、以下のものがある。
カルボキシル基を有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステルなどが挙げられる。また、スルホン酸基を有する単量体としては、スチレンスルホン酸、アリルスルホコハク酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などが挙げられる。さらに、リン酸基を有する単量体としてはアシドホスホオキシエチルメタクリレートなどが挙げられる。
さらに、ビニル単量体として多官能性ビニル類を使用し、架橋構造を有するビニル樹脂としてもよい。多官能性ビニル類としては、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレートなどが挙げられる。
(ビニル樹脂の製造方法)
ビニル樹脂の製造方法は、特に制限されず、上記単量体の重合に通常用いられる過酸化物、過硫酸塩、過硫化物、アゾ化合物などの任意の重合開始剤を用い、塊状重合、溶液重合、乳化重合法、ミニエマルション法、分散重合法など公知の重合手法により重合を行う方法が挙げられる。また、分子量を調整することを目的として、一般的に用いられる連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては特に限定されるものではなく、例えばアルキルメルカプタン、メルカプト脂肪酸エステルなどを挙げることができる。
(ビニル樹脂の重量平均分子量(Mw))
また、ビニル樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定される分子量は、重量平均分子量(Mw)で10,000〜100,000であると好ましい。
本発明において、各色の着色剤含有トナーに含まれる非晶性樹脂は、それぞれ、ビニル樹脂を含んでいると好ましく、スチレンアクリル樹脂を含んでいるとより好ましい。ビニル樹脂(特にスチレンアクリル樹脂)は、非晶性ポリエステル樹脂と比較して、極性の高い官能基が少なく、吸湿性が低いため、高温高湿環境下という厳しい環境下であっても転写性が良好となる。したがって、どの環境下でも良好な転写性を有することができる。非晶性樹脂中のスチレンアクリル樹脂の含有量は特に制限されない。上記のように、どの環境下でも良好な転写性を得るという観点からは、スチレンアクリル樹脂の含有量は、非晶性樹脂の全量に対し、50質量%以上であると好ましく、80質量%以上であるとより好ましく、90質量%以上であると特に好ましく、100質量%であると特に好ましい。
≪着色剤≫
各色の着色剤含有トナーは、結着樹脂(結晶性ポリエステル樹脂および非晶性樹脂)ならびに離型剤に加え、各色に応じた着色剤を含む。
各着色剤の含有量は、トナー粒子100質量部に対し1〜30質量部であることが好ましく、3〜20質量部であることがより好ましい。また、かような範囲であると画像の色再現性を確保できる。
以下、各色の着色剤の種類について説明する。
(ブラック系着色剤)
ブラックトナーに用いられるブラック用の着色剤としては、特に制限されず、カーボンブラック、磁性体、染料、その他の顔料などを任意に使用することができる。カーボンブラックとしてはチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、またはランプブラックなどが使用される。磁性体としては鉄、ニッケル、またはコバルトなどの強磁性金属、これらの金属を含む合金、フェライト、またはマグネタイトなどの強磁性金属の化合物などを用いることができる。また、その他の顔料としてはチタンブラック、アニリンブラックなどを用いることができる。
これらの中でも、カーボンブラックは、抵抗値が比較的低いが、本発明によれば、かような着色剤を用いた場合であっても、特に高温高湿環境下における帯電性を良好にすることができ、転写性が良好となる。
(イエロー系着色剤)
イエロートナーに用いられるオレンジもしくはイエロー用の着色剤としては、特に制限されない。例えば、有機顔料として、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185等が挙げられる。また、染料としては、例えば、C.I.ソルベントイエロー19、C.I.ソルベントイエロー44、C.I.ソルベントイエロー77、C.I.ソルベントイエロー79、C.I.ソルベントイエロー81、C.I.ソルベントイエロー82、C.I.ソルベントイエロー93、C.I.ソルベントイエロー98、C.I.ソルベントイエロー103、C.I.ソルベントイエロー104、C.I.ソルベントイエロー112、C.I.ソルベントイエロー162等が挙げられる。これらの着色剤は、単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
(マゼンタ系着色剤)
マゼンタトナーに用いられるマゼンタもしくはレッド用の着色剤としては、特に制限されない。例えば、有機顔料として、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48;1、C.I.ピグメントレッド53;1、C.I.ピグメントレッド57;1、ピグメントレッド81;4、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド150、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド222、C.I.ピグメントレッド238、C.I.ピグメントレッド269等が挙げられる。また、染料としては、例えば、C.I.ソルベントレッド1、ソルベントレッド11、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド52、C.I.ソルベントレッド58、C.I.ソルベントレッド68、C.I.ソルベントレッド111、C.I.ソルベントレッド122等が挙げられる。これらの着色剤は、単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
(シアン系着色剤)
シアントナーに用いられるグリーンもしくはシアン用の着色剤としては、特に制限されない。例えば、有機顔料としては、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー66、C.I.ピグメントブルー76、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。また、染料としては、例えば、C.I.ソルベントブルー25、C.I.ソルベントブルー36、C.I.ソルベントブルー69、C.I.ソルベントブルー70、C.I.ソルベントブルー93、C.I.ソルベントブルー95等が挙げられる。これらの着色剤は、単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
上記イエロートナー、マゼンタトナーおよびシアントナーに用いられる着色剤(特に有機顔料)は、それぞれ電気抵抗が比較的高いため、低温低湿環境下においてトナー粒子表面の帯電量が大きくなり、その結果、転写性が低下する。しかしながら、本発明によれば、かような着色剤を用いた場合であっても、特に低温低湿環境下における帯電性を適度に小さくすることができ、画像濃度の環境依存性を低減することができる。
(着色剤粒子の大きさ)
また、着色剤(粒子)の大きさとしては、特に制限されないが、体積基準のメジアン径が、10〜1000nmであると好ましく、50〜500nmであるとより好ましく、80〜300nmであると特に好ましい。かような範囲であると高い色再現性を得ることができるほか、高画質に必要な小径トナーの形成に適している点で好ましい。なお、着色剤(粒子)の体積基準のメジアン径は、例えば、マイクロトラック(登録商標、以下同じ)粒度分布測定装置「UPA−150」(日機装株式会社製)を用いて測定することができる。
≪離型剤≫
本発明で用いられる各色の着色剤含有トナーのトナー粒子は、それぞれ、離型剤(ワックス)を含む。
離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレンワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスのような炭化水素系ワックス類、カルナウバワックス、ペンタエリスリトールベヘン酸エステル、ベヘン酸ベヘニル、およびクエン酸ベヘニルなどのエステルワックス類などが挙げられる。これらは、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
離型剤の含有割合は、結着樹脂全量に対して2〜20質量%であると好ましく、3〜18質量%であるとより好ましく、5〜15質量%であると特に好ましい。
また、離型剤の融点は、電子写真方式におけるトナーの低温定着性と離型性との観点から、50〜95℃であることが好ましい。
≪荷電制御剤≫
本発明で用いられる各色の着色剤含有トナーは、必要に応じて他の内添剤を含んでもよい。かような内添剤としては、荷電制御剤が挙げられる。荷電制御剤の例としては、例えば、サリチル酸誘導体の亜鉛やアルミニウムによる金属錯体(サリチル酸金属錯体)、カリックスアレーン化合物、有機ホウ素化合物、および含フッ素4級アンモニウム塩化合物などを挙げることができる。
荷電制御剤の含有割合は、トナー中の結着樹脂100質量部に対して通常0.1〜10質量部であることが好ましく、0.5〜5質量部であることがより好ましい。
≪トナー粒子の形態≫
トナー粒子は、いわゆる単層構造を有するものであってもよいし、コア−シェル構造(コア粒子の表面にシェル層を形成する樹脂を凝集、融着させた形態)を有するものであってもよい。コア−シェル構造のトナー粒子は、着色剤や離型剤等を含有したガラス転移温度が比較的低い樹脂粒子(コア粒子)表面に、比較的高いガラス転移温度を有する樹脂領域(シェル層)を有する形態であると好ましい。なお、コア−シェル構造は、シェル層がコア粒子を完全に被覆した構造のものに限定されるものではなく、例えば、シェル層がコア粒子を完全に被覆せず、所々コア粒子が露出しているものも含む。
上述のトナー粒子の形態(コア−シェル構造の断面構造など)は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)や走査型プローブ顕微鏡(SPM)等の公知の手段を用いて確認することが可能である。
≪トナー粒子の平均円形度≫
低温定着性を向上させるという観点から、トナー粒子の平均円形度は0.920〜1.000であることが好ましく、0.940〜0.995であることがより好ましい。ここで、上記平均円形度は「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて測定した値である。具体的には、トナー粒子を界面活性剤水溶液に湿潤させ、超音波分散を1分間行い、分散した後、「FPIA−2100」を用い、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数4000個の適正濃度で測定を行う。円形度は下記式で計算される。
円形度=(粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
また平均円形度は、各粒子の円形度を足し合わせ、測定した全粒子数で割った算術平均値である。
≪トナー粒子の粒子径≫
トナー粒子の粒子径について、体積基準のメジアン径(D50)が3〜10μmであると好ましい。体積基準のメジアン径を上記範囲とすることにより、細線の再現性や、写真画像の高画質化が達成できると共に、トナーの消費量を、大粒径トナーを用いた場合に比して削減することができる。また、トナー流動性も確保できる。ここで、トナー粒子の体積基準のメジアン径(D50)は、例えば、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用のコンピュータシステムを接続した装置を用いて測定、算出することができる。
トナー粒子の体積基準のメジアン径は、後述のトナーの製造時の凝集・融着工程における凝集剤の濃度や溶剤の添加量、または融着時間、さらには樹脂成分の組成等によって制御することができる。
≪外添剤≫
本発明に係る各色の着色剤含有トナーは、帯電性能や流動性、またはクリーニング性を向上させる観点から、トナー粒子表面に公知の無機粒子や有機粒子などの粒子、滑剤等を外添剤として含有することが好ましい。外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。粒子としては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子およびチタニア粒子などの無機酸化物粒子や、ステアリン酸アルミニウム粒子、ステアリン酸亜鉛粒子などの無機ステアリン酸化合物粒子、またはチタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸亜鉛粒子などの無機チタン酸化合物粒子などが挙げられる。また、滑剤としては、ステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウム等の塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、リノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩、リシノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩等の高級脂肪酸の金属塩が挙げられる。これら外添剤は、耐熱保管性および環境安定性の観点から、シランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸またはシリコーンオイルなどによって表面処理が行われたものであってもよい。外添剤は、単独でもまたは2種以上混合したものでも用いることができる。
上記の中でも、外添剤として、シリカ粒子(球形シリカ)、アルミナ粒子およびチタニア粒子などの無機酸化物粒子が好ましく用いられる。
外添剤の添加量(2種以上使用する場合は、その合計量)は、外添剤を含むトナー全体の質量を100質量%として、好ましくは0.05〜5質量%、より好ましくは0.1〜3質量%である。
外添剤の粒子径は特に制限されないが、数平均一次粒子径が2〜800nm程度の無機微粒子や数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の有機微粒子等の粒子が好ましい。なお、本明細書中、「数平均一次粒子径」とは、外添剤粒子の走査電子顕微鏡写真を2値化処理し、1万個について水平フェレ径を算出し、その平均を取った値をいう。
[トナーの製造方法]
以下、本発明において用いられる各色の着色剤含有トナー(静電潜像現像用トナー)の製造方法について説明する。
本発明において用いられるトナーを製造する方法としては、特に限定されず、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法など公知の方法が挙げられる。
これらの中でも、粒子径の均一性、形状の制御性、コア−シェル構造形成の容易性の観点からは、乳化凝集法を採用することが好ましい。以下、乳化凝集法について説明する。
≪乳化凝集法≫
乳化凝集法とは、界面活性剤や分散安定剤によって分散された結着樹脂の粒子(以下、「結着樹脂粒子」ともいう)の分散液を、離型剤の粒子(以下、「離型剤粒子」ともいう)の分散液と混合し、所望の粒子径となるまで凝集させ、さらに結着樹脂粒子間の融着を行うことにより形状制御を行って、トナー粒子を製造する方法である。ここで、結着樹脂の粒子は、任意に着色剤、荷電制御剤などを含有していてもよい。
乳化凝集法により静電潜像現像用トナーを製造する場合、好ましい実施形態による製造方法は、
(a)結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、非晶性樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液および離型剤粒子分散液を調製する工程(以下、調製工程とも称する)
(b)結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、非晶性樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液および離型剤粒子分散液を混合して凝集・融着させる工程(以下、凝集・融着工程とも称する)
を含む。
以下、工程(a)〜(b)、およびこれらの工程以外に任意で行われる工程(c)〜(g)について詳述する。
(a)調製工程
工程(a)は、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液調製工程、非晶性樹脂粒子分散液調製工程、着色剤粒子分散液調製工程および離型剤粒子分散液調製工程を含む。
(a−1)結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液調製工程
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液調製工程は、結着樹脂を構成する結晶性ポリエステル樹脂を合成し、この結晶性ポリエステル樹脂を水性媒体中に微粒子状に分散させて結晶性ポリエステル樹脂粒子の分散液を調製する工程である。本発明では、少なくとも、最も抵抗の低い着色剤含有トナー以外の抵抗の高い着色剤含有トナーの結晶性ポリエステル樹脂は、上記したハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含むものである。よって、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液のうち、少なくとも、最も抵抗の低い着色剤含有トナー以外の抵抗の高い着色剤含有トナー用の分散液には、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子を含む分散液を用いる。以下、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子を含む分散液についても結晶性ポリエステル樹脂分散液として説明する。
結晶性ポリエステル樹脂(ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂)の製造方法は上記記載したとおりであるため、ここでは説明を省略する。
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液は、たとえば、溶剤を用いることなく、水系媒体中において分散処理を行う方法、あるいは結晶性ポリエステル樹脂を酢酸エチルやメチルエチルケトンなどの溶剤に溶解させて溶液とし、分散機を用いて当該溶液を水系媒体中に乳化分散させた後、脱溶剤処理を行う方法などが挙げられる。
本発明において、「水系媒体」とは、少なくとも水が50質量%以上含有されたものをいい、水以外の成分としては、水に溶解する有機溶剤を挙げることができ、たとえば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、ジメチルホルムアミド、メチルセルソルブ、テトラヒドロフランなどが挙げられる。これらのうち、樹脂を溶解しない有機溶剤であるメタノール、エタノール、イソプロパノールのようなアルコール系有機溶剤を使用することが好ましい。好ましくは、水系媒体として水のみを使用する。
結晶性ポリエステル樹脂がその構造中にカルボキシ基を含む場合、当該カルボキシ基をイオン解離させて、水相に安定に乳化させて乳化を円滑に進めるためにアンモニア、水酸化ナトリウムなどを添加してもよい。さらに、水系媒体中には、分散安定剤が溶解されていてもよく、また油滴の分散安定性を向上させる目的で、界面活性剤や樹脂粒子などが添加されていてもよい。
分散安定剤としては、公知のものを使用することができ、たとえば、リン酸三カルシウムなどのように酸やアルカリに可溶性のものを使用することが好ましく、または環境面の視点からは、酵素により分解可能なものを使用することが好ましい。界面活性剤としては、公知のアニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤を用いることができる。また、分散安定性の向上のための樹脂粒子としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリスチレン−アクリロニトリル樹脂粒子などが挙げられる。
このような上記分散処理は、機械的エネルギーを利用して行うことができ、分散機としては、特に限定されるものではなく、ホモジナイザー、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機、高圧衝撃式分散機アルティマイザー、乳化分散機などが挙げられる。
分散の際には、溶液を加熱することが好ましい。加熱条件は特に限定されるものではないが、通常60〜200℃程度である。
このように準備された結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液中の結晶性ポリエステル樹脂粒子の体積基準のメジアン径は、60〜1000nmが好ましく、80〜500nmであることがより好ましい。なお、このメジアン径は、乳化分散時の機械的エネルギーの大きさなどによって制御することができる。
また、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液における結晶性ポリエステル樹脂粒子の含有量は、分散液全体に対して10〜50質量%の範囲が好ましく、15〜40質量%の範囲がより好ましい。このような範囲であると、粒度分布の広がりを抑制し、トナー特性を向上させることができる。
(a−2)非晶性樹脂粒子分散液調製工程
非晶性樹脂粒子分散液調製工程では、非晶性ポリエステル樹脂の水系分散液および/またはビニル樹脂の水系分散液を準備する。ここで、非晶性ポリエステル樹脂の水系分散液の調製方法は上記の(a−1)と同様の方法が用いられるため、ここでは詳細な説明を省略し、以下では、ビニル樹脂粒子分散液の調製方法(調製工程)を説明する。
ビニル樹脂粒子分散液の調製工程では、ビニル樹脂の水系分散液を準備する。水系媒体中でたとえば乳化重合を行い、ビニル樹脂を得た場合には、重合反応後の液をそのままビニル樹脂粒子分散液として用いることができる。
または、単離したビニル樹脂を必要に応じて粉砕した後、界面活性剤の存在下、超音波分散機などを用いて水系媒体中にビニル樹脂を分散させる方法を用いることもできる。前記水系媒体および前記界面活性剤の具体例は、上記(a−1)と同様であるので、ここでは説明を省略する。
ビニル樹脂粒子分散液中のビニル樹脂粒子の体積基準のメジアン径は、60〜1000nmが好ましく、80〜500nmの範囲内にあることが好ましい。なお、このメジアン径は、重合時の機械的エネルギーの大きさなどによってコントロールすることができる。
ビニル樹脂粒子分散液におけるビニル樹脂粒子の含有量は、分散液全体に対して10〜50質量%の範囲とすることが好ましく、15〜40質量%の範囲とすることがより好ましい。このような範囲であると、粒度分布の広がりを抑制し、トナー特性を向上させることができる。
(a−3)着色剤粒子分散液調製工程
着色剤粒子分散液調製工程は、着色剤を水性媒体中に微粒子状に分散させて着色剤粒子の分散液を調製する工程である。
当該水系媒体は上記(a−1)で説明したとおりであるため、ここでは説明を省略する。この水系媒体中には、分散安定性を向上させる目的で、界面活性剤や樹脂粒子などが添加されていてもよい。
着色剤の分散は、機械的エネルギーを利用した分散機で行うことができ、このような分散機としては、特に限定されるものではなく、上記(a−1)において説明したものを用いることができる。
着色剤粒子分散液中の着色剤粒子の体積基準のメジアン径は、10〜300nmの範囲内であることが好ましい。
着色剤粒子分散液における着色剤の含有量は、分散液全体に対して5〜45質量%の範囲とすることが好ましく、10〜30質量%の範囲とすることがより好ましい。このような範囲であると、色再現性確保の効果がある。
(a−4)離型剤粒子分散液調製工程
離型剤粒子分散液調製工程は、離型剤を水系媒体中に微粒子状に分散させて離型剤粒子の分散液を調製する工程である。
当該水系媒体は上記(a−1)で説明したとおりであり、この水系媒体中には、分散安定性を向上させる目的で、界面活性剤や樹脂粒子などが添加されていてもよい。
離型剤の分散は、機械的エネルギーを利用して行うことができ、このような分散機としては、特に限定されるものではなく、上記(a−1)において説明したものを用いることができる。
離型剤粒子分散液中の離型剤粒子の体積基準のメジアン径は、10〜300nmの範囲内にあることが好ましい。
離型剤粒子分散液における離型剤粒子の含有量は、分散液全体に対して5〜45質量%の範囲とすることが好ましく、8〜30質量%の範囲とすることがより好ましい。このような範囲であると、ホットオフセット防止および分離性確保の効果が得られる。
(b)凝集・融着工程
この凝集・融着工程は、水系媒体中で前述の結晶性ポリエステル樹脂粒子、非晶性樹脂粒子、着色剤粒子および離型剤粒子を凝集させ、凝集させると同時にこれら粒子を融着させる工程である。
この工程では、まず、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、非晶性樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液および離型剤粒子分散液を混合し、水性媒体中にこれら粒子を分散させる。
次に、凝集剤を添加した後、非晶性樹脂粒子のガラス転移点以上の温度で加熱して凝集を進行させ、同時に樹脂粒子同士を融着させる。
凝集剤としては、特に限定されるものではないが、アルカリ金属塩や第2族の金属の塩などの金属塩から選択されるものが好適に使用される。金属塩としては、ナトリウム、カリウム、リチウムなどの一価の金属塩;カルシウム、マグネシウム、マンガン、銅などの二価の金属塩;鉄、アルミニウムなどの三価の金属塩などが挙げられる。具体的な金属塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、硫酸アルミニウムなどを挙げることができる。これらの中で、より少量で凝集を進めることができることから、二価または三価の金属塩を用いることが特に好ましい。これら凝集剤は単独でも、または2種以上を組み合わせても用いることができる。
前記凝集剤の使用量は、特に制限されないが、トナー粒子を構成する結着樹脂の固形分100質量部に対して、好ましくは0.1〜15質量部であり、より好ましくは1〜10質量部である。
凝集工程においては、凝集剤を添加した後、加熱により速やかに昇温させることが好ましく、昇温速度は0.05℃/分以上とすることが好ましい。昇温速度の上限は、特に限定されないが、急速な融着の進行による粗大粒子の発生を抑制する観点から15℃/分以下とすることが好ましい。さらに、凝集用分散液が所望の温度に到達した後、当該凝集用分散液の温度を一定時間、好ましくは体積基準のメジアン径が4.5〜7.0μmになるまで保持して、融着を継続させることが肝要である。
(c)熟成工程
この工程は、必要に応じて行われるものであって、当該熟成工程においては、凝集・融着工程によって得られた会合粒子を熱エネルギーにより所望の形状になるまで熟成させてトナー粒子を形成させる熟成処理が行われる。
熟成処理は、具体的には、会合粒子が分散された系を加熱撹拌し、会合粒子の形状を所望の円形度になるまで、加熱温度、撹拌速度、加熱時間などを調整することにより、行われる。
(d)冷却工程
この工程は、トナー粒子の分散液を冷却処理する工程である。冷却処理の条件としては、1〜20℃/分の冷却速度で冷却することが好ましい。冷却処理の具体的な方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法などを例示することができる。
(e)濾過・洗浄工程
この工程は、冷却されたトナー粒子の分散液から当該トナー粒子を固液分離し、固液分離によって得られたトナーケーキ(ウェット状態にあるトナー粒子をケーキ状に凝集させた集合物)から界面活性剤や凝集剤などの付着物を除去して洗浄する工程である。
固液分離には、特に限定されずに、遠心分離法、ヌッチェなどを使用して行う減圧濾過法、フィルタープレスなどを使用して行う濾過法などを用いることができる。
(f)乾燥工程
この工程は、洗浄処理されたトナーケーキを乾燥する工程であり、一般的に行われる公知のトナー粒子の製造方法における乾燥工程に従って行うことができる。
具体的には、トナーケーキの乾燥に使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。
(g)外添剤の添加工程
この工程は、トナー粒子に対して外添剤を添加する場合に必要に応じて行う工程である。
外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、サンプルミルなどの機械式の混合装置を使用することができる。
<現像剤>
上記各色の着色剤含有トナーは、それぞれ、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。トナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来から公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなる分散型キャリアなど用いてもよい。
キャリアの体積平均粒子径としては20〜100μmであることが好ましく、25〜80μmであることがより好ましい。キャリアの体積平均粒子径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック社製)により測定することができる。
二成分現像剤は、上記のキャリアとトナーとを、混合装置を用いて混合することにより作製することができる。混合装置としては、例えば、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合器等が挙げられる。
本発明に係る二成分現像剤を作製する際のトナーの配合量は、キャリアとトナーとの合計100質量%に対して、1〜10質量%であることが好ましい。
<カラー画像形成方法>
本発明のカラー画像形成方法は、記録媒体上に、上記各色着色剤含有トナー(静電潜像現像用トナー)を用いて画像形成層を形成することを含む。すなわち、本発明は、抵抗がそれぞれ異なる着色剤を含む複数色の着色剤含有トナーを用いたカラー画像形成方法であって、前記着色剤含有トナー(イエロートナー(Y)、マゼンタトナー(M)、シアントナー(C)およびブラックトナー(K))は、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、および離型剤を含み、少なくとも、最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含有し、前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が、前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量よりも多いことを特徴とするカラー画像形成方法を提供する。
本発明に係るカラー画像形成方法は、抵抗が異なる着色剤含有トナーのうち、最も抵抗の低い着色剤含有トナーとして好適なブラックトナー(K)、最も抵抗の低い着色剤含有トナー以外の抵抗の高い着色剤含有トナーとして好適なイエロートナー(Y)、マゼンタトナー(M)およびシアントナー(C)の4種類のトナーを用いる方法であり、フルカラーの画像形成方法に好適に用いることができる。フルカラーの画像形成方法では、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各々に係る4種類のカラー現像装置と、一つの静電潜像担持体(「電子写真感光体」または単に「感光体」とも称する)と、により構成される4サイクル方式の画像形成装置を用いる方法や、各色に係るカラー現像装置および静電潜像担持体を有する画像形成ユニットを、それぞれ色別に搭載するタンデム方式の画像形成装置を用いる方法など、いずれのカラー画像形成方法も用いることができる。
カラー画像形成方法としては、圧力を付与すると共に加熱することができる熱圧力定着方式による定着工程を含む画像形成方法が好ましく挙げられる。
このカラー画像形成方法においては、具体的には、上記トナーを使用して、たとえば、感光体上に形成された静電潜像を現像してトナー像を得て、このトナー像を画像支持体に転写し、その後、画像支持体上に転写されたトナー像を熱圧力定着方式の定着処理によって画像支持体に定着させることにより、可視画像が形成された印画物を得ることができる。
定着工程における圧力の付与および加熱は、同時であることが好ましく、また、まず圧力を付与し、その後、加熱してもよい。
本発明に係るカラー画像形成方法においては、抵抗がそれぞれ異なる着色剤を含む複数色の着色剤含有トナーとして少なくともイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、およびブラックトナーの4種のトナーを有するカラートナーセットであって、前記4種のトナーは、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、および離型剤を含有し、少なくとも最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーである前記イエロートナー、前記マゼンタトナー、および前記シアントナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含有し、最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーである前記イエロートナー、前記マゼンタトナー、および前記シアントナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が、最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーである前記ブラックトナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量よりも多いことを特徴とするカラートナーセットを用いることができる。このようなカラートナーセットを用いることで、良好な低温定着性を維持しつつ、高温高湿環境下における転写性を良好にすることができる。
また、本発明のカラー画像形成方法は、熱圧力定着方式の画像形成方法において好適に用いられる。本発明のカラー画像形成方法に用いられる熱圧力定着方式の定着装置としては、公知の種々のものを採用することができる。以下に、熱圧力定着装置として、熱ローラ方式の定着装置、およびベルト加熱方式の定着装置を説明する。
(i)熱ローラ方式の定着装置
熱ローラ方式の定着装置は、一般に、加熱ローラと、これに当接する加圧ローラとによるローラ対を有する。当該定着装置において、加熱ローラと加圧ローラとの間に付与された圧力によって加圧ローラが変形することにより、この変形部にいわゆる定着ニップ部が形成される。
加熱ローラは、一般に、アルミニウムなどよりなる中空の金属ローラからなる芯金の内部に、ハロゲンランプなどの熱源が配設されてなる。当該加熱ローラは、当該熱源によって芯金が加熱される。このとき、加熱ローラの外周面が所定の定着温度に維持されるように当該熱源ヘの通電が制御されて温度調節される。
定着装置が、4層のトナー層(イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック)からなるトナー像を十分に加熱溶融させて混色させる能力を要求されるフルカラー画像の形成を行う画像形成装置において用いられる場合は、以下の構成を有していると好ましい。すなわち、定着装置は、加熱ローラとして、高い熱容量を有する芯金を有し、当該芯金の外周面上に、トナー像を均質に溶融させるための弾性層が形成されたものを含んでいると好ましい。
また、加圧ローラは、例えばウレタンゴム、シリコンゴムなどの軟質ゴムからなる弾性層を有するものである。
加圧ローラとしては、アルミニウムなどよりなる中空の金属ローラからなる芯金を有し、当該芯金の外周面上に弾性層が形成されたものを用いてもよい。
さらに、加圧ローラが芯金を有する場合に、当該芯金の内部に、加熱ローラと同様、ハロゲンランプなどの熱源を配設してもよい。そして、当該熱源によって芯金を加熱し、加圧ローラの外周面が所定の定着温度に維持されるように当該熱源ヘの通電が制御されて温度調節される構成であってもよい。
これらの加熱ローラおよび/または加圧ローラとしては、その最外層として、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などのフッ素樹脂などよりなる離型層が形成されてなるものを用いることが好ましい。
このような熱ローラ方式の定着装置においては、ローラ対を回転させて定着ニップ部に可視画像を形成すべき画像支持体を挟持搬送させることによって、加熱ローラによる加熱と、定着ニップ部における圧力の付与とを行い、これにより、未定着のトナー像が画像支持体に定着される。
本発明の画像形成方法は、低温定着性もまた良好となるという特徴を有している。よって、上記熱ローラ方式の定着装置において、加熱ローラの温度を比較的低くすることができ、具体的には、150℃以下とすることができる。さらに、加熱ローラの温度は、140℃以下であると好ましく、135℃以下であるとより好ましい。低温定着性に優れるという観点からは、加熱ローラの温度は低いほど好ましく、その下限値は特に制限されないが、実質的には90℃程度である。
(ii)ベルト加熱方式の定着装置
ベルト加熱方式の定着装置は、一般に、例えばセラミックヒータよりなる加熱体と、加圧ローラと、これらの加熱体と加圧ローラとの間に耐熱性ベルトよりなる定着ベルトが挟まれてなるものであり、加熱体と加圧ローラとの間に付与された圧力によって加圧ローラが変形されることにより、この変形部にいわゆる定着ニップ部が形成されてなるものである。
定着ベルトとしては、ポリイミドなどよりなる耐熱性のベルトおよびシートなどが用いられる。また、定着ベルトは、ポリイミドなどよりなる耐熱性のベルトおよびシートなどを基体とし、当該基体上にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)またはテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などのフッ素樹脂などよりなる離型層が形成された構成を有していてもよく、さらに、基体と離型層との間に、ゴムなどよりなる弾性層が設けられた構成を有していてもよい。
このようなベルト加熱方式の定着装置においては、定着ニップ部を形成する定着ベルトと加圧ローラとの間に、未定着のトナー像が担持された画像支持体を前記定着ベルトと共に挟持搬送させる。これにより、定着ベルトを介した加熱体による加熱と、定着ニップ部における圧力の付与とを行い、未定着のトナー像が画像支持体に定着される。
このようなベルト加熱方式の定着装置によれば、加熱体を、画像形成時のみ当該加熱体に通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよい。したがって、画像形成装置の電源の投入から画像形成が実行可能な状態に至るまでの待ち時間を短くすることができる。また、画像形成装置のスタンバイ時の消費電力も極めて小さく、省電力化が図られるなどの利点がある。
上記のように、定着工程で定着部材として用いられる、加熱体、加圧ローラおよび定着ベルトは、複数の層構成を有するものが好ましい。
上記ベルト加熱方式の定着装置において、加熱体の温度を比較的低くすることができ、具体的には、150℃以下とすることができる。さらに、加熱体の温度は、140℃以下であると好ましく、135℃以下であるとより好ましい。低温定着性に優れるという観点からは、加熱体の温度は低いほど好ましく、その下限値は特に制限されないが、実質的には90℃程度である。
(記録媒体)
記録媒体(記録材、記録紙、記録用紙等ともいう)は、一般に用いられているものでよく、例えば、画像形成装置等による公知の画像形成方法により形成したトナー像を保持するものであれば特に限定されるものではない。使用可能な画像支持体として用いられるものには、例えば、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙、あるいは、コート紙等の塗工された印刷用紙、市販の和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布、いわゆる軟包装に用いられる各種樹脂材料、あるいはそれをフィルム状に成形した樹脂フィルム、ラベル等が挙げられる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。以下の実施例においては、特記しない限り、「部」および「%」はそれぞれ「質量部」および「質量%」を意味し、各操作は、室温(25℃±3℃の範囲)で行われた。なお、本発明は以下実施例に限定されるものではない。
<各分析条件>
[非晶性樹脂のガラス転移温度および結晶性樹脂の融点]
非晶性ポリエステル樹脂およびビニル樹脂(スチレンアクリル樹脂)のガラス転移温度(Tg)は、「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用いて測定した。まず、測定試料(樹脂)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、「ダイヤモンドDSC」のサンプルホルダーにセットした。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。そして、昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第1昇温過程、冷却速度10℃/分で200℃から0℃まで冷却する冷却過程、および昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第2昇温過程をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によってDSC曲線を得た。この測定によって得られたDSC曲線に基づいて、その第2昇温過程における第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移温度(Tg)とした。
また、結晶性ポリエステル樹脂(ハイブリッド樹脂を含む)の融点は、上記と同様にして得られたDSC曲線に基づいて、その第2昇温過程における結晶性樹脂に由来する吸熱ピーク(半値幅が15℃以内である吸熱ピーク)のピークトップの温度を融点(Tc)とした。
[樹脂の重量平均分子量および数平均分子量]
各樹脂のGPCによる分子量(重量平均分子量および数平均分子量)は、以下のようにして測定した。すなわち、装置「HLC−8120GPC」(東ソー株式会社製)およびカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZ−M3連」(東ソー株式会社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2mL/分で流した。測定試料(樹脂)は、濃度1mg/mlになるようにテトラヒドロフランに溶解させた。当該溶液の調製は、超音波分散機を用いて、室温にて5分間処理を行うことにより行った。次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得、この試料溶液10μLを上記のキャリア溶媒と共に装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出した。単分散のポリスチレン標準粒子を用いて作成された検量線に基づいて、測定試料の分子量分布を算出した。上記検量線測定用のポリスチレンとしては10点用いた。
<各分散液の調製>
[非晶性ポリエステル樹脂1〔AP樹脂1〕の合成]
下記の非晶性ポリエステル樹脂の単量体を、窒素導入管、脱水管、撹拌装置および熱電対を備えた四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱して溶解させた。
・フマル酸 47.4質量部
・テレフタル酸 66.9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 228.6質量部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 57.1質量部。
撹拌下で、エステル化触媒としてテトラノルマルブチルチタネート(オルトチタン酸テトラブチル)(以下、Ti(O−n−Bu)とも略記する)0.4質量部を投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃まで冷却し、減圧下(20kPa)にてさらに5時間反応を行った後、脱溶剤を行い、非晶性ポリエステル樹脂1〔AP樹脂1〕を得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂〔AP樹脂1〕は、重量平均分子量(Mw)は35000、ガラス転移温度(Tg)が58℃であった。
[非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1〔AP分散液1〕の調製]
上記非晶性ポリエステル樹脂1〔AP樹脂1〕 100質量部を、400質量部の酢酸エチルに溶解し、あらかじめ作製した0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液 638質量部と混合し、撹拌しながら超音波ホモジナイザー「US−150T」(株式会社日本精機製作所製)でV−LEVEL 300μAで30分間超音波分散後した後、40℃に加温した状態でダイヤフラム真空ポンプ「V−700」(BUCHI社製)を使用し、減圧下で3時間撹拌しながら酢酸エチルを完全に除去して、固形分量が13.5質量%の非晶性ポリエステル樹脂分散液1〔AP分散液1〕を調製した。得られた非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1〔AP分散液1〕について、非晶性ポリエステル樹脂粒子の平均粒径(体積基準のメジアン径)は110nmであった。なお、非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積基準のメジアン径(D50)は、マイクロトラック粒度分布測定装置「UPA−150」(日機装株式会社製)にて測定した。
[スチレンアクリル樹脂からなる非晶性樹脂粒子分散液1〔SA分散液1〕の調製]
(第1段重合)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部およびイオン交換水3000質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた溶液を添加し、再度液温80℃として、下記単量体の混合液を1時間かけて滴下した。
・スチレン 480.0質量部
・n−ブチルアクリレート 250.0質量部
・メタクリル酸 68.0質量部
・n−オクチルメルカプタン 16.4質量部。
滴下後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、スチレンアクリル樹脂からなる非晶性樹脂分散液Aを調製した。
(第2段重合)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱した。加熱後、上記第1段重合により調整したスチレンアクリル樹脂からなる非晶性樹脂分散液Aを固形分換算で300質量部と、下記単量体、連鎖移動剤および離型剤を90℃にて溶解させた混合液とを添加した。
・スチレン 243.0質量部
・n−ブチルアクリレート 45.5質量部
・2−エチルヘキシルアクリレート 45.5質量部
・メタクリル酸 33.1質量部
・n−オクチルメルカプタン(連鎖移動剤) 5.5質量部
・ベヘン酸ベヘニル(離型剤、融点73℃) 130.0質量部。
循環経路を有する機械式分散機CLEARMIX(エム・テクニック株式会社製)により、1時間の混合分散処理を行い、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。この分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた重合開始剤の溶液を添加し、この系を78℃にて1時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行って、スチレンアクリル樹脂からなる非晶性樹脂分散液Bを調製した。
(第3段重合)
上記第2段重合により得られたスチレンアクリル樹脂からなる非晶性樹脂分散液Bにさらにイオン交換水400質量部を添加し、よく混合した後、過硫酸カリウム6.0質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた溶液を添加した。さらに、81℃の温度条件下で、下記単量体および連鎖移動剤の混合液を1時間かけて滴下した。
・スチレン 354.8質量部
・n−ブチルアクリレート 143.2質量部
・メタクリル酸 52.0質量部
・n−オクチルメルカプタン(連鎖移動剤) 8.0質量部。
滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し、スチレンアクリル樹脂からなる非晶性樹脂粒子分散液1[SA分散液1]を調製した。
得られたスチレンアクリル樹脂からなる非晶性樹脂粒子分散液1〔SA分散液1〕について、スチレンアクリル樹脂からなる非晶性樹脂粒子の体積基準のメジアン径が120nm、ガラス転移温度(Tg)が59℃、重量平均分子量(Mw)が32000であった。なお、スチレンアクリル樹脂からなる非晶性樹脂粒子の体積基準のメジアン径(D50)は、マイクロトラック粒度分布測定装置「UPA−150」(日機装株式会社製)にて測定した。
[ブラック着色剤粒子分散液〔Bk〕の調製]
ドデシル硫酸ナトリウム 90.0質量部をイオン交換水 1600.0質量部に添加した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「リーガル(登録商標)330R」(キャボット社製) 320.0質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、ブラック着色剤粒子分散液〔Bk〕を調製した。
得られたブラック着色剤粒子分散液〔Bk〕について、ブラック着色剤粒子の平均粒径(体積基準のメジアン径)は110nmであった。
[イエロー着色剤粒子分散液〔Ye〕の調製]
ドデシル硫酸ナトリウム 95.0質量部をイオン交換水 1600.0質量部に添加した。この溶液を撹拌しながら、C.I.ピグメントイエロー74 250.0質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、イエロー着色剤粒子分散液〔Ye〕を調製した。
得られたイエロー着色剤粒子分散液〔Ye〕について、イエロー着色剤粒子の平均粒径(体積基準のメジアン径)は120nmであった。
[マゼンタ着色剤粒子分散液〔Ma〕の調製]
ドデシル硫酸ナトリウム 95.0質量部をイオン交換水 1600.0質量部に添加した。この溶液を撹拌しながら、C.I.ピグメントレッド122 250.0質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、マゼンタ着色剤粒子分散液〔Ma〕を調製した。
得られたマゼンタ着色剤粒子分散液〔Ma〕について、マゼンタ着色剤粒子の平均粒径(体積基準のメジアン径)は115nmであった。
[シアン着色剤粒子分散液〔Cy〕の調製]
ドデシル硫酸ナトリウム 90.0質量部をイオン交換水 1600.0質量部に添加した。この溶液を撹拌しながら、C.I.ピグメントブルー15:3 420.0質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、シアン着色剤粒子分散液〔Cy〕を調製した。
得られたシアン着色剤粒子分散液〔Cy〕について、シアン着色剤粒子の平均粒径(体積基準のメジアン径)は110nmであった。
なお、ブラック着色剤粒子分散液〔Bk〕、イエロー着色剤粒子分散液〔Ye〕、マゼンタ着色剤粒子分散液〔Ma〕、およびシアン着色剤粒子分散液〔Cy〕中の各色着色剤粒子の平均粒径(体積基準のメジアン径)は、いずれも「MICROTRAC UPA−150」(HONEYWELL社製)を用いて測定した。
[ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂1〔HBCP樹脂1〕の合成]
下記のスチレンアクリル樹脂の単量体、結晶性ポリエステル樹脂とスチレンアクリル樹脂のいずれとも反応する置換基を有する単量体および重合開始剤の混合液を滴下ロートに入れた。
・スチレン 6.0質量部
・n−ブチルアクリレート 1.4質量部
・アクリル酸 0.8質量部
・ジ−t−ブチルパーオキサイド(重合開始剤) 7.0質量部。
さらに、下記の結晶性ポリエステル樹脂の単量体を、窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を備えた四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
・ドデカン二酸 480.0質量部
・1,6−ヘキサンジオール 296.0質量部。
撹拌下で、滴下ロートに入れた混合液を四つ口フラスコへ90分かけて滴下し、60分間熟成を行った後、減圧下(8kPa)にて未反応の単量体を除去した。その後、エステル化触媒としてTi(O−n−Bu)を0.8質量部投入し、235℃まで昇温して、常圧下(101.3kPa)にて5時間、さらに減圧下(8kPa)にて1時間、反応を行った。
次いで200℃まで冷却し、減圧下(20kPa)にて反応を行った後、スチレンアクリル樹脂により変性されたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂1〔HBCP樹脂1〕を得た。得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂1〔HBCP樹脂1〕の重量平均分子量(Mw)が23,500、融点(mp)が73℃であった。
[ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1〔HBCP分散液1〕の調製]
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂1〔HBCP樹脂1〕30質量部を溶融させて溶融状態のまま、乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)に対して毎分100質量部の移送速度で移送した。また、この溶融状態のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂1〔HBCP樹脂1〕の移送と同時に、当該乳化分散機に対して、水性溶媒タンクにおいて試薬アンモニア水70質量部をイオン交換水で希釈した濃度0.37質量%の希アンモニア水を、熱交換機で100℃に加熱しながら毎分0.1リットルの移送速度で移送した。そして、この乳化分散機を、回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cmの条件で運転することにより、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1〔HBCP分散液1〕を調製した。得られた〔HBCP分散液1〕中のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子の体積基準のメジアン径は160nmであった。なお、上記体積基準のメジアン径(D50)は、マイクロトラック粒度分布測定装置「UPA−150」(日機装株式会社製)にて測定した(以下、同様)。
[ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂2〜7〔HBCP樹脂2〜7〕の合成]
上記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂1〔HBCP樹脂1〕の合成において、各単量体の量を下記表1のように変更した以外は、上記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂1〔HBCP樹脂1〕の合成と同様にすることによって、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂2〜7〔HBCP樹脂2〜7〕を得た。得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂2〜7〔HBCP樹脂2〜7〕の重量平均分子量(Mw)、融点(mp)は、下記表1に示す。
[ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液2〜7〔HBCP分散液2〜7〕の調製]
上記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1〔HBCP分散液1〕の調製と同様の方法で、上記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂2〜7〔HBCP樹脂2〜7〕を用いて、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液2〜7〔HBCP分散液2〜7〕を調製した。得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液中のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子の体積基準のメジアン径は下記表2に示す。
[ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂8〔HBCP樹脂8〕の合成]
(非晶性ポリエステル樹脂8Aの調製)
下記の非晶性ポリエステル樹脂の単量体を、撹拌器、窒素導入管、温度センサーおよび精留塔を備えた反応容器に入れ、1時間かけて190℃まで昇温し、反応系内が均一に撹拌されていることを確認した。その後、エステル化触媒としてTi(O−n−Bu)を0.4質量部加え、190℃を保持したまま、生成する水を留去しながら5時間反応を行った(反応容器内に非晶性ポリエステル樹脂8Aを調製した)。
・テレフタル酸 21.0質量部
・フマル酸 1.2質量部
・トリメリット酸 3.2質量部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 15.0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 46.0質量部。
(結晶性ポリエステル樹脂8Cの調製)
また、下記の結晶性ポリエステル樹脂の単量体を、窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を備えた四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
・ドデカン二酸 480.0質量部
・1,6−ヘキサンジオール 296.0質量部。
その後、エステル化触媒としてTi(O−n−Bu)を0.4質量部加え、170℃を保持したまま、生成する水を留去しながら5時間反応を行った。
次いで、60分間反応を行った後、減圧下(8kPa)にて未反応の単量体を除去した(四つ口フラスコ内に結晶性ポリエステル樹脂8Cを調製した)。
(ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂8〔HBCP樹脂8〕の合成)
その後、上記結晶性ポリエステル樹脂8Cを調製した反応容器(四つ口フラスコ)に、エステル化触媒としてTi(O−n−Bu)を0.8質量部と、上記で調製した非晶性ポリエステル樹脂8Aとを投入し、235℃まで昇温して、常圧下(101.3kPa)にて5時間、さらに減圧下(8kPa)にて1時間、反応を行った。
次いで200℃まで冷却し、減圧下(20kPa)にて反応を行った後、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂8〔HBCP樹脂8〕を得た。得られたハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂8〔HBCP樹脂8〕の重量平均分子量(Mw)が24,500、融点(mp)が72℃であった。
(ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液8〔HBCP分散液8〕の調製)
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂8〔HBCP樹脂8〕30質量部を溶融させて溶融状態のまま、乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)に対して毎分100質量部の移送速度で移送した。また、この溶融状態のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂8〔HBCP樹脂8〕の移送と同時に、当該乳化分散機に対して、水性溶媒タンクにおいて試薬アンモニア水70質量部をイオン交換水で希釈した濃度0.37質量%の希アンモニア水を、熱交換機で100℃に加熱しながら毎分0.1リットルの移送速度で移送した。そして、この乳化分散機を、回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cmの条件で運転することにより、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液8〔HBCP分散液8〕を調製した。得られた〔HBCP分散液8〕中のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂粒子の体積基準のメジアン径は180nmであった。
[(ハイブリッドでない)結晶性ポリエステル樹脂1〔CP樹脂1〕の合成]
下記の結晶性ポリエステル樹脂の単量体を、窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を備えた四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
・ドデカン二酸 440.0質量部
・1,6−ヘキサンジオール 173.0質量部。
次いで、エステル化触媒としてTi(O−n−Bu)を0.8質量部投入し、235℃まで昇温して、常圧下(101.3kPa)にて5時間、さらに減圧下(8kPa)にて1時間、反応を行った。
次いで200℃まで冷却し、減圧下(20kPa)にて反応を行った後、結晶性ポリエステル樹脂1〔CP樹脂1〕を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂1〔CP樹脂1〕の重量平均分子量(Mw)が21,000、融点(mp)が73℃であった。
(結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1〔CP分散液1〕の調製)
結晶性ポリエステル樹脂1〔CP樹脂1〕100質量部を、400質量部の酢酸エチルに溶解し、あらかじめ調製しておいた0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合した。混合液を撹拌しながら、超音波ホモジナイザーUS−150T(株式会社日本精機製作所製)によりV−LEVEL 300μAで30分間の超音波分散処理を行った。その後、40℃に加温した状態で、ダイヤフラム真空ポンプV−700(BUCHI社製)を使用し、減圧下で3時間撹拌しながら酢酸エチルを完全に除去して、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1〔CP分散液1〕を調製した。当該分散液1〔CP分散液1〕中の結晶性ポリエステル樹脂粒子は、体積基準のメジアン径が160nmであった。
<着色剤粒子の抵抗測定>
着色剤粒子の抵抗は、「デジタル超高抵抗/微少電流計 5450」(株式会社エーディーシー製)で測定した体積抵抗率にて求めた。体積抵抗率の具体的な測定方法は、着色剤粒子 80質量部と、非晶性ポリエステル樹脂1〔AP樹脂1〕 20質量部を混合し、この粒子を直径35mm、高さ2mmの円盤状のペレットに成形し、当該ペレットに、上記電流計を用いて500Vの電圧にて測定することによって体積抵抗率を求めた。ペレットの成型時の圧力は150kNであり、加圧時間は10秒間である。また、上記体積抵抗率は、電圧印加の3分後の測定値に基づく。
ブラックの着色剤(カーボンブラック「リーガル(登録商標)330R」(キャボット社製))を測定したところ、体積抵抗率が低すぎて測定することができなかった。即ち、ブラックの着色剤の体積抵抗率は、上記測定機器の上記測定条件での低抵抗側の測定限界の5×10−2Ω・cmより低いことが確認できた。イエロー着色剤(C.I.ピグメントロー74)の体積抵抗率は、2.1×1014Ω・cmであった。マゼンタ着色剤(C.I.ピグメントレッド122)の体積抵抗率は、1.0×1015Ω・cmであった。シアン着色剤(C.I.ピグメントブルー15:3)の体積抵抗率は、3.1×1015Ω・cmであった。
<各トナー(現像剤)の作製>
[ブラック現像剤〔Bk1〕の作製]
撹拌装置、温度センサーおよび冷却管を取り付けた反応容器に、スチレンアクリル樹脂からなる非晶性樹脂粒子分散液1〔SA分散液1〕 398質量部(固形分換算)、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂分散液1〔HBCP分散液1〕 49質量部(固形分換算)、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム塩を4.47質量部(固形分換算)およびイオン交換水 2000質量部を投入した。室温下(25℃)で、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
さらに、ブラック着色剤粒子分散液〔Bk〕50質量部(固形分換算)を投入し、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解させた水溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて添加した。3分間放置した後、この系を60分かけて80℃まで昇温し、80℃に到達すると、粒子径の成長速度が0.01μm/分となるように撹拌速度を調整して、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)により測定した体積基準のメジアン径が6.0μmになるまで成長させた。
さらに、非晶性ポリエステル樹脂分散液1〔AP分散液1〕 50質量部(固形分換算)を投入し、液の上澄みが透明になった時点で、塩化ナトリウム190質量部をイオン交換水760質量部に溶解させた水溶液を添加して、粒子径の成長を停止させた。さらに昇温して80℃の状態で撹拌し、トナー粒子の平均円形度の測定装置「FPIA−3000」(Sysmex社製)を用いて(HPF検出数:4000個)、トナー粒子の平均円形度が0.970になるまで粒子の融着を進行させ、30℃まで冷却した。
次いで、固液分離し、脱水したトナーケーキをイオン交換水に再分散し固液分離する操作を3回繰り返して洗浄したのち、40℃で24時間乾燥させることにより、ブラックトナー粒子〔XBk1〕を得た。
得られたブラックトナー粒子〔XBk1〕100質量部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)0.6質量部および疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)1.0質量部を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機株式会社製)により回転翼周速35m/sec、32℃で20分間混合する外添剤処理工程後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去することにより、ブラックトナー〔Bk1〕を得た。なお、上記各外添剤の数平均一次粒子径は、上記の方法により求めた。
ブラックトナー〔Bk1〕に対して、シクロヘキシルメタクリレートとメチルメタクリレートの共重合樹脂(モノマー質量比=1:1)を被覆した体積平均粒子径30μmのフェライトキャリアを用い、トナー濃度が6質量%となるようにして混合することにより、ブラック現像剤〔Bk1〕を得た。
[ブラック現像剤〔Bk2〕〜〔Bk9〕の作製]
上記ブラック現像剤〔Bk1〕の作製において、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂分散液1〔HBCP分散液1〕の代わりに使用する分散液の種類および使用量を、以下の表3のようにしたこと以外は、同様の手順にて作製し、ブラック現像剤〔Bk2〕〜〔Bk9〕を得た。
[イエロー現像剤〔Ye1〕〜〔Ye13〕の作製]
上記ブラック現像剤〔Bk1〕の作製において、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂分散液1〔HBCP分散液1〕の代わりに使用する分散液の種類および使用量、ならびにブラック着色剤粒子分散液〔Bk〕の代わりに使用する着色剤粒子分散液の種類および使用量を、以下の表4のようにしたこと以外は、同様の手順にて作製し、イエロー現像剤〔Ye1〕〜〔Ye13〕を得た。
[マゼンタ現像剤〔Ma1〕〜〔Ma12〕の作製]
上記ブラック現像剤〔Bk1〕の作製において、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂分散液1〔HBCP分散液1〕の代わりに使用する分散液の種類および使用量、ならびにブラック着色剤粒子分散液〔Bk〕の代わりに使用する着色剤粒子分散液の種類および使用量を、以下の表5のようにしたこと以外は、同様の手順にて作製し、マゼンタ現像剤〔Ma1〕〜〔Ma12〕を得た。
[シアン現像剤〔Cy1〕〜〔Cy12〕の作製]
上記ブラック現像剤〔Bk1〕の作製において、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂分散液1〔HBCP分散液1〕の代わりに使用する分散液の種類および使用量、ならびにブラック着色剤粒子分散液〔Bk〕の代わりに使用する着色剤粒子分散液の種類および使用量を、以下の表6のようにしたこと以外は、同様の手順にて作製し、シアン現像剤〔Cy1〕〜〔Cy12〕を得た。
<実施例1〜18及び比較例1〜3の各色の現像剤の組み合わせ(YMCKトナーによるカラートナー(現像剤)セット)の評価>
(1)低温定着性の評価
複写機「bizhub PRESS(登録商標) C1070」(コニカミノルタ株式会社製)を用い、定着装置を、加熱ローラの表面温度(定着温度)を120〜180℃の範囲で変更することができるように改造したものに、上記で作製した各色の現像剤を下記表7の組み合わせ(カラートナー(現像剤)セット)でそれぞれ装填して評価を行った。
常温常湿(温度20℃、相対湿度50%RH)の環境下において、A4サイズの上質紙「CFペーパー」(コニカミノルタ株式会社製)上でYMCKトナー(イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナー)の付着量を各色4.0g/mに設定した後、4色を(YMCKの順で)重ね合わせた100mm×100mmサイズのベタ画像を定着させる定着実験を、設定される定着温度を120℃から1℃刻みで増加させるように変更しながら180℃まで繰り返し行った。
上記で得られた各定着温度におけるプリント物を目視確認し、すべてのトナーが定着器に付着せず紙に定着した最も低い温度を最低定着温度(℃)とした。結果を下記表8に示す。なお、最低定着温度が150℃以下であるものを合格と判定した。
(2)高温高湿環境下での画像濃度ムラの評価
複写機「bizhub PRESS(登録商標) C1070」(コニカミノルタ株式会社製)を用い、上記で作製した各色の現像剤を下記表7の組み合わせ(カラートナー(現像剤)セット)でそれぞれ装填して評価を行った。
高温高湿(温度30℃、相対湿度80%RH)の環境下において、A4サイズの上質紙「CFペーパー」(コニカミノルタ株式会社製)上でブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、各色のハーフトーン画像を形成し、この画像の画像濃度を、マクベス画像濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて5点測定し、この測定値を用いて各色の濃度のバラツキを算出した。
カラートナー各色とブラックトナーとの濃度バラツキの差分をとり、一番大きかった差分を画像濃度ムラ(下記表8では画像ムラ)として下記表8に示す。また、上記画像濃度ムラ(下記表8の画像ムラ)が10%未満であるものを合格とした。
なお、高温高湿環境下で画像濃度ムラの評価を行ったのは、高温高湿環境のような過酷な環境下での画像ムラ評価が良好であれば、どの環境下でも画像ムラ評価が良好とみなすことができるためである。
表8中のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメント量(質量%)においては、各色の現像剤に用いたブラックトナー(K)と、ブラックトナー以外のカラートナー(YMC)とに分けて表している。これは、ブラックトナー以外のカラートナー(YMC)に含まれるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメント量(質量%)が、YMCトナーで同じ量になるように調製している。例えば、実施例1では、ブラックトナー以外のカラートナー(YMC)に含まれるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメント量は、YMCトナーのいずれもが25質量%になっている。
よって、カラー・ブラック含有量差は、ブラックトナー(K)のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメント量を、ブラックトナー以外のカラートナー(YMC)のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメント量(YMCで同じ量)から引いた差分である。比較例2では、ブラックトナーのハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメント量の方が、ブラックトナー以外のカラートナー(YMC)のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメント量(YMCで同じ量)よりも大きい為、カラー・ブラック含有量差は、マイナス(−)で表されている。
表8中のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメント種のうち、St−Acは、スチレン・アクリル重合セグメント(スチレンアクリル樹脂からなる非晶性重合セグメント)の略称であり、APESは、結晶性ポリエステル重合セグメントの略称である。
表8中のハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂量は、各色の結晶性ポリエステル樹脂、非晶性樹脂、離型剤を合計した全質量に対する結晶性ポリエステル樹脂の量を指す。実施例1〜18及び比較例1〜3では、表8に示すように、各色(YMCK)のトナーが含有する結晶性ポリエステル樹脂の量が、YMCKで同じ量になるように調製している。例えば、実施例1では、各色(YMCK)のトナーが含有する結晶性ポリエステル樹脂の量は、YMCKトナーのいずれもが9質量%になっている。
上記表8に示す結果より、実施例1〜16のカラートナーセット(画像形成方法)では、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂における非晶性重合セグメントの含有量が、最も抵抗の低い着色剤含有トナー(ブラックトナーK)における含有量よりも、最も抵抗の低い着色剤含有トナー以外の抵抗の高い着色剤含有トナー(カラートナーYMC)における含有量の方が多い。そのため、実施例1〜16のカラートナーセット(画像形成方法)を用いて形成された画像は、良好な低温定着性が維持されつつ、高温高湿環境下での画像濃度ムラが抑制され、良好な転写性能が得られることが確認できた。
一方、比較例1〜3のカラートナーセット(画像形成方法)では、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂における非晶性重合セグメントの含有量が、最も抵抗の低い着色剤含有トナー(ブラックトナーK)における含有量(A)よりも、最も抵抗の低い着色剤含有トナー以外の抵抗の高い着色剤含有トナー(カラートナーYMC)における含有量(B)の方が少ない(カラー・ブラック含有量差がマイナス)か、同じ量になっている。そのため、比較例1〜3のカラートナーセット(画像形成方法)を用いて形成された画像は、低温定着性、および高温高湿環境下での画像濃度ムラのいずれかの特性が低下することが示された。
11 最も抵抗の低い着色剤含有トナー(例:ブラックトナー)、
12 最も抵抗の低い着色剤(例:ブラック着色剤)、
13 ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂、
14 最も抵抗の低い着色剤含有トナー中の低抵抗部、
21 抵抗の高い着色剤含有トナー(例:YMC等のカラートナー)、
22 抵抗の高い着色剤(例:カラー着色剤)、
23 ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂、
24 抵抗の高い着色剤含有トナー中の低抵抗部。

Claims (11)

  1. 抵抗がそれぞれ異なる着色剤を含む複数色の着色剤含有トナーを用いたカラー画像形成方法であって、
    前記着色剤含有トナーは、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、および離型剤を含み、
    少なくとも、最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
    前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が、前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量よりも多い、カラー画像形成方法。
  2. 前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーはブラックトナーである、請求項1に記載のカラー画像形成方法。
  3. 前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーは、イエロートナー、マゼンタトナー、およびシアントナーである、請求項1または2に記載のカラー画像形成方法。
  4. 前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量は、0〜1質量%である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
  5. 前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量は、1〜20質量%である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
  6. 前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量をa(質量%)とし、前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量をb(質量%)としたとき、下記式(1)を満足する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
  7. 前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が3〜10質量%である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
  8. 前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントは、前記非晶性樹脂と同種の樹脂で構成される、請求項1〜7のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
  9. 前記最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントは、スチレン・アクリル重合セグメントである、請求項1〜8のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
  10. 前記着色剤含有トナー中の前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量が5〜15質量%である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
  11. 抵抗がそれぞれ異なる着色剤を含む複数色の着色剤含有トナーとして少なくともイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、およびブラックトナーの4種のトナーを有するカラートナーセットであって、
    前記4種のトナーは、非晶性樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、および離型剤を含有し、
    少なくとも最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーである前記イエロートナー、前記マゼンタトナー、および前記シアントナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル重合セグメントと非晶性重合セグメントとが結合してなるハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
    最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナー以外の着色剤含有トナーである前記イエロートナー、前記マゼンタトナー、および前記シアントナーに含まれる前記ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量が、最も抵抗が低い着色剤を含む着色剤含有トナーである前記ブラックトナーに含まれる前記結晶性ポリエステル樹脂中の非晶性重合セグメントの含有量よりも多い、カラートナーセット。
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