JP2020160203A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】形成される画像における耐折り曲げ性に優れる静電荷像現像用トナーの提供。【解決手段】エチレン及び炭素数3以上10以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種の非極性モノマー単位(X)と、マレイン酸基及び無水マレイン酸基の少なくとも一方を有する極性モノマー単位(Y)と、前記非極性モノマー単位(X)及び前記極性モノマー単位(Y)の少なくとも一方に対する重合性を有するモノマー単位(Z)と、を含む組成物の重合体である極性基含有オレフィン系樹脂を含有し、酸価が10mgKOH/g以上60mgKOH/g以下である静電荷像現像用トナー。【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
画像形成装置においては、像保持体上に形成されたトナー画像が記録媒体の表面に転写され、次いでこのトナー画像に接して加熱や加圧等を施す定着部材により、トナー画像が記録媒体に定着されることで画像が形成される。
こうした画像形成装置に用いられるトナーとして、例えば特許文献1には、「樹脂成分を含有するトナー粒子を有するトナーであって、前記樹脂成分が、エステル基含有オレフィン系共重合体、および、酸基含有オレフィン系共重合体を含有し、前記エステル基含有オレフィン系共重合体が、特定構造のユニットY1、および、特定構造のユニットおよび特定構造のユニットからなる群より選択される少なくとも1種のユニットY2を有し、前記エステル基含有オレフィン系共重合体の酸価が、10mgKOH/g以下であり、前記酸基含有オレフィン系共重合体の酸価が、50mgKOH/g以上300mgKOH/g以下であり、前記樹脂成分中の前記エステル基含有オレフィン系共重合体の含有量が、前記樹脂成分の全質量に対して50質量%以上であり、前記エステル基含有オレフィン系共重合体中の前記ユニットY2の含有量が、前記エステル基含有オレフィン系共重合体の全質量に対して3質量%以上35質量%以下であるトナー」が開示されている。
また、特許文献2には、「少なくとも脂環式オレフィン系樹脂又はポリエステル樹脂を含む結着樹脂(A)と、金属イオンにより分子間イオン結合されたα−オレフィン系共重合体樹脂(B)と、着色剤とを含有する静電荷像現像用トナー」が開示されている。
また、特許文献3には、「少なくとも特定構造を形成するためのαオレフィン系モノマー単位Aと、カルボキシル基または酸無水物基を有するビニルモノマーの中から選ばれる少なくとも1種類のモノマー単位Bとをモノマー成分とする共重合体と、該カルボキシル基または酸無水物基との間でイオン架橋が可能な金属化合物との反応により得られるイオン架橋構造を有するポリオレフィン系樹脂を含有する電子写真用トナー」が開示されている。
特開2017−201398号公報 特開2010−151899号公報 特開2000−98664号公報
近年では、多様な記録媒体、例えば熱に弱いとされる粘着紙やフィルム合成紙、ラベル等といった記録媒体に対する画像形成が求められている。しかし、こうした熱に弱いとされる記録媒体に対してトナー画像を定着させる場合には、定着時の定着温度を低温化することが求められるため、高い画像強度が得難くなる。その結果、得られた画像においては、耐折り曲げ性に劣ることがある。
本発明は、オレフィン系樹脂として、エチレン及び炭素数3以上10以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種の非極性モノマー単位(X)と、マレイン酸基及び無水マレイン酸基の少なくとも一方を有する極性モノマー単位(Y)と、前記非極性モノマー単位(X)及び前記極性モノマー単位(Y)の少なくとも一方に対する重合性を有するモノマー単位(Z)と、のうち2種のみを含む組成物の重合体であるオレフィン系樹脂のみを含有する場合、又は酸価が10mgKOH/g未満である場合に比べ、形成される画像における耐折り曲げ性に優れる静電荷像現像用トナーを提供することを目的とする。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
<1>
エチレン及び炭素数3以上10以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種の非極性モノマー単位(X)と、マレイン酸基及び無水マレイン酸基の少なくとも一方を有する極性モノマー単位(Y)と、前記非極性モノマー単位(X)及び前記極性モノマー単位(Y)の少なくとも一方に対する重合性を有するモノマー単位(Z)と、を含む組成物の重合体である極性基含有オレフィン系樹脂を含有し、
酸価が10mgKOH/g以上60mgKOH/g以下である静電荷像現像用トナー。
<2>
前記極性基含有オレフィン系樹脂は、前記非極性モノマー単位(X)として、エチレン及び炭素数3以上6以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む組成物の重合体である<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3>
前記極性基含有オレフィン系樹脂は、全モノマー単位に対して、前記極性モノマー単位(Y)が占める割合が1質量%以上20質量%以下である組成物の重合体である<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4>
前記極性基含有オレフィン系樹脂は、前記モノマー単位(Z)として、下記式(Z1)で表されるアクリル系エステルを含む組成物の重合体である<1>〜<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
式(Z1) HC=C(RZ1)−COO−RZ2
式中、RZ1はメチル基又はエチル基を表し、RZ2は炭素数1以上6以下のアルキル基を表す。
<5>
含有される樹脂成分の全質量に対して、前記極性基含有オレフィン系樹脂が占める割合が35質量%以上100質量%以下である<1>〜<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<6>
さらにポリエステル樹脂を含有する<1>〜<5>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<7>
前記極性基含有オレフィン系樹脂の融解温度が65℃以上95℃以下である<1>〜<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<8>
前記静電荷像現像用トナー中に含まれる全カルボキシ基のうち、マレイン酸基及び無水マレイン酸基に含まれるカルボキシ基が占める割合が10%以上100%以下である<1>〜<7>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<9>
<1>〜<8>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<10>
<1>〜<8>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
<11>
<9>に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
<12>
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
<9>に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
<13>
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
<9>に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
<1>、<4>、又は<6>に係る発明によれば、オレフィン系樹脂として、エチレン及び炭素数3以上10以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種の非極性モノマー単位(X)と、マレイン酸基及び無水マレイン酸基の少なくとも一方を有する極性モノマー単位(Y)と、前記非極性モノマー単位(X)及び前記極性モノマー単位(Y)の少なくとも一方に対する重合性を有するモノマー単位(Z)と、のうち2種のみを含む組成物の重合体であるオレフィン系樹脂のみを含有する場合、又は酸価が10mgKOH/g未満である場合に比べ、形成される画像における耐折り曲げ性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<2>に係る発明によれば、極性基含有オレフィン系樹脂が、非極性モノマー単位(X)として炭素数6超のα−オレフィンのみを含む組成物の重合体である場合に比べ、形成される画像における耐折り曲げ性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<3>に係る発明によれば、極性基含有オレフィン系樹脂が、全モノマー単位に対して、極性モノマー単位(Y)が占める割合が1質量%未満である組成物の重合体である場合に比べ、形成される画像における耐折り曲げ性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<5>に係る発明によれば、含有される樹脂成分の全質量に対して、極性基含有オレフィン系樹脂が占める割合が35質量%未満である場合に比べ、形成される画像における耐折り曲げ性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<7>に係る発明によれば、極性基含有オレフィン系樹脂の融解温度が95℃超である場合に比べ、広い温度域での定着性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<8>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナー中に含まれる全カルボキシ基のうち、マレイン酸基及び無水マレイン酸基に含まれるカルボキシ基が占める割合が10%未満である場合に比べ、形成される画像における耐折り曲げ性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<9>、<10>、<11>、<12>、又は<13>に係る発明によれば、オレフィン系樹脂として、エチレン及び炭素数3以上10以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種の非極性モノマー単位(X)と、マレイン酸基及び無水マレイン酸基の少なくとも一方を有する極性モノマー単位(Y)と、前記非極性モノマー単位(X)及び前記極性モノマー単位(Y)の少なくとも一方に対する重合性を有するモノマー単位(Z)と、のうち2種のみを含む組成物の重合体であるオレフィン系樹脂のみを含有する静電荷像現像用トナー、又は酸価が10mgKOH/g未満である静電荷像現像用トナーを適用する場合に比べ、形成される画像における耐折り曲げ性に優れる静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、又は画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下に、本発明の実施形態について説明する。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下「トナー」とも称す)は、下記非極性モノマー単位(X)と、下記極性モノマー単位(Y)と、下記モノマー単位(Z)と、を含む組成物の重合体である極性基含有オレフィン系樹脂を含有する。
・エチレン及び炭素数3以上10以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種の非極性モノマー単位(X)
・マレイン酸基及び無水マレイン酸基の少なくとも一方を有する極性モノマー単位(Y)
・非極性モノマー単位(X)及び極性モノマー単位(Y)の少なくとも一方に対する重合性を有するモノマー単位(Z)
そして、トナーの酸価が10mgKOH/g以上60mgKOH/g以下である。
なお、モノマー単位(Z)には、非極性モノマー単位(X)及び極性モノマー単位(Y)とは化学構造が異なるモノマーを用いる。
本実施形態に係るトナーは、前記の構成を備えることにより、形成される画像における耐折り曲げ性に優れる。
その理由は以下のように推察される。
近年では、印刷市場の拡大に伴い、従来から一般的に行われている普通紙やコート紙への画像形成のみならず、多様な記録媒体(例えば熱に弱いとされる粘着紙やフィルム合成紙、ラベル等といった記録媒体)に対する画像形成の需要が高まっている。しかしながら、多様な記録媒体に対する画像形成性を実現するためには幅広い温度域での定着性(所謂定着ラチチュード)が求められ、例えば前記の熱に弱いとされる記録媒体に対してトナー画像を定着させる場合には、定着時の定着温度を低温化することが求められるため、高い画像強度が得難くなる。その結果、得られた画像において耐折り曲げ性に劣ることがある。
これに対し、本実施形態に係るトナーは、非極性モノマー単位(X)、極性モノマー単位(Y)、並びに非極性モノマー単位(X)及び極性モノマー単位(Y)とは化学構造が異なるモノマー単位(Z)を含む組成物の重合体である極性基含有オレフィン系樹脂を含有する。このように少なくとも3つのモノマー単位(X)、(Y)、及び(Z)が重合された樹脂を含むことで、幅広い温度域での定着性(所謂定着ラチチュード)が高められる。そのため、熱に弱いとされる記録媒体に対してトナー画像を定着させる場合、つまり定着時の定着温度を低温化することが求められる場合であっても、定着画像における画像強度が高められ、画像の耐折り曲げ性に優れる。
また、極性基含有オレフィン系樹脂は、マレイン酸基及び無水マレイン酸基の少なくとも一方を有する。このマレイン酸基及び無水マレイン酸基は、1つの基の中にカルボキシ基を少なくとも2つ有しているため、極性基含有オレフィン系樹脂の高分子鎖中において、カルボキシ基が2つ隣接して存在する構造となる。なお、カルボキシ基のような親水性の極性基は、記録媒体と相互作用して記録媒体に対する接着性に寄与する。そのため、高分子鎖中においてカルボキシ基が2つ隣接して存在することで、隣接したカルボキシ基が共に記録媒体と相互作用して強固に固定されることで、定着画像における画像強度が高められ、画像の耐折り曲げ性が高められる。
さらに本実施形態に係るトナーは、酸価が60mgKOH/g以下である。つまり、トナー中に酸基が多量に含まれており、これらの酸基が記録媒体と相互作用して記録媒体に対する接着性に寄与する。そのため、定着画像における画像強度が高められ、画像の耐折り曲げ性が高められる。
以上のように、本実施形態に係るトナーによれば、形成される画像における耐折り曲げ性に優れる。
さらに、本実施形態に係るトナーは、前記の構成を備えることにより、幅広い温度域での定着性(所謂定着ラチチュード)が高められ、且つ耐低温オフセット性及び耐高温オフセット性が高められる。
その理由は以下のように推察される。
本実施形態に係るトナーは、非極性モノマー単位(X)、極性モノマー単位(Y)、並びに非極性モノマー単位(X)及び極性モノマー単位(Y)とは化学構造が異なるモノマー単位(Z)を含む組成物の重合体である極性基含有オレフィン系樹脂を含有する。このように少なくとも3つのモノマー単位(X)、(Y)、及び(Z)が重合された樹脂を含むことで、幅広い温度域での定着性(所謂定着ラチチュード)が高められる。また、幅広い温度域でトナーが弾性的でありながら適度な柔軟性を有し、これにより優れた耐低温オフセット性と共に優れた耐高温オフセット性をも実現し得るものと考えられる。
以上により、本実施形態に係るトナーによれば、幅広い温度域での定着性が高められ、且つ耐低温オフセット性及び耐高温オフセット性が高められる
・酸価
本実施形態に係るトナーは、酸価が10mgKOH/g以上60mgKOH/g以下である。より好ましくは12mgKOH/g以上50mgKOH/g以下であり、さらに好ましくは12mgKOH/g以上30mgKOH/g以下である。
トナーの酸価が10mgKOH/g未満であると、画像における耐折り曲げ性に劣り、画像を折り曲げた際に割れが生じることがある。一方、酸化が60mgKOH/g超であると、高温高湿環境(例えば30℃85%環境)での画像ディフェクトが発生することがある。これは、親水性基が増えることで樹脂の吸湿性が高くなり、高温高湿環境下でクリーニング不良が起こるためと考えられる。
トナーの酸価は以下のようにして測定する。なお、基本操作はJIS K−0070(1992)に準ずる。
試料の粉砕品1.5gを精秤し、300mlのビーカーに試料を入れ、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、又はキシレン100mlを加え溶解させる。自動滴定装置GT−100(ダイアインスツルメンツ社製)を用いて、0.1mol/lの水酸化カリウム(KOH)のエタノール溶液により電位差滴定を行う。このときのKOH溶液の使用量をA(ml)とする。また、ブランクを測定し、このときのKOH溶液の使用量をB(ml)とする。これらの値から、下記式により酸価を計算する。なお、式中、wは精秤した試料量、fはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)={(A−B)×f×5.61}/w・・・式
・記録媒体
なお、本実施形態においては、画像における耐折り曲げ性の向上の観点から、記録媒体とカルボキシ基との相互作用として、水素結合及びイオン結合の少なくとも一方の結合が形成されることが好ましい。つまり、カルボキシ基に対して水素結合及びイオン結合の少なくとも一方の結合を形成し得る基を表面に備えた記録媒体を用いることが好ましい。
カルボキシ基に対して水素結合及びイオン結合の少なくとも一方の結合を形成し得る基を表面に備えた記録媒体としては、例えば普通紙、デンプン等の塗料を塗工したコート紙、PETフィルム、ユポ紙等のPPフィルム等が挙げられる。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、必要に応じて、外添剤と、を含んで構成される。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
−結着樹脂−
〔極性基含有オレフィン系樹脂〕
本実施形態では、結着樹脂として、下記非極性モノマー単位(X)と、下記極性モノマー単位(Y)と、下記モノマー単位(Z)と、を含む組成物の重合体である極性基含有オレフィン系樹脂を用いる。
・エチレン及び炭素数3以上10以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種の非極性モノマー単位(X)
・マレイン酸基及び無水マレイン酸基の少なくとも一方を有する極性モノマー単位(Y)
・非極性モノマー単位(X)及び極性モノマー単位(Y)の少なくとも一方に対する重合性を有するモノマー単位(Z)
・非極性モノマー単位(X)
非極性モノマー単位(X)には、エチレン及び炭素数3以上10以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種が用いられる。
なお、非極性モノマー単位(X)としては、画像における耐折り曲げ性の向上の観点から、エチレン及び炭素数3以上6以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましく、エチレン及び炭素数3以上4以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることがより好ましい。
極性基含有オレフィン系樹脂には、非極性モノマー単位(X)を1種のみ用いても、2種以上を併用してもよい。
・極性モノマー単位(Y)
極性モノマー単位(Y)には、マレイン酸基及び無水マレイン酸基の少なくとも一方を有するモノマーが用いられる。つまり、分子構造中に下記(a)及び下記(b)の少なくとも一方の構造を有するモノマーが用いられる。
極性モノマー単位(Y)としては、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸等が挙げられる。
これらの中でも、画像における耐折り曲げ性の向上の観点から、無水マレイン酸、マレイン酸が好ましい。
極性基含有オレフィン系樹脂には、極性モノマー単位(Y)を1種のみ用いても、2種以上を併用してもよい。
・モノマー単位(Z)
モノマー単位(Z)は、非極性モノマー単位(X)及び極性モノマー単位(Y)の少なくとも一方に対する重合性を有するモノマーである。なお、モノマー単位(Z)には、非極性モノマー単位(X)及び極性モノマー単位(Y)とは化学構造が異なるモノマーを用いる。
モノマー単位(Z)としては、例えばエチレン性二重結合を有するモノマー(つまり[=C=C=]の構造を有する単量体)、エチレン性二重結合を複数有するモノマー等が挙げられる。
エチレン性二重結合を有するモノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸n−ラウリル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸n−ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、(メタ)アクリル酸アリールエステル(例えば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル等)、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸β−カルボキシエチル、(メタ)アクリルアミド、スチレン、アルキル置換スチレン(例えば、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等)、ハロゲン置換スチレン(例えば、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等)、ビニルナフタレン等が挙げられる。
また、エチレン性二重結合を複数有するモノマーも用いられる。
エチレン性二重結合を複数有するモノマーとしては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2−([1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
エチレン性二重結合を3つ以上有するモノマーとしては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2−ビス(4−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
なお、本明細書において「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含む表現である。
ここで、モノマー単位(Z)としては、低温定着性の観点から、下記式(Z1)で表されるアクリル系エステルが好ましい。
式(Z1) HC=C(RZ1)−COO−RZ2
式中、RZ1はメチル基又はエチル基を表し、RZ2は炭素数1以上6以下のアルキル基を表す。
なお、式(Z1)におけるRZ2は、炭素数1以上4以下のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1以上3以下のアルキル基であることがさらに好ましい。
モノマー単位(Z)としては、式(Z1)で表されるアクリル系エステルの中でも、(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−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシルがより好ましい。
極性基含有オレフィン系樹脂には、モノマー単位(Z)を1種のみ用いても、2種以上を併用してもよい。
・非極性モノマー単位(X)、極性モノマー単位(Y)及びモノマー単位(Z)の比率
極性基含有オレフィン系樹脂は、全モノマー単位に対して、非極性モノマー単位(X)が占める割合は、定着時のシャープメルト性の観点から、70質量%以上90質量%以下の範囲が好ましく、75質量%以上85質量%以下の範囲がより好ましい。
極性基含有オレフィン系樹脂は、全モノマー単位に対して、極性モノマー単位(Y)が占める割合は、画像における耐折り曲げ性の向上の観点から、1質量%以上20質量%以下の範囲が好ましく、2質量%以上17質量%以下の範囲がより好ましく、2質量%以上10質量%以下の範囲がさらに好ましい。
極性基含有オレフィン系樹脂は、全モノマー単位に対して、モノマー単位(Z)が占める割合は、低温定着性と耐熱性との両立の観点から、5質量%以上30質量%以下の範囲が好ましく、10質量%以上20質量%以下の範囲がより好ましい。
・極性基含有オレフィン系樹脂又はトナーの物性
極性基含有オレフィン系樹脂の融解温度は、65℃以上95℃以下であることが好ましく、70℃以上90℃以下であることがより好ましく、75℃以上85℃以下であることがさらに好ましい。
極性基含有オレフィン系樹脂の融解温度が65℃以上であることで、トナーの保管安定性を高め易くなる。一方、融解温度が95℃以下であることで、トナーの低温定着性が高め易くなり、その結果広い温度域での定着性(所謂定着ラチチュード)を高め易くなる。
極性基含有オレフィン系樹脂の融解温度は、後述する結晶性ポリエステル樹脂の融解温度の測定方法に準じて、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
極性基含有オレフィン系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、20000以上300000以下が好ましく、50000以上200000以下がより好ましい。
なお、極性基含有オレフィン系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、後述する非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量の測定方法に準じて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。
本実施形態に係るトナーでは、トナー中に含まれる全カルボキシ基のうちマレイン酸基及び無水マレイン酸基に含まれるカルボキシ基が占める割合は、画像における耐折り曲げ性の向上の観点から、10%以上100%以下であることが好ましく、30%以上100%以下であることがより好ましく、50%以上100%以下であることがより好ましい。
なお、トナー中に含まれる全カルボキシ基のうちマレイン酸基及び無水マレイン酸基に含まれるカルボキシ基が占める割合の算出は、トナーから樹脂を抽出した後、抽出した樹脂中の酸基を同定することで行う。酸基の同定は、抽出した樹脂の、フーリエ変換赤外分光法(FT−IR)又は核磁気共鳴(NMR)による測定によって行う。
ここで、トナー中の樹脂の抽出方法について説明する。
なお、上記に示す極性基含有オレフィン系樹脂に各物性は、トナーから抽出した樹脂について測定してもよく、またトナーの原料である極性基含有オレフィン系樹脂について測定してもよい。
樹脂の抽出は、まずトナーをテトラヒドロフラン(THF)、トルエン、又はキシレンに溶解し、溶剤に溶解しない顔料を除去する。その後、溶解分から離型剤を分子量の差により分離する(一般的に離型剤は結着樹脂に比べて低分子量である)。分子量が異なるため、カラムによって分離することができる。こうして、トナーから樹脂を抽出する。
本実施形態に係るトナーでは、トナー中に含まれる樹脂成分の全質量に対して、極性基含有オレフィン系樹脂が占める割合が、35質量%以上100質量%以下であることが好ましく、40質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、55質量%以上100質量%以下であることがより好ましい。
極性基含有オレフィン系樹脂が占める割合が35質量%以上であることで、形成される画像における耐折り曲げ性が高め易くなる。また、幅広い温度域での定着性が高め安くなり、且つ耐低温オフセット性及び耐高温オフセット性が高め易くなる。
〔その他の結着樹脂〕
本実施形態に係るトナーでは、結着樹脂として、極性基含有オレフィン系樹脂に加えてその他の樹脂を併用してもよい。
その他の結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るトナーでは、結着樹脂として極性基含有オレフィン系樹脂に加えて他の樹脂を併用する場合、その併用する結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。ポリエステル樹脂を含有することで、画像の接着性を高め易くなる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
なお、樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
非晶性ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステル樹脂と同様に、周知の製造方法により得られる。
極性基含有オレフィン系樹脂も含めた全結着樹脂の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
また、着色剤として白色顔料を含んでもよい。白色顔料としては、酸化チタン(例えばアナターゼ型の酸化チタン粒子、ルチル型の酸化チタン粒子等)、硫酸バリウム、酸化亜鉛、炭酸カルシウム等が挙げられる。中でも、白色顔料としては酸化チタンが好ましい。
また、着色剤として光輝性顔料を含んでもよい。光輝性顔料としては、例えば、パール顔料粉、アルミニウム粉、ステンレス鋼粉等の金属粉;金属フレーク;ガラスビーズ;ガラスフレーク;雲母;リン片状酸化鉄(MIO)等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−離型剤−
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の平均円形度としては、0.94以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA−3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
(外添剤)
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
(トナーの製造方法)
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度に近い温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−融合・合一工程−
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリアおよび樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置/画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容した現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ロール22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。なお、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
なお、一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用され、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ロール24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ/トナーカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下において、特に断りのない限り「部」及び「%」は質量基準である。
<極性基含有オレフィン系樹脂の準備>
・極性基含有オレフィン系樹脂E−1(Lotader(登録商標)HX8290、Arkema製)
・極性基含有オレフィン系樹脂E−2(Lotader(登録商標)3430、Arkema製)
・極性基含有オレフィン系樹脂E−3(Lotader(登録商標)3410、Arkema製)
・極性基含有オレフィン系樹脂E−4(Lotader(登録商標)4210、Arkema製)
なお、極性基含有オレフィン系樹脂E−1乃至E−4におけるモノマー単位の組成、酸価、及び融解温度を、下記表1に示す。
<極性基含有オレフィン系樹脂粒子分散液E−1の調製>
・トルエン:300部
・極性基含有オレフィン系樹脂E−1:100部
1Lセパラブルフラスコ中で上記成分を混合し、攪拌しながら90℃で溶解させた。そこにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、N−Nジメチルアミノエタノール0.5部をイオン交換水50部、2−プロパノール50部に溶解させたものを10分かけて滴下した。更に90℃で攪拌しながら、イオン交換水500部を2時間かけて滴下した。その後、エバポレーターを用いてトルエンを除去し、体積平均粒径が140nmである極性基含有オレフィン系樹脂粒子分散液E−1を得た。なお分散液の樹脂粒子濃度はイオン交換水にて調整し20%とした。
<極性基含有オレフィン系樹脂粒子分散液E−2〜E−4の調製>
極性基含有オレフィン系樹脂粒子分散液E−1の調製において、極性基含有オレフィン系樹脂E−1を、極性基含有オレフィン系樹脂E−2〜E−4に変更したこと以外は、同様にして極性基含有オレフィン系樹脂粒子分散液を得た。
<その他のオレフィン系樹脂の準備>
・オレフィン系樹脂EV−1(ウルトラセン(登録商標)685、東ソー(株)製)
・オレフィン系樹脂EV−2(ニュクレルN1560、三井・デュポンポリケミカル(株)製)
・オレフィン系樹脂EV−3(アクリフト(登録商標)WK402、住友化学(株)製)
なお、その他のオレフィン系樹脂EV−1乃至EV−3におけるモノマー単位の組成、酸価、及び融解温度を、下記表1に示す。
<オレフィン系樹脂粒子分散液EV−1〜EV−3の調製>
極性基含有オレフィン系樹脂粒子分散液E−1の調製において、極性基含有オレフィン系樹脂E−1を、オレフィン系樹脂EV−1〜EV−3に変更したこと以外は、同様にしてオレフィン系樹脂粒子分散液を得た。

<非晶性ポリエステル樹脂P−1(酸価10mgKOH/g)の合成>
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 :150部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 :250部
・テレフタル酸 :100部
・テトラプロペニルこはく酸無水物 :130部
・トリメリット酸 :15部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマー成分を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、ジオクタン酸スズを前記モノマー成分の合計量に対して0.3%投入した。窒素ガス気流下温度を235℃まで1時間かけて昇温し、3時間反応させ、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、撹拌反応させ、求められる分子量になった時点で反応を終了した。
得られた非晶性ポリエステル樹脂P−1のガラス転移温度は61℃、重量平均分子量は42,000、酸価は10mgKOH/gであった。
<非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液P−1の調製>
・非晶性ポリエステル樹脂P−1 :100部
・メチルエチルケトン :60部
・イソプロピルアルコール :10部
撹拌機を備えた反応容器中に、上記成分を投入し、60℃にて溶解させた。溶解を確認した後、反応容器を35℃に冷却した後、10%アンモニア水溶液3.5部を添加した。次いで、イオン交換水300部を3時間掛けて反応容器中に滴下し、ポリエステル樹脂粒子分散液を調製した。次いで、エバポレーターにてメチルエチルケトン、並びに、イソプロピルアルコールを除去し、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液P−1を得た。
<スチレンアクリル樹脂粒子分散液P−2(酸価10mgKOH/g)の作製>
・スチレン :82質量部
・アクリル酸n−ブチル :18部
・メタクリル酸 :2部
・n−ドデシルメルカプタン :1部
上記成分を、非イオン性界面活性剤(三洋化成製、ノニボール400)2部、及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬製、ネオゲンR)3部をイオン交換水510部に溶解した反応釜中で乳化重合し、20分間撹拌混合しながら過硫酸アンモニウム4部を溶解したイオン交換水50部を投入した。その後、反応釜内を窒素置換した後、釜内を70℃まで加熱して5時間乳化重合を継続した。その結果、固形分20%、体積平均粒径が201nm、酸価は10mgKOH/gの、スチレンアクリル樹脂粒子分散液P−2が得られた。
<離型剤粒子分散液PA−1の調製>
・添加樹脂PA−1:酸基含有エチレン系ワックス(ハイワックス1105A、三井化学(株)製、酸価60mgKOH/g):60部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンRK):3部(有効成分60%、離型剤に対して3%)
・イオン交換水:150部
上記の材料を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した。その後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、これを離型剤粒子分散液PA−1とした。離型剤粒子分散液PA−1中の粒子の体積平均粒子径は260nmであった。
<添加樹脂粒子分散液PA−2の調製>
・添加樹脂PA−2:ポリヒドロキシポリオレフィンオリゴマー(ポリテール(登録商標)H、三菱ケミカル(株)製、水酸基価50gmKOH/g):60部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンRK):3部(有効成分60%、添加樹脂に対して3%)
・イオン交換水:150部
上記の材料を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した。その後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、添加樹脂粒子分散液PA−2を得た。
<着色剤粒子分散液の調製>
・シアン顔料 C.I.Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン DIC社製、商品名:FASTOGEN BLUE LA5380) :70部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK) :5部
・イオン交換水 :200部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて10分間分散した。分散液中の固形分量が20%となるようイオン交換水を加え、体積平均粒径190nmの着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液を得た。
[実施例1]
<トナー粒子1の調製>
極性基含有オレフィン系樹脂粒子分散液E−1:100部と、着色剤粒子分散液:14部と、ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学社製、Paho2S):8部と、イオン交換水:400部と、を丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら50℃まで加熱した。50℃で保持し、D50vが5.5μmの凝集粒子が形成されていることを確認した。次いで、1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを8.5に調整した後ステンレスフラスコを密閉し、磁気シールを用いて撹拌を継続しながら85℃まで加熱し、2時間保持した。氷水で冷却後、このトナー粒子を濾別し、25℃のイオン交換水で5回洗浄した後、凍結乾燥して、トナー粒子1を得た。
<トナー1の調製>
トナー粒子1:100部と、外添剤として日本アエロジル社製、疎水性シリカRX50:0.5部と、日本アエロジル社製、疎水性シリカR972:1.5部とを、ヘンシェルミキサーを用いて周速20m/s×15分間ブレンドを行った後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナー1を得た。
<キャリアの調製>
スチレン−アクリル樹脂(スチレン:メチルメタクリレート=10:90、Mw:3.5万)2.5部をトルエン45部に投入し、樹脂溶液を作製した。この樹脂溶液にカーボンブラック0.2部を投入し、この混合液をサンドミルを用いて30分間微分散して分散液を作製した。この分散液25部を、体積平均粒径30μmのフェライト粒子100部と混合した。さらにこの混合物を真空脱気型ニーダーに入れ、80℃に加熱しながら30分間撹拌し、さらに減圧しながら撹拌して溶剤を除去した。溶剤除去後、75μmのメッシュで篩分を行い、凝集物を除去してキャリアを得た。
<現像剤1の調製>
得られたトナー1:15部と、得られたキャリア:165部とを、V−ブレンダーを用いて20rpmで20分間撹拌し、212μmの網目を有するシーブで篩うことにより、現像剤1を得た。
[実施例2〜13及び比較例1〜4]
<トナー粒子及び現像剤の調製>
実施例1のトナー粒子1の調製において、用いる樹脂粒子分散液及びその量を、極性基含有オレフィン系樹脂粒子分散液E−1:100部から、表2に記載のもの及び量に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子及び現像剤を得た。
[実施例14]
<トナー粒子の調製>
混練粉砕法によりトナー粒子を作製した。
極性基含有オレフィン系樹脂E−1:35部と、非晶性ポリエステル樹脂P−1:65部と、シアン顔料 C.I.Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン DIC社製、商品名:FASTOGEN BLUE LA5380)14部をバンバリーミキサー(神戸製鋼社製)に入れ、内部の温度が110±5℃になるように圧力を加え、80rpmで混練を10分間行った。得られた混練物を冷却後、ハンマーミルにて粗粉砕し、さらにジェットミルにて微粉砕した後、エルボージェット分級機(松坂貿易社製)にて分級した。この粒子100部をイオン交換水550部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム6.8部を加えた水溶液に分散させて分散液を作製した。得られた分散液中に過硫酸アンモニウム0.34部をイオン交換水10部に溶解させた溶液を添加し、温度80℃でスチレン12.3部をイオン交換水34部に混合し、さらにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2部を混合した混合液を30分かけて滴下し、80℃で2時間重合した。反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー粒子を得た。
また、このトナー粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様にして現像剤を得た。
実施例及び比較例の各トナーについて、酸価、及びトナー中に含まれる全カルボキシ基のうちマレイン酸基及び無水マレイン酸基に含まれるカルボキシ基が占める割合(以下「マレイン酸由来カルボキシ基割合」と称す)を、前述の方法により測定した。結果を表2に示す。
〔評価〕
−高温オフセットの評価−
富士ゼロックス社製DocuCentreColor400により、トナー載り量が4.5g/mとなるように調整して未定着画像を出力した。記録媒体としてはフィルム合成紙(ユポ紙、(株)ユポ・コーポレーション製)を用いた。出力画像は50mm×50mmの画像密度100%のソリッド画像とした。
定着評価装置としては、富士ゼロックス(株)社製ApeosPortIV C3370の定着器を取り外し、定着温度が変更できるように改造したものを使用した。定着評価装置のニップ幅は6mm、ニップ厚は1.6kgf/cm、プロセス速度は175mm/secであった。
定着温度160℃から220℃まで、5℃間隔にて未定着画像の定着を行い、目視にてホットオフセットの有無を確認し、ホットオフセットが発生した最低温度をホットオフセット発生温度として評価した。評価基準は以下の通りである。
A:ホットオフセット発生温度が220℃以上。
B:ホットオフセット発生温度が200℃以上220℃未満。
C:ホットオフセット発生温度が180℃以上200℃未満。
D:ホットオフセット発生温度が180℃未満。
−低温オフセットの評価−
富士ゼロックス社製DocuCentreColor400により、トナー載り量が4.5g/mとなるように調整して未定着画像を出力した。記録媒体としてはフィルム合成紙(ユポ紙、(株)ユポ・コーポレーション製)を用いた。出力画像は50mm×50mmの画像密度100%のソリッド画像とした。
定着評価装置としては、富士ゼロックス(株)社製ApeosPortIV C3370の定着器を取り外し、定着温度が変更できるように改造したものを使用した。定着評価装置のニップ幅は6mm、ニップ厚は1.6kgf/cm、プロセス速度は175mm/secであった。
定着温度140℃から170℃まで、5℃間隔にて未定着画像の定着を行い、目視にてコールドオフセットの有無を確認し、コールドオフセットが発生した最低温度をコールドオフセット発生温度として評価した。評価基準は以下の通りである。
A:コールドオフセット発生温度が140℃以下。
B:コールドオフセット発生温度が140℃超え150℃以下。
C:コールドオフセット発生温度が150℃超え160℃以下。
D:コールドオフセット発生温度が170℃以下。
−耐折り曲げ性(折り曲げ強度)の評価−
富士ゼロックス社製DocuCentreColor400により、トナー載り量が13.5g/m2となるように調整して未定着画像を出力した。記録媒体としてはフィルム合成紙(ユポ紙、(株)ユポ・コーポレーション製)を用いた。出力画像は25mm×25mmの画像密度100%のソリッド画像とした。
定着評価装置としては、富士ゼロックス(株)社製ApeosPortIV C3370の定着器を取り外し、定着温度が変更できるように改造したものを使用した。定着評価装置のニップ幅は6mm、ニップ厚は1.6kgf/cm、プロセス速度は175mm/secであった。
定着温度90℃から180℃まで、5℃間隔にて未定着画像の定着を行い、剥離不良による画像欠損および画像乱れの無い良好な定着画像を折り曲げて50g重の荷重をかけ、その部分の画像欠損度合いを観察し、多少の画像の剥がれが観測されるものの実用上の問題がないと判断されるレベル以上となる定着温度を最低定着温度として評価した。
A:最低定着温度が130℃未満。
B:最低定着温度が130℃以上140℃未満。
C:最低定着温度が140℃以上150℃未満。
D:最低定着温度が150℃以上。
−高温高湿画像ディフェクトの評価−
富士ゼロックス製DocuCentreColor400を、低温低湿度環境下(10℃、15%RH)で1日間放置後、エリアカバレッジ1%の画像を100,000枚連続で出力した。そして、上記画像形成装置を高温高湿度環境下(30℃、85%RH)で1日間放置した。続いて、エリアカバレッジ20%の画像を20,000枚連続で出力した。エリアカバレッジ20%の画像を20,000枚連続出力したものについて、最後の計100枚をチェックし、画像不良(色筋、色抜け等)が発生した枚数をカウントした。
A:画像不良が発生した枚数≦1枚
B:1枚<画像不良の発生した枚数≦5枚
C:5枚<画像不良の発生した枚数≦10枚
D:10枚<画像不良の発生した枚数≦20枚
E:20枚<画像不良の発生した枚数
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (13)

  1. エチレン及び炭素数3以上10以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種の非極性モノマー単位(X)と、マレイン酸基及び無水マレイン酸基の少なくとも一方を有する極性モノマー単位(Y)と、前記非極性モノマー単位(X)及び前記極性モノマー単位(Y)の少なくとも一方に対する重合性を有するモノマー単位(Z)と、を含む組成物の重合体である極性基含有オレフィン系樹脂を含有し、
    酸価が10mgKOH/g以上60mgKOH/g以下である静電荷像現像用トナー。
  2. 前記極性基含有オレフィン系樹脂は、前記非極性モノマー単位(X)として、エチレン及び炭素数3以上6以下のα−オレフィンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む組成物の重合体である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記極性基含有オレフィン系樹脂は、全モノマー単位に対して、前記極性モノマー単位(Y)が占める割合が1質量%以上20質量%以下である組成物の重合体である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記極性基含有オレフィン系樹脂は、前記モノマー単位(Z)として、下記式(Z1)で表されるアクリル系エステルを含む組成物の重合体である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
    式(Z1) HC=C(RZ1)−COO−RZ2
    式中、RZ1はメチル基又はエチル基を表し、RZ2は炭素数1以上6以下のアルキル基を表す。
  5. 含有される樹脂成分の全質量に対して、前記極性基含有オレフィン系樹脂が占める割合が35質量%以上100質量%以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. さらにポリエステル樹脂を含有する請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記極性基含有オレフィン系樹脂の融解温度が65℃以上95℃以下である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記静電荷像現像用トナー中に含まれる全カルボキシ基のうち、マレイン酸基及び無水マレイン酸基に含まれるカルボキシ基が占める割合が10%以上100%以下である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  10. 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  11. 請求項9に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
  12. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    請求項9に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
    を備える画像形成装置。
  13. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
    請求項9に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。
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