JP2016126076A - 液体現像剤、湿式画像形成装置、及び湿式画像形成方法 - Google Patents

液体現像剤、湿式画像形成装置、及び湿式画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】液体現像剤に含有されるトナー粒子のトナーコアとシェル層との密着性を向上させることにより、現像性及び転写性に優れる液体現像剤を提供する。
【解決手段】液体現像剤は、トナー粒子と、電気絶縁性を有する液体キャリアとを含有する。トナー粒子は、トナーコアと、トナーコアを被覆するシェル層と、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーとを含む。トナーコアは、ポリエステル樹脂を含む。シェル層は、アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、液体現像剤、湿式画像形成装置、及び湿式画像形成方法に関する。
液体現像剤は、液体キャリアと、液体キャリア中に分散したトナー粒子とを含有する。トナー粒子の帯電保持性能を向上させるために、コアシェル型トナー(カプセルトナーとも称される)が検討されている。コアシェル型トナーは、トナーコアとトナーコアを被覆するシェル層とを備える複数のトナー粒子を含む。
コアシェル型トナーの製造においては、水性媒体中で、トナーコアがシェル層により被覆される。そのため、得られたコアシェル型トナーは多量の水分を含んでいる。このような含水率の高いコアシェル型トナーを、キャリアオイルのような液体キャリア中に分散させて液体現像剤を調製する場合には、トナーの液体キャリアに対する親和性が低いため、トナーに含まれるトナー粒子が互いに凝集しやすい。そこで、トナー粒子の粒度を揃えるために、凝集したトナー粒子に外力を加えて解砕することがしばしば行われている。
トナーコアとシェル層との密着性が不十分であると、このような解砕時に加えられる外力によって、シェル層がトナーコアから剥離しやすくなる。シェル層のトナーコアからの剥離は、トナーコアに含まれる結着樹脂と、シェル層を構成する樹脂との相溶性が低い場合に生じやすい。シェル層がトナーコアから剥離すると、トナーコアに含まれるカーボンブラックのような導電性着色剤が、トナー粒子の表面に露出しやすくなる。その結果、露出した導電性着色剤の導通が引き起こされ、液体現像剤に含まれるトナーの現像性及び転写性が低下しやすくなる。
液体現像剤の一例として、オルガノゾルと、顔料と、帯電制御剤と、炭化水素溶剤とを含む液体現像剤が知られている(特許文献1)。液体現像剤のオルガノゾルにおいては、トナーコアとしてエチルメタクリレートが使用され、シェルとしてラウリルメタクリレートが使用されている。
特開2004−029805号公報
しかしながら、特許文献1の液体現像剤においても、現像剤に含まれるトナー粒子のトナーコアとシェル層との密着性は十分でない。そのため、解砕時にシェル層の剥離が引き起こされないトナー粒子を含み、現像性及び転写性に優れる液体現像剤が望まれていた。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、液体現像剤に含有されるトナー粒子のトナーコアとシェル層との密着性を向上させることにより、現像性及び転写性に優れる液体現像剤を提供する。
本発明に係る液体現像剤は、トナー粒子と電気絶縁性を有する液体キャリアとを含有する。トナー粒子は、トナーコアと、トナーコアを被覆するシェル層と、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーとを含む。トナーコアは、ポリエステル樹脂を含む。シェル層は、アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂を含む。
本発明に係る湿式画像形成装置は、帯電装置と、露光装置と、液体現像装置と、転写装置とを備える。帯電装置は、感光体ドラムの表面を帯電する。露光装置は、帯電された感光体ドラムの表面を露光して、静電潜像を形成する。液体現像装置は、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を、液体現像剤を用いてトナー像として現像する。転写装置は、現像されたトナー像を記録媒体に転写する。液体現像剤が、上述の液体現像剤である。
本発明に係る湿式画像形成方法は、感光体ドラムの表面を帯電する工程と、帯電された感光体ドラムの表面を露光して、静電潜像を形成する工程と、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を、液体現像剤を用いてトナー像として現像する工程と、現像されたトナー像を記録媒体に転写する工程とを含む。液体現像剤が、上述の液体現像剤である。
本発明の液体現像剤は、液体現像剤に含有されるトナー粒子がビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーを有する。これにより、トナー粒子のトナーコアとシェル層との密着性を向上させることができる。その結果、現像性及び転写性に優れる液体現像剤を得ることができる。
本発明の実施形態に係る湿式画像形成装置の概略構成図である。 図1に示される湿式画像形成装置が備える液体現像装置及びその周辺の概略構成図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。
[第一実施形態:液体現像剤]
本発明の第一実施形態は、液体現像剤である。本実施形態に係る液体現像剤は、トナー粒子と、電気絶縁性を有する液体キャリアとを含有する。以下、液体現像剤に含有される、トナー粒子、及び電気絶縁性を有する液体キャリアについて説明する。また、液体現像剤の調製方法、及び物性についても説明する。
<1.トナー粒子>
本実施形態の液体現像剤に含有されるトナー粒子は、トナーコアと、トナーコアを被覆するシェル層(カプセル層)と、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーとを含む。トナーコアは、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含む。シェル層は、アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂を含む。
トナー粒子に含まれるトナーコアの結着樹脂(例えば、ポリエステル樹脂)と、シェル層を構成する樹脂(例えば、アクリル樹脂、又はスチレンアクリル樹脂)との相溶性が低い場合、液体現像剤の調製時の解砕によって、トナー粒子からシェル層が剥離しやすくなる。しかし、本実施形態の液体現像剤に含有されるトナー粒子は、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーを含有する。このようなコポリマーによって、トナーコアに対するシェルの密着性を向上させることができる。その結果、トナー粒子からのシェル層の剥離を抑制することができ、現像剤の現像性及び転写性を向上させることができる。
以下、本実施形態の液体現像剤に含有されるトナー粒子に含まれる、トナーコア、シェル層、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーについて説明する。また、トナー粒子の調製方法、及びトナー粒子の物性についても説明する。
<1−1.トナーコア>
トナーコアは、結着樹脂であるポリエステル樹脂を含有する。トナーコアは、必要に応じて、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、及び電荷制御剤)を含有してもよい。なお、トナーコアが例示した成分の全てを有していることは必須ではなく、トナーの用途に応じて必要のない成分(例えば、着色剤、離型剤、又は電荷制御剤)を割愛してもよい。以下、結着樹脂、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及びトナーコアの製造方法を説明する。
<1−1−1.結着樹脂(ポリエステル樹脂)>
トナーコアに含まれる結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が用いられる。結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることにより、トナーコア中の着色剤の分散性、液体現像剤に含まれるトナーの帯電性、及び記録媒体に対する液体現像剤に含まれるトナーの定着性を向上させることができる。
結着樹脂として用いられるポリエステル樹脂は、例えば2価又は3価以上のアルコールと、2価又は3価以上のカルボン酸とを、縮重合又は共縮重合することで得られる。
結着樹脂としてのポリエステル樹脂の調製に用いられるアルコールの好適な例としては、ジオール類、ビスフェノール類、又は3価以上のアルコールが挙げられる。
ジオール類の具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、又はポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
ビスフェノール類の具体例としては、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、又はポリオキシプロピレン化ビスフェノールAが挙げられる。
3価以上のアルコールの具体例としては、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、又は1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
結着樹脂としてのポリエステル樹脂の調製に用いられるカルボン酸の好適な例としては、2価カルボン酸、又は3価以上のカルボン酸が挙げられる。
2価カルボン酸の具体例としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、コハク酸、又はアルキルコハク酸もしくはアルケニルコハク酸(例えば、n−ブチルコハク酸、n−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、又はイソドデセニルコハク酸)が挙げられる。
3価以上のカルボン酸の具体例としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、又はエンポール三量体酸が挙げられる。
更に、2価又は3価以上のカルボン酸を、エステル形成性の誘導体(例えば、酸ハライド、酸無水物、又は低級アルキルエステル)として用いてもよい。ここで、「低級アルキル」とは、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を意味する。
ポリエステル樹脂を製造する際に、2価又は3価以上のアルコールの使用量と、2価又は3価以上のカルボン酸の使用量とを、それぞれ適宜変更することで、ポリエステル樹脂の酸価及び水酸基価をそれぞれ調整することができる。また、ポリエステル樹脂の分子量を上げると、ポリエステル樹脂の酸価及び水酸基価は低下する傾向がある。
カーボンニュートラルの観点からは、結着樹脂が、バイオマス由来のアルコール(1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、又はグリセリン)から合成されたポリエステル樹脂であることが好ましい。バイオマスからグリセリンを調製する方法の例としては、酸もしくは塩基を用いる化学的方法、又は酵素もしくは微生物を用いる生物学的手法で、植物性油脂又は動物性油脂を加水分解する方法が挙げられる。また、グリセリンは、グルコースのような糖類を含む基質から発酵法を用いて製造することもできる。1,2−プロパンジオール又は1,3−プロパンジオールのようなアルコールは、上述のようにして得られるグリセリンを原料として用いて製造することができる。公知の方法に従ってグリセリンを目的の物質に化学的に変換することができる。カーボンニュートラルの観点からは、トナーに含まれる炭素の放射性炭素同位体14Cの濃度が26.9pMC以上になるように、ポリエステル樹脂(結着樹脂)におけるバイオマス由来の炭素の割合を調整することが好ましい。
トナーコアの強度及び液体現像剤に含まれるトナーの定着性を向上させるためには、ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、1000以上2500以下であることが好ましい。同様の理由から、ポリエステル樹脂の質量平均分子量(Mw)は、3000以上20000以下であることが好ましい。ポリエステル樹脂のMnとMwの測定には、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いることができる。
結着樹脂の溶解指数(SP値)は10以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましい。SP値が10以上であると、水のSP値(23)に近付くため、結着樹脂の媒体への濡れ性が向上する。そのため、分散剤を用いない場合であっても結着樹脂の水性媒体への分散性が向上する。
結着樹脂のガラス転移点(Tg)は、20℃以上であることが好ましく、30℃以上55℃以下であることがより好ましく、30℃以上50℃以下であることが更に好ましい。こうしたTgを有する結着樹脂を用いた場合には、高速定着時においても液体現像剤に含まれるトナーの定着性が低下しにくいと考えられる。
結着樹脂のガラス転移点(Tg)は、以下に示すような方法によって測定できる。示差走査熱量計(DSC)(例えば、セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて結着樹脂の吸熱曲線を得る。得られた吸熱曲線(詳しくは、結着樹脂の比熱の変化点)から結着樹脂のガラス転移点(Tg)を求めることができる。例えば、結着樹脂(測定試料)10mgをアルミパン中に入れる。リファレンスとして空のアルミパンを使用する。測定温度25℃以上200℃以下、昇温速度10℃/分の条件で測定し、結着樹脂の吸熱曲線を得ることができる。そして、得られた結着樹脂の吸熱曲線に基づいて結着樹脂のTgを求めることができる。
結着樹脂の軟化点(Tm)は100℃以下であることが好ましく、80℃以下であることがより好ましい。結着樹脂のTmが100℃以下(より好ましくは80℃以下)であることで、高速定着時においても液体現像剤に含まれるトナーの定着性が低下しにくくなる。また、異なるTmを有する複数の樹脂を組み合わせることで、結着樹脂のTmを調整することができる。
結着樹脂の軟化点(Tm)は、例えば、高化式フローテスター(例えば、株式会社島津製作所製「CFT−500D」)を用いて測定することができる。具体的には、以下のようにして測定することができる。結着樹脂(測定試料)を高化式フローテスターにセットする。ダイス細孔径1mm、プランジャー荷重20kg/cm2、及び昇温速度6℃/分の条件で、1cm3の試料を溶融流出させる。これにより、温度(℃)/ストローク(mm)に関するS字カーブを得る。そして、得られたS字カーブから結着樹脂のTmを読み取る。具体的には、ストロークの最大値をS1、低温側のベースラインのストローク値をS2とした場合に、S字カーブ中のストロークの値が(S1+S2)/2となる温度を、測定試料のTmとして決定する。
<1−1−2.着色剤>
トナーコアは、必要に応じて着色剤を含んでいてもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。着色剤の使用量は、100質量部の結着樹脂に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましく、3質量部以上10質量部以下であることがより好ましい。
(黒色着色剤)
トナーコアは、黒色着色剤を含有していてもよい。黒色着色剤の例としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、又はアニリンブラックが挙げられる。黒色着色剤は、高い絶縁性を有する材料で被覆される黒色着色剤を用いることが好ましい。黒色着色剤は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤を用いて黒色に調色された着色剤であってもよい。
(カラー着色剤)
トナーコアは、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、又はシアン着色剤のようなカラー着色剤を含有していてもよい。
イエロー着色剤としては、例えば、有機系顔料、無機系顔料、又は、ニトロ系染料、油溶性染料が挙げられる。有機系顔料としては、例えば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントイエロー(1、5、12、15、17、74、93、180、又は185)が挙げられる。無機系顔料としては、例えば、黄色酸化鉄、又は黄土が挙げられる。ニトロ系染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー1が挙げられる。油溶性染料としては、例えば、C.I.ソルベントイエロー(2、6、14、15、19、又は21)が挙げられる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントレッド(49、57、81、又は122)、C.I.ソルベントレッド(19、49、又は52)、C.I.ベーシックレッド10、又はC.I.ディスパーズレッド15が挙げられる。
シアン着色剤としては、例えば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントブルー(15、又は16)、C.I.ソルベントブルー(55、又は70)、C.I.ダイレクトブルー(25、又は86)、又はKET.BLUE111が挙げられる。
<1−1−3.離型剤>
トナーコアは、必要に応じて離型剤を含んでいてもよい。離型剤は、液体現像剤に含まれるトナーの定着性及び耐オフセット性を向上させる目的で使用される。液体現像剤に含まれるトナーの定着性及び耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の使用量は、100質量部の結着樹脂に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましく、5質量部以上20質量部以下であることがより好ましい。
離型剤の例としては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、又はフィッシャートロプシュワックスのような脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックス又は酸化ポリエチレンワックスのブロック共重合体のような脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物;キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう、又はライスワックスのような植物系ワックス;みつろう、ラノリン、又は鯨ろうのような動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、又はペトロラタムのような鉱物系ワックス;モンタン酸エステルワックス又はカスターワックスのような脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;又は、脱酸カルナバワックスのような脂肪酸エステルの一部又は全部を脱酸化したワックスが挙げられる。
<1−1−4.電荷制御剤>
トナーコアは、必要に応じて電荷制御剤を含んでいてもよい。電荷制御剤は、トナーの帯電レベル及び帯電立ち上がり特性を向上させて、耐久性及び安定性に優れたトナーを得る目的で使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、所定の帯電レベルに短時間でトナーを帯電させることができるか否かの指標である。
トナーコアは負帯電性の電荷制御剤を含んでもよい。トナーの帯電安定性、帯電立ち上がり特性、耐久性、及び安定性を向上させるため、並びにトナーを製造するためのコストを低減するためには、負帯電性の電荷制御剤の使用量は、100質量部の結着樹脂に対して、0.5質量部以上20.0質量部以下であることが好ましく、1.0質量部以上15.0質量部以下であることがより好ましい。
負帯電性の電荷制御剤の例としては、有機金属錯体又はキレート化合物が挙げられる。負帯電性の電荷制御剤として用いられる有機金属錯体又はキレート化合物としては、アセチルアセトン金属錯体(例えば、アルミニウムアセチルアセトナート又は鉄(II)アセチルアセトナート)、サリチル酸系金属錯体、又はサリチル酸系金属塩(例えば、3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸クロム)が好ましい。なかでも、サリチル酸系金属錯体、又はサリチル酸系金属塩がより好ましい。1種の電荷制御剤を単独で使用してもよいし、2種以上の電荷制御剤を組み合わせて使用してもよい。
<1−1−5.トナーコアの製造方法>
トナーコアは、乾式粉砕法、湿式製造法(例えば、溶解懸濁造粒法)、及び高圧乳化製造法のいずれかを用いて調製することができる。
(乾式粉砕法)
乾式粉砕法を用いる場合、以下のようにしてトナーコアを調製することができる。まず、結着樹脂と着色剤とを、流動混合装置(例えば、FMミキサー、日本コークス工業株式会社製「FM20C/I」)を用いて混合する。得られた混合物を、混練機(例えば、オープンロール型2本ロール連続混練機、日本コークス工業株式会社製「ニーデックスMOS−160型」)を用いて混錬する。得られた混練物を冷却した後、粉砕機(例えば、ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて粗粉砕する。得られた粗粉砕物を、粉砕機(例えば、水冷ロータ式の機械式粉砕機、フロイント・ターボ株式会社製「ターボミル」)を用いて粉砕する。これにより、トナーコアを得る。
(湿式製造法)
湿式製造法は、均一な球状の樹脂粒子を高収率で得られる点で有利である。湿式製造法のなかでも、使用可能な樹脂の種類が多いこと、分子量調整が容易であること、樹脂を良好にブレンドできること、粒度分布がシャープであることから、溶解懸濁造粒法を用いることが好ましい。更に、溶解懸濁造粒法では、単純な工程で比較的簡単な操作によってトナーコアを得ることができるため、トナーコアの生産効率が向上すると共にコストダウンを図ることができる。
溶解懸濁造粒法を用いる場合には、以下のようにしてトナーコアを調製することができる。まず、ポリマー(結着樹脂)、及び必要に応じて内添剤を、非水溶性有機溶媒に分散させて結着樹脂の分散液を得る。得られた分散液(油相)を水性媒体(水相)と混合し、乳化機を用いて攪拌して、乳化分散させる。これにより、O/W型(水中油滴型)エマルション(乳化スラリー)を調製する。攪拌しながらO/W型エマルションに熱を加えて有機溶媒を蒸発させ、ポリマー微粒子(結着樹脂と任意の内添剤とを含む樹脂微粒子)を析出させる。これにより、トナーコアを得る。
乳化機による攪拌速度が大きくなるほど乳化スラリー中の油滴(ポリマー微粒子)の粒子径は小さくなる傾向がある。逆に、乳化機による攪拌時間が長くなるほどポリマー微粒子の粒子径分布がシャープになる傾向がある。従って、乳化機による攪拌速度及び攪拌時間を調整して、乳化スラリー中のポリマー微粒子の体積中位径(D50)を調製することができる。乳化スラリー中のポリマー微粒子の体積中位径(D50)は、0.5μm以上5.0μm以下になるように調整されることが好ましい。更に、乳化スラリー中のポリマー微粒子の総量の80体積%が、体積中位径(D50)±1μmの範囲になるように調整されることが好ましく、体積中位径(D50)±0.5μmの範囲になるように調整されることがより好ましい。また、上述の理由から、乳化機による攪拌時間が短すぎるとシャープな粒径分布が得られない。そのため、乳化機による攪拌時間は10分以上であることが好ましく、30分以上であることがより好ましい。
(高圧乳化製造法)
高圧乳化製造法を用いる場合には、以下のようにしてトナーコアを調製することができる。結着樹脂と、必要に応じて内添剤とを、流動式混合装置(例えば、FMミキサー、日本コークス工業株式会社製「FM20C/I」)を用いて混合する。得られた混合物を、混練機(例えば、オープンロール型2本ロール連続混練機、日本コークス工業株式会社製「ニーデックスMOS−160」)を用いて混練する。その後、得られた混練物を冷却する。続けて、冷却された混練物を、粉砕機(例えば、ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて粗粉砕する。更に粗粉砕物を、粉砕機(例えば、超音速ジェット粉砕機、日本ニューマチック工業株式会社製「LJ−3」)を用いて粉砕する。これにより、結着樹脂(必要に応じて内添剤を含んでもよい)の微粒子を得る。
得られた結着樹脂の微粒子を、界面活性剤と共に水性媒体に添加して、スラリー(懸濁液)を調製する。調製されたスラリーを、結着樹脂の融点よりも高い温度(例えば、165℃)に加熱して、スラリー中の結着樹脂を融解させる。得られたスラリーに強い剪断力を付与して、結着樹脂の微粒子化を行う。具体的には、高圧乳化機(例えば、吉田機械興業株式会社製「ナノマイザー」)を用いて、例えば吐出圧50MPaで3パス処理(3回乳化処理)を行う。これにより、結着樹脂の微粒子の分散液を得る。続けて、得られた分散液に凝集剤を加えて、分散液の温度を制御しながら分散液を攪拌することにより、分散液中の微粒子を成長(凝集及び合一化)させる。微粒子を成長させた分散液を、常温まで冷却した後、固液分離(ろ過)する。これにより、トナーコアを得る。
<1−2.シェル層>
シェル層は、トナーコアを被覆する。トナーコアは、一層のシェル層で被覆されてもよいし、複数のシェル層で被覆されてもよい。シェル層は、アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂を含む。アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂は、トナーコアの表面に付着して、融着融合し、比較的硬いシェル層を形成する。そのため、アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂により形成されるシェル層は、機械的ストレスによって埋没しにくく、トナーコアに対して移動しにくい(ズレにくい)。シェル層は、必要に応じて電荷制御剤を含んでいてもよい。以下、アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、電荷制御剤、及びシェル層の物性を説明する。
<1−2−1.アクリル樹脂及びスチレンアクリル樹脂>
シェル層を構成するアクリル樹脂は、アクリル系単量体の重合体である。アクリル系単量体は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アクリル樹脂の調製に用いられるアクリル系単量体の好適な例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、又は(メタ)アクリル酸アルキレンオキシド付加物の酸エステル塩が挙げられる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルの好適な例としては、(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iso−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸iso−ブチル、又は(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルが挙げられる。(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルの好適な例としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、又は(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチルが挙げられる。(メタ)アクリル酸アルキレンオキサイド付加物酸エステルの塩としては、例えば、(メタ)アクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩が挙げられる。なかでも好ましくは、メタクリル酸、アクリル酸ブチル、又はメタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩である。
なお、アクリル及びメタクリルを包括的に「(メタ)アクリル」と総称する場合がある。
シェル層を構成するスチレンアクリル樹脂は、スチレン系単量体とアクリル系単量体との共重合体である。スチレン系単量体、及びアクリル系単量体は、各々1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
スチレンアクリル樹脂の調製に用いられるスチレン系単量体の好適な例としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、ビニルトルエン、α−クロロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、又はp−エチルスチレンが挙げられる。なかでも好ましくは、スチレンである。
スチレンアクリル樹脂の調製に用いられるアクリル系単量体の好適な例としては、アクリル樹脂の調製に用いられるアクリル系単量体と同様のアクリル系単量体が挙げられる。
スチレンアクリル樹脂を調製する際に、水酸基を有する単量体(例えば、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル)を用いることで、スチレンアクリル樹脂に水酸基を導入できる。水酸基を有する単量体の使用量を適宜調整することで、得られるスチレンアクリル樹脂の水酸基価を調整することができる。
スチレンアクリル樹脂を調製する際に、(メタ)アクリル酸(単量体)を用いることで、スチレンアクリル樹脂にカルボキシル基を導入できる。(メタ)アクリル酸の使用量を適宜調整することで、得られるスチレンアクリル樹脂の酸価を調整することができる。
シェル層を構成するアクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂は、上述の単量体を用いて、公知の方法によって得ることができる。
シェル層を構成するアクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂の調製においては、上述の単量体を水性媒体中で重合させて、アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂の微粒子分散液を得、得られた樹脂微粒子分散液をそのまま後述のトナー粒子の調製(トナーコアの被覆)に用いてもよい。樹脂微粒子が、界面活性剤(例えば、アニオン系界面活性剤)と凝集性を有する場合は、樹脂微粒子分散液の乳化前に、高速せん断分散機を用いて樹脂微粒子を分散させておくことが好ましい。樹脂微粒子分散液中の樹脂微粒子の含有量は、特に限定されず目的に応じて適宜選択できる。樹脂微粒子の含有量は、樹脂微粒子分散液に対して、0.5質量%以上10質量%以下であることが好ましい。樹脂微粒子の体積中位径(D50)は、10nm以上200nm以下であることが好ましく、20nm以上100nm以下であることがより好ましい。体積中位径(D50)が10nm未満又は200nmより大きい場合には、トナー粒子の造粒性が低下し、所望のトナー粒子を得にくくなる。樹脂微粒子分散液(樹脂微粒子濃度:10質量%)のpHは、5.0以上10.0以下であることが好ましく、7.0以上9.0以下であることがより好ましい。樹脂微粒子分散液のpHが5.0未満であると、トナー粒子の凝集が進行し、所望のトナー粒子を得にくくなる。樹脂微粒子分散液のpHが、10.0を超えると、トナーコアに対するシェル層(樹脂微粒子由来のシェル層)の密着性が低下し、所望のトナー粒子を得にくくなる。
シェル層を構成するアクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂としては、市販の樹脂を用いてもよい。市販のアクリル樹脂としては、例えば、「ME−1335」、「M−141」、「PE−1126」、「QE−1432」、「F−52」、「JE−1056」、「JE−1113」、又は「KE−1148」(全て星光PMC株式会社製)が挙げられる。市販のスチレンアクリル樹脂としては、例えば、「X−436」、「RE−1075」、「QE−1042」、「KE−1062」、「KE−1060」(全て星光PMC株式会社製)が挙げられる。
カーボンニュートラルの観点からは、シェル層が、バイオマス由来のアクリル酸又はアクリル酸エステルから合成された樹脂であることが好ましい。バイオマス由来のアクリル酸を調製する方法の例としては、バイオマス由来のグリセリンを脱水してアクロレインを生成し、得られたアクロレインを酸化する方法が挙げられる。また、バイオマス由来のアクリル酸を公知の方法でエステル化することで、バイオマス由来のアクリル酸エステルを調製できる。アクリル酸エステルを調製する際に使用するアルコールとしては、バイオマスから公知の方法で調製したメタノール又はエタノールが好ましい。
シェル層を構成するアクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂の数平均分子量(Mn)は、シェル層の強度及び現像剤に含まれるトナーの定着性を向上させるために、2000以上3000以下であることが好ましい。アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂の分子量分布(数平均分子量(Mn)と質量平均分子量(Mw)との比率Mw/Mn)は、10以上20以下であることが好ましい。アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂のMnとMwの測定には、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いることができる。
シェル層を構成するアクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂の含有量は、シェル層の質量に対して、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%以上であることが特に好ましい。
<1−2−2.電荷制御剤>
シェル層は、必要に応じて電荷制御剤を含んでいてもよい。電荷制御剤は、トナーの帯電レベル又は帯電立ち上がり特性を向上させて、耐久性又は安定性に優れたトナーを得る目的で使用される。
シェル層に正帯電性の電荷制御剤を含ませることで、シェル層のカチオン性(正帯電性)を強めることができる。トナーの帯電立ち上がり特性、耐久性、もしくは安定性を向上させるため、又はトナーを製造するためのコストを低減するためには、正帯電性の電荷制御剤の使用量は、シェル層を構成する樹脂100質量部に対して、0.5質量部以上20.0質量部以下であることが好ましく、1.0質量部以上15.0質量部以下であることがより好ましい。
正帯電性の電荷制御剤の好適な例としては、アジン化合物(アジン化合物からなる直接染料)、ニグロシン化合物(ニグロシン化合物からなる酸性染料)、ナフテン酸もしくは高級脂肪酸の金属塩類、アルコキシル化アミン、アルキルアミド、又は4級アンモニウム塩が挙げられる。トナーの帯電立ち上がり特性を向上させるためには、ニグロシン化合物が特に好ましい。なお、一種の電荷制御剤を単独で使用してもよいし、2種以上の電荷制御剤を組み合わせて使用してもよい。
アジン化合物の具体例としては、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、オルトオキサジン、メタオキサジン、パラオキサジン、オルトチアジン、メタチアジン、パラチアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−オキサジアジン、1,3,4−オキサジアジン、1,2,6−オキサジアジン、1,3,4−チアジアジン、1,3,5−チアジアジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,5−テトラジン、1,2,4,6−オキサトリアジン、1,3,4,5−オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、又はキノキサリンが挙げられる。アジン化合物からなる直接染料の具体例としては、アジンファストレッドFC、アジンファストレッド12BK、アジンバイオレットBO、アジンブラウン3G、アジンライトブラウンGR、アジンダークグリ−ンBH/C、アジンディ−プブラックEW、又はアジンディープブラック3RLが挙げられる。ニグロシン化合物の具体例としては、ニグロシン、ニグロシン塩、又はニグロシン誘導体が挙げられる。ニグロシン化合物からなる酸性染料の具体例としては、ニグロシンBK、ニグロシンNB、又はニグロシンZが挙げられる。4級アンモニウム塩の具体例としては、ベンジルデシルヘキシルメチルアンモニウムクロライド又はデシルトリメチルアンモニウムクロライドが挙げられる。
4級アンモニウム塩、カルボン酸塩、及びカルボキシル基の少なくとも1つを有する樹脂(例えば、スチレン系樹脂、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、又はポリエステル樹脂)も、正帯電性の電荷制御剤として使用できる。1種の樹脂を単独で使用してもよいし、2種以上の樹脂を組み合わせて使用してもよい。樹脂の分子量は任意である。
<1−2−3.シェル層の物性>
シェル層の厚さは、1nm以上20nm以下であることが好ましく、1nm以上10nm以下であることがより好ましい。シェル層の厚さが20nm以下であると、現像剤に含まれるトナーを記録媒体へ定着させる際の加熱及び加圧によりシェル層が容易に破壊されるようになる。その結果、トナーコアに含まれる結着樹脂及び離型剤の各々の軟化又は溶融が速やかに進行し、現像剤に含まれるトナーを低温で記録媒体に定着させることが可能になる。更に、シェル層の厚さが20nm以下であるとシェル層の帯電性が強くなり過ぎないため、画像形成が適正に行われるようになる。一方、シェル層の厚さが1nm以上であると、シェル層の強度が十分大きくなり、トナーが衝撃(例えば、輸送時の衝撃)を受けた場合でも、シェル層が破壊されにくくなる。その結果、トナーの保存性が向上する。
シェル層の厚さは、市販の画像解析ソフトウェア(例えば、三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いてトナー粒子の断面のTEM撮影像を解析することによって計測できる。なお、シェル層の厚さが薄い場合には、TEM画像上でのトナーコアとシェル層との界面が不明瞭になって、シェル層の厚さの測定が困難になる場合がある。このような場合には、TEM撮影と電子エネルギー損失分光法(EELS)とを組み合わせてトナーコアとシェル層との界面を明確にすることにより、シェル層の厚さを測定することができる。具体的には、TEM画像中で、EELSを用いてシェル層の材質に特徴的な元素(例えば、窒素元素)のマッピングを行うことで、シェル層の厚さを測定し易くなる。
<1−3.ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマー>
トナー粒子は、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーを含有する。ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーを含有することにより、トナーコアに対するシェル層の原料(樹脂微粒子)の吸着が促進されると考えられる。そのため、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーは、被覆助剤として使用されることが好ましい。
ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーは、トナーコアに対するシェル層の原料(樹脂微粒子)の吸着を促進するために、トナーコアとシェル層との間、及び/又はシェル層の内部に存在することが好ましい。
ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーは、コポリマーを構成する繰り返し単位の総数に対して、20個数%以上40個数%以下のビニルピロリドン由来の単位を含むことが好ましい。ビニルピロリドン由来の単位としては、例えば、下記一般式(1)で表されるビニルピロリドン由来の繰り返し単位が挙げられる。
Figure 2016126076
一般式(1)中、R1、R2、R3、及びR4は、各々独立して、水素原子、炭素原子数1以上20以下のアルキル基、又は炭素原子数2以上20以下のアルケニル基を示し、且つ、R1、R2、R3、及びR4のうちの1つ以上は、炭素原子数1以上20以下のアルキル基、又は炭素原子数2以上20以下のアルケニル基である。
1、R2、R3、又はR4が、炭素原子数1以上20以下のアルキル基である場合、このようなアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、及びイコシル基が挙げられる。炭素原子数1以上20以下のアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
1、R2、R3、又はR4が、炭素原子数2以上20以下のアルケニル基である場合、このようなアルケニル基としては、例えば、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、及びイコセニル基が挙げられる。炭素原子数2以上20以下のアルケニル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。R1、R2、R3、又はR4が炭素原子数3以上20以下のアルケニル基である場合、このようなアルケニル基は、1個の二重結合を有してもよいし、複数の2重結合を有してもよい。
ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーとして、好ましくは、炭素原子数3以上32以下のアルケンと、ビニルピロリドン誘導体とのコポリマーが挙げられる。ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーとして、好ましくは、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、ノナデセン、エイコセン、ドコセン、及びトリアコンテンからなる群から選択されるアルケンと、下記一般式(2)で表されるビニルピロリドン誘導体とのコポリマーが挙げられる。
Figure 2016126076
一般式(2)中、R21、R22、R23、及びR24は、各々独立して、水素原子、炭素原子数1以上20以下のアルキル基、又は炭素原子数2以上20以下のアルケニル基を示し、且つ、R21、R22、R23、及びR24のうちの1つ以上は、炭素原子数1以上20以下のアルキル基、又は炭素原子数2以上20以下のアルケニル基である。
21、R22、R23、又はR24が、炭素原子数1以上20以下のアルキル基である場合、このようなアルキル基としては、R1、R2、R3、又はR4における炭素原子数1以上20以下のアルキル基と同様の基が挙げられる。
21、R22、R23、又はR24が、炭素原子数2以上20以下のアルケニル基である場合、このようなアルケニル基としては、R1、R2、R3、又はR4における炭素原子数2以上20以下のアルケニル基と同様の基が挙げられる。
ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーとしては、市販品を用いてもよい。市販のビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーとしては、Ashland株式会社製「Antaron V−220(コポリマー中に20質量%以上28質量%以下のピロリドン単位を含み、8600の質量平均分子量を有する、ポリビニルピロリドン/エイコセンコポリマー)」、Ashland株式会社製「Ganex V−220(ポリビニルピロリドン/エイコセンコポリマー)」、Induchem株式会社製「Unimer U−15(ポリビニルピロリドン/エイコセンコポリマー)」、Ashland株式会社製「Antaron V−216(ポリビニルピロリドン/ヘキサデセンコポリマー)」、Ashland株式会社製「Ganex V−216(ポリビニルピロリドン/ヘキサデセンコポリマー)」、Induchem株式会社製「Unimer U−151(ポリビニルピロリドン/ヘキサデセンコポリマー)」、Ashland株式会社製「Antaron WP−660(トリコンタニルポリビニルピロリドンコポリマー)」、Ashland株式会社製「Ganex WP−660(トリコンタニルポリビニルピロリドンコポリマー)」、又はInduchem株式会社製「Unimer U−6(トリコンタニルポリビニルピロリドンコポリマー)」が挙げられる。
ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーの含有量は、トナー粒子の質量に対して、例えば1質量%以上60質量%以下であり、好ましくは5質量%以上15質量%以下である。
<1−4.トナー粒子の調製方法>
トナー粒子は、公知の方法により調製することができる。トナー粒子は、例えば、上述のトナーコア、アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂の微粒子分散液、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマー、及び水性媒体を混合し、加熱することにより得ることができる。加熱方法は特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。加熱方法としては、例えば、静止状態で加熱する方法、又は攪拌下で加熱する方法が挙げられる。加熱温度は特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂の微粒子をトナーコアに付着し固定化するという観点から、加熱温度は50℃以上60℃以下であることが好ましい。
<1−5.トナー粒子の物性>
上述のトナーコア、シェル層、及びビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーを用いて、トナー粒子が形成される。トナー粒子の形状はカプセル化の工程で円形になる。カプセル化後のトナー粒子の円形度は、0.95以上0.99以下であることが好ましい。円形度は、例えば、シスメックス株式会社製「FPIA(登録商標)3000」を用いて、3000個のトナー粒子の円形度を測定し、測定された円形度の平均値を算出することで、得ることができる。触覚型の複雑な形状を有するトナー粒子を含む液体現像剤も知られている。しかし、液体キャリアの粘度が高くなった場合に、高速で現像、転写されるためには円形度の高いトナーが好ましい。
トナーコアの円形度が低くても、シェル層を設けることで、トナー粒子の円形度が向上することがある。液体キャリアの粘度が高い場合でも高速での現像及び転写を可能にするためには、トナー粒子の円形度が0.95以上0.99以下であることが好ましい。また、トナー粒子の体積中位径(D50)は、0.2μm以上4.0μm以下であることが好ましい。
カーボンニュートラルの観点からは、トナーがバイオマス由来の材料を含むことが好ましい。具体的には、トナーに含まれる炭素中のバイオマス由来の炭素の比率が25質量%以上90質量%以下であることが好ましい。バイオマスの種類は特に限定されず、植物性バイオマスであってもよいし、動物性バイオマスであってもよい。ただし、バイオマス由来の材料の中では、植物性バイオマス由来の材料が、安価で大量に入手しやすい。
大気中に存在するCO2のうち、放射性炭素(14C)を含むCO2の濃度は、大気中において一定に保たれている。一方、植物は、大気中の14Cを含むCO2を光合成の過程において取り込む。このため、植物の有機成分における炭素中の14Cの濃度は、大気中における14Cを含むCO2の濃度に対応する値となっていることが多い。一般的な植物の有機成分における炭素中の14Cの濃度は約107.5pMC(percent Modern Carbon)である。また、動物に含まれる炭素は植物に含まれる炭素に由来するため、動物の有機成分における炭素中の14Cの濃度も、植物と同様の傾向がある。
トナー中の炭素のうちのバイオマス由来の炭素の比率は、例えば次の式1に従って求めることができる。
バイオマス由来の炭素の比率(質量%)=(X/107.5)×100(式1)
なお、式1中、X(pMC)は、トナー中に含まれる14Cの濃度である。石油化学製品の炭素元素中における14Cの濃度は、例えばASTM−D6866により測定できる。式1及びASTM−D6866により、トナー中の炭素のうちのバイオマス由来の炭素の比率及び14Cの濃度を求めることができる。
また、含有炭素中のバイオマス由来の炭素の割合が25質量%以上であるプラスチック製品は、カーボンニュートラルの観点で好ましい。こうしたプラスチック製品には、バイオマスプラマーク(日本バイオプラスチック協会認証)が与えられる。含有炭素中のバイオマス由来の炭素の割合が25質量%以上であるトナーについて、そのトナー中の14Cの濃度Xを式1から求めると、14Cの濃度Xは26.9pMC以上となる。
<2.液体キャリア>
本実施形態に係る液体現像剤は、液体キャリアを含有する。液体キャリアは電気絶縁性を有する。液体キャリアには、複数のトナー粒子が分散している。
液体キャリアとしては、例えばキャリアオイルを用いることができる。キャリアオイルとしては、脂肪族炭化水素のノルマルパラフィン系オイル、又は脂肪族炭化水素のイソパラフィン系オイルが挙げられる。高い電気絶縁性を有する有機溶剤も、キャリアオイルとして用いることができる。
本実施形態に係る液体現像剤に含有される液体キャリアは、電気絶縁性を有する。得られる液体現像剤の電気絶縁性を損なわないために、液体キャリアの25℃における体積抵抗は1010Ω・cm以上(換言すれば、電気伝導度が100pS/cm以下)であることが好ましい。
液体キャリアは主に、電気絶縁性の有機溶剤から構成されることが好ましい。液体キャリアを構成する有機溶剤としては、常温で液体として存在する脂肪族炭化水素(n−パラフィン系炭化水素、iso−パラフィン系炭化水素、又はこれらの混合物)が好ましい。常温で液体として存在する直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素の具体例としては、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、シクロヘキサン、パークロロエチレン、又はトリクロロエタンが挙げられる。
液体キャリアとして好適な市販品を以下に示す。液体キャリアの市販品の具体例としては、株式会社MORESCO製の「モレスコホワイトP−40」、「モレスコホワイトP−55」、又は「モレスコホワイトP−70」のような流動パラフィンが挙げられる。また、液体キャリアの市販品の具体例としては、コスモ石油株式会社製の「コスモホワイトP−60」、「コスモホワイトP−70」、又は「コスモホワイトP−120」のような流動パラフィンも挙げられる。また、液体キャリアの市販品の具体例としては、出光興産株式会社製の「IPソルベント1620」、又は「IPソルベント2028」のようなイソパラフィン系炭化水素も挙げられる。液体キャリアとしては、比較的分子量が高く、不揮発性のパラフィンオイルが好ましい。
液体キャリアには、必要に応じて分散剤を添加してもよい。分散剤は、例えば液体キャリア中のトナー粒子の分散を促進して安定化する目的で用いられる。液体キャリア中の分散剤の含有量は1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、2質量%以上6質量%以下であることがより好ましい。
液体キャリアに添加される分散剤の具体例としては、水酸基含有カルボン酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ステアリルアミンアセテート、又はシリコーン系活性剤が挙げられる。分散剤の好適な例としては、脂肪酸ポリエステルアミン重合体、又はポリビニルピロリドンが挙げられる。
液体キャリアに添加される分散剤として脂肪酸ポリエステルアミン重合体を用いる場合、脂肪酸ポリエステルアミン重合体の質量平均分子量は、例えば500以上20000以下の範囲にあることが好ましく、1000以上10000以下の範囲にあることがより好ましく、2000以上8000以下の範囲にあることがより好ましい。脂肪酸ポリエステルアミン重合体は、直鎖型の重合体であってもよいし、分岐型(櫛型)の重合体であってもよい。分岐型の重合体は直鎖型の重合体よりもポリエステル樹脂への吸着性が良好になる傾向がある。分岐型の脂肪酸ポリエステルアミン重合体は、分岐した炭素鎖を有するポリエステル、及び、分岐したポリアルキレンイミン化合物の少なくとも1種を用いて合成することができる。脂肪酸ポリエステルアミン重合体は、ポリエステルの末端のカルボキシル基(末端カルボン酸)をポリアルキレンイミン化合物又はアミノ化合物と反応させることにより合成することができる。脂肪酸ポリエステルアミン重合体の合成に用いられるポリエステルは、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールとの重合、又は分子内に水酸基及びカルボキシル基を有する脂肪族ヒドロキシカルボン酸(例えば、12−ヒドロキシステアリン酸)の縮重合によって得られる。また、ポリアルキレンイミン化合物の好適な例としては、炭素数1以上4以下のアルキレンイミン化合物の重合体が挙げられる。
液体キャリアに添加される分散剤として好適な市販品を以下に示す。分散剤の市販品の具体例としては、ルーブリゾール社製の「ソルスパース9000」、「ソルスパース11200」、「ソルスパース13940」、「ソルスパース16000」、「ソルスパース17000」、又は「ソルスパース18000」;Ashland株式会社製の「Antaron V−216」、「Antaron V−220」、又は「Antaron W−660」(「Antaron」は登録商標);BYK Chemie社製の「Disperbyk−109」又は「Disperbyk−130」が挙げられる。なお、「ソルスパース13940」の質量平均分子量は約3000である。「ソルスパース13940」は、12−ヒドロキシステアリン酸の縮重合によって得られるポリエステルの末端カルボン酸にアミノ化合物を反応させることにより合成される。
<3.液体現像剤の調製方法>
上述のトナー粒子を、上述の液体キャリアに分散させて、液体現像剤を得ることができる。トナー粒子が水性媒体に懸濁した状態(懸濁液)で用いられる場合には、トナー粒子を含む懸濁液を乾燥させて、完全に水性媒体を除去した後、乾燥したトナー粒子を液体キャリアに分散させることにより、液体現像剤を得ることができる。また、トナーコアが上述の湿式製造法で調製される場合には、トナー粒子を含む懸濁液をドライアップ又はフラッシングすることにより、液体キャリアに分散させることができる。ドライアップは、トナー粒子を含む懸濁液を完全に乾燥させ、乾燥したトナー粒子を液体キャリアに分散させる方法である。フラッシングは、以下の方法で行われる。まず、トナー粒子を含む懸濁液を濾過して水分を除去し、ウェットケーキ状のトナー粒子(含水率10%程度)を得る。得られたウェットケーキ状のトナー粒子を液体キャリアに分散し、攪拌しながら減圧留去する。これにより、ウェットケーキ状のトナー粒子に含まれる水性溶媒を、液体キャリアで置換する。
<4.液体現像剤の物性>
以下、本実施形態の液体現像剤の物性について説明する。液体現像剤の粘度は、測定温度20℃において、10mPa・s以上175mPa・s以下であることが好ましい。
液体現像剤には、トナー粒子から剥離したシェル層由来の粒子であって、粒子径0.1μm以上0.5μm以下であるシェル層由来の粒子が含有されないことが好ましい。
液体現像剤に含有されるシェル層由来の粒子は、以下のようにして生じると考えられる。トナーコアがシェル層で被覆されたトナー粒子を液体キャリア中に分散させると、トナー粒子の凝集塊が生じることがある。トナー粒子の粒度分布を適正な分布にするために、生じた凝集塊を解砕することがしばしば行われる。しかし、メディアを用いる分散機(例えば、ボールミル、又はサンドミル)で解砕する場合、トナーコアに対するシェル層の密着性が弱いと、解砕時の外力によって、トナー粒子からシェル層が剥離してしまう。その結果、剥離したシェル層が、0.1μm以上0.5μm以下のシェル層由来の粒子となり、現像剤の現像性及び転写性に悪影響を及ぼすと考えられる。
剥離したシェル層の存在は、粒度分布測定器を用いて確認することができる。具体的には、調製された現像剤を、粒度分布測定機(例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置、MALVERN株式会社製「MASTERSIZER2000」)を用いて測定することができる。試料として、例えば、キャリアオイルで100倍希釈した現像剤を用いる。粒度分布は、例えば、フロー方式によって測定できる。現像剤の粒度分布を測定することにより、粒子径0.1μm以上0.5μm以下の範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認する。これにより、トナー粒子から剥離したシェル層由来の粒子であって、粒子径0.1μm以上0.5μm以下であるシェル層由来の粒子が含有されないことを確認することができる。
以上、本実施形態に係る液体現像剤について説明した。本実施形態に係る液体現像剤は、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーを含有する。これにより、トナー粒子のトナーコアとシェル層との密着性を向上させることができる。その結果、本実施形態に係る液体現像剤は、現像性及び転写性に優れる。
<第二実施形態:湿式画像形成装置>
本発明の第二実施形態は、湿式画像形成装置(以下、「画像形成装置」と記載する場合がある)である。以下、図1を参照して、本実施形態に係る画像形成装置を説明する。
なお、以下の説明で用いられる「上」、「下」、「左」、「右」のような方向を表す用語は、単に説明の明瞭化を目的とし、本発明を何ら限定しない。また、以下の説明で用いられる「シート」という用語は、例えば、上質普通紙、プリント専用紙、コピー用紙、トレーシングペーパー、厚紙、又はOHPシートのような、画像を形成することが可能なあらゆる記録媒体を意味する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。本実施形態の画像形成装置1Aについて、カラープリンターを例に挙げて説明する。しかし、本実施形態の画像形成装置1Aは、モノクロプリンター、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機のような画像形成装置、及び記録媒体に画像を形成することができるその他のあらゆる湿式の画像形成装置であってもよい。
図1に示すように、画像形成装置1Aは、画像形成のための様々なユニット、及び部品を収納している。画像形成装置1Aは、図1に示される部分の下部に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色用の液体現像剤循環装置を更に収納している。しかし、ここでは液体現像剤循環装置の図示を省略する。
画像形成装置1Aは、画像形成部2と、記録媒体収容部(給紙カセット、又はシート収容部)3と、二次転写部(二次転写ローラー)4と、排出部(排出ローラー)6と、記録媒体搬送部7とを備える。画像形成部2は、画像データに基づいて画像を形成するタンデム式の画像形成部である。記録媒体収容部3は、記録媒体を収容する。二次転写部4は、画像形成部2で形成された画像を記録媒体上に転写する。排出部6は、画像が転写された記録媒体を画像形成装置1Aの外に排出する。記録媒体搬送部7は、記録媒体収容部3から排出部6まで記録媒体を搬送する。
画像形成装置1Aは、二次転写部4と排出部6との間に、定着部5が配置される。定着部5は、転写された画像を記録媒体に定着する。定着部5は、加熱ローラー51及び加圧ローラー52を備える。加熱ローラー51及び加圧ローラー52は、記録媒体を挟むように対向して配置される。
画像形成部2は、中間転写ベルト21と、中間転写ベルト21のクリーニング部22と、画像形成ユニットFY、FM、FC、及びFBとを備える。画像形成ユニットFY、FM、FC、及びFBは、各々イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及びブラック(Bk)の各色にそれぞれ対応した画像形成ユニットである。
中間転写ベルト21は導電性を有する幅広の無端状のベルト部材である。中間転写ベルト21は、図1では時計回りに循環駆動する。中間転写ベルト21の循環駆動では、外側を向く面を「表面」と記し、内側を向く面を「裏面」と記す。
画像形成ユニットFY、FM、FC、及びFBは、中間転写ベルト21の下側走行面に沿って並べて配置されている。なお、画像形成ユニットFY、FM、FC、及びFBの配置の順番は図1に示された限りではなく、適宜変更できる。
画像形成ユニットFY、FM、FC、及びFBは、感光体ドラム10と、帯電装置11と、露光装置12と、液体現像装置14と、一次転写ローラー20と、クリーニング装置26と、除電装置13とを備える。
円柱状の感光体ドラム10の表面(周面)は、トナー像を担持可能である。トナー像は、帯電(本実施形態ではプラス極性に帯電)されたトナー粒子によって、静電潜像から顕像(トナー像)化された画像である。感光体ドラム10は、図1では反時計回りに回転可能である。
帯電装置11は、感光体ドラム10の表面を一様に帯電する。
露光装置12は、例えば、LEDを光源として有する。露光装置12は、外部の機器から入力された画像データに基づいて、一様に帯電された感光体ドラム10の表面に、光を照射する(露光する)。その結果、感光体ドラム10の表面に、画像データに基づいた静電潜像が形成される。
液体現像装置14では、上述の第一実施形態の液体現像剤が用いられる。液体現像装置14は、感光体ドラム10の表面に形成された静電潜像に対向するように、液体現像剤を保持する。続いて、感光体ドラム10の表面に形成された静電潜像を、液体現像剤(具体的には、液体現像剤に含有される帯電されたトナー粒子)を用いて、顕像(トナー像)化する。その結果、静電潜像がトナー像として現像される。
以下、図2を参照して、画像形成装置1Aが備える液体現像装置14について説明する。図2は、図1に示す画像形成装置1Aが備える液体現像装置14、及びその周辺の概略構成図である。図2に示すように、液体現像装置14は、現像容器140、現像ローラー141、供給ローラー(アニロックスローラー)142、支持ローラー(汲み上げローラー)143、供給ローラーブレード(薄膜規制ブレード)144、現像クリーニングブレード145、現像剤回収装置146、及び現像ローラー帯電装置147を備える。
現像容器140は、容器内部に液体現像剤が供給され、液体現像剤を貯留する。液体現像剤に対して、キャリア液とトナー粒子との濃度調整が予め行われる。続いて、液体現像剤は、供給ノズル278から現像容器140の内部へ供給される。その場合、液体現像剤は、供給ローラー142と支持ローラー143とのニップ部へ向けて供給される。液体現像剤の余剰分は、支持ローラー143の下方へ落下する。落下した液体現像剤は、現像容器140の底部に貯留される。貯留された液体現像剤は、第二パイプ82を通して回収された後、再生され再利用される。
支持ローラー143は、現像容器140の略中央に配置される。支持ローラー143は、供給ローラー142に下方から当接してニップ部を形成する。供給ローラー142は、支持ローラー143の直上ではなく、供給ノズル278から離れる方向にずれて配置される。供給ローラー142の周面には、液体現像剤を保持するための溝が設けられる。図2において点線矢印で示すように、支持ローラー143は回転軸周りに反時計方向に、供給ローラー142は回転軸周りに時計方向に回転する。
供給ノズル278から供給される液体現像剤は、供給ローラー142と支持ローラー143とのニップ部における支持ローラー143の回転方向上流側で、一時的に滞留される。供給ローラー142と支持ローラー143との回転に伴って、液体現像剤は、供給ローラー142の溝に保持された状態で上方へ運ばれる。供給ローラーブレード144は、供給ローラー142の周面に圧接する。供給ローラーブレード144は、供給ローラー142の溝に保持される液体現像剤の量が所定量になるように規制する。供給ローラーブレード144を用いて掻き落とされた余剰の液体現像剤は、現像容器140の底部に貯留される。
現像ローラー141は、現像容器140の上部開口部に、供給ローラー142と接するように配置される。現像ローラー141は、供給ローラー142と同方向に回転する。回転に伴い、現像ローラー141と供給ローラー142とが当接するニップ部では、現像ローラー141の表面は供給ローラー142の表面と逆方向に移動する。このようにして、供給ローラー142の周面に保持された液体現像剤が、現像ローラー141の周面に受け渡される。供給ローラー142の溝に保持される液体現像剤の量(液体現像剤の薄層の厚み)が所定値に規制されているため、現像ローラー141の表面に担持される液体現像剤の量(液体現像剤の薄層の厚み)もまた所定値に保たれる。
現像ローラー帯電装置147は、現像ローラー141上に形成された液体現像剤の薄層を帯電する。より具体的には、液体現像剤に含まれるトナー粒子の帯電極性と同極性のバイアス電位(本実施形態では、正極性のバイアス電位)を、現像ローラー141に外表面側から与える(現像コロナチャージ)。これにより、現像ローラー141の表面に担持された液体現像剤の薄層に含まれるトナー粒子を、現像ローラー141の表面側に移動させる。その結果、液体現像剤の薄層中のトナー粒子が、電界的作用に起因して現像ローラー141側に集合し圧縮される(コンパクション処理)。これにより、現像ローラー141側に高濃度のトナー粒子の層が形成される。なお、液体現像剤の薄層の表面電位に関し、帯電(電圧印加)の1秒後の電位は、0秒時の電位の10%以上80%以下であることが好ましい。
現像ローラー141は感光体ドラム10に当接している。そのため、現像ローラー141上の液体現像剤の薄層が、感光体ドラム10に供給されて、感光体ドラム10上の静電潜像が現像される。具体的には、感光体ドラム10の表面に形成される静電潜像の電位と、現像ローラー141に印加される現像電界の電位との電位差に起因して、画像データに基づいた画像(トナー像)が、感光体ドラム10の表面に形成される。
現像ローラー帯電装置147は、現像ローラー141と供給ローラー142との間の接触部よりも現像ローラー141の回転方向下流側に設けられる。なお且つ、現像ローラー帯電装置147は、現像ローラー141と感光体ドラム10との間の接触部よりも現像ローラー141の回転方向上流側に設けられる。現像ローラー帯電装置147は、現像ローラー141の周面に対向するように設けられる。
現像ローラー帯電装置147は、現像コロナチャージに起因して電界を発生させる。発生した電界により、現像ローラー141上の液体現像剤の薄層が2層化される。具体的には、液体現像剤の薄層が、現像ローラー141表面上のトナー粒子層と、トナー粒子層上のキャリア液層とに2層化される。現像領域(現像ローラー141と感光体ドラム10との対接領域及びその周辺領域)では、現像ローラー141上の液体現像剤の薄層がこのように2層化された状態で、感光体ドラム10の表面に接触する。このとき、現像ローラー141側に集合し圧縮されたトナー粒子が、電気泳動の原理に従って、現像ローラー141の表面から感光体ドラム10の表面に移動する。そして、感光体ドラム10の表面の静電潜像を、画像(トナー像)として顕像化する。
上述のように、現像ローラー141上の液体現像剤の薄層内のトナー粒子は、現像ローラー帯電装置147による現像コロナチャージに起因して、現像前に現像ローラー141の表面上に圧縮されている(コンパクション処理)。そのため、感光体ドラム10の表面の非画像域では、現像剤に含まれるトナー粒子が感光体ドラム10の表面に接触しない。その結果、感光体ドラム10の表面の非画像域にトナー粒子が付着することを抑制でき、形成される画像にカブリが生じることを抑制できる。また、現像コロナチャージによる電界形成に起因して、現像ローラー141上の液体現像剤の薄層内のトナー粒子には、電荷が注入される。そのため、トナー粒子が、現像電界に起因して、感光体ドラム10の表面に形成される静電潜像に良好に引き寄せられる(現像される)と共に、トナー粒子が感光体ドラム10の表面に静電気的に強固に付着する。
現像クリーニングブレード145は、現像ローラー141と感光体ドラム10との接触部に対して現像ローラー141の回転方向の下流側で接触するように配置される。現像クリーニングブレード145は、感光体ドラム10への現像動作を終えた現像ローラー141の表面の液体現像剤を除去する。
現像剤回収装置146は、現像クリーニングブレード145で除去された液体現像剤を回収して、現像剤回収装置146から第一パイプ81へ液体現像剤を送り出す。以上、図2を参照して、画像形成装置1Aが備える液体現像装置14について説明した。
以下、図1を参照して、本実施形態に係る画像形成装置の説明を続ける。一次転写ローラー20は、中間転写ベルト21の裏面に、感光体ドラム10と対向して配置される。一次転写ローラー20には、電源(図示せず)から画像中のトナー粒子とは逆極性(本実施形態ではマイナス)の電圧が印加される。一次転写ローラー20は、中間転写ベルト21との接触位置で、中間転写ベルト21にトナー粒子と逆極性の電圧を印加する。中間転写ベルト21は導電性を有する。そのため、印加された電圧に起因して、中間転写ベルト21の表面側及びその周辺に、トナー粒子が引き付けられる。つまり、感光体ドラム10の表面に現像された画像が、中間転写ベルト21に転写される。中間転写ベルト21は、画像(トナー像)を担持して、記録媒体まで搬送する。つまり、中間転写ベルト21は像担持体として機能する。
クリーニング装置26は、感光体ドラム10から中間転写ベルト21に転写されずに残留した液体現像剤を、クリーニングする。クリーニング装置26は、残留現像剤搬送スクリュー261と、クリーニングブレード262とを備える。残留現像剤搬送スクリュー261は、クリーニング装置26内に配置される。残留現像剤搬送スクリュー261は、クリーニングブレード262を用いて掻き取られてクリーニング装置26内に収納された残留現像剤を、クリーニング装置26の外部に搬送する。
板状のクリーニングブレード262は、感光体ドラム10の回転軸方向に延びる。クリーニングブレード262は、感光体ドラム10の表面に残留した液体現像剤を掻き取る。クリーニングブレード262の一端部は、感光体ドラム10の表面に摺接する。クリーニングブレード262の一端部は、感光体ドラム10の回転に伴って、感光体ドラム10上に残留した液体現像剤を掻き取る。
除電装置13は、除電用の光源を有する。除電装置13は、次の周回の画像形成に備えるために、クリーニングブレード262による液体現像剤の除去後、感光体ドラム10の表面を光源からの光を用いて除電する。
図1に示される記録媒体収容部3は、その表面に画像を定着させ、画像を形成させる記録媒体を収容する。記録媒体収容部3は、画像形成装置1Aの下部に配置される。また、記録媒体収容部3は、記録媒体を収容可能に形成された給紙カセット(図示せず)を含む。
二次転写部4は、中間転写ベルト21上に形成された画像(トナー像)を記録媒体に転写する。二次転写部4は、ベルト支持ローラー41と、二次転写ローラー42とを有する。ベルト支持ローラー41は、中間転写ベルト21を支持する。二次転写ローラー42は、ベルト支持ローラー41に対向して配置される。なお、本実施形態では、二次転写部4と、上述の一次転写ローラー20と、中間転写ベルト21とが、転写装置を構成する。
記録媒体に画像が転写され定着された後、画像形成装置1Aの上面に設けられた排出部(排出ローラー対)6に記録媒体が排出される。記録媒体搬送部7は、複数の搬送ローラー対(例えば、フィードローラー、及びレジストローラー)を備える。記録媒体搬送部7は、記録媒体収容部3から、二次転写部4を経て、排出部6まで記録媒体を搬送する。
以上、図1及び図2を参照して、本実施形態の画像形成装置を説明した。本実施形態の画像形成装置では、前述の第一実施形態に係る液体現像剤が用いられる。そのため、本実施形態の画像形成装置の現像性及び転写性を向上させることができ、優れた画像を得ることができる。
<第三実施形態:湿式画像形成方法>
本発明の第三実施形態は、湿式画像形成方法(以下、「画像形成方法」と記載する場合がある)である。本実施形態の画像形成方法は、以下の工程を含む。また、本実施形態の画像形成方法では、上述の第一実施形態の液体現像剤が用いられる。
(1)感光体ドラムの表面を帯電する工程(帯電工程)、
(2)帯電された感光体ドラムの表面を露光して、静電潜像を形成する工程(露光工程)、
(3)感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を、液体現像剤を用いてトナー像として現像する工程(現像工程)、及び
(4)現像されたトナー像を記録媒体に転写する工程(転写工程)。
本実施形態の画像形成方法は、上述の第二実施形態の画像形成装置によって行われる画像形成と同様の工程を含む。第二実施形態における説明と重複する説明は適宜省略するが、本実施形態の画像形成方法の範囲は限定されない。以下、図1を参照して、帯電工程、露光工程、現像工程、及び転写工程を説明する。
<1.帯電工程>
帯電工程においては、帯電装置11が、感光体ドラム10の表面を一様に帯電させる。このような帯電装置11の動作が、帯電工程を構成する。
<2.露光工程>
露光工程においては、露光装置12が、例えば、LEDを光源として有し、外部の機器から入力された画像データに基づいて、一様に帯電された感光体ドラム10の表面に光を照射する。これにより、感光体ドラム10の表面に、画像データに基づいた静電潜像が形成される。このような露光装置12の動作が、露光工程を構成する。
<3.現像工程>
現像工程においては、液体現像装置14が、上述の第一実施形態の液体現像剤を、感光体ドラム10の表面に形成された静電潜像に対向するように保持する。これにより、帯電されたトナー粒子で感光体ドラム10の表面に形成された静電潜像がトナー像(顕像)化され、トナー像として現像される。このような液体現像装置14の動作が、現像工程を構成する。
<4.転写工程>
転写工程においては、一次転写ローラー20が、感光体ドラム10の表面に現像された画像(トナー像)を、中間転写ベルト21に転写する。中間転写ベルト21は、画像を担持して、シートまで搬送する像担持体として機能する。二次転写ローラー42は、中間転写ベルト21上に形成された画像(トナー像)を、シート(記録媒体)に転写する。このような一次転写ローラー20、二次転写ローラー42、及び中間転写ベルト21の動作が、転写工程を構成する。
以上、本実施形態の画像形成方法を説明した。本実施形態の画像形成方法では、前述の第一実施形態に係る液体現像剤が用いられる。そのため、本実施形態の画像形成方法によれば、画像形成における現像性及び転写性を向上させることができ、優れた画像を得ることができる。
以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は実施例の範囲に何ら限定されない。
<1.測定方法>
まず、実施例で用いた試料の物性の測定方法について説明する。
<1−1.酸価(AV)及び水酸基価(OHV)>
試料の酸価(AV)、及び水酸基価(OHV)は、JIS(日本工業規格)K0070−1992に記載の方法に従って測定した。
<1−2.軟化点(Tm)>
試料を高化式フローテスター(株式会社島津製作所製「CFT−500D」)にセットした。ダイス細孔径1mm、プランジャー荷重20kg/cm2、昇温速度6℃/分で、1cm3の試料を溶融流出させてS字カーブを得た。そして、得られたS字カーブから試料の軟化点(Tm)を読み取った。
<1−3.ガラス転移点(Tg)>
示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて、試料の吸熱曲線を得た。得られた吸熱曲線における比熱の変化点から、試料のガラス転移点(Tg)を求めた。
<1−4.ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw)>
試料の数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定した。
<1−5.現像剤の粒度分布>
調製された現像剤の粒度分布は、粒度分布測定機(MALVERN株式会社製、レーザー回折式粒度分布測定装置「MASTERSIZER2000」)を用いて測定した。試料として、キャリアオイルで100倍希釈した現像剤を用いた。粒度分布は、フロー方式によって測定した。これにより、水中で調製したコアシェル型トナー粒子をキャリアオイル中で解砕する際に生じたシェル層由来の微粉の有無(シェル層の剥離)を確認した。なお、現像剤の調製、及びシェル層の剥離については後述する。
<1−6.現像剤の体積中位径(D50)>
現像剤に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、粒度分布測定装置(マルバーンインストルメンツ社製「マスターサイザー(登録商標)2000」)を用いて測定した。
<2.液体現像剤の調製>
次に、以下に示す方法によって、液体現像剤である現像剤(A−1)〜(A−12)、及び(B−1)〜(B−10)を調製した。現像剤の調製では、まず、トナーコアと、シェル層の原料とを調製した。調製されたトナーコアとシェル層の原料とを用いて、トナー粒子を調製した。調製されたトナー粒子を液体キャリア中に分散させることで、液体現像剤を調製した。
<2−1.トナーコアに含まれるポリエステル樹脂の調製>
トナーコアの調製において、トナーコアの結着樹脂として4種類のポリエステル樹脂(1)〜(4)を使用した。以下、ポリエステル樹脂(1)〜(4)の各々の調製方法について説明する。
[ポリエステル樹脂(1)の調製]
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管を備えた反応槽内に、ビスフェノールA・EO(エチレンオキサイド)2モル付加物415質量部(1.3モル)、ビスフェノールA・PO(プロピレンオキサイド)2モル付加物447質量部(1.3モル)、テレフタル酸332質量部(2.0モル)、及び縮合触媒としてのテトラブトキシチタネート3質量部を入れた。
続けて、反応槽の内容物を、窒素気流下、温度230℃の条件で、生成する水を留去しながら5時間反応させた。続けて、反応槽の内容物を、5mmHg〜20mmHgの減圧下で反応させて、反応槽の内容物の酸価(AV)が2mgKOH/g以下になった時点で、反応槽内を180℃に冷却した。
続けて、反応槽内に無水トリメリット酸40質量部(0.21モル)を加えて、反応槽の内容物を、常圧密閉下で2時間反応させた。得られた反応生成物を、反応槽から取り出し、室温まで冷却した後、粉砕し粒子化した。これにより、ポリエステル樹脂(1)を得た。得られたポリエステル樹脂(1)は、以下のような物性を有していた:酸価(AV)15.5mgKOH/g、水酸基価(OHV)57.9mgKOH/g、軟化点(Tm)75.2℃、ガラス転移点(Tg)40.9℃、数平均分子量(Mn)2000、質量平均分子量(Mw)4200。
[ポリエステル樹脂(2)の調製]
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管を備えた反応槽内に、ビスフェノールA・EO(エチレンオキサイド)2モル付加物379質量部(1.2モル)、ビスフェノールA・PO(プロピレンオキサイド)2モル付加物447質量部(1.3モル)、テレフタル酸249質量部(1.5モル)、及び縮合触媒としてのテトラブトキシチタネート3質量部を入れた。
続けて、反応槽の内容物を、窒素気流下、温度230℃の条件で、生成する水を留去しながら5時間反応させた。続けて、反応槽の内容物を、5mmHg〜20mmHgの減圧下で反応させて、反応槽の内容物の酸価(AV)が2mgKOH/g以下になった時点で、反応槽内を180℃に冷却した。
続けて、反応槽内に無水トリメリット酸40質量部(0.21モル)を加えて、反応槽の内容物を、常圧密閉下で2時間反応させた。得られた反応生成物を、反応槽から取り出し、室温まで冷却した後、粉砕して粒子化した。これにより、ポリエステル樹脂(2)を得た。得られたポリエステル樹脂(2)は、以下のような物性を有していた:酸価(AV)18.0mgKOH/g、水酸基価(OHV)21.2mgKOH/g、軟化点(Tm)76.7℃、ガラス転移点(Tg)42.9℃、数平均分子量(Mn)2100、質量平均分子量(Mw)4300。
[ポリエステル樹脂(3)の調製]
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管を備えた反応槽内に、ビスフェノールA・EO(エチレンオキサイド)2モル付加物474質量部(1.5モル)、ビスフェノールA・PO(プロピレンオキサイド)2モル付加物447質量部(1.3モル)、テレフタル酸249質量部(1.5モル)、及び縮合触媒としてのテトラブトキシチタネート3質量部を入れた。
続けて、反応槽の内容物を、窒素気流下、温度230℃の条件で、生成する水を留去しながら5時間反応させた。続けて、反応槽の内容物を、5mmHg〜20mmHgの減圧下で反応させて、反応槽の内容物の酸価(AV)が2mgKOH/g以下になった時点で、反応槽内を180℃に冷却した。
続けて、反応槽内に無水トリメリット酸40質量部(0.21モル)を加えて、反応槽の内容物を、常圧密閉下で2時間反応させた。得られた反応生成物を、反応槽から取り出し、室温まで冷却した後、粉砕して粒子化した。これにより、ポリエステル樹脂(3)を得た。得られたポリエステル樹脂(3)は、以下のような物性を有していた:酸価(AV)21.0mgKOH/g、水酸基価(OHV)76.0mgKOH/g、軟化点(Tm)77.7℃、ガラス転移点(Tg)43.9℃、数平均分子量(Mn)2100、質量平均分子量(Mw)4300。
[ポリエステル樹脂(4)の調製]
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管を備えた反応槽内に、ビスフェノールA・EO(エチレンオキサイド)2モル付加物474質量部(1.5モル)、ビスフェノールA・PO(プロピレンオキサイド)2モル付加物447質量部(1.3モル)、テレフタル酸282質量部(1.7モル)、及び縮合触媒としてのテトラブトキシチタネート3質量部を入れた。
続けて、反応槽の内容物を、窒素気流下、温度230℃の条件で、生成する水を留去しながら5時間反応させた。続けて、反応槽の内容物を、5mmHg〜20mmHgの減圧下で反応させて、反応槽の内容物の酸価(AV)が2mgKOH/g以下になった時点で、反応槽内を180℃に冷却した。
続けて、反応槽内に無水トリメリット酸40質量部(0.21モル)を加えて、反応槽の内容物を、常圧密閉下で2時間反応させた。得られた反応生成物を、反応槽から取り出し、室温まで冷却した後、粉砕して粒子化した。これにより、ポリエステル樹脂(4)を得た。得られたポリエステル樹脂(4)は、以下のような物性を有していた:酸価(AV)22.0mgKOH/g、水酸基価(OHV)106.7mgKOH/g、軟化点(Tm)78.0℃、ガラス転移点(Tg)49.0℃、数平均分子量(Mn)2100、質量平均分子量(Mw)4300。
<2−2.トナーコアの調製>
上述のポリエステル樹脂の調製で得られた、ポリエステル樹脂(1)〜(4)のいずれかを用いてトナーコアを調製した。また、トナーコアは、乾式粉砕法、溶解懸濁造粒法、及び高圧乳化製造法のいずれかを用いて調製した。
[トナーコア(1)の調製]
トナーコア(1)を、乾式粉砕法により調製した。具体的には、以下の手順でトナーコア(1)を調製した。ポリエステル樹脂(1)1000質量部と、着色剤としてのカーボンブラック(キャボットジャパン株式会社製「REGAL(登録商標)330R」)250質量部とを、流動式混合装置FMミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20C/I)を用いて45℃以下の温度で5分間混合した。続けて、得られた混合物を、オープンロール型2本ロール連続混練機(日本コークス工業株式会社製「ニーデックスMOS−160」)を用いて混練した。その後、得られた混練物を冷却した。続けて、冷却された混練物を、粉砕機(例えば、ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて粗粉砕し、更に水冷ロータ式の機械式粉砕機(フロイント・ターボ株式会社製「ターボミル」)を用いて粉砕した。続けて、得られた粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェット」)を用いて分級した。これにより、2.5μmの体積中位径(D50)を有する黒色のトナーコア(1)を得た。得られたトナーコア(1)の体積中位径(D50)を、精密粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製「コールターカウンターマルチサイザー3」)を用いて測定した。
[トナーコア(2)の調製]
トナーコア(2)を、溶解懸濁造粒法により調製した。具体的には、以下の手順でトナーコア(2)を調製した。ポリエステル樹脂(1)1000質量部と、着色剤としてのカーボンブラック(キャボットジャパン株式会社製「REGAL(登録商標)330R」)250質量部とを、流動式混合装置FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM20C/I」)を用いて45℃以下の温度で5分間混合した。
続けて、得られた混合物を、オープンロール型2本ロール連続混練機(日本コークス工業株式会社製「ニーデックスMOS−160」)を用いて混練した。その後、得られた混練物125質量部をMEK(メチルエチルケトン)溶媒500質量部に溶解させ、溶媒中に樹脂微粒子を分散させた。これにより、黒色のポリエステル樹脂(2)の微粒子の分散液を得た。
続けて、得られた分散液(油相)を水性媒体(水相)と混合し、スラリー(懸濁液)を調製した。水性媒体としては、イオン交換水1000質量部にアニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマールE27C」)40質量部(有効成分27質量%)を溶解した水溶液を用いた。
続けて、調製されたスラリーを、乳化機(エム・テクニック株式会社製「クレアミックス」)を用いて、回転速度15000rpmで30分間攪拌して、乳化及び分散することにより、油滴の形成(造粒)を行った。これにより、O/W型(水中油滴型)エマルション(乳化スラリー)を得た。
上述の乳化機による攪拌速度が大きくなるほど乳化スラリー中の油滴(ポリマー微粒子)の粒子径が小さくなり、乳化機による攪拌時間が長くなるほどポリマー微粒子の粒子径分布がシャープになる傾向がある。そこで、乳化機による攪拌速度及び攪拌時間を調整して、乳化スラリー中のポリマー微粒子の体積中位径(D50)が1.8μmになるように調整した。更に、乳化スラリー中のポリマー微粒子の総量の80体積%が体積中位径(D50)±1μmの範囲になるように調整した。
続けて、得られた乳化スラリーを加熱して、スラリー中の有機溶媒を蒸発させて除去した。これにより、1.8μmの体積中位径(D50)を有するトナーコア(2)を得た。
[トナーコア(3)の調製]
トナーコア(3)を、高圧乳化製造法により調製した。具体的には、以下の手順でトナーコア(3)を調製した。ポリエステル樹脂(1)1000質量部と、着色剤としてのカーボンブラック(キャボットジャパン株式会社製「REGAL(登録商標)330R」)250質量部とを、流動式混合装置FMミキサー(日本コークス工業株式会社製、FM20C/I)を用いて45℃以下の温度で5分間混合した。
続けて、得られた混合物を、オープンロール型2本ロール連続混練機(日本コークス工業株式会社製「ニーデックスMOS−160」)を用いて混練した。その後、得られた混練物を冷却した。続けて、冷却された混練物を、粉砕機(例えば、ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて粗粉砕し、更に超音速ジェット粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製「LJ−3」)を用いて粉砕した。これにより、28μmの体積中位径(D50)を有する黒色のポリエステル樹脂(3)の微粒子を得た。
続けて、得られたポリエステル樹脂(3)の微粒子を、界面活性剤と共に水性媒体(イオン交換水)に添加して、スラリー(懸濁液)を調製した。
続けて、調製されたスラリーを、ポリエステル樹脂の融点よりも高い165℃に加熱して、スラリー中のポリエステル樹脂を融解させた後、スラリーに強い剪断力を付与して、ポリエステル樹脂の微粒子化を行った。具体的には、高圧乳化機(吉田機械興業株式会社製「ナノマイザー」)を用いて吐出圧50MPaで3パス処理(3回乳化処理)を行った。これにより、黒色のポリエステル樹脂(3)の微粒子の分散液が得られた。
続けて、得られた分散液に凝集剤を加えて、分散液の温度制御を行いながら分散液を攪拌することにより、分散液中の粒子を成長(凝集及び合一化)させた。続けて、粒子を成長させた分散液を、常温まで冷却した後、固液分離(ろ過)した。これにより、1.8μmの体積中位径(D50)を有するトナーコア(3)を得た。
[トナーコア(4)の調製]
ポリエステル樹脂(1)の代わりにポリエステル樹脂(2)を用いた以外は、トナーコア(1)の調製と同様の方法で、トナーコア(4)を得た。
[トナーコア(5)の調製]
ポリエステル樹脂(1)の代わりにポリエステル樹脂(3)を用いた以外は、トナーコア(1)の調製と同様の方法で、トナーコア(5)を得た。
[トナーコア(6)の調製]
ポリエステル樹脂(1)の代わりにポリエステル樹脂(4)を用いた以外は、トナーコア(1)の調製と同様の方法で、トナーコア(6)を得た。
得られたトナーコア(1)〜(6)について、各トナーコアに含まれる結着樹脂(ポリエステル樹脂)の種類及び物性を表1に示す。更に、得られたトナーコア(1)〜(6)の体積中位径(D50)及び製造方法も表1に示す。
Figure 2016126076
<2−3.シェル層の原料の調製>
次に、シェル層の原料として、4種類の樹脂微粒子の分散液(A1)〜(A4)を使用した。以下、樹脂微粒子の分散液(A1)及び(A2)の調製方法を説明する。樹脂微粒子の分散液(A3)及び(A4)は市販品を用いた。
[樹脂微粒子分散液(A1)]
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管を備えた反応容器中に、ドデシル硫酸ナトリウム1質量部、及びイオン交換水650質量部を入れた。反応容器の内容物を、80℃に加熱した。続いて、反応容器に、過硫酸カリウム1質量部をイオン交換水300質量部に溶解させた過硫酸カリウム水溶液を添加した。添加の15分後に、スチレンモノマー85質量部、アクリル酸ブチル15質量部、及びn−オクチルメルカプタン0.8質量部の混合液を、反応容器内に90分かけて滴下し、反応容器の内容物を60分間、80℃に保持した。その後冷却して、スチレン−ブチルアクリレートコポリマーである樹脂の微粒子分散液(A1)を得た。
得られた樹脂微粒子分散液(A1)の固形分濃度を測定したところ、10質量%であった。また、樹脂微粒子分散液(A1)に含まれる樹脂微粒子の体積中位径(D50)を、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA−920」)を用いて測定したところ、60nmであった。次に、樹脂微粒子分散液(A1)から少量の分散液をシャーレに取り出し、分散媒を蒸発させることにより、固形物を得た。得られた固形物の質量平均分子量(Mw)は34000、ガラス転移点(Tg)は62℃であった。
[樹脂微粒子分散液(A2)]
攪拌棒、及び温度計を備えた反応容器に、イオン交換水1200質量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(三洋化成工業製「エレミノールRS−30」)7質量部、スチレン40質量部、メタクリル酸40質量部、アクリル酸ブチル55質量部、過硫酸アンモニウム0.5質量部を加えた。反応容器内の混合物を、回転速度800回転/分で10分間攪拌して、白色の乳濁液を得た。得られた乳濁液を、加熱して反応容器内の温度が80℃になるまで昇温し、6時間反応させた。続いて、反応容器内に、0.4%過硫酸アンモニウム水溶液100質量部加え、80℃で5時間熟成させた。これにより、スチレンアクリル樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の微粒子分散液(A2)を得た。
樹脂微粒子分散液(A2)に含まれる樹脂微粒子の体積中位径(D50)は14nm、質量平均分子量(Mw)は300000、ガラス転移点(Tg)は60℃であった。なお、体積中位径(D50)は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA−920」)を用いて測定した。
[樹脂微粒子分散液(A3)]
アクリル樹脂微粒子分散液(星光PMC株式会社製「F−52」、固形分濃度40.5質量%、樹脂微粒子の平均粒子径(mean particle size)40nm)を、樹脂微粒子分散液(A3)として用いた。
[樹脂微粒子分散液(A4)]
アクリル樹脂微粒子分散液(星光PMC株式会社製「JE−1056」、固形分濃度42.5質量%、樹脂微粒子の平均粒子径(mean particle size)50nm)を、樹脂微粒子分散液(A4)として用いた。
<2−4.トナー粒子及び液体現像剤の調製>
上述のポリエステル樹脂の調製で得られたポリエステル樹脂(1)〜(4)のいずれか、及び上述のシェル層の原料の調製で得られた樹脂微粒子分散液(A1)〜(A4)のいずれかを用いて、トナー粒子を調製した。続いて、調製されたトナー粒子を液体キャリア中に分散させることで、液体現像剤である現像剤(A−1)〜(A−12)、及び(B−1)〜(B−10)を調製した。以下、現像剤(A−1)〜(A−12)、及び(B−1)〜(B−10)の調製方法を説明する。
[現像剤(A−1)]
トナーコア(1)30質量部、ポリビニルポリピロリドン化合物(PVPP)(ポリビニルピロリドン/ヘキサデセンコポリマー、Ashland株式会社製「Antaron(商品名)V216」)5質量部、樹脂微粒子分散液(A1)5質量部、及びイオン交換水90質量部を、25℃で容器に加えた。容器の内容物を、25℃で3分間攪拌した後、1℃/分の昇温速度で60℃まで加熱した。続いて、容器の内容物を60℃で1時間保持し、樹脂微粒子分散液(A1)由来の樹脂によって被覆されたトナーコアの懸濁液(トナー粒子の懸濁液)を得た。得られたトナー粒子の懸濁液を吸引濾過することにより、トナー粒子(固形分)を取り出した。取り出されたトナー粒子(固形分)を、イオン交換水100質量部に混合して再分散させた。再分散後のスラリー液の導電率が10μS/cm未満になるまで、トナー粒子(固形分)の吸引濾過及び洗浄を繰り返した。洗浄したトナー粒子を、30℃、0.2MPaの条件で乾燥した。
続いて、乾燥したトナー粒子20質量部、液体キャリア(流動パラフィン、株式会社MORESCO製「モレスコホワイトP−55」)80質量部、及び直径1mmのジルコニアボール400質量部を、容器に加えて混合した。混合物を、ロッキングミル(株式会社ダイワ技研製「RM−70」)を用いて、駆動周波数60kHzにて1時間分散させた。これにより現像剤(A−1)を得た。
得られた現像剤(A−1)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−1)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−2)]
トナーコア(2)30質量部、ポリビニルポリピロリドン化合物(PVPP)(ポリビニルピロリドン/ヘキサデセンコポリマー、Ashland株式会社製「Antaron(商品名)V216」)5質量部、樹脂微粒子分散液(A1)5質量部、及びイオン交換水90質量部を、25℃で容器に加えた。容器の内容物を、25℃で3分間攪拌した後、1℃/分の昇温速度で60℃まで加熱した。続いて、容器の内容物を60℃で1時間保持し、樹脂微粒子分散液(A1)由来の樹脂によって被覆されたトナーコアの懸濁液(トナー粒子の懸濁液)を得た。得られたトナー粒子の懸濁液を吸引濾過することにより、トナー粒子(固形分)を取り出した。取り出されたトナー粒子(固形分)を、イオン交換水100質量部に混合して再分散させた。再分散後のスラリー液の導電率が10μS/cm未満になるまで、トナー粒子(固形分)の吸引濾過及び洗浄を繰り返した。洗浄したトナー粒子を、30℃、0.2MPaの条件で乾燥した。
続いて、乾燥したトナー粒子20質量部、及び絶縁性液体キャリア体80質量部をプレミックスした。その後、混合物を超音波分散器を用いて5分間分散させた。続いて、分散させた混合物を、高圧分散器(吉田機械興業株式会社製「ナノマイザー」)を用いて、処理圧50MPaにて更に分散させた。これにより現像剤(A−2)を得た。
得られた現像剤(A−2)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−2)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−3)]
トナーコア(1)の代わりにトナーコア(3)を用いた以外は、現像剤(A−1)と同様の方法で現像剤(A−3)を得た。得られた現像剤(A−3)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−3)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−4)]
トナーコア(2)の代わりにトナーコア(4)を用いた以外は、現像剤(A−2)と同様の方法で現像剤(A−4)を得た。得られた現像剤(A−4)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−4)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−5)]
トナーコア(1)の代わりにトナーコア(5)を用いた以外は、現像剤(A−1)と同様の方法で現像剤(A−5)を得た。得られた現像剤(A−5)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−5)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−6)]
トナーコア(2)の代わりにトナーコア(6)を用いた以外は、現像剤(A−2)と同様の方法で現像剤(A−6)を得た。得られた現像剤(A−6)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−6)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−7)]
微粒子分散液(A1)の代わりに微粒子分散液(A2)を用いた以外は、現像剤(A−1)と同様の方法で現像剤(A−7)を得た。得られた現像剤(A−7)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−7)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−8)]
微粒子分散液(A1)の代わりに微粒子分散液(A2)を用いた以外は、現像剤(A−2)と同様の方法で現像剤(A−8)を得た。得られた現像剤(A−8)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−8)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−9)]
微粒子分散液(A1)の代わりに微粒子分散液(A2)を用いた以外は、現像剤(A−3)と同様の方法で現像剤(A−9)を得た。得られた現像剤(A−9)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−9)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−10)]
微粒子分散液(A1)の代わりに微粒子分散液(A2)を用いた以外は、現像剤(A−4)と同様の方法で現像剤(A−10)を得た。得られた現像剤(A−10)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−10)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−11)]
微粒子分散液(A1)の代わりに、樹脂微粒子分散液(A3)(アクリル樹脂微粒子分散液、星光PMC株式会社製「F−52」、固形分濃度40.5質量%、樹脂微粒子の平均粒子径(mean particle size)40nm)を用いた以外は、現像剤(A−5)と同様の方法で、現像剤(A−11)を得た。得られた現像剤(A−11)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−11)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(A−12)]
微粒子分散液(A1)の代わりに、樹脂微粒子分散液(A4)(アクリル樹脂微粒子分散液、星光PMC株式会社製「JE−1056」、固形分濃度42.5質量%、樹脂微粒子の平均粒子径(mean particle size)50nm)を用いた以外は、現像剤(A−2)と同様の方法で、現像剤(A−12)を得た。得られた現像剤(A−12)の粒度分布を測定し、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られないことを確認した。現像剤(A−12)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(B−1)]
トナーコア(1)20質量部、液体キャリア(流動パラフィン、株式会社MORESCO製「モレスコホワイトP−55」)80質量部、及び直径1mmのジルコニアボール90質量部を、容器に加えて混合した。混合物を、ロッキングミル(株式会社ダイワ技研製「RM−70」)を用いて、駆動周波数60kHzにて1時間分散させた。これにより現像剤(B−1)を得た。
現像剤(B−1)の調製では、樹脂微粒子分散液を添加していないため、得られたトナー粒子にはシェル層が形成されなかった。そのため、粒度分布測定による剥離したシェル層由来のピークの確認は行わなかった。現像剤(B−1)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(B−2)]
トナーコア(1)の代わりにトナーコア(2)を用いた以外は、現像剤(B−1)と同様の方法で現像剤(B−2)を得た。現像剤(B−2)の調製では、樹脂微粒子分散液を添加していないため、得られたトナー粒子にはシェル層が形成されなかった。そのため、粒度分布測定による剥離したシェル層由来のピークの確認は行わなかった。現像剤(B−2)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(B−3)]
トナーコア(1)の代わりにトナーコア(3)を用いた以外は、現像剤(B−1)と同様の方法で現像剤(B−3)を得た。現像剤(B−3)の調製では、樹脂微粒子分散液を添加していないため、得られたトナー粒子にはシェル層が形成されなかった。そのため、粒度分布測定による剥離したシェル層由来のピークの確認は行わなかった。現像剤(B−3)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(B−4)]
トナーコア(1)の代わりにトナーコア(4)を用いた以外は、現像剤(B−1)と同様の方法で現像剤(B−4)を得た。現像剤(B−4)の調製では、樹脂微粒子分散液を添加していないため、得られたトナー粒子にはシェル層が形成されなかった。そのため、粒度分布測定による剥離したシェル層由来のピークの確認は行わなかった。現像剤(B−4)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(B−5)]
トナーコア(1)の代わりにトナーコア(5)を用いた以外は、現像剤(B−1)と同様の方法で現像剤(B−5)を得た。現像剤(B−5)の調製では、樹脂微粒子分散液を添加していないため、得られたトナー粒子にはシェル層が形成されなかった。そのため、粒度分布測定による剥離したシェル層由来のピークの確認は行わなかった。現像剤(B−5)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(B−6)]
トナーコア(1)10質量部、樹脂微粒子分散液(A1)5質量部、及びイオン交換水80質量部を、25℃で容器に加えた。容器の内容物を25℃で3分間攪拌した後、1℃/分の昇温速度で60℃まで加熱した。その後、容器の内容物を60℃で1時間保持し、樹脂微粒子分散液(A1)に由来する樹脂によって被覆されたトナーコアの懸濁液(トナー粒子の懸濁液)を得た。得られたトナー粒子の懸濁液を吸引濾過することにより、トナー粒子(固形分)を取り出した。取り出されたトナー粒子(固形分)を、イオン交換水100質量部に混合して再分散させた。再分散後のスラリー液の導電率が10μS/cm未満になるまで、トナー粒子(固形分)の吸引濾過及び洗浄を繰り返した。洗浄したトナー粒子を、30℃、0.2MPaの条件で乾燥した。
続いて、乾燥したトナー粒子20質量部、液体キャリア(流動パラフィン、株式会社MORESCO製「モレスコホワイトP−55」)80質量部、及び直径1mmのジルコニアボール90gを、容器に加えて混合した。混合物を、ロッキングミル(株式会社ダイワ技研製「RM−70」)を用いて、駆動周波数60kHzにて1時間分散させた。これにより現像剤(B−6)を得た。
得られた現像剤(B−6)の粒度分布を測定した。その結果、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られた。現像剤(B−6)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(B−7)]
微粒子分散液(A1)の代わりに樹脂微粒子分散液(A2)を用いた以外は、現像剤(B−6)と同様の方法で現像剤(B−7)を得た。得られた現像剤(B−7)の粒度分布を測定した。その結果、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られた。現像剤(B−7)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(B−8)]
微粒子分散液(A1)の代わりに、樹脂微粒子分散液(A3)(アクリル樹脂微粒子分散液、星光PMC株式会社製「F−52」、固形分濃度40.5質量%、樹脂微粒子の平均粒子径(mean particle size)40nm)を用いた以外は、現像剤(B−6)と同様の方法で、現像剤(B−8)を得た。得られた現像剤(B−8)の粒度分布を測定した。その結果、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られた。現像剤(B−8)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(B−9)]
ポリビニルポリピロリドン化合物(PVPP)の代わりに、ポリビニルアルコール(PVA)(株式会社クラレ製「PVA203」)を用いた以外は、現像剤(A−1)と同様の方法で現像剤(B−9)を得た。得られた現像剤(B−9)の粒度分布を測定した。その結果、粒子径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られた。現像剤(B−9)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
[現像剤(B−10)]
ポリビニルポリピロリドン化合物(PVPP)の代わりに、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)(信越化学工業株式会社製「60SH−06」)を用いた以外は、現像剤(A−1)と同様の方法で現像剤(B−10)を得た。得られた現像剤(B−10)の粒度分布を測定した。その結果、粒径0.1μm〜0.5μmの範囲に、剥離したシェル層由来のピークが見られた。現像剤(B−10)に含まれるトナー粒子の体積中位径(D50)は、2.0μmであった。
<3.評価方法>
得られた現像剤(A−1)〜(A−12)、及び(B−1)〜(B−10)のいずれかを画像形成装置にセットし、画像形成装置により画像を形成した。画像形成の過程の現像工程と転写工程において、各現像剤の現像性と転写性とを評価した。以下、画像形成装置、画像形成条件、現像性の評価、及び転写性の評価を説明する。
<3−1.画像形成装置>
画像形成装置として、上述の実施形態で説明した画像形成装置1Aを用いた。具体的には、京セラドキュメントソリューションズ株式会社製の画像形成実験機を用いた。
<3−2.画像形成条件>
画像濃度の評価においては、画像形成装置1Aを用いて、次の条件で画像を形成した。
・システム速度:440mm/秒
・感光体(正帯電):アモルファスシリコン
・感光体電位:暗電位+550V/明電位0V
・現像電圧(現像ローラー印加電圧):+400V
・一次転写電圧(転写ローラー印加電圧):+300V
・二次転写電流:−20μA
・定着ローラー温度:90℃
<3−3.現像性の評価>
現像剤(A−1)〜(A−12)、及び(B−1)〜(B−10)の粘度が10mPa・s以上175mPa・s以下(測定温度20℃)になるように調整した。粘度が調製された現像剤のいずれかを、現像ローラー上に塗布し、現像ローラー上に厚さ5μmの現像剤層を形成した。現像ローラーに400Vの電圧を印加し、現像コロナチャージの電界を形成した。これにより、現像ローラー上の現像剤層を、トナー粒子層と、トナー粒子層上の溶媒層(キャリア層)とに2層化させた。現像ローラー上にある2層化された液体現像剤層(現像剤層)を、現像位置において、感光体ドラムの表面に接触させた。現像電界によって、トナー粒子層に含まれるトナー粒子を、感光体ドラム上の静電潜像に引きつけ、トナー像を現像した。これにより、感光体表面の静電潜像が形成された領域(画像形成領域)にトナー粒子を付着させ、静電潜像に対応するトナー層を形成した。
現像後に感光体表面の画像形成領域に形成されたトナー層を、メンディングテープで剥離した。同様の剥離操作を合計3回繰り返した。剥離された3枚のメンディングテープの各々について、反射濃度計(サカタインクスエンジニアリング株式会社製「SpectroEyeLT」)を用いて、反射濃度(3枚のメンディングテープの反射濃度)を測定した。次に、感光体表面の静電潜像が形成されなかった領域(非画像形成領域)を、メンディングテープで1回剥離した。剥離したテープの反射濃度の最大値(非画像領域の反射濃度の最大値)を、反射濃度計(サカタインクスエンジニアリング株式会社製「SpectroEyeLT」)を用いて測定した。感光体表面の画像形成領域の反射濃度(D1)と、非画像形成領域の反射濃度(D2)とを、各々下記式2及び式3に基づき算出した。算出されたD1及びD2に基づき、以下の評価基準で評価した。得られたD1、D2、及び評価結果を、表2に示す。なお、非画像形成領域の反射濃度(D2)は、カブリの発生を判断するための指標となる。
(感光体表面の画像形成領域の反射濃度D1の算出)
D1=3枚のメンディングテープの反射濃度の和−(元のメンディングテープの反射濃度×3)(式2)
(感光体表面の非画像形成領域の反射濃度D2の算出)
D2=非画像領域の反射濃度の最大値−元のメンディングテープ反射濃度(式3)
(評価基準)
○(良い):D1が1.5以上且つD2が0.03以下
×(悪い):D1が1.5以上且つD2が0.03超、又は
D1が1.5未満
<3−4.転写性の評価>
上述の現像性の評価において、感光体ドラム上に現像されたトナー像を、中間転写ベルトに一次転写(中間転写)した。続いて、一次転写されたトナー像を、中間転写ベルトから記録紙(三菱製紙株式会社製「EP−Lグロス」)に二次転写し、記録紙に画像を作成した。二次転写前の中間転写ベルト上のトナーの質量(G3)と、二次転写後の中間転写ベルト上のトナーの質量(G4)とを、測定した。測定されたG3及びG4に基づき、下記式4に従って転写率T1を算出した。算出された転写率T1に基づき、下記基準に従って、転写性を評価した。○(良い)の評価を合格とした。算出されたT1及び評価結果を、表2に示す。
(転写率T1の算出)
転写率T1[質量%]=(G3−G4)×100/G3(式4)
(転写率T1の評価基準)
○(良い):T1が95%以上
×(悪い):T1が95%未満
Figure 2016126076
表2に示すように、現像剤(A−1)〜(A−12)は、現像性、及び転写性共に良好であった。現像剤(A−1)〜(A−12)に含有されるトナー粒子は、樹脂微粒子分散液と、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーとを用いて調製された。ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーを含有することにより、トナーコアからのシェル層の剥離が抑制されたと考えられる。
現像剤(B−1)〜(B−5)は、現像性及び転写性に劣った。現像剤(B−1)〜(B−5)に含有されるトナー粒子は、樹脂微粒子とビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーとを用いずに調製されたため、シェル層が形成されなかった。そのため、トナー粒子の表面に着色剤であるカーボンブラックが露出し、カーボンブラックの導通が引き起こされ、転写不良が生じたと考えられる。
現像剤(B−6)〜(B−8)は、現像剤(B−1)〜(B−5)と比較して転写性は良好となったものの、現像性、転写性共に満足できる性能ではなかった。現像剤(B−6)〜(B−8)に含有されるトナー粒子の調製では、樹脂微粒子は用いられたが、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーが用いられなかった。そのため、得られたトナー粒子のトナーコアとシェル層との密着性が不十分であり、トナー粒子の表面からのシェル層の剥離を十分に抑制できなかったためと考えられる。
現像剤(B−9)〜(B−10)は、現像性、転写性共に満足できる性能ではなかった。現像剤(B−9)〜(B−10)の調製では、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーの代わりに、ポリビニルアルコール又はヒドロキシプロピルメチルセルロースのような水溶性保護コロイドが用いられた。そのため、得られたトナー粒子のトナーコアとシェル層との密着性を向上させることができず、トナー粒子の表面からシェル層が剥離することを十分に抑制できなかったと考えられる。これは、水溶性保護コロイドの影響により、トナーコアの表面の濡れ性が高まったため、シェル層の原料である非水溶性の樹脂微粒子がトナーコアの表面に接近することが阻害されたためと推測される。
本発明に係る液体現像剤は、静電潜像の現像による画像形成に適している。
1A 湿式画像形成装置
2 画像形成部
4 二次転写部(転写装置)
6 排出部
7 記録媒体搬送部
10 感光体ドラム
11 帯電装置
12 露光装置
14 液体現像装置
20 一次転写ローラー(転写装置)
21 中間転写ベルト(転写装置)
141 現像ローラー
142 供給ローラー
147 現像ローラー帯電装置

Claims (5)

  1. トナー粒子と電気絶縁性を有する液体キャリアとを含有する液体現像剤であって、
    前記トナー粒子は、トナーコアと、前記トナーコアを被覆するシェル層と、ビニルピロリドン由来の単位を含むコポリマーとを含み、
    前記トナーコアは、ポリエステル樹脂を含み、
    前記シェル層は、アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂を含む、液体現像剤。
  2. 前記ビニルピロリドン由来の単位が、下記一般式(1)で表されるビニルピロリドン由来の繰り返し単位である、請求項1に記載の液体現像剤。
    Figure 2016126076
    前記一般式(1)中、R1、R2、R3、及びR4は、各々独立して、水素原子、炭素原子数1以上20以下のアルキル基、又は炭素原子数2以上20以下のアルケニル基を示し、且つ、R1、R2、R3、及びR4のうちの1つ以上は、炭素原子数1以上20以下のアルキル基、又は炭素原子数2以上20以下のアルケニル基である。
  3. 前記トナー粒子から剥離した前記シェル層由来の粒子であって、粒子径0.1μm以上0.5μm以下である前記シェル層由来の粒子を含有しない、請求項1又は2に記載の液体現像剤。
  4. 感光体ドラムの表面を帯電する帯電装置と、
    帯電された前記感光体ドラムの表面を露光して、静電潜像を形成する露光装置と、
    前記感光体ドラムの表面に形成された前記静電潜像を、液体現像剤を用いてトナー像として現像する液体現像装置と、
    現像された前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と
    を備える湿式画像形成装置であって、
    前記液体現像剤が、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の液体現像剤である、湿式画像形成装置。
  5. 感光体ドラムの表面を帯電する工程と、
    帯電された前記感光体ドラムの表面を露光して、静電潜像を形成する工程と、
    前記感光体ドラムの表面に形成された前記静電潜像を、液体現像剤を用いてトナー像として現像する工程と、
    現像された前記トナー像を記録媒体に転写する工程と
    を含む、湿式画像形成方法であって、
    前記液体現像剤が、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の液体現像剤である、湿式画像形成方法。
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