JP2022026741A - トナー及び粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セット、接着物の製造方法並びに粉末接着剤 - Google Patents

トナー及び粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セット、接着物の製造方法並びに粉末接着剤 Download PDF

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Abstract

【課題】印字移りしにくく、かつ強固な接着力が得られる、トナー及び粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セット。【解決手段】熱可塑性樹脂及びワックスを含有するトナー、並びに熱可塑性樹脂及びワックスを含有する粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セットであって、該トナーに含有される該ワックスのエステル基濃度をEa(mmol/g)とし、該トナー中の該ワックスの含有量をNa(質量%)とし、該粉末接着剤に含有される該ワックスのエステル基濃度をEb(mmol/g)とし、該粉末接着剤中の該ワックスの含有量をNb(質量%)としたとき、0.00≦Ea≦2.452.50≦Eb≦3.600.80≦Nb/Naであることを特徴とする電子写真用現像剤セット。【選択図】なし

Description

本開示は、電子写真方式を利用して記録材上に静電潜像を現像し、トナー画像と、接着剤としての機能を有する粉末接着剤による接着部とを形成する、トナー及び粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セット並びに粉末接着剤に関する。また、本開示は、該電子写真用現像剤セットを用いた接着物の製造方法に関する。
従来、プリンターや複写機で個人ごとに異なる情報を印刷した紙袋を作製する場合は、プリンターや複写機にあらかじめ作製された紙袋をセットし、その紙袋に印刷する方法を用いていた。そのため、紙袋への印刷と普通紙への印刷を同時に行う際には、印刷対象を変更するたびにプリンターに用いている用紙を、紙袋から普通紙に入れ替える手間が生じたり、印刷対象を間違えて印刷したりするという問題があった。
上記した問題に対して、電子写真方式を利用して、トナーによる画像形成を行うことに加えて、顔料を除いた粉末接着剤による接着部を形成し、紙を接着する方法が提案されている。また、この方法を用いることで、普通紙に印刷すると同時に、その普通紙を紙袋に加工する方法が提案されている。また、その方法に用いるトナーと粉末接着剤が提案されている。
特許文献1には、画像形成用のトナーよりも定着適正温度の下限温度が低い接着用のトナーを用いて画像と接着部を形成する画像形成方法が提案されている。
特許文献2には、環状ポリオレフィン樹脂を基本構造とする、電子写真方式用の粉末接着剤が提案されている。
特許文献3には、スチレン樹脂と(メタ)アクリル酸エステル樹脂を用いた電子写真方式用の接着材料が提案されている。
特開2006-171607号公報 特開2008-170659号公報 特開2019-167471号公報
特許文献1に記載された方法では、画像形成用のトナーよりも定着適正温度の下限温度が低い接着用のトナーを用いることで、画像形成用のトナーが溶けない温度で接着用のトナーを溶かすことができると開示されている。
しかしながら、当該方法で、紙上にトナーによる画像部と粉末接着剤による接着部を形成したのちに、画像部と接着部を内側にして紙を重ね、接着部を溶かすことで紙袋を作製した場合、強固な接着力が得られない場合がる。また、強固な接着力を得るために接着部を十分に加熱して溶かした場合には、画像部が溶融してしまい、対向する紙に画像部の一部が移ってしまう現象(印字移り)が生じる場合があり、印字移りと強固な接着力の両立が困難であることがわかった。
また、特許文献2及び3に記載された粉末接着剤は、接着部を剥がすことを使用用途としているため、紙袋を作製できるほどの強固な接着力が得られない。
本開示は、印字移りしにくく、かつ強固な接着力が得られる、トナー及び粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セット、並びに該電子写真用現像剤セットを用いた接着物の製造方法を提供する。
熱可塑性樹脂及びワックスを含有するトナー、並びに熱可塑性樹脂及びワックスを含有する粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セットであって、
該トナーに含有される該ワックスのエステル基濃度をEa(mmol/g)とし、該トナー中の該ワックスの含有量をNa(質量%)とし、該粉末接着剤に含有される該ワックスのエステル基濃度をEb(mmol/g)とし、該粉末接着剤中の該ワックスの含有量をNb(質量%)としたとき、
0.00≦Ea≦2.45
2.50≦Eb≦3.60
0.80≦Nb/Na
である電子写真用現像剤セット。
本開示によれば、印字移りしにくく、かつ強固な接着力が得られる、トナー及び粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セット、並びに該電子写真用現像剤セットを用いた接着物の製造方法を提供することができる。
画像形成装置の概略図 画像形成装置の装置本体に対する接着ユニットの装着を説明するための図 画像形成装置におけるシートの搬送経路を表す図 折り工程の内容を説明するための図 画像形成装置の外観を示す斜視図 画像形成装置が出力する成果物を例示する図 プロセスカートリッジの概略図 評価用サンプルの模式図 評価用サンプルの模式図 接着力評価の模式図
本開示において、数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。
数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
また、各物性の測定方法についてはまとめて後述する。
初めに上記トナー及び粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セットを用いた、電子写真方式による紙袋の作製方法について一例を下記に説明する。
まず、電子写真方式を用いて、トナーによる画像部及び粉末接着剤による接着部を紙上に現像する(現像工程)。その後、加熱を行うことで、画像部及び接着部を紙上に定着し(定着工程)、接着部をはさむようにして紙を重ねてさらに加熱を行い、接着部を溶融させることで接着し(接着工程)、紙袋を作製する。このとき、紙を重ねる方法としては、紙を折り畳んでもよいし、異なる紙を乗せてもよい。
ここで本発明者らは、接着工程における画像部の印字移りを防ぐためには、トナーと紙との接着性を下げることが重要であると考えた。一方で、強固な接着力を得るためには、粉末接着剤と紙との接着性を上げることが重要であり、これら2つの相反する性能を満たすために、鋭意検討を行った。
本開示は、
熱可塑性樹脂及びワックスを含有するトナー、並びに熱可塑性樹脂及びワックスを含有する粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セットであって、
該トナーに含有される該ワックスのエステル基濃度をEa(mmol/g)とし、該トナー中の該ワックスの含有量をNa(質量%)とし、該粉末接着剤に含有される該ワックスのエステル基濃度をEb(mmol/g)とし、該粉末接着剤中の該ワックスの含有量をNb(質量%)としたとき、
0.00≦Ea≦2.45
2.50≦Eb≦3.60
0.80≦Nb/Na
である電子写真用現像剤セットに関する。
現像剤セットの物性を上記範囲にコントロールすることで、印字移り抑制と強固な接着性の両立を可能にした。その理由について、発明者らは、トナー及び粉末接着剤に含有されるワックスのエステル基と、紙の主材料であるセルロースの水酸基との相互作用に着目し、以下のように推測した。
セルロースの表面には多数の水酸基が存在し、水酸基同士の水素結合で互いに結びつくことによって、紙を形成している。このことから、水酸基と水素結合のできるエステル基が粉末接着剤中に多く含まれると、粉末接着剤とセルロースとの親和性が高くなる。これらの親和性が高くなることで、粉末接着剤とセルロースとの濡れ性が向上し、粉末接着剤が紙の中に染み込む速度が向上する。結果として粉末接着剤と紙との接着性が向上する。
また、ワックスは溶融時の粘度が低いため、ワックスにエステル基が多く導入されると、紙の中に染み込む速度がより向上しやすい。そのため、エステル基を多く導入したワックスを粉末接着剤に添加した場合には、該ワックスが速やかに紙の中に染み込み、それにつられる形で粉末接着剤全体が紙の中に染み込むことで、より大幅に粉末接着剤と紙との接着性が向上する。
一方で、ワックスは一般的に極性が低く、水酸基等の極性基に対して親和性が低い。そのため、エステル基の導入量が低いワックスをトナーや粉末接着剤に添加した場合には、むしろトナーや粉末接着剤が紙の中に染み込むのを阻害し、紙との接着性を低下させる。
以上の考え方から、トナーに含有されるワックスのエステル基濃度を低くするため、トナーに含有されるワックスのエステル基濃度をEa(mmol/g)としたとき、Eaは0.00以上2.45以下であることが必要である。Eaを2.45以下とすることで、トナーと紙との接着性を下げることができるため、印字移りが生じにくい。
また、粉末接着剤に含有されるワックスのエステル基濃度を高くするため、粉末接着剤に含有されるワックスのエステル基濃度をEb(mmol/g)としたとき、Ebは2.50以上であることが必要である。Ebを2.50以上とすることで、粉末接着剤と紙との接着性を上げることができるため、強固な接着力が得られる。また、Ebを3.60以下とすることで、粉末接着剤が紙に対して過剰に染み込むことを防ぐことができるため、強固な接着力が得られる。
該Eaは0.00以上1.95以下であることがより好ましく、該Ebは2.60以上3.40以下であることがより好ましい。
さらに、印字移り抑制と強固な接着力とを両立するために、トナー中のワックスの含有量をNa(質量%)とし、粉末接着剤中のワックスの含有量をNb(質量%)としたとき、ワックスの量比Nb/Naは0.80以上であることが必要である。
Nb/Naを0.80以上とすることは、粉末接着剤に含有されるワックス量が、トナーに含有されるワックス量よりも多いか、少なすぎないことを意味する。これにより粉末接着剤の吸熱量に比べて、トナーの吸熱量を小さくすることができる。そのため、接着工程において定着器から与えられた熱が、トナーの溶融時に奪われにくくなり、粉末接着剤
の溶融を阻害しにくい。
結果として、粉末接着剤と紙を強固に接着できる。Nb/Naを大きくした場合には、粉末接着剤の溶融時に熱が奪われることで、トナーの溶融が阻害されるため、トナーと紙との接着性が低くなり、印字移り抑制と強固な接着力が両立可能である。
Nb/Naは1.00以上6.00以下であることが好ましく、1.10以上2.50以下であることがより好ましい。
なお、本開示においては、分子量が3000以下であり、示差走査熱量分析(DSC)測定で吸熱量が80J/g以上の吸熱ピークを有する化合物をワックスとして定義する。
該Eaと該Ebは、
0.50≦Eb-Ea≦3.40
を満たすことが好ましい。該Eaと該Ebとの差が大きいほど、トナーと紙との接着性を下げる効果と、粉末接着剤と紙との接着性を上げる効果を、より高い水準で両立することができる。Eb-Eaは0.70以上3.40以下であることがより好ましい。
該Ea及び該Ebは、トナー及び粉末接着剤に含有されるワックスの種類や量比によって制御することができる。また、該Na及び該Nbは、トナー及び粉末接着剤に含有されるワックスの量によって制御することができる。
該粉末接着剤に含有されるワックスが、下記式(1)及び(2)で示されるエステルワックスからなる群から選択される少なくとも一を含有することが好ましい。
Figure 2022026741000001
式中、lは2以上12以下(好ましくは2以上4以下)の正の整数を示し、n及びmは、それぞれ独立して12以上20以下(好ましくは14以上20以下)の正の整数を示す。pは2以上10以下(好ましくは2以上4以下)の正の整数を示し、q及びrは、それぞれ独立して11以上21以下(好ましくは14以上20以下)の正の整数を示す。
式(1)及び式(2)に示すエステルワックスは直線的な構造を有するため結晶化しやすく、粉末接着剤中での結晶化度が高いため、より耐久性に優れた粉末接着剤を得ることができる。そのため、多量の印刷を行った際にも、現像部材等への汚染が起こりにくい。また、式(1)及び式(2)に示すエステルワックスはエステル基の位置が近いため、セルロースの水酸基に対する相互作用が強い。そのため、粉末接着剤の紙へのしみ込みを促進しやすく、より強固な接着力を得ることができる。
該エステルワックスは、下記式(3)で示される化合物であることがより好ましい。粉末接着剤に含有されるワックスが、下記式(3)で示されるエステルワックスを含有することがより好ましい。
Figure 2022026741000002
(n及びmは、それぞれ独立して14以上20以下の正の整数を示す。)
式(3)に示すエステルワックスは、分子中の2つのエステル基の位置が近いため、さらに結晶化しやすく、より耐久性に優れた粉末接着剤を得ることができる。式(3)のn、mは、それぞれ独立して16以上20以下であることがより好ましい。
該粉末接着剤に含有されるワックスは、炭素数のピーク値20以上70以下(好ましくは30以上60以下)の鎖式飽和炭化水素をさらに含有することが好ましい。該鎖式飽和炭化水素は、上記したエステルワックスに比べて結晶化が速く、エステルワックスに対して結晶核剤として作用する。そのため、エステルワックスの結晶性が上がり、さらに耐久性に優れた粉末接着剤を得ることができる。
炭素数のピーク値は、鎖式飽和炭化水素の分子量測定により得られた分子量のピーク値を、CHの式量である14で割った値である。
粉末接着剤中のエステルワックスの含有量Nb1は、8.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、8.0質量%以上15.0質量%以下であることがより好ましく、9.0質量%以上12.0質量%以下であることがさらに好ましい。
また、粉末接着剤中の炭素数のピーク値が20以上70以下の鎖式飽和炭化水素の含有量Nb2は、0.1質量%以上5.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上3.0質量%以下であることがより好ましい。
該Nb1と該Nb2が
2.00≦Nb1/Nb2≦25.00
を満たすことが好ましい。Nb1/Nb2は3.00以上7.00以下であることがより好ましい。
このような粉末接着剤は、電子写真プロセスに好適に用いることができ、かつ強固な接着性を得ることができる。
該粉末接着剤中のワックスの含有量Nbは、8.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましい。Nbが上記範囲にあることで、該粉末接着剤と紙との接着性を上げながら、該粉末接着剤が紙に対して染み込みすぎるのを防ぐことができる。そのため、より強固な接着性が得られる。
Nbは10.0質量%以上17.0質量%以下であることがより好ましく、10.0質量%以上15.0質量%以下であることがさらに好ましい。
該トナー中のワックスの含有量Naは、2.0質量%以上15.0質量%以下であることが好ましい。Naが上記範囲にあることで、該トナーと紙との接着性を下げながら、該トナーの吸熱量を抑えることができる。そのため、より優れた水準で印字移りと強固な接着性を両立することができる。
Naは5.0質量%以上13.0質量%以下であることがより好ましく、5.0質量%以上10.0質量%以下であることがさらに好ましい。
トナーに用いるワックスとしては、上記エステル基濃度を満たすものであれば特に制限
されず、公知のワックスを用いることができる。ワックスの具体例として以下のものが挙げられる。
炭化水素ワックス(例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタムなどの石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるポリオレフィンワックス及びその誘導体)、カルナバワックス、キャンデリラワックスなど天然ワックス及びその誘導体、エステルワックスなど。
ここで、誘導体とは酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物を含む。
トナーに含まれるワックスは、炭化水素ワックス及びエステルワックスからなる群から選択される少なくとも一であることが好ましい。
また、エステルワックスとしては、1分子中にエステル結合を1つ含有するモノエステル化合物、1分子中にエステル結合を2つ含有するジエステル化合物をはじめ、1分子中にエステル結合を3つ含有する3官能エステル化合物や、1分子中にエステル結合を4つ含有する4官能エステル化合物、1分子中にエステル結合を6つ含有する6官能エステル化合物などの多官能エステル化合物を用いることができる。
その中でも、モノエステル化合物及びジエステル化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物を含有することが好ましい。
モノエステル化合物の具体例としては、カルナウバワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;及び脱酸カルナバワックスなどのような脂肪酸エステル類から酸成分の一部又は全部を脱酸したもの、植物性油脂の水素添加などによって得られるもの、ヒドロキシ基を有するメチルエステル化合物;ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニルなどの飽和脂肪酸モノエステルが挙げられる。
また、ジエステル化合物の具体例としては、セバシン酸ジベヘニル、ノナンジオールジベヘネート、テレフタル酸ベヘネート、テレフタル酸ステアリルなどが挙げられる。なお、ワックスは、上記化合物以外の公知の他のワックスを含有させることができる。また、ワックスは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
トナーに含まれるワックスは、飽和脂肪酸モノエステルであることが好ましい。例えば、トナーが、炭素数18~24のモノアルコールと炭素数18~24のモノカルボン酸とのエステル化合物を含むことが好ましい。ベヘン酸ベヘニルであることがより好ましい。
さらに、粉末接着剤及びトナーが、ともにモノエステル化合物及びジエステル化合物からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物を含有することが好ましい。
モノエステル化合物及びジエステル化合物は、炭化水素ワックスや3官能以上のエステル化合物よりも結晶化度が高く、吸熱量が大きい傾向がある。そのため、粉末接着剤及びトナーが上記条件を満たすことで、接着工程において粉末接着剤とトナーが溶融する際に、ワックスの溶融挙動を合わせやすく、上記物性による効果が得られやすい。
トナー及び粉末接着剤に含有される熱可塑性樹脂としては特に限定されない。
例えば、ポリエステル樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン-アクリル酸共重合樹脂などの公知の熱可塑性樹脂を用いることができる。これらの樹脂を複数含有してもよい。また、トナーと粉末接着剤に含有される熱可塑性樹脂は同じものでもよいし、異なるものでもよい。
熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂又はスチレンアクリル系樹脂が好ましく、スチレンアクリル系樹脂がより好ましい。トナー及び粉末接着剤に含まれる熱可塑性樹脂は、ポリ
エステル樹脂及びスチレンアクリル系樹脂からなる群から選択される少なくとも一を含むことが好ましく、スチレンアクリル系樹脂を含むことがより好ましい。熱可塑性樹脂中のスチレンアクリル系樹脂の含有量が、50質量%~100質量%であることが好ましく、80質量%~100質量%であることがより好ましく、90質量%~100質量%であることがさらに好ましい。
該ポリエステル樹脂は、公知のポリエステル樹脂を用いることができる。
具体例として、二塩基酸やその誘導体(カルボン酸ハロゲン化物、エステル、酸無水物)及び二価のアルコールの縮重合体が挙げられる。必要に応じて三価以上の多塩基酸及びその誘導体(カルボン酸ハロゲン化物、エステル、酸無水物)、一塩基酸、三価以上のアルコール、並びに一価のアルコールを用いてもよい。
二塩基酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、ドデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカン-1,10-ジカルボン酸などの脂肪族二塩基酸;フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラブロムフタル酸、テトラクロルフタル酸、ヘット酸、ハイミック酸、イソフタル酸、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸などの芳香族二塩基酸;などが挙げられる。
また、二塩基酸の誘導体としては、上記脂肪族二塩基酸及び芳香族二塩基酸のカルボン酸ハロゲン化物、エステル化物及び酸無水物などが挙げられる。
一方、二価のアルコールとしては、例えば、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、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどの非環式の脂肪族ジオール類;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;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などのビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物;キシリレンジグリコールなどのアラルキレングリコール類;などが挙げられる。
三価以上の多塩基酸やその無水物としては、例えば、トリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸などが挙げられる。
該スチレンアクリル系樹脂を形成し得る重合性単量体としては、スチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベンゼンのようなスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシルのような不飽和カルボン酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸のような不飽和カルボン酸;マレイン酸のような不飽和ジカルボン酸;マレイン酸無水物のような不飽和ジカルボン酸無水物;アクリロニトリルのようなニトリル系ビニル単量体;塩化ビニルのような含ハロゲン系ビニル単量体;ニトロスチレンのようなニトロ系ビニル単量体;などが挙げられる。これらは単独で又は複数種を組み合わせて用いることができる。
不飽和カルボン酸エステルとしては、好ましくは、アルキル基の炭素数が1~8(より好ましくは2~6)の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましい。スチレンアクリル樹脂は、アルキル基の炭素数が1~8(より好ましくは2~6)の(メタ)アクリル酸アルキルエステル及びスチレンの共重合体であることが好ましい。
粉末接着剤中の熱可塑性樹脂の含有量が75.0質量%以上92.0質量%以下であることが好ましく、80.0質量%以上90.0質量%以下であることがより好ましい。
トナー中の熱可塑性樹脂の含有量が75.0質量%以上92.0質量%以下であること
が好ましく、80.0質量%以上90.0質量%以下であることがより好ましい。
トナーに含有される熱可塑性樹脂のエステル基濃度Ec1又は粉末接着剤に含有される熱可塑性樹脂のエステル基濃度Ec2は、それぞれ0.00mmol/g以上2.50mmol/g以下であることが好ましく、1.50mmol/g以上2.20mmol/g以下であることが好ましい。
上記範囲とすることは、熱可塑性樹脂のエステル基濃度を低くすることを意味している。上記範囲とすることで、熱可塑性樹脂のエステル基が、ワックスのエステル基と紙の水酸基との相互作用を阻害しにくいため、印字移り抑制及び強固な接着力の効果がより得られやすい。
さらに、トナーに含有される熱可塑性樹脂のエステル基濃度と、粉末接着剤に含有される熱可塑性樹脂のエステル基濃度との差が、0.00mmol/g以上1.50mmol/g以下であることが好ましく、0.00mmol/g以上0.50mmol/g以下であることがより好ましい。トナー及び粉末接着剤に含有される熱可塑性樹脂のエステル基濃度が近いことで、印字移り抑制及び強固な接着力の効果がより得られやすい。
該熱可塑性樹脂のエステル基濃度は、該熱可塑性樹脂に用いる単量体の種類や量比によって制御することができる。
トナー及び粉末接着剤は、着色剤を含有してもよい。該着色剤としては、ブラック用着色剤、イエロー用着色剤、マゼンタ用着色剤、及びシアン用着色剤が挙げられる。
ブラック用着色剤としては、カーボンブラックなどが挙げられる。
イエロー用着色剤としては、モノアゾ化合物;ジスアゾ化合物;縮合アゾ化合物;イソインドリノン化合物;イソインドリン化合物;ベンズイミダゾロン化合物;アンスラキノン化合物;アゾ金属錯体;メチン化合物;アリルアミド化合物などに代表されるイエロー顔料が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー74,93,95,109,111,128,155,174,180,185などが挙げられる。
マゼンタ用着色剤としては、モノアゾ化合物;縮合アゾ化合物;ジケトピロロピロール化合物;アントラキノン化合物;キナクリドン化合物;塩基染料レーキ化合物;ナフトール化合物:ベンズイミダゾロン化合物;チオインジゴ化合物;ペリレン化合物などに代表されるマゼンタ顔料が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド2,3,5,6,7,23,48:2,48:3,48:4,57:1,81:1,122,144,146,150,166,169,177,184,185,202,206,220,221,238,254,269、C.I.ピグメントバイオレッド19などが挙げられる。
シアン用着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物;塩基染料レ-キ化合物などに代表されるシアン顔料が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1,7,15,15:1,15:2,15:3,15:4,60,62,66が挙げられる。
また、顔料とともに、着色剤として従来知られている種々の染料を用いることもできる。
トナーにおける着色剤の含有量は、1.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましい。
また、粉末接着剤における着色剤の含有量は0.0質量%以上1.0質量%以下であることが好ましい。
トナー及び粉末接着剤は、必要に応じて荷電制御剤、荷電制御樹脂、顔料分散剤などの、公知の材料を含有してもよい。
また、トナー及び粉末接着剤には、必要により外添剤などを混合しその表面に付着させてもよい。
該外添剤としては、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、チタニア微粒子から選ばれる無機微粒子又はその複合酸化物などが挙げられる。複合酸化物としては、例えば、シリカアルミニウム微粒子やチタン酸ストロンチウム微粒子などが挙げられる。
トナー中の外添剤の含有量は、好ましくは0.01質量%以上10.0質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以上4.0質量%以下である。
粉末接着剤中の外添剤の含有量は、好ましくは0.01質量%以上10.0質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以上4.0質量%以下である。
トナー中の外添剤の含有量と粉末接着剤中の外添剤の含有量の差は、好ましくは0.0質量%以上2.5質量%以下であり、より好ましくは0.0質量%以上2.0質量%以下である。
トナー中の外添剤の含有量と粉末接着剤中の外添剤の含有量の比率(トナー中の外添剤の含有量:粉末接着剤中の外添剤の含有量)は、好ましくは1.0:8.0~8.0:1.0であり、より好ましくは1.0:4.0~4.0:1.0であり、さらに好ましくは1.0:2.0~2.0:1.0である。
トナー又は粉末接着剤のガラス転移温度(Tg)は、それぞれ45℃以上60℃以下であることが好ましい。上記範囲にあることで、電子写真プロセスに好適に用いることができ、かつ印字移り抑制及び強固な接着力の効果をより高い水準で得ることができる。
さらに、トナーのTgと、粉末接着剤のTgとの差が、0℃以上10℃以下であることが好ましく、0℃以上7℃以下であることがより好ましい。トナーと粉末接着剤のTgが近いことで、接着工程における溶融状態を近づけることができるため、印字移り抑制及び強固な接着力の効果が得られやすい。トナー及び粉末接着剤のTgは、トナー及び粉末接着剤の熱可塑性樹脂に用いる単量体の種類や量比、または用いるワックスの種類や量比によって制御することができる。
トナーの重量平均粒子径(D4)は4.0μm以上15.0μm以下であることが好ましい。上記範囲にあることで、接着工程の溶融状態を均一にできるため、より印字移りしにくいトナーが得らえる。
また、粉末接着剤の重量平均粒子径(D4)は4.0μm以上20.0μm以下であることが好ましい。上記範囲にあることで、接着工程の溶融状態を均一にしつつ、接着部の厚みを十分に厚くできるため、より強固な接着力が得られる。
さらにトナーの重量平均粒子径(D4)と、粉末接着剤の重量平均粒子径(D4)との差が、0.0μm以上5.0μm以下であることが好ましい。トナーと粉末接着剤の重量平均粒子径(D4)が近いことで、接着工程における溶融状態を近づけることができるため、印字移り抑制及び強固な接着力の効果が得られやすい。トナーと粉末接着剤の重量平均粒子径(D4)は、トナーと粉末接着剤の製造方法によって制御することができる。
トナー及び粉末接着剤は、メインピークのピーク分子量が、それぞれ10000以上40000以下であることが好ましい。上記範囲にあることで、電子写真プロセスに好適に用いることができ、かつ印字移り抑制及び強固な接着力の効果をより高い水準で得ることができる。
さらに、トナーのピーク分子量と、粉末接着剤のピーク分子量との差が、0以上15000以下であることが好ましい。トナーと粉末接着剤のピーク分子量が近いことで、接着工程における溶融状態を近づけることができるため、印字移り抑制及び強固な接着力の効果が得られやすい。該ピーク分子量は、トナー及び粉末接着剤の、熱可塑性樹脂の製造条件によって制御することができる。
トナー又は粉末接着剤は、粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法など公知の方法で製造することが可能であり、製造方法は特に限定されるものではない。
また、粉末接着剤は、
熱可塑性樹脂、上記式(3)で示される化合物、及び炭素数が20以上70以下の鎖式飽和炭化水素を含有する粉末接着剤であって、
該熱可塑性樹脂が、スチレンアクリル系樹脂であり、
該粉末接着剤中の該熱可塑性樹脂の含有量が75.0質量%以上92.0質量%以下であり、
該粉末接着剤中の式(3)に示す化合物の含有量Nb1が8.0質量%以上20.0質量%以下であり、
該粉末接着剤中の炭素数が20以上70以下の鎖式飽和炭化水素の含有量Nb2が0.1質量%以上5.0質量%以下であり、
該Nb1と該Nb2が
2.00≦Nb1/Nb2≦25.00
を満たすことが好ましい。このような粉末接着剤は、電子写真プロセスに好適に用いることができ、かつ強固な接着性を得ることができる。
該Nb1は8.0質量%以上15.0質量%以下であることが好ましく、9.0質量%以上12.0質量%以下であることがより好ましい。また、該Nb2は0.5質量%以上3.0質量%以下であることがより好ましい。また、Nb1/Nb2は3.00以上7.00以下であることがより好ましい。
以下に、トナーと粉末接着剤とを含む電子写真用現像剤を好適に用いることのできる、画像形成装置及び紙の接着処理を行う処理装置の一例について、具体的に説明する。
(全体の装置構成)
最初に、画像形成装置の全体構成について、図1、図2、図5を用いて説明する。図1は、画像形成装置本体(以下、装置本体10と記載する)と、装置本体10と接続された後処理ユニット30と、を備えた画像形成装置1の断面構成を表す概略図である。画像形成装置1は、電子写真式の印刷機構を備えた装置本体10と、シート処理装置としての後処理ユニット30とによって構成される電子写真画像形成装置(電子写真システム)である。
図5は画像形成装置1の外観を表す斜視図である。後処理ユニット30は、装置本体10の上部に装着されている。画像形成装置1は、下部にシートカセット8を有し、右側面部に開閉可能なトレイ20を有し、上面部に第1排出トレイ13を備えている。
まず、装置本体10の内部構成を説明する。図1に示すように、装置本体10は、記録媒体であるシートPを収納するシート収納部としてのシートカセット8と、画像形成手段としての画像形成ユニット1eと、定着手段としての第1定着器6と、これらを収容する筐体19と、備えている。装置本体10は、シートカセット8から給送されるシートPに画像形成ユニット1eによってトナー像を形成し、第1定着器6によって定着処理を施した印刷物を作成する印刷機能を有する。
シートカセット8は、装置本体10の下部において筐体19に対して引き出し可能に挿入されており、多数枚のシートPを収納している。シートカセット8に収納されたシートPは、給送ローラ等の給送部材でシートカセット8から給送され、分離ローラ対によって1枚ずつ分離された状態で、搬送ローラ8aによって搬送される。また、開いた状態のトレイ20(図5)にセットされたシートを1枚ずつ給送することも可能である。
画像形成ユニット1eは、4つのプロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cと、ス
キャナユニット2と、転写ユニット3と、を備えたタンデム型の電子写真ユニットである。プロセスカートリッジとは、画像形成プロセスを担う複数の部品を一体的に交換可能にユニット化したものである。
装置本体10には、筐体19に支持されるカートリッジ支持部9が設けられており、各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cはカートリッジ支持部9に設けられた装着部9n,9y,9m,9cに着脱可能に装着される。なお、カートリッジ支持部9は、筐体19から引き出し可能なトレイ部材であってもよい。
各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cは、4つの粉体収容部104n,104y,104m,104cに収容される粉体の種類を除いて実質的に共通の構成を備えている。すなわち、各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cは、像担持体である感光ドラム101、帯電器である帯電ローラ102、粉体を収容する粉体収容部104n,104y,104m,104c、及び粉体を用いて現像を行う現像ローラ105と含む。
4つの粉体収容部のうち、図中右側3つの粉体収容部104y,104m,104cには、シートPに可視像を形成するためのトナー(第1の粉体)として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンの印刷用トナーTy,Tm,Tcが収容されている。これに対し、図中最も左側の粉体収容部104nには、印刷後に接着処理を行うための粉体(第2の粉体)である粉末接着剤Tnが収容されている。
粉体収容部104y,104m,104cは、いずれも印刷用トナーを収容する第1収容部の例であり、粉体収容部104nは粉末接着剤を収容する第2収容部の例である。また、プロセスカートリッジ7y,7m,7cは、いずれも印刷用トナーを用いてトナー像を形成する第1プロセスユニットの例であり、プロセスカートリッジ7nは、所定の塗布パターンで粉末接着剤の像を形成する第2プロセスユニットの例である。
テキスト等の黒色の画像を印刷する場合は、イエロー(Ty)、マゼンタ(Tm)、シアン(Tc)のトナーを重畳したプロセスブラックで表現する。ただし、例えば画像形成ユニット1eにブラックの印刷用トナーを用いる5つ目のプロセスカートリッジを追加し、黒色の画像をブラックの印刷用トナーで表現できるようにしてもよい。これに限らず、画像形成装置1の用途に応じて印刷用トナーの種類及び数は変更可能である。
スキャナユニット2は、プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cの下方、かつシートカセット8の上方に配置されている。スキャナユニット2は、各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cの感光ドラム101にレーザ光Gを照射して静電潜像を書き込む露光手段である。
転写ユニット3は、中間転写体(二次的な像担持体)としての転写ベルト3aを備えている。転写ベルト3aは、二次転写内ローラ3b及び張架ローラ3cに巻き回されたベルト部材であり、外周面において各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cの感光ドラム101に対向している。
転写ベルト3aの内周側には、各感光ドラム101に対応する位置に一次転写ローラ4が配置されている。また、二次転写内ローラ3bに対向する位置に、転写手段としての二次転写ローラ5が配置されている。二次転写ローラ5と転写ベルト3aとの間の転写ニップ5nは、転写ベルト3aからシートPにトナー像が転写される転写部(二次転写部)である。
第1定着器6は、二次転写ローラ5の上方に配置されている。第1定着器6は、定着部材としての加熱ローラ6aと、加圧部材としての加圧ローラ6bとを有する熱定着方式の定着器である。加熱ローラ6aは、ハロゲンランプやセラミックヒータ等の発熱体や誘導加熱方式の発熱機構によって加熱される。加圧ローラ6bは、バネ等の付勢部材によって加熱ローラ6aに押圧されており、加熱ローラ6aと加圧ローラ6bのニップ部(定着ニ
ップ6n)を通過するシートPを加圧するための加圧力を発生させる。
筐体19には、装置本体10からシートPを排出するための開口部である排出口12(第1の排出口)が設けられており、排出口12には排出ユニット34が配置されている。排出手段である排出ユニット34は、第1排出ローラ34aと、中間ローラ34bと、第2排出ローラ34cと、を有するいわゆる三連ローラを使用している。
また、第1定着器6と排出ユニット34との間には、シートPの搬送経路を切り替えるフラップ状のガイドである切替ガイド33が設けられている。切替ガイド33は、軸部33aを中心に先端33bが図中矢印c方向に往復するように回動可能である。
装置本体10は、両面印刷を行うための機構を備えている。
排出ユニット34には不図示のモータが接続され、中間ローラ34bの回転方向を正転及び逆転可能に構成されている。また、主搬送路1mに対してループ状に接続された搬送路としての両面搬送路1rが設けられている。主搬送路1mを通過する間に第一面に画像形成されたシートPは、時計方向に回動した切替ガイド33によって第1排出ローラ34aと中間ローラ34bとによって挟持搬送される。
前記シートPの進行方向後端が切替ガイド33を通過した後、切替ガイド33が反時計方向に回動するとともに中間ローラ34bが逆転し、シートPは両面搬送路1rへと反転搬送される。そして、シートPが表裏を反転した状態で主搬送路1mを再び通過する間に、シートPの第2面に画像が形成される。
両面印刷後のシートPは反時計方向に回動した切替ガイド33により、中間ローラ34bと第2排出ローラ34cによって挟持搬送され、装置本体10から排出される。
また、装置本体10において搬送ローラ8a、転写ニップ5n及び定着ニップ6nを通る搬送経路は、シートPに対する画像形成が行われる主搬送路1mを構成している。主搬送路1mは、画像形成時の主走査方向(主搬送路1mを搬送されるシートの搬送方向に垂直なシートの幅方向)から見た場合に、画像形成ユニット1eに対して水平方向の一方側を通って下方から上方に延びている。
言い換えると、装置本体10は、主搬送路1mが略鉛直方向に延びる、いわゆる垂直搬送型(縦パス型)のプリンターである。なお、鉛直方向に見た場合、第1排出トレイ13、中間パス15及びシートカセット8は互いに重なっている。そのため、水平方向に関して排出ユニット34がシートPを排出するときのシートの移動方向は、水平方向に関してシートカセット8からシートPが給送されるときのシートの移動方向とは反対向きとなる。
また、図1の視点(画像形成時の主走査方向に見た場合)において、後処理ユニット30の第2排出トレイ35を除いた本体部分の水平方向の占有範囲は、装置本体10の占有範囲に収まっていると好適である。このように後処理ユニット30を装置本体10の上方の空間に収めることで、接着印刷機能を備えた画像形成装置1を、通常の縦パス型プリンターと同程度の設置空間に設置することが可能となる。
(接着ユニット)
図2に示すように、後処理ユニット30は装置本体10の上部に取り付けられている。後処理ユニット30は、折り手段としての折り器31と、接着手段(第2の定着手段)としての第2定着器32とが、筐体(第2の筐体)39に収容されて一体化された後処理ユニットである。
また、後処理ユニット30は、トレイ切替ガイド13aを回転自在に保持する第1排出トレイ13と、中間パス15と、第2排出トレイ35とが設けられている。第1排出トレイ13は、後処理ユニット30の上面に設けられていると共に、画像形成装置1全体の上面(図1)に位置している。後処理ユニット30が備える各部の機能は後述する。
後処理ユニット30には、筐体39を装置本体10の筐体19(第1の筐体)に対して位置決めするための位置決め部(例えば、筐体19の凹部に係合する凸形状)が設けられている。また、後処理ユニット30には、装置本体10とは別の駆動源及び制御部が設けられており、後処理ユニット30のコネクタ36と装置本体10のコネクタ37が結合することで装置本体10と電気的に接続される。これにより、後処理ユニット30は、装置本体10を介して供給される電力を用いて、装置本体10に設けられた制御部からの指令に基づいて動作する状態となる。
(プロセスカートリッジ)
各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cは、先述したように、各4つの粉体収容部104n,104y,104m,104cに収容される粉体の種類を除いて実質的に共通の構成を備えている。ここでは代表してプロセスカートリッジ7nについて説明する。図7はプロセスカートリッジ7nの概略断面図である。プロセスカートリッジ7nは、感光ドラム101等を備えた感光体ユニットCCと、現像ローラ105等を備えた現像ユニットDTと、から成り立っている。
感光体ユニットCCには、不図示の軸受を介して感光ドラム101が回転可能に取り付けられている。また感光ドラム101は、不図示の駆動手段(駆動源)としての駆動モータの駆動力を受けることによって、画像形成動作に応じて図中時計回り方向(矢印w)に回転駆動される。さらに感光体ユニットCCには、感光ドラム101の周囲に感光ドラム101を帯電するための帯電ローラ102、クリーニング部材103が配置されている。
現像ユニットDTには、感光ドラム101と接触して図中反時計回り方向(矢印d)に回転する現像剤担持体としての現像ローラ105が設けられている。現像ローラ105と感光ドラム101は、対向部(接触部)において互いの表面が同方向に移動するようにそれぞれ回転する。
また現像ユニットDTには、図中時計回り方向(矢印e)に回転する現像剤供給部材としての現像剤供給ローラ106(以下、単に「供給ローラ」という。)が配置されている。供給ローラ106と現像ローラ105は、対向部(接触部)において互いの表面が同方向に移動するようにそれぞれ回転する。
供給ローラ106は、現像ローラ105上に粉末接着剤(プロセスカートリッジ7y,7m,7cの場合は、印刷用トナー)を供給すると共に、現像ローラ105上に残留した粉末接着剤(プロセスカートリッジ7y,7m,7cの場合は、印刷用トナー)を現像ローラ105上から剥ぎ取る作用をなす。
また、現像ユニットDTには、供給ローラ106によって現像ローラ105上に供給された粉末接着剤(プロセスカートリッジ7y,7m,7cの場合は、印刷用トナー)の層厚を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード107が配置されている。
粉体収容部104nには、粉体として粉末接着剤(プロセスカートリッジ7y,7m,7cの場合は、印刷用トナー)が収納されている。また粉体収容部104n内には、回転自在に支持された搬送部材108が設けられている。攪拌部材108は、図中時計回り方向(矢印f)に回転して粉体収容部104n内に収納された粉体を撹拌すると共に、上記現像ローラ105や供給ローラ106が設けられた現像室109へと粉体を搬送する。
ここで、感光体ユニットCC、現像ユニットDTをそれぞれ別体として、感光体ユニットカートリッジ、現像ユニットカートリッジとし、画像形成装置本体に着脱可能に構成することも可能である。また粉体収容部104及び搬送部材108だけを有し、装置本体に着脱可能な粉体カートリッジとして構成することも可能である。
(画像形成の動作)
次に、画像形成装置1が行う画像形成動作について、図1~図7を用いて説明する。図3(a)及び図3(b)は、画像形成装置1におけるシートの搬送経路を表す図である。図4(a)~図4(f)は、折り工程の内容を説明するための図である。図6(a)及び図6(b)は、画像形成装置1が出力する成果物を例示する図である。
画像形成装置1に対して印刷すべき画像のデータ及び印刷の実行指令が入力されると、画像形成装置1の制御部はシートPを搬送して画像を形成し、必要に応じて後処理ユニット30による後処理を施す一連の動作(画像形成動作)を開始する。画像形成動作では、まず、図1に示すように、シートPがシートカセット8から1枚ずつ給送され、搬送ローラ8aを介して転写ニップ5nへ向けて搬送される。
シートPの給送に並行して、プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cが順次駆動され、感光ドラム101が図中時計回り方向(矢印w)に回転駆動される。このとき感光ドラム101は、帯電ローラ102によって表面に一様な電荷を付与される。
また、スキャナユニット2が、画像データに基づいて変調したレーザ光Gを各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cの感光ドラム101に照射して、感光ドラム101の表面に静電潜像を形成する。次に、各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cの現像ローラ105に担持された粉体によって、感光ドラム101上の静電潜像が粉体像として現像される。
なお、粉末接着剤Tnによって現像されることで感光ドラム101上に形成される粉末接着剤層は、視覚情報の伝達を目的としない点で、図形やテキスト等の画像をシートPに記録するための印刷用トナーのトナー像(通常のトナー像)とは異なっている。しかしながら、以下の説明では、シートPに所定の塗布パターンで粉末接着剤Tnを塗布するために、電子写真プロセスによって塗布パターンに応じた形状で現像された粉末接着剤Tnの層も「トナー像」の1つとして扱う。
転写ベルト3aは、図中反時計回り方向(矢印v)に回転する。各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cにおいて形成されるトナー像は、感光ドラム101と一次転写ローラ4との間に形成される電界によって、感光ドラム101から転写ベルト3aに一次転写される。
転写ベルト3aに担持されて転写ニップ5nに到達したトナー像は、二次転写ローラ5と二次転写内ローラ3bとの間に形成される電界によって、主搬送路1mを搬送されてきたシートPに二次転写される。
その後、シートPは、第1定着器6に搬送されて熱定着処理を受ける。即ち、シートPが定着ニップ6nを通過する際にシートP上のトナー像が加熱及び加圧されることで印刷用トナーTy,Tm,Tc及び粉末接着剤Tnが溶融し、その後固着することで、シートPに定着した画像が得られる。
片面印刷・両面印刷に依らず、装置本体10より排出されるシートPは、図3(a)、図3(b)に示すように、中間ローラ34bと第2排出ローラ34cにより挟持され、トレイ切替ガイド13aにより第1経路R1又は第2経路R2へと搬送される。
図3(a)に示す第1経路R1は、後処理ユニット30を使わない通常印刷のモードにおいて、第1定着器6を通過したシートPが排出ユニット34によって第1排出トレイ13に排出される経路である。
図3(b)に示す第2経路R2は、接着印刷のモードにおいて、第1定着器6を通過したシートPが排出ユニット34、折り器31及び第2定着器32を介して第2排出トレイ35に排出される経路である。
第2経路R2における第1定着器6と折り器31との間には、中間パス15が設けられている。中間パス15は、画像形成装置1の上面部(天面部)を通るシート搬送路であり
、第1排出トレイ13の下側で第1排出トレイ13と略平行に延びている。なお、中間パス15及び第1排出トレイ13は、水平方向に関して折り器31に向かって鉛直方向の上方に傾斜している。従って、折り器31の入口(下記のガイドローラ対(31c,31d)は、装置本体10の出口(中間ローラ34bと第2排出ローラ34cのニップ)よりも鉛直方向で上方に位置する。
折り器31は、第1ガイドローラ31c、第2ガイドローラ31d、第1折りローラ31a及び第2折りローラ31bの4本のローラと、引き込み部31eと、を有している。第1ガイドローラ31c及び第2ガイドローラ31dは、折り器31の上流側の搬送パス(本実施例では中間パス15)から受け取ったシートPを挟持して搬送するガイドローラ対である。第1折りローラ31a及び第2折りローラ31bは、シートPを折り曲げながら送り出す折りローラ対である。
なお、第2経路R2に沿ったシートの搬送方向における第2排出ローラ34cから第1ガイドローラ31cまでの間隔M(図1)は、折り処理前のシートPの搬送方向の全長L(図4(a))よりも短くなるように構成されている。言い換えると、第2排出ローラ34cから第1ガイドローラ31cまでの間隔Mにより、後処理ユニット30によって処理可能なシートの搬送方向の長さの下限が定まる。この構成により、排出ユニット34からガイドローラ対に滞りなくシートPが受け渡される。
図4(a)~図4(f)に沿って折り器31による折り処理を説明する。折り処理を実行する場合、第1ガイドローラ31c及び第1折りローラ31aは図中時計回り方向に、第2ガイドローラ31d及び第2折りローラ31bは図中反時計回りに回転する。
まず、排出ユニット34から送り出されたシートPの先端qが、図4(a)に示すようにガイドローラ対(31c,31d)に引き込まれる。シートPの先端qは、図4(b)に示すように、ガイド壁31fにより下向きに案内されて第1折りローラ31aに接触し、互いに対向している第1折りローラ31aと第2ガイドローラ31dに引き込まれて引き込み部31eの壁31gに当接する。
ガイドローラ対(31c,31d)によるシートPの引き込みに連れて、先端qは壁31gに摺接しながら引き込み部31eの奥へと進む。やがて、先端qは図4(c)に示すように引き込み部31eの端部31hに突き当たる。なお、引き込み部31eは、中間パス15の下方側で中間パス15と略平行に延びた空間を形成しており、図4(c)の段階で、シートPは第2ガイドローラ31dに巻き付いてU字型に曲がった状態となる。
図4(c)の状態からガイドローラ対(31c,31d)によってさらにシートPが引き込まれると、図4(d)に示すように中腹部rでたわみが生じはじめる。やがて図4(e)に示すように、中腹部rが第2折りローラ31bに接することで、第2折りローラ31bから受ける摩擦力により折りローラ対(31a,31b)のニップ部に引き込まれる。そして、図4(f)に示すように、中腹部rを折り目として折り畳まれた状態で、折りローラ対(31a,31b)によって中腹部rを先頭にシートPが排出される。
ここで、引き込み部31eの深さN(図4(e))、即ち折りローラ対(31a,31b)のニップ部から引き込み部31eの端部31hまでの距離は、シートPの全長Lの半分の長さに設定している。これにより、折り器31は、シートPを半分の長さで二つ折りにする処理(中折り)を実行可能である。なお、引き込み部31eの深さNを変えることで、折り目の位置を任意に変えることができる。
以上説明した折り器31は折り手段の一例であり、例えばシートPにブレードを押し当ててローラ対のニップ部に押し込むことで折り目を形成する折り機構を用いてもよい。また、折り処理の内容は二つ折りに限らず、例えばZ折りや三つ折りを実行する折り機構を用いてもよい。
なお、折り器31は、回転するローラと固定された引き込み部31eで構成されるため
、往復運動をするブレードを用いる折り機構に比べて駆動機構の簡素化が可能である。また、折り器31は、4本のローラ以外に、シート長さの半分の深さNを有する引き込み部31eを設ければよいため、後処理ユニット30の小型化が可能である。
折り器31を通過したシートPは、図3(b)に示すように第2定着器32に搬送される。第2定着器32は、第1定着器6と同様に熱定着方式の構成を有する。すなわち、第2定着器32は、加熱部材としての加熱ローラ32bと、加圧部材としての加圧ローラ32aとを有する。加熱ローラ32bは、ハロゲンランプやセラミックヒータ等の発熱体や誘導加熱方式の発熱機構によって加熱される。
加圧ローラ32aは、バネ等の付勢部材によって加熱ローラ32aに押圧されており、加熱ローラ32bと、加圧ローラ32aのニップ部(接着ニップ)を通過するシートPを加圧するための加圧力を発生させる。
折り器31で折り畳まれたシートPは、第2定着器32によって接着処理(粉末接着剤Tnが塗布された画像面に対する2回目の熱定着)を受けることで、折り畳まれた状態のまま接着される。すなわち、シートPが接着ニップを通過する際にシートP上の粉末接着剤Tnが加熱されて再溶融した状態で加圧されることで、対向面(折り畳まれた状態で、粉末接着剤Tnのトナー像が転写されたシートPの画像面に対向する面)に付着する。そして、粉末接着剤Tnが冷えて固まることで、粉末接着剤Tnを接着剤としてシートPの画像面と対向面が結合(接着)される。
第2定着器32による接着処理を受けたシートPは、図3(b)に示すように、後処理ユニット30の筐体39に設けられた排出口32c(第2の排出口)から図中左側に排出される。そして、装置本体10の左側面に設けられた第2排出トレイ35(図1参照)に収納される。以上で、シートPが第2経路R2を搬送される場合の画像形成の動作が終了する。
なお、シートPに対する粉末接着剤Tnの塗布パターンによって、折り畳まれたシートPの結合箇所を変えることが可能となる。図6(a)及び図6(b)は、粉末接着剤Tnの塗布パターンが異なる成果物(画像形成装置の出力物)を例示している。
図6(a)は、受け取った人が開封する用途の成果物(半接着の成果物)の例である。図6(a)の給与明細書51の場合、シートPの片面の外周部の全周51aに粉末接着剤Tnが塗布され、中央の折り目51bで折り畳まれた状態で接着される。
図6(b)は、開封されることを前提としない用途の成果物(完全接着の成果物)の例としての袋(薬袋)を表している。この場合、折り畳まれた状態のシートPの折り目52bを含めた三辺が結合されるように、コ字状の領域52aに粉末接着剤Tnが塗布される。図6(b)中には袋の内側に画像を形成していないが、必要に応じて画像を形成することもできる。
また、画像形成装置1は、図6(a)及び図6(b)に例示したいずれの成果物についても、プレプリント紙を用意することなくワンストップで出力することが可能である。すなわち、印刷用トナーを用いてシートPの片面又は両面に画像を記録する動作に並行して、所定の塗布パターンで粉末接着剤Tnを塗布し、折り処理及び接着処理を施した状態の成果物を出力することが可能である。
例えば、図6(a)及び図6(b)の成果物を出力する場合、原紙として用いるシートPの一方の面が成果物の外側となり、他方の面が成果物の内側となる。そこで、両面印刷における第1面の画像形成動作として、印刷用トナーで外側面用の画像を形成し、第2面の画像形成動作として、印刷用トナーで内側面用の画像を形成すると共に所定の塗布パターンで粉末接着剤Tnを塗布すればよい。
画像形成装置1が印刷用トナーを用いて記録する画像には、プレプリント紙を用いる場合のフォーマット(不変部分)と、個人情報等の可変部分とを含めることができる。従って、上記のようにプレプリント紙ではない白紙等の原紙から、接着処理によって接着された成果物を出力することができる。ただし、プレプリント紙を記録媒体として使用し、可変部分の印刷処理と接着処理を行う用途で画像形成装置1を使用することもできる。
(接着物(成果物)の製造方法)
接着物の製造方法は、上記電子写真用現像剤セットを用いた、少なくとも一の紙が接着部を介して貼り合わされている接着物の製造方法であって、
該接着物において、該紙の該接着部が存在する面を面Aとしたとき、該接着物は該面Aの少なくとも一方に前記トナーによる画像部を有し、
該接着物の製造方法は、下記工程(A)又は(B)を有し、
(A)該紙の該面Aとなる面の少なくとも一方に前記トナーによる画像部及び前記粉末接着剤による該接着部を現像し、加熱により該画像部及び該接着部を定着させる画像部及び接着部の形成工程、
(B)該紙の該面Aとなる面の一方に前記粉末接着剤による該接着部を現像し、加熱により該接着部を定着させる接着部の形成工程及び該紙の該面Aとなる面の少なくとも他方に前記トナーによる画像部を現像し、加熱により該画像部を定着させる画像部の形成工程、
該接着物の製造方法は、
該画像部及び該接着部の形成後、形成された該接着部をはさむように該紙を重ねて加熱し、該接着部を溶融させることで該紙を接着し、該接着物を得る接着工程を有する製造方法。
接着物は、一枚の紙が折りたたまれて接着部を介して貼り合わされた形態でもよいし、二枚の紙が接着部を介して貼り合わされた形態でもよい。接着物は、例えば、袋状又は筒状の形態を有する。
紙が接着部を介して貼り合わされる場合、接着部が存在する面Aは、接着物において二面存在することになるが、粉末接着剤による接着部は、その二面の少なくとも一方に形成されればよい。
例えば工程(A)のように、紙の面Aとなる面の少なくとも一方に画像部及び接着部が形成される。また、工程(B)のように、紙の面Aとなる面の一方に接着部が形成され、他方に画像部が形成される。
一枚の紙で接着物を製造する場合、トナーによる画像部及び粉末接着剤による接着部を、紙の少なくとも一方の面に形成すればよい。紙の他方の面に画像部が形成されてもよいし、形成されなくてもよい。
二枚の紙を貼り合わせて接着物を製造する場合、工程(A)では一方の紙の面Aとなる面に画像部及び接着部を形成すればよい。他方の紙には画像部又は接着部を形成してもよいし、しなくてもよい。
また、二枚の紙を貼り合わせて接着物を製造する場合、工程(B)では一方の紙の面Aとなる面に接着部を形成し、他方の紙の面Aとなる面に画像部を形成する。
画像部の形成及び接着部の形成は、どちらかを先に行ってもよいし、両方を同時に行ってもよい。画像部の現像及び定着、並びに接着部の現像及び定着は、例えば、上述した画像形成装置により行うことができる。また、公知の電子写真方式を採用しうる。
画像部及び接着部を形成した後、一枚の紙であれば紙を折って接着部をはさみ、二枚の紙であればこれらを重ねて接着部をはさむ。そして、加熱して接着部を溶融させて紙を接着させ、接着物(成果物)を得る。このような接着工程は、例えば、上述した画像形成装
置やシート処理装置を用いて行うことができる。
以下、各物性の測定方法に関して記載する。
<熱可塑性樹脂及びワックスの分子構造の同定、トナーに含有されるワックスの含有量Na及び粉末接着剤に含有されるワックスの含有量Nb、並びに粉末接着剤又はトナーに含有される熱可塑性樹脂の含有量の測定方法>
熱可塑性樹脂及びワックスの分子構造の同定、並びにトナーに含有されるワックスの含有量Na及び粉末接着剤に含有されるワックスの含有量Nbの測定には、熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析計(以下、熱分解GC/MS)及びNMRを用いる。
熱分解GC/MSでは、サンプルの樹脂全量の構成する単量体を決定し、各単量体のピーク面積を求めることができるが、定量を行うには基準となる濃度既知のサンプルによるピーク強度の規格化が必要となる。一方、NMRでは構成する単量体の決定及び定量を、濃度既知のサンプルを用いることなく求めることが可能である。
そこで、状況に応じて、構成する単量体の決定には、NMRと熱分解GC/MSの両方のスペクトルを比較しながら行う。
具体的には、NMR測定時の抽出溶媒である、重水素化クロロホルムに溶けない樹脂成分が5.0質量%未満の場合、NMRの測定による定量を行う。
一方、NMR測定時の抽出溶媒である、重水素化クロロホルムに溶けない樹脂成分が5.0質量%以上存在した場合には、重水素化クロロホルム可溶分に対して、NMR及び熱分解GC/MSの両方の測定を行い、重水素化クロロホルム不溶分に対して、熱分解GC/MSの測定を行う。
この場合は、先ず重水素化クロロホルム可溶分のNMR測定を行い、構成単量体の決定と定量を行う(定量結果1)。次いで、重水素化クロロホルム可溶分に対して、熱分解GC/MS測定を行い、各構成単量体に帰属されるピークのピーク面積を求める。NMR測定で得られた定量結果1を用いて、各構成単量体の量と熱分解GC/MSのピーク面積との関係を求める。
次いで、重水素化クロロホルム不溶分の熱分解GC/MS測定を行い、各構成単量体に帰属されるピークのピーク面積を求める。重水素化クロロホルム可溶分の測定で得られた各構成単量体の量と熱分解GC/MSのピーク面積との関係から、重水素化クロロホルム不溶分における構成単量体の定量を行う(定量結果2)。
そして、定量結果1と定量結果2とを合わせて、最終的な各構成単量体の定量結果となる。具体的には、以下の操作を行う。
(1)トナー又は粉末接着剤50mgを8mLのガラス製サンプル瓶に精秤し、重水素化クロロホルムを1mL加えた後、蓋をし、超音波分散機によって1時間分散し溶解させる。次いで、0.4μm径のメンブランフィルターによりろ過を行い、ろ液を回収する。この際、重水素化クロロホルム不溶分は、メンブランフィルター上に残存する。
(2)ろ液について、H-NMR測定を行い、樹脂中の各構成単量体について、スペクトルを帰属し、定量値を求める。
(3)重水素クロロホルム不溶分の分析が必要であれば、熱分解GC/MSにて分析を行う。必要に応じて、メチル化などの誘導化処理を行う。
(NMRの測定条件)
ブルカー・バイオスピン(株)社製 Bruker AVANCE 500
測定核:
測定周波数:500.1MHz
積算回数:16回
測定温度:室温
(熱分解GC/MSの測定条件)
熱分解装置:日本分析工業(株)社製 TPS-700
熱分解温度:400℃~600℃での適正値
GC/MS装置:サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)社製 ISQ
カラム:「HP5-MS」(アジレント/19091S-433)、長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm
GC/MS条件
注入口条件:
InletTemp:250℃
SplitFlow:50mL/min
GC昇温条件:40℃(5min)→10℃/min(300℃)→300℃(20min)
<ワックスのエステル基濃度の算出方法>
本開示において、エステル基濃度は、分子量あたりに含まれるエステル基の個数(mmol/g)として定義する。ワックスのエステル基濃度Ea及びEbは、上記測定で得られたワックスの分子構造、トナーに含有されるワックス及び粉末接着剤に含有されるワックスの含有量から算出する。
トナーに含有されるワックスの分子構造から得られた分子量をna(g/mol)、トナーに含有されるワックスの、1分子中に含まれるエステル基の個数をaa(mol)としたときに、
Ea=1000×aa/na(mmol/g)
としてトナーに含有されるワックスのエステル基濃度Eaを算出する。
同様に、粉末接着剤に含有されるワックスの分子構造から得られた分子量をnb(g/mol)、粉末接着剤に含有されるワックスの、1分子中に含まれるエステル基の個数をab(mol)としたときに、
Eb=1000×ab/nb(mmol/g)
として粉末接着剤に含有されるワックスのエステル基濃度Ebを算出する。
また、複数のワックスを含有する場合のEa及びEbは、以下のように含有量(質量%)を係数としてかけた平均値として算出する。
例えば、ワックス1~3の3種類のワックスを含有するトナーであり、ワックス1のエステル基濃度をEa1、含有量をNa1、ワックス2のエステル基濃度をEa2、含有量をNa2、ワックス3のエステル基濃度をEa3、含有量をNa3とした場合、以下の式でEaを計算する。
Ea=Ea1×(Na1/(Na1+Na2+Na3))+Ea2×(Na2/(Na1+Na2+Na3))+Ea3×(Na3/(Na1+Na2+Na3))
このとき、同時に用いてもよいワックスの数に制限はない。また、Ebについても上記式と同様にして算出する。
<熱可塑性樹脂のエステル基濃度の算出方法>
熱可塑性樹脂のエステル基濃度をEcとした場合、上記測定で得られた熱可塑性樹脂の構成単量体の分子構造と質量比から算出する。
熱可塑性樹脂を構成する構造の由来となる単量体の分子量をnc(g/mol)、該単量体1分子中に含まれるエステル基の個数をac(mol)としたときに、
Ec=1000×ac/nc(mmol/g)
として該熱可塑性樹脂のエステル基濃度Ecとする。
さらに、熱可塑性樹脂が複数の単量体から構成される場合は、各々の単量体について、同様にしてエステル基濃度を求める。
これらの求めた各単量体のエステル基濃度と、熱可塑性樹脂中の各単量体由来の構造の含有量(質量%)から、以下のように含有量を係数としてかけた平均値として算出する。
例えば、単量体1~3の3種類の単量体から構成される熱可塑性樹脂であり、単量体1のエステル基濃度をEc1、構成比率(熱可塑性樹脂中の質量%)をNc1、単量体2のエステル基濃度をEc2、構成比率をNc2、単量体3のエステル基濃度をEc3、構成比率をNc3とした場合、以下の式でEcを計算する。
Ec=Ec1×(Nc1/(Nc1+Nc2+Nc3))+Ec2×(Nc2/(Nc1+Nc2+Nc3))+Ec3×(Nc3/(Nc1+Nc2+Nc3))
このとき、同時に用いてもよい単量体の数に制限はない。
また、該熱可塑性樹脂が複数の樹脂を含有する場合は、ワックスのエステル基濃度の計算例と同様にして、含有量(質量%)を係数としてかけた平均値として算出する。
<ガラス転移温度(Tg)の測定方法>
熱可塑性樹脂などのガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いて測定する。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、サンプル1mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いる。モジュレーション測定モードを用い、昇温速度1℃/分、温度変調条件±0.6℃/60秒で0℃から100℃の範囲で測定を行う。昇温過程において比熱変化が得られるので、比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点をガラス転移温度(Tg)とする。
<粉末接着剤及びトナーの重量平均粒子径(D4)の測定方法>
重量平均粒径(D4)は、以下のようにして算出する。
測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター(株)製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター(株)製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が1.0%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター(株)製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。
専用ソフトの「標準測定方法(SOMME)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター(株)製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下のとおりである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに電解水溶液200.0mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに電解水溶液30.0mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10%水溶液、和光純薬工業(株)製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を0.3mL加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetra150」(日科機バイオス(株)製)を準備する。超音波分散器の水槽内に3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを2.0mL添加する。
(4)上記(2)のビーカーを上記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)上記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、測定サンプル10mgを少量ずつ上記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した上記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナー粒子を分散した上記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
<分子量分布及びピーク分子量の測定方法>
分子量分布及びピーク分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
まず、測定サンプルをテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マイショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:高速GPC装置「HLC-8220GPC」[東ソー(株)製]
カラム:LF-604の2連[昭和電工(株)製]
溶離液:THF
流速:0.6ml/min
オーブン温度:40℃
試料注入量:0.020ml
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。得られた分子量分布から、最も大きなピークをメインピークとして、該ピークの分子量の値をピーク分子量とする。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。なお、実施例において部は、特に断りのない限り質量基準である。
実施例及び比較例に用いたワックスの組成及び物性を表1に示す。
Figure 2022026741000003

表中HNP‐9は、日本精蝋製の炭化水素ワックス(炭素数のピーク値33)である。
<ポリエステル樹脂の製造例>
撹拌機、温度計、窒素導入管、脱水管、及び、減圧装置を備えた反応容器に、単量体としてテレフタル酸1.00mol、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2mol付加物0.65mol、エチレングリコール0.35molのモル比で添加して、撹拌しながら温度130℃まで加熱した。その後、エステル化触媒としてジ(2-エチルヘキサン酸)錫を、上記単量体100.00部に対して0.52部を加え、温度200℃に昇温し所望の分子量になるまで縮重合した。
さらに、無水トリメリット酸を上記単量体100.00部に対して3.00部を加え、ポリエステル樹脂を得た。
得られたポリエステル樹脂のピーク分子量は12000、ガラス転移温度(Tg)は75℃、酸価は8.2mgKOH/g、エステル基濃度は5.41mmol/gであった。
<粉末接着剤1の製造例>
・スチレン: 75.0部
・n-ブチルアクリレート: 25.0部
・ポリエステル樹脂: 4.0部
・ワックス1: 14.0部
・ワックス7: 2.0部
・ジビニルベンゼン: 0.5部
上記材料を混合した混合物を60℃に保温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、500rpmで攪拌し、均一に溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
一方、高速撹拌装置クレアミックス(エム・テクニック社製)を備えた容器中に0.10mol/L-NaPO水溶液850.0部及び10%塩酸8.0部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、70℃に加温した。ここに、1.0mol/L-CaCl水溶液127.5部を添加し、リン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を調製した。
水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入後、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート7.0部を添加し、15000回転/分の回転数を維持しつつ10分間造粒した。その後、高速撹拌機からプロペラ撹拌翼に撹拌機を変え、還流しながら70℃で5
時間反応させた後、液温85℃とし、さらに2時間反応させた。
重合反応終了後、得られたスラリーを冷却し、さらに、スラリーに塩酸を加えpHを1.4にし、1時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解させた。その後、スラリーの3倍の水量で洗浄し、ろ過、乾燥の後、分級して粉末接着剤粒子を得た。
その後、粉末接着剤粒子100.0部に対して、外添剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)を用いて疎水化処理されたシリカ微粒子(1次粒子の個数平均粒径:10nm、BET比表面積:170m/g)2.0部を加えて三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)を用い、3000rpmで15分間混合して粉末接着剤1を得た。
<粉末接着剤2~13、15~18の製造例>
表2に示すように、ワックスの種類と添加量を変更すること以外は粉末接着剤1の製造例と同様にして、粉末接着剤2~13、15~18を得た。
Figure 2022026741000004

表中のEVAはエチレン-酢酸ビニル共重合樹脂(ウルトラセン685、東ソー製)である。
<粉末接着剤14の製造例>
・ポリエステル樹脂: 100.0部
・ワックス1: 14.0部
・ワックス7: 2.0部
上記材料をヘンシェルミキサー(日本コークス社製)で前混合した後、二軸混練押し出し機(池貝鉄工社製:PCM-30型)によって、溶融混練した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、機械式粉砕機(ターボ工業社製:T-250)で粉砕し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、重量平均粒径(D4)5.8μmの粉末接着剤粒子を得た。
その後、粉末接着剤粒子100.0部に対して、外添剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)を用いて疎水化処理されたシリカ微粒子(1次粒子の個数平均粒径:10nm、BET比表面積:170m/g)2.0部を加えて三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)を用い、3000rpmで15分間混合して粉末接着剤14を得た。
<粉末接着剤19の製造例>
・TopasTM(ティコナ社製、環状ポリオレフィン樹脂)39.8部
・TopasTB(ティコナ社製、環状ポリオレフィン樹脂)18.5部
・アルコンP-100(荒川化学社製、脂環族飽和炭化水素樹脂)30.0部
・QuintacSL-125(日本ゼオン製、熱可塑性エラストマー)6.5部
上記材料をヘンシェルミキサー(日本コークス社製)で前混合した後、二軸混練押し出し機(池貝鉄工社製:PCM-30型)によって、溶融混練した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、機械式粉砕機(ターボ工業社製:T-250)で粉砕し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、重量平均粒径(D4)9.0μmの粉末接着剤粒子を得た。
その後、粉末接着剤粒子100.0部に対して、外添剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)を用いて疎水化処理されたシリカ微粒子(1次粒子の個数平均粒径:10nm、BET比表面積:170m/g)2.0部を加えて三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)を用い、3000rpmで15分間混合して粉末接着剤19を得た。
<粉末接着剤20の製造例>
(コア用樹脂粒子分散液の調製)
・スチレン: 450部
・アクリル酸2-エチルヘキシル: 135部
・アクリル酸: 12部
・ドデカンチオール: 9部
上記成分を混合溶解して溶液を調製した。
他方、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)10部をイオン交換水250部に溶解し、前記溶液を加えてフラスコ中で分散し、乳化した(単量体乳化液A)。
さらに、同じくアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)1部を555部のイオン交換水に溶解し、重合用フラスコに仕込んだ。
重合用フラスコに還流管を設置し、窒素を注入しながら、ゆっくりと撹拌しながら、75℃まで重合用フラスコをウォーターバスで加熱し、保持した。
過硫酸アンモニウム9部をイオン交換水43部に溶解し、重合用フラスコ中に定量ポンプを介して、20分かけて滴下した後、単量体乳化液Aを、定量ポンプを介して200分かけて滴下した。
その後、撹拌を続けながら重合用フラスコを75℃に、3時間保持して1段階目の重合を終了した。これにより粒子の体積平均粒径が190nm、ガラス転移温度が53℃、重量平均分子量が33,000のコア用樹脂粒子分散液前駆体が得られた。
次に、室温まで温度が低下した後、重合用フラスコにアクリル酸2-エチルヘキシル600部、イオン交換水850部を加え、ゆっくりと2時間撹拌した。その後、撹拌を続けながら70℃に昇温し、過硫酸アンモニウム4.5部、イオン交換水110部を定量ポンプを介して20分かけて滴下した。その後、撹拌を続けながら3時間保持して重合を終了した。
以上の工程を経て、体積平均粒径が260nm、重量平均分子量が200,000,固形分量33質量%のコア用樹脂粒子分散液を得た。
(シェル用樹脂粒子分散液の調製)
・スチレン: 450部
・n-ブチルアクリレート: 135部
・アリルメタクリレート: 18部
・アクリル酸: 12部
・ドデカンチオール: 9部
上記成分を混合溶解して溶液を調製した。
他方、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)10部をイオン交換水250部に溶解し、前記溶液を加えてフラスコ中で分散し、乳化した(単量体乳化液A)。
さらに、同じくアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)1部を555部のイオン交換水に溶解し、重合用フラスコに仕込んだ。
重合用フラスコに還流管を設置し、窒素を注入しながら、ゆっくりと撹拌しながら、75℃まで重合用フラスコをウォーターバスで加熱し、保持した。
過硫酸アンモニウム9部をイオン交換水43部に溶解し、重合用フラスコ中に定量ポンプを介して、20分かけて滴下した後、単量体乳化液Aを、定量ポンプを介して200分かけて滴下した。
その後、撹拌を続けながら重合用フラスコを75℃に、3時間保持して1段階目の重合を終了した。これにより粒子の体積平均粒径が190nm、ガラス転移温度が53℃、重量平均分子量が33,000、固形分量42質量%のシェル用樹脂粒子分散液を得た。
(粉末接着剤の製造)
・コア用樹脂粒子分散液: 504部
・イオン交換水: 710部
・アニオン性界面活性剤: 1部
(ダウケミカル社製、Dowfax2A1)
コア形成用材料として上記成分を、温度計、pH計、攪拌器を具備した3リットルの反応容器に入れ、温度25℃にて、1.0%硝酸を加えてpHを3.0にした後、ホモジナイザー(IKAジャパン(株)製:ウルトラタラクスT50)にて5,000rpmで分散しながら、調製した硫酸アルミニウム水溶液を23部添加して6分間分散した。
その後、反応容器に攪拌器、マントルヒーターを設置し、攪拌しながら加熱した。体積平均粒径が5.0μmになったところで温度を保持し、シェル形成用材料としてシェル用樹脂粒子分散液170部を投入した。30分間保持した後、1%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、90℃まで昇温し、98℃で保持した。10.0時間保持したのちに冷却水にて容器を30℃まで冷却した。その後、スラリーの3倍の水量で洗浄し、ろ過、乾燥の後、分級して重量平均粒径(D4)5.9μmの粉末接着剤粒子を得た。
その後、粉末接着剤粒子100.0部に対して、外添剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)を用いて疎水化処理されたシリカ微粒子(1次粒子の個数平均粒径:10nm、BET比表面積:170m/g)2.0部を加えて三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)を用い、3000rpmで15分間混合して粉末接着剤20を得た。
得られた粉末接着剤1~20について前述の方法を用いて、各物性を測定した。結果を表3に示す。
Figure 2022026741000005
<トナー1の製造例>
・スチレン: 60.0部
・着色剤: 6.5部
(C.I.Pigment Blue 15:3、大日精化社製)
上記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5時間分散させて、顔料分散液を得た。
・スチレン: 15.0部
・n-ブチルアクリレート: 25.0部
・ポリエステル樹脂: 4.0部
・ワックス8: 12.0部
・ジビニルベンゼン: 0.5部
上記材料を混合し、顔料分散液に加えた。得られた混合物を60℃に保温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、500rpmで攪拌し、均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物を調製した。
一方、高速撹拌装置クレアミックス(エム・テクニック社製)を備えた容器中に0.10mol/L-NaPO水溶液850.0部及び10%塩酸8.0部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、70℃に加温した。ここに、1.0mol/L-CaCl水溶液127.5部を添加し、リン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を調製した。
水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入後、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート7.0部を添加し、15000回転/分の回転数を維持しつつ10分間造粒した。その後、高速撹拌機からプロペラ撹拌翼に撹拌機を変え、還流しながら70℃で5時間反応させた後、液温85℃とし、さらに2時間反応させた。
重合反応終了後、得られたスラリーを冷却し、さらに、スラリーに塩酸を加えpHを1.4にし、1時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解させた。その後、スラリーの3倍の水量で洗浄し、ろ過、乾燥の後、分級してトナー粒子を得た。
その後、トナー粒子100.0部に対して、外添剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)を用いて疎水化処理されたシリカ微粒子(1次粒子の個数平均粒径:10nm、BET比表面積:170m/g)2.0部を加えて三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)を用い、3000rpmで15分間混合してトナー1を得た。
<トナー2~11の製造例>
表4に示すように、ワックスの種類と添加量を変更すること以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー2~11を得た。
Figure 2022026741000006
得られたトナー1~11について前述の方法を用いて、各物性を測定した。結果を表5に示す。
Figure 2022026741000007
得られた粉末接着剤及びトナーについて、表6に示す組み合わせで用いた現像剤セットを用意した。実施例として現像剤セット1~22を、比較例として現像剤セット23~29を用いた。
Figure 2022026741000008
得られた現像剤セット1~29について以下の方法に従って性能評価を行った。なお、評価はすべて常温常湿(25℃/50%RH)環境で行い、紙はGFC-081(81.0g/m)(キヤノンマーケティングジャパン社製)を用いた。結果を表7に示した。
<接着力及び印字移りの評価>
(評価用サンプル画像の作製)
評価用サンプル画像の作製には、市販のキヤノン製レーザービームプリンタLBP712Ciを用いた。ソフトウェアを変更することにより、全てのカートリッジがセットされていなくても動作するように改造した。また、粉末接着剤及びトナーの載り量(mg/cm)をそれぞれ任意に調整できるようにした。
LBP712Ciのシアンカートリッジの中に入っているトナーを抜き取り、各現像剤セットのトナー150gを充填し、シアンステーションにセットした。また、ブラックカートリッジの中に入っているトナーを抜き取り、各現像剤セットの粉末接着剤150gを充填し、ブラックステーションにセットした。
このプリンターを用い、図8に示すように、先端余白8cmを開けて、4cmの領域に粉末接着剤を載り量0.5mg/cmで印刷し、さらに余白2cmを開けて、4cmの領域にトナーを載り量0.08mg/cmで印刷した(画像A)。
さらに、別の紙に先端余白8cmを開けて、4cmの領域に粉末接着剤を載り量0.5mg/cmで印刷した(画像B)。
得られた画像Aについて幅3cmに切断し、サンプルAを得た。同様に、画像Bを切断しサンプルBを得た。
(評価用サンプル画像の張り合わせ)
図9に示すように、サンプルAとサンプルBを、画像面が内側になるように向かい合わせ、LBP712Ciから取り外した外部定着器に、サンプルA側が上側になるように通すことで張り合わせた。
(接着力の評価)
接着力の評価にはテンシロン万能試験機RTG-1225(エー・アンド・デイ社製)を用いた。治具は平行締付型ジョウを用い、図10のように張り合わせたサンプルをセットした。50mm/minの条件で評価用サンプル画像を引き剥がした際に得られる横軸が距離(mm)、縦軸が応力(N/cm)のグラフにおける最大値に対し1/3をかけて得られた幅1cm当たりの応力を接着力(N/cm)とした。この値が大きいほど接着力が良好である。
(印字移りの評価)
上記のように引き剥がした後のサンプルについて、もともとトナーを印刷していない紙側に移ったトナーの濃度を測定し、印字移りの評価とした。濃度の測定にはリフレクトメータ(東京電色株式会社製の「REFLECTOMETER MODEL TC-6DS」)を用いた。印字移り部分の反射率Dr(%)と紙の白地部の反射率Ds(%)を測定し、下記式を用いて算出した。
印字移り濃度(%)=Dr(%)-Ds(%)
この値が小さいほど印字移りが抑制できている。
<耐久性の評価>
上記したトナーと粉末接着剤とをセットしたプリンターを用いて、印字率1%の画像を15000枚出力した。出力した後に、粉末接着剤が充填されているカートリッジを取り出して分解し、現像ローラ上に現れた縦スジの本数を光学顕微鏡にて確認した。縦スジの本数が少ないほど部材汚染しにくく耐久性が良好である。
Figure 2022026741000009
1…画像形成装置、1e…画像形成手段(画像形成ユニット)、1m…主搬送路、2…スキャナユニット、3…転写ユニット、3a…転写ベルト、3b…二次転写内ローラ、3c…張架ローラ、4…一次転写ローラ、5…転写手段(二次転写ローラ)、5n…転写ニップ、6…定着手段(第1定着器)、6a…加熱ローラ、6b…加圧ローラ、6n…定着ニップ、7n…第2プロセスユニット(プロセスカートリッジ)、7y,7m,7c…第1プロセスユニット(プロセスカートリッジ)、8…シートカセット、8a…搬送ローラ、9…カートリッジ支持部、10…装置本体、12…排出口(第1の排出口)、13…ガイド部材(第1排出トレイ)、13…aトレイ切替ガイド、15…中間パス、19…第1の筐体、20…開閉可能なトレイ、
30…シート処理装置(後処理ユニット)、31…折り手段(折り器)、31a…第1折りローラ、31b…第2折りローラ、31c…第1ガイドローラ、31d…第2ガイドローラ、31e…引き込み部、31f…ガイド壁、31g…壁、31h…端部、32…接着手段(第2定着器)、33…切替ガイド、33a…切替ガイド軸部、33b…切替ガイド先端、34…排出ユニット、34a…第1排出ローラ、34b…中間ローラ、34c…第2排出ローラ、35…第2排出トレイ、36,37…コネクタ、39…第2の筐体、
51…接着ハガキ、52…薬袋、51a…外周部の全周、51b,52b…中央の折り目、52a…コ字状の領域、
101…感光ドラム、102…帯電ローラ、103…クリーニング部材、104n,104y,104m,104c…粉体収容部、105…現像ローラ、106…現像剤供給ロ
ーラ、107…現像ブレード、108…攪拌部材、109…現像室、
P…シート、R1…第1経路、R2…第2経路、Tn…粉末接着剤、Ty,Tm,Tc…印刷用トナー、CC…感光体ユニット、DT…現像ユニット、q…シートPの先端、r…中腹部、L…シートPの全長、M…間隔、N…引き込み部の深さ

Claims (12)

  1. 熱可塑性樹脂及びワックスを含有するトナー、並びに熱可塑性樹脂及びワックスを含有する粉末接着剤を含む電子写真用現像剤セットであって、
    該トナーに含有される該ワックスのエステル基濃度をEa(mmol/g)とし、該トナー中の該ワックスの含有量をNa(質量%)とし、該粉末接着剤に含有される該ワックスのエステル基濃度をEb(mmol/g)とし、該粉末接着剤中の該ワックスの含有量をNb(質量%)としたとき、
    0.00≦Ea≦2.45
    2.50≦Eb≦3.60
    0.80≦Nb/Na
    であることを特徴とする電子写真用現像剤セット。
  2. 前記Ea及び前記Ebが、
    0.50≦Eb-Ea≦3.40
    を満たす請求項1に記載の電子写真用現像剤セット。
  3. 前記粉末接着剤に含有される前記ワックスが、下記式(1)及び(2)で示されるエステルワックスからなる群から選択される少なくとも一を含有する請求項1又は2に記載の電子写真用現像剤セット。
    Figure 2022026741000010

    (式(1)中、lは2以上12以下の正の整数を示し、n及びmは、それぞれ独立して12以上20以下の正の整数を示す。式(2)中、pは2以上10以下の正の整数を示し、q及びrは、それぞれ独立して11以上21以下の正の整数を示す。)
  4. 前記粉末接着剤に含有される前記ワックスが、下記式(3)で示されるエステルワックスを含有する請求項1~3のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤セット。
    Figure 2022026741000011

    (式(3)中、n及びmは、それぞれ独立して14以上20以下の正の整数を示す。)
  5. 前記粉末接着剤中の前記エステルワックスの含有量Nb1が、8.0質量%以上20.
    0質量%以下である請求項3又は4に記載の電子写真用現像剤セット。
  6. 前記粉末接着剤に含有される前記ワックスが、炭素数のピーク値が20以上70以下の鎖式飽和炭化水素をさらに含有する請求項3~5のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤セット。
  7. 前記粉末接着剤中の前記ワックスの含有量Nbが、8.0質量%以上20.0質量%以下である請求項1~6のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤セット。
  8. 前記トナー中の前記ワックスの含有量が、2.0質量%以上15.0質量%以下である請求項1~7のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤セット。
  9. 前記トナーに含まれる前記ワックスが、炭素数18~24のモノアルコールと炭素数18~24のモノカルボン酸とのエステル化合物を含む請求項1~8のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤セット。
  10. 前記トナー及び前記粉末接着剤に含まれる熱可塑性樹脂が、ポリエステル樹脂及びスチレンアクリル系樹脂からなる群から選択される少なくとも一を含む請求項1~9のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤セット。
  11. 請求項1~10のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤セットを用いた、少なくとも一の紙が接着部を介して貼り合わされている接着物の製造方法であって、
    該接着物において、該紙の該接着部が存在する面を面Aとしたとき、該接着物は該面Aの少なくとも一方に前記トナーによる画像部を有し、
    該接着物の製造方法は、下記工程(A)又は(B)を有し、
    (A)該紙の該面Aとなる面の少なくとも一方に前記トナーによる画像部及び前記粉末接着剤による該接着部を現像し、加熱により該画像部及び該接着部を定着させる画像部及び接着部の形成工程、
    (B)該紙の該面Aとなる面の一方に前記粉末接着剤による該接着部を現像し、加熱により該接着部を定着させる接着部の形成工程及び該紙の該面Aとなる面の少なくとも他方に前記トナーによる画像部を現像し、加熱により該画像部を定着させる画像部の形成工程、
    該接着物の製造方法は、
    該画像部及び該接着部の形成後、形成された該接着部をはさむように該紙を重ねて加熱し、該接着部を溶融させることで該紙を接着し、該接着物を得る接着工程を有する製造方法。
  12. 熱可塑性樹脂、下記式(3)に示す化合物、及び炭素数のピーク値20以上70以下の鎖式飽和炭化水素を含有する粉末接着剤であって、
    該熱可塑性樹脂が、スチレンアクリル系樹脂であり、
    該粉末接着剤中の該熱可塑性樹脂の含有量が75.0質量%以上92.0質量%以下であり、
    該粉末接着剤中の該式(3)に示す化合物の含有量Nb1が、8.0質量%以上20.0質量%以下であり、
    該粉末接着剤中の該炭素数のピーク値20以上70以下の鎖式飽和炭化水素の含有量Nb2が、0.1質量%以上5.0質量%以下であり、
    該Nb1及び該Nb2が
    2.00≦Nb1/Nb2≦25.00
    を満たすことを特徴とする粉末接着剤。
    Figure 2022026741000012

    (式(3)中、n及びmは、それぞれ独立して14以上20以下の正の整数を示す。)
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