JP7353872B2 - 印画物の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は電子写真法、静電記録法、静電印刷などの電子写真方式を用いて形成したトナー像に、ニスコートなどの後加工を施すことで得られる印画物の製造方法に関する。
近年、複写機やプリンターなどの画像形成装置の発達に伴い、プロダクションプリンティング市場に対応した電子写真方式の画像形成装置が望まれている。プロダクションプリンティング市場では、高品質かつ多様な用途に対応可能な画像が要求される。その一つの例として、画像品位や耐久性を向上させる目的で、電子写真方式画像の一部又は全面にニスコートを施すことがある。
しかしながら、電子写真方式の画像形成装置によって形成された画像に対してニスコートを施した場合、画像がニスを弾いてしまい、適切な塗膜が得られないという問題や、ニスは弾かないが、画像とニスとの密着性が不足し、容易に剥離するなどの問題が知られている。
このような問題は熱定着時に画像表面に析出した離型剤が主要因であることが知られている。離型剤は電子写真方式の画像形成装置において、耐オフセット性や分離性を改良するために広く使われているが、その性質上、ニスとの相互作用は低く、ニスと画像の密着性を下げる要因となっている。
このような問題に対し、離型剤として極性ワックスを使用することでニスと離型剤の親和性を改善し、ニスの塗布性・密着性を改善させている(例えば、特許文献1、2)。
特開2012-78565号公報 特開2011-191536号公報
上述の問題に対し、離型剤の量を減らすと、ニスとの密着性は向上するが、トナー像を形成する工程において、低温時の分離性が低下する。また、上記特許文献の技術では、樹脂と離型剤との相互作用が高まるものの、結果として離型剤の離型効果が失われ、低温時における分離性が低下することがわかった。
本発明はトナー像を形成する工程における低温時の分離性及びニスコート後のニスとトナー像の密着性に優れる印画物の製造方法を提供する。
本発明者らが鋭意検討した結果、炭化水素ワックスが特定の量及び偏在度をもって分布しているトナー像を形成させ、かつ特定の構造を有するニス層をトナー像上に形成させることによって、トナー像を形成する工程における低温時の分離性及びニスコート後のニス
とトナー像の密着性に優れる印画物が得られることがわかった。
即ち、本発明は、
基体上に、定着トナー像及び樹脂層をこの順に有する印画物の製造方法であって、
該基体上に樹脂及び炭化水素ワックスを含有するトナーを定着させて定着トナー像を形成するトナー像形成工程、
該基体上の該定着トナー像の上に、
成分(a)として、ジアクリレート及びジメタクリレートからなる群から選択される少なくとも一と、
成分(b)として、重合開始剤と、
を含有する混合物の層を形成する混合物層形成工程、及び
該成分(b)の存在下で該混合物の層中の該成分(a)を重合させて該樹脂層を形成する樹脂層形成工程、
を有し、
該炭化水素ワックスの融点が、55℃以上85℃以下であり、
該トナー像形成工程において、該トナーの載り量0.2mg/cm以上の画像を形成したとき
下記方法で測定される該画像における表面ワックス指数Aが、0.05以上0.43以下であり、
下記方法で算出される該画像におけるワックス偏在指数Bが、0.05以上0.30以下である印画物の製造方法である。
該表面ワックス指数Aは、ATR法を用い、ATR結晶としてGe、赤外光入射角として45°の条件でFT-IRスペクトルを測定し、得られたスペクトルの値から、以下の式(3)を用いて計算される。
表面ワックス指数A=Pa/Pb (3)
式中、Paは、2820cm-1以上2875cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から3050cm-1と2600cm-1の吸収強度の平均値を差し引いた値であり、Pbは、1715cm-1以上1790cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から1800cm-1と1650cm-1の吸収強度の平均値を差し引いた値である。
ワックス偏在指数Bは、顕微ATR-IR装置を用いて、該画像のトナー像上における100μm×100μmの画像領域を64×64個のセルに分割し、各セルにおける表面ワックス指数Aを、該式(3)を用いて計算し、該表面ワックス指数Aが0.45以上であるセル数をB1としたとき、下記式(4)で表される。
ワックス偏在指数B=B1/(64×64) (4)
本発明によれば、トナー像を形成する工程における低温時の分離性及びニスコート後のニスとトナー像の密着性に優れる印画物の製造方法を提供することができる。
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。
本明細書において、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。
印画物の製造方法は、
樹脂及び炭化水素ワックスを含有するトナーを基体上に定着させて定着トナー像を形成するトナー像形成工程、
定着トナー像の上にモノマー成分を含む混合物の層を形成する混合物層形成工程、及び
混合物の層中のモノマー成分を重合させて樹脂層を形成する樹脂層形成工程を含む。以下、各材料及び工程について述べる。
<トナー>
最初にトナーについて説明する。トナーは少なくとも樹脂及び炭化水素ワックスを含む。
樹脂として公知の重合体を使用することが可能であり、具体的には下記の重合体を用いることが可能である。
ポリスチレン、ポリ-p-クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン-p-クロルスチレン共重合体、スチレン-ビニルトルエ
ン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸エステル共重合体、スチレン-α-クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン-インデン樹脂、石油系樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は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。
これらの樹脂の中でもポリエステル樹脂、スチレン系共重合体が好ましい。低温分離性とニスとの密着性の観点で、樹脂は非晶性ポリエステル樹脂を含むことがより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂は、アルコール成分及び酸成分の縮重合物であることが好ましい。非晶性ポリエステル樹脂を生成するモノマーとしては以下の化合物が挙げられる。
アルコール成分としては、以下のような2価であるジアルコール成分が挙げられる。
エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、水素化ビスフェールA、下記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレン(エチレン又はプロピレン)オキシド付加物、下記式(II)で表されるジオール類。
アルコール成分には、3価以上の多価アルコールとして、1,2,3-プロパントリオール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトールなどを用いてもよい。
Figure 0007353872000001
(式中、Rはエチレン基又はプロピレン基を示し、X及びYはそれぞれ0以上の整数であり、かつX+Yの平均値は0以上10以下である。)
Figure 0007353872000002
酸成分としては、以下のような2価のカルボン酸が挙げられる。
フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸のようなベンゼンジカルボン酸類又はその無水物;こはく酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸のようなアルキルジカルボン酸類又はその無水物;炭素数6以上18以下のアルキル基若しくは炭素数6以上18以下のアルケニル基で置換されたこはく酸又はその無水物;フマル酸、マレイン酸
、シトラコン酸、イタコン酸のような不飽和ジカルボン酸又はその無水物。
酸成分には3価以上の多価カルボン酸を用いることも好ましい。例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸及びこれらの酸無水物又は低級アルキルエステルが挙げられる。
アルコール成分は、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物を含むことが好ましい。ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物の例としては、ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンが挙げられる。
樹脂中の非晶性ポリエステル樹脂の含有量は、50.0質量%~99.9質量%である
ことが好ましく、80.0質量%~99.5質量%であることがより好ましく、90.0質量%~99.5質量%であることがさらに好ましい。
トナー中の非晶性ポリエステル樹脂の含有量は、50.0質量%~95.0質量%であることが好ましく、70.0質量%~94.0質量%であることがより好ましく、80.0質
量%~93.0質量%であることがさらに好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂中に含まれるジアルコール成分が縮合した構造のうち、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物が縮合した構造の含有量が、50質量%~100質量%であることが好ましく、70質量%~100質量%であることがより好ましい。上記範囲であると、ニスと炭化水素ワックスとの相互作用が適切となり、密着性及び低温分離性が向上する。
トナーの樹脂はさらに結晶性ポリエステルを含有することが好ましい。結晶性ポリエステル樹脂は下記式(1)で示される構造と下記式(2)で示される構造とを有することが好ましい。なお、結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定において、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。
Figure 0007353872000003
(式中、mは4以上20以下(好ましくは6~12)の整数であり、nは4以上20以下(好ましくは6~12)の整数である。)
このような結晶性ポリエステル樹脂は、酸成分として炭素数6~22の直鎖脂肪族ジカルボン酸及びアルコール成分として炭素数4~20の直鎖脂肪族ジアルコールを用いて得ることができる。
トナー中の結晶性ポリエステルの含有量は、0.1質量%以上10.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上5.0質量%以下であることがより好ましい。
上記範囲であることで、結晶性ポリエステルによる低温下における基体とトナー間の相
互作用と、トナーとニスとの相互作用が適度となり、低温分離性及びニスの密着性が向上する。
トナーは炭化水素ワックスを含む。炭化水素ワックスは、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、及びフィッシャートロプシュワックス等からなる群から選択される少なくとも一が挙げられる。炭化水素ワックスは、マイクロクリスタリンワックス及びパラフィンワックスからなる群から選択される少なくとも一が好ましい。
トナー中の炭化水素ワックスの含有量は、1.0質量%以上7.0質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以上6.0質量%以下であることがより好ましい。上記範囲であることで、ワックスによる分離性及びニスとワックスの相互作用が適度となり、低温分離性及びニスと画像の密着性が向上する。
炭化水素ワックスの融点は、55℃以上85℃以下であることが必要である。70℃以上80℃以下であることが好ましい。上記範囲であることで、低温分離性が向上する。
融点の測定方法は以下の通りである。
示差走査熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いて
ASTM D3418-82に準じて測定する。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、試料約3mgを精秤し、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て、以下の条件で測定する。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:30℃
測定終了温度:180℃
得られたDSC曲線より、吸熱ピークのピーク温度を融点とする。
トナーは、必要に応じて着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、以下のものが挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調色したものが挙げられる。着色剤としては、顔料を単独で使用してもよく、染料と顔料とを併用してもよい。フルカラー画像の画質の観点から、染料と顔料とを併用することが好ましい。
マゼンタトナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパースバイオレット1のような油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28のような塩基性染料。
シアントナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー2
、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1~5個置換した銅フタロシアニン顔料。
シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70が挙げられる。
イエロートナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
イエロートナー用染料としては、C.I.ソルベントイエロー162が挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合して、さらには固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、及びトナーへの分散性の点から選択される。
着色剤の含有量は、樹脂100質量部に対して0.1質量部~30.0質量部であることが好ましい。
トナーは、必要に応じて無機微粒子を含有してもよい。無機微粒子は、トナーに内添してもよいし、外添剤としてトナー表面近傍に存在してもよい。無機微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、チタン酸ストロンチウムやチタン酸マグネシウムなどのチタン酸塩微粒子又はそれらの複酸化物微粒子のような微粒子が挙げられる。
これらの中でも、トナーは、外添剤としてチタン酸ストロンチウム微粒子を含有することが好ましい。
トナー中のチタン酸ストロンチウム微粒子の含有量は、0.1質量%以上10.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上8.0質量%以下であることがより好ましく、0.8質量%以上6.0質量%以下であることがさらに好ましい。
チタン酸ストロンチウム微粒子の一次粒子の個数平均粒径は10nm以上60nm以下であることが好ましく、20nm以上50nm以下であることがより好ましい。
トナーの製造方法は特に制限されず、公知の方法、例えば、乳化凝集法、粉砕法、及び懸濁重合法などを用いることができる。粉砕法が好ましい。
<トナー像形成工程>
次いでトナー像形成工程について説明する。トナー像形成工程とは、基体上に上述のトナーを定着させて定着トナー像を形成する工程である。
トナーは、電子写真方式の画像形成方法に用いられるものであり、接触加熱方式により定着させることが好ましい。
具体的には、現像剤としてトナーを使用して、例えば像担持体上に静電的に形成された静電潜像を、現像装置において現像剤を摩擦帯電部材によって帯電させることにより顕在化させてトナー像を得、このトナー像を記録媒体に転写し、その後、記録媒体上に転写されたトナー像を接触加熱方式の定着処理によって基体上に定着させることにより、定着トナー像が得られる。
基体としては、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙あるいはコート紙などの塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布などの各種を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
トナー像形成工程における定着温度は炭化水素ワックスの融点をTw(℃)としたとき
、Tw~Tw+100℃であることが好ましく、Tw~Tw+90℃であることがより好ましく、Tw+50℃~Tw+90℃であることがさらに好ましく、Tw+60℃~Tw+80℃であることがさらにより好ましい。定着温度が上記範囲であることにより、トナー像表面に存在する炭化水素ワックス量及び分布が、低温分離及びニスとの密着性の観点で適切となる。
トナー像形成工程におけるプロセススピード(mm/sec)は、100~600であることが好ましく、300~500であることがより好ましい。
トナー像形成工程において、トナーを用いて載り量0.2mg/cm以上の画像を形成する。載り量を0.2mg/cm以上としたとき、トナー像上の離型剤とニスとの間の密着性の課題が発生する。これは、基体上を覆うトナーの割合(カバー率)が多くなったためと考えられる。特にカバー率が90面積%以上の画像において、さらに課題が発生しやすくなると考えられる。
カバー率は以下の方法で測定される。
光学顕微鏡(VHX5000、キーエンス社製)に、先ずは評価に使用する基体のみを置き、透過照明モードにて、輝度エリアが適切になるよう光量を調整する。次いで、トナーが載った画像を前記光学顕微鏡に置き、測定したい点の観察画像を撮影する。なお、具体的な観察条件は以下の通りである。
倍率:500倍(観察画像領域は570μm程度×760μm程度)
深度合成:自動
フォーカス:オートフォーカス
得られた観察画像を画像処理にて、白地部と印字部に二値化する。観察画像の総面積に対する、印字部の総面積の比率Cを求める。前述の測定をトナー像画像の任意の10点について行い、その算術平均値をカバー率とする。
この画像における表面ワックス指数Aは0.05以上0.43以下である必要があり、かつ、この画像におけるワックス偏在指数Bは0.05以上0.30以下である必要がある。トナーの載り量は、1.5mg/cm以下であることが好ましく、1.0mg/cm以下であることがより好ましい。
表面ワックス指数Aは以下の方法で計算される。ATR法を用い、ATR結晶としてGe、赤外光入射角として45°の条件でFT-IRスペクトルを測定する。得られたスペクトルの値から、以下の式(3)を用いて表面ワックス指数Aを計算する。10点のサンプルの相加平均値を採用する。
表面ワックス指数A=Pa/Pb (3)
[前記Paは、2820cm-1以上2875cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から3050cm-1と2600cm-1の吸収強度の平均値を差し引いた値であり、前記Pbは、1715cm-1以上1790cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から1800cm-1と1650cm-1の吸収強度の平均値を差し引いた値である。]
Paは、トナー像表面における相対的な炭化水素ワックスの量を表す。2820cm-1以上2875cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値は、主に炭化水素ワックス由来の-CH-の伸縮振動(対称)に由来する吸収の量を表す。
Paを求めるに当たり、2820cm-1以上2875cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から3050cm-1と2600cm-1の吸収強度の平均値を差し引く理由は、ベースラインの影響を排除し、真のピーク強度を算出するためである。3050cm-1と2600cm-1付近には吸収ピークがないため、この2点の平均値を算出す
ることで、ベースライン強度を算出できる。
一方で、Pbは、トナー像表面における相対的な結着樹脂の量を表す。1715cm-1以上1790cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値は、主に結着樹脂由来の-CO-の伸縮振動に由来する吸収の量を表す。
Pbを求めるに当たり、1715cm-1以上1790cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から1800cm-1と1650cm-1の吸収強度の平均値を差し引く理由は、ベースラインの影響を排除し、真のピーク強度を算出するためである。1800cm-1と1650cm-1付近には吸収ピークがないため、この2点の平均値を算出することで、ベースライン強度を算出できる。
ATR-IRによりPa及びPbを求め、PaのPbに対する比率を計算することにより、トナー像表面から約0.3μmにおける結着樹脂に対する炭化水素ワックスの存在比率を表すことができる。
ATR法による表面ワックス指数Aの具体的な測定手順は以下の通りである。
ユニバーサルATR測定アクセサリー(Universal ATR Sampling
Accessory)を装着したフーリエ変換赤外分光分析装置(Spectrum One:PerkinElmer社製)を用い、ATR法で測定する。
赤外光の入射角は45°に設定する。ATR結晶としては、GeのATR結晶(屈折率=4.0)を用いる。その他の条件は以下の通りである。
測定波数:600cm-1~4000cm-1
積算回数:16
分解能:4.00cm-1
ワックス偏在指数Bは以下の方法で計算される。顕微ATR-IR装置を用いて、画像のトナー像上における100μm×100μmの画像領域を64×64個のセルに分割し、各セルにおける表面ワックス指数Aを、式(3)を用いて計算し、表面ワックス指数Aが0.45以上であるセル数をB1としたとき、ワックス偏在指数Bは式(4)で表される。10個の画像領域の相加平均値を採用する。
ワックス偏在指数B=B1/(64×64) (4)
顕微ATR-IR装置による表面ワックス指数Aの具体的な測定手順は以下の通りである。
赤外イメージングシステム(Spotlight 400)を装着したフーリエ変換赤外分光分析装置(Spectrum One:PerkinElmer社製)を用い、A
TR法で測定する。
ATR結晶としては、GeのATR結晶(屈折率=4.0)を用いる。その他の条件は以下の通りである。
測定波数:750cm-1~4000cm-1
測定サイズ:100μm×100μm
ピクセルサイズ:1.56μm
積算回数:2
分解能:4.00cm-1
表面ワックス指数Aはトナー像表面に存在する炭化水素ワックスの量を相対的に表している。一方、ワックス偏在指数Bはトナー像表面をさらに細分化し、ミクロレベルのスケールにおいて、ワックスが局在化している度合を表している。
画像における表面ワックス指数Aが0.05以上0.43以下、かつ画像におけるワックス偏在指数Bが0.05以上0.30以下の場合、トナー像とニスとの相互作用が保たれ、密着性が向上することがわかった。
その理由は以下のように推測している。ワックス偏在指数はミクロレベルでワックスが高濃度に局在化している部分の割合を表している。低温分離性と、トナーとニスとの密着性を両立させるためには、ワックス偏在指数Bには適切な領域があると考えられる。また、トナーとニスとの密着性を向上させるためには、トナー中の樹脂とニスとの接触機会を増やすことが好ましいと考えられる。
ワックス偏在指数Bが0.05未満の場合、ワックスがトナー像表面に過剰に溶け広がっていると考えられ、ニスとワックスが接触する機会が増える(樹脂とニスとの接触を阻害する)ため、結果としてトナー像とニスの密着性が低下する。一方で、ワックス偏在指数Bが0.30を超える場合、ワックスの溶け広がりが不十分であるため、低温分離性が低下すると考えられる。
表面ワックス指数Aが0.05以上0.43以下の場合において、ワックス偏在指数Bが0.05以上0.30以下となったとき、ワックスの溶け広がりが適切となり、低温分離性と密着性が向上すると考えられる。
表面ワックス指数Aは、好ましくは0.10以上0.40以下であり、より好ましくは0.20以上0.38以下である。
ワックス偏在指数Bは、好ましくは0.07以上0.20以下であり、より好ましくは0.10以上0.15以下である。
表面ワックス指数Aは、例えばワックスの添加量により制御できる。
ワックス偏在指数Bは、例えば定着温度により制御できる。
トナー像形成工程において形成された画像のトナー像上における前記表面ワックス指数Aの標準偏差σAが、0.05以下であることが好ましい。ワックス偏在指数Bの標準偏差σBが、0.05以下であることが好ましい。また、標準偏差σAが0.02以下であることがより好ましく、標準偏差σBが0.02以下であることがより好ましい。
σAは好ましくは0.000以上であり、より好ましくは0.005以上である。
σBは好ましくは0.000以上であり、より好ましくは0.005以上である。
標準偏差σA及び標準偏差σBは以下の方法で計算される。表面ワックス指数A及びワックス偏在指数Bを、それぞれ任意に10点測定する。得られた10点の値から標準偏差を計算することにより、標準偏差σA及び標準偏差σBを算出する。
画像は、トナーの載り量が0.2mg/cm以上であれば特に制限はされない。画像が、カバー率90面積%以上となる画像を含むことが好ましく、95面積%以上となる画像を含むことがより好ましい。該カバー率の上限は、好ましくは100面積%以下である。
<混合物層形成工程>
次いで混合物層形成工程について説明する。混合物層形成工程とは、定着トナー像の上にモノマー成分を含む混合物の層を形成する工程である。モノマー成分を含む混合物は、後述の樹脂層形成工程を経て、ニスとして機能する。
最初にモノマー成分を含む混合物について説明する。前記混合物は成分(a)としての、ジアクリレート及びジメタクリレートからなる群から選択される少なくとも一を含む。なお、以下、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。
ジアクリレート及びジメタクリレートとしては、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ
)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
この中でも、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート及びトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート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い。樹脂との密着性の観点で、ジプロピレングリコールジアクリレート及びトリプロピレングリコールジアクリレートからなる群から選択される少なくとも一を含むことがより好ましい。
これらのモノマーは混合物中に単独、又は、複数含まれてもよい。
混合物中のジアクリレート及びジメタクリレートからなる群から選択される少なくとも一の含有量は、20質量%~90質量%であることが好ましく、40質量%~70質量%であることがより好ましい。
前記混合物は必要に応じて、以下のモノマー成分を含んでもよい。
テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシルエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルグリコールモノ(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどの単官能(メタ)アクリレート類;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートなどの1官能又は3官能以上の多官能(メタ)アクリレート類;メタクリル変性シリコーン、アクリル変性シリコーンなどのアクリル基又はメタクリル基が導入されたシリコーン化合物;N,N-ジメチルアクリルアミド、N-ビニルピロリドンなどのモノマー化合物。
これらの中でも、混合物は、1官能又は3官能以上の多官能(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。1官能や3官能は、(メタ)アクリル酸エステル構造の数を表す。
混合物中の1官能の(メタ)アクリレートの含有量は、1質量%~30質量%であることが好ましく、2質量%~20質量%であることがより好ましい。
混合物中の3官能以上の多官能(メタ)アクリレートの含有量は、10質量%~70質量%であることが好ましく、20質量%~50質量%であることがより好ましい。
前記混合物は成分(b)としての重合開始剤を含む。重合開始剤としては、UV下で作用する光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤としては、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2-(o-フルオロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体等の;ベンゾフェノン、N,N’-テトラメチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、N,N’-テトラエチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン、4-メトキシ-4’-ジメチルアミノベンゾフェノン、4-クロロベンゾフェノン、4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体;2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、2-メチル-1-〔4-(メチルチオ)フェニル〕-2-モルフォリノ-プロパン-1-オン等のα―アミノ芳香族ケトン誘導体;2-エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2-t-ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ベンズアントラキノン、2-フェニルアントラキノン、2,3-ジフェニルアントラキノン、1-クロロアントラキノン、2-メチルアントラキノン、1,4-ナフトキノン、9,10-フェナンタラキノン、2-メチル-1,4-ナフトキノン、2,3-ジメチルアントラキノン等のキノン類;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル誘導体;ベ
ンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン、プロピルベンゾイン等のベンゾイン誘導体;ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体;9-フェニルアクリジン、1,7-ビス(9,9’-アクリジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体;N-フェニルグリシン等のN-フェニルグリシン誘導体;アセトフェノン、3-メチルアセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン等のアセトフェノン誘導体;チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2-クロロチオキサントン等のチオキサントン誘導体;2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス-(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のアシルフォスフィンオキサイド誘導体;1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)等のオキシムエステル誘導体;キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン等が挙げられるが、これらに限定はされない。
重合開始剤はベンゾフェノン及びベンゾフェノン誘導体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い。混合物中の重合開始剤の含有量は、1質量%~30質量%であることが好ましく、2質量%~20質量%であることがより好ましい。
前記混合物は上記成分以外に光増感剤、界面活性剤、重合禁止剤、添加剤、光安定剤、粘度調整剤などを含んでもよい。
次いで定着トナー像の上にモノマー成分を含む混合物の層を形成する手段について説明する。
混合物の層は、トナー像形成工程においてトナー像を作製した直後、又は放置後に形成される。また、混合物の層は基体上の一部に形成してもよいし、全面に形成してもよい。
混合物の層の形成方法は、特に限定されず、例えば、フレキソコーター、ロールコーター、グラビアコーター、グラビアオフセットコーター、バーコーター、オフセット印刷機、枚葉印刷機インラインニスコーター、又はスクリーン印刷機を使用することができる。
<樹脂層形成工程>
次いで樹脂層形成工程について説明する。樹脂層形成工程とは、前記混合物の層中のモノマー成分を重合させて樹脂層を形成する工程である。樹脂層はニスとして機能する。
重合方法としては公知の手法を使用することができるが、UVを照射して重合開始剤からラジカルを発生させ、モノマーを重合させる方法が好ましい。UVの光源は、特に限定されず、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、無電極放電ランプ、LED-UVランプ、又はカーボンアーク灯を使用することができる。
樹脂層の平均厚みは、1.0μm~10.0μmであることが好ましく、2.0μm~8.0μmであることがより好ましく、3.0μm~7.0μmであることがさらに好ましい。樹脂層の厚みは、得られた印画物の断面を切り出した後、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて樹脂層の断面画像から測定し、10点の相加平均値を採用する。
以下、印画物の製造方法について、実施例及び比較例を挙げて、さらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、以下の処方において、特に断りのない限り、「部」及び「%」は、それぞれ「質量部」及び「質量%」を意味する。
<トナー1の製造例>
・ポリエステル樹脂1 88.0部
[組成(モル%)〔ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン:テレフタル酸:ドデシルコハク酸:トリメリット酸=100:80:5:15〕、Mw=70,000、Mw/Mn=31]
・結晶性ポリエステル 1.0部
[組成(モル%)〔1,9-ノナンジオール:セバシン酸=100:100、Mw=16,000、Mw/Mn=3]
・炭化水素ワックス1:
[パラフィンワックス、融点:75℃] 4.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5.0部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T-250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。
さらにファカルティF-300(ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子1を得た。運転条件は、分級ローター回転数を130s-1、分散ローター回転数を120s-1とした。
98.0部のトナー粒子1に、疎水性シリカ(BET:200m/g)1.0部、及びチタン酸ストロンチウム微粒子(3,3,3-トリフルオロプロピルジメトキシシランで表面処理、一次粒子の個数平均粒径が35nm)1.0部を、ヘンシェルミキサー(FM-75型、三井三池化工機(株)製)で回転数30s-1、回転時間10minで混合して、トナー1を得た。トナー1の重量平均粒径(D4)は6.5μmであった。
<トナー2の製造例>
トナー1の製造例において、チタン酸ストロンチウム微粒子を酸化チタン微粒子(イソブチルトリメトキシシランで表面処理、BET表面積が80m/g)に変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー2を得た。
<トナー3、6~9、14、15の製造例>
トナー1の製造例において、ポリエステル樹脂1、結晶性ポリエステル、炭化水素ワックス1の部数を表1となるように変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー3、6~9、14、15を得た。
<トナー4の製造例>
トナー1の製造例において、ポリエステル樹脂1をポリエステル樹脂2[組成(モル%)〔ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン:ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン:テレフタル酸:ドデシルコハク酸:トリメリット酸=40:60:80:5:15〕、Mw=68,000、Mw/Mn=30]に変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー4を得た。
<トナー5の製造例>
トナー1の製造例において、ポリエステル樹脂1をポリエステル樹脂3[組成(モル%)〔ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン:ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン
:テレフタル酸:ドデシルコハク酸:トリメリット酸=60:40:80:5:15〕、Mw=68,000、Mw/Mn=30]に変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー5を得た。
<トナー10の製造例>
トナー1の製造例において、ポリエステル樹脂1をスチレンアクリル樹脂[組成(モル%)スチレン:nブチルアクリレート:アクリル酸=76:22:2〕、Mw=51,000、Mw/Mn=3]に変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー10を得た。
<トナー11の製造例>
トナー1の製造例において、炭化水素ワックス1を炭化水素ワックス2[パラフィンワックス、融点:60℃]に変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー11を得た。
<トナー12の製造例>
トナー1の製造例において、炭化水素ワックス1を炭化水素ワックス3[マイクロクリスタリンワックス、融点:80℃]に変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー12を得た。
<トナー13の製造例>
トナー1の製造例において、炭化水素ワックス1を炭化水素ワックス4[マイクロクリスタリンワックス、融点:90℃]に変更した以外はトナー1の製造例と同様の操作を行い、トナー13を得た。
Figure 0007353872000004
表中の、量は、質量%を表す。PO率(質量%)は、非晶性ポリエステル樹脂に含まれるジアルコール成分が縮合した構造のうち、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物が縮合した構造の含有量を示す。
<実施例1>
(トナー像形成工程における低温分離性の評価)
トナー1と、シリコーン樹脂で表面コートしたフェライトキャリア(平均粒径42μm)とを、トナー濃度が8質量%になるように混合して、現像剤1を調製した。
画像形成装置として、キヤノン製デジタル商業印刷用プリンターimageRUNNER ADVANCE C9280 PRO改造機を用いた。
改造点としては、現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、レーザーパワー、定着温度、プロセススピードを自由に設定できるように変更した。画像出力評価は、所望の画像比率のFFh画像(ベタ画像)を出力した。FFhとは、256階
調を16進数で表示した値であり、00hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFhが256階調の256階調目(ベタ部)である。
上記装置を用いて、以下の条件にて定着トナー像を得た。
基体:A4用紙CS-680(68.0g/m
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
評価画像:上記A4用紙の先端部から4mmの位置に幅60mmの画像を配置
トナーの載り量:1.20mg/cm
定着温度:150℃
プロセススピード:500mm/sec
試験環境:低温低湿環境:温度15℃/湿度10%RH(以下「L/L」)
上記評価画像を出力し、低温分離性(低温定着性)を評価した。画像濃度低下率の値を低温定着性の評価指標とした。画像濃度低下率は、X-Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X-Rite社製)を用い、先ず、中心部の画像濃度を測定する。
次に、画像濃度を測定した部分に対し、4.9kPa(50g/cm)の荷重をかけてシルボン紙により定着画像を摺擦(5往復)し、画像濃度を再度測定する。そして、下記式を用いて摺擦前後での画像濃度の低下率を算出した。得られた画像濃度の低下率を下記の評価基準に従って評価した。C以上を良好と判断した。
画像濃度の低下率=
(摩擦前の画像濃度-摩擦後の画像濃度)/摩擦前の画像濃度×100
画像濃度の低下率が低いほど、画像が分離できている(定着できている)ことを示している。
(評価基準)
A:画像濃度の低下率5.0%未満
B:画像濃度の低下率5.0%以上7.0%未満
C:画像濃度の低下率7.0%以上10.0%未満
D:画像濃度の低下率10.0%以上、または評価不能
(ニス密着性の評価)
上述の画像形成装置を用いて以下の条件にて、トナー1及び上記装置を用いて、以下の条件にてニスコート用定着トナー像1を得た。
基体:A4用紙OKトップコートプラス(127.9g/m)(王子製紙(株))
評価画像:A4用紙全面ベタ画像
トナーの載り量:0.4mg/cm
定着温度:150℃
プロセススピード:350mm/sec
上記ニスコート用定着トナー像1のカバー率は100面積%、表面ワックス指数Aは0.37、ワックス偏在指数Bは15、標準偏差σAは0.01、標準偏差σBは0.01であった。
次いで、以下の方法でニスとなるモノマー混合物を製造した。
トリプロピレングリコールジアクリレート50部、トリメチロールプロパントリアクリレート20部、ペンタエリスリトールテトラアクリレート10部、フェニルグリコールモノアクリレート5部、光重合開始剤としてベンゾフェノン15部を混合し、ミキサーにより撹拌させ、モノマー混合物1を得た。
次いで、ニスコート用定着トナー像1上にモノマー混合物1を、バーコーターを用いて、厚さ5μmに塗布した。その後、高圧水銀灯を用いて画像面の積算光量が120~130mJ/cmとなるように紫外線を照射し、定着トナー像上に樹脂層(ニス層)を形成させた。
次いで、ニスとトナー像との密着性を評価した。ここで、ニスとトナー像との密着性の評価は、JIS K5600-5-4にて標準化されている、引っかき硬度(鉛筆法)にて行った。引っかき硬度が高いほど、トナーとニスの密着性が高いとみなした。
(評価基準)
A:引っかき硬度が5H以上
B:引っかき硬度が3H以上5H未満
C:引っかき硬度がH以上3H未満
D:引っかき硬度がHB以上H未満
E:引っかき硬度がB以下、または評価不能
<実施例2~22、及び比較例1~7の評価>
実施例1の評価において、低温分離性については使用するトナーを変えて実施した。評価内容を表2に、結果を表5に示す。
実施例1の評価において、ニス密着性についてはトナー及びニスの種類や定着条件、ニスコート条件を変えて同様の評価を行った。トナー像形成工程についての詳細を表3に、混合物層形成工程及び樹脂層形成工程についての詳細を表4に、結果を表5に示す。
比較例6においては、低温分離性の評価については、定着器に画像が巻き付き、分離しなかったため、評価ができなかった。ニス密着性の評価については、同じく定着器から画像が分離しなかったため、評価ができなかった。表面ワックス指数A及びワックス偏在指数Bについては、定着器から強制的に画像を剥がし、測定した。
Figure 0007353872000005
表中、載り量は、トナーの載り量である。
Figure 0007353872000006
表中、カバー率は面積%を示す。
Figure 0007353872000007
表4中の略号は以下の通り。
TPGDA:トリプロピレングリコールジアクリレート
DPGDA:ジプロピレングリコールジアクリレート
HDDA:1,6-ヘキサンジオールジアクリレート
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
PETA:ペンタエリスリトールテトラアクリレート
PGA:フェニルグリコールモノアクリレート
BP:ベンゾフェノン
Figure 0007353872000008

Claims (12)

  1. 基体上に、定着トナー像及び樹脂層をこの順に有する印画物の製造方法であって、
    該基体上に樹脂及び炭化水素ワックスを含有するトナーを定着させて定着トナー像を形成するトナー像形成工程、
    該基体上の該定着トナー像の上に、
    成分(a)として、ジアクリレート及びジメタクリレートからなる群から選択される少なくとも一と、
    成分(b)として、重合開始剤と、
    を含有する混合物の層を形成する混合物層形成工程、及び
    該成分(b)の存在下で該混合物の層中の該成分(a)を重合させて該樹脂層を形成する樹脂層形成工程、
    を有し、
    該炭化水素ワックスの融点が、55℃以上85℃以下であり、
    該トナー像形成工程において、該トナーの載り量0.2mg/cm以上の画像を形成したとき
    下記方法で測定される該画像における表面ワックス指数Aが、0.05以上0.43以下であり、
    下記方法で算出される該画像におけるワックス偏在指数Bが、0.05以上0.30以下である印画物の製造方法。
    該表面ワックス指数Aは、ATR法を用い、ATR結晶としてGe、赤外光入射角として45°の条件でFT-IRスペクトルを測定し、得られたスペクトルの値から、以下の式(3)を用いて計算される。
    表面ワックス指数A=Pa/Pb (3)
    式中、Paは、2820cm-1以上2875cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から3050cm-1と2600cm-1の吸収強度の平均値を差し引いた値であり、Pbは、1715cm-1以上1790cm-1以下の範囲の吸収ピーク強度の最大値から1800cm-1と1650cm-1の吸収強度の平均値を差し引いた値である。
    ワックス偏在指数Bは、顕微ATR-IR装置を用いて、該画像のトナー像上における100μm×100μmの画像領域を64×64個のセルに分割し、各セルにおける表面ワックス指数Aを、該式(3)を用いて計算し、該表面ワックス指数Aが0.45以上であるセル数をB1としたとき、下記式(4)で表される。
    ワックス偏在指数B=B1/(64×64) (4)
  2. 前記表面ワックス指数Aの標準偏差σAが、0.05以下であり、
    前記ワックス偏在指数Bの標準偏差σBが、0.05以下である請求項1に記載の印画物の製造方法。
  3. 前記樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂を含む請求項1又は2に記載の印画物の製造方法。
  4. 前記非晶性ポリエステル樹脂に含まれるジアルコール成分が縮合した構造のうち、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物が縮合した構造の含有量が、50質量%~100質量%である請求項3に記載の印画物の製造方法。
  5. 前記トナー中の前記炭化水素ワックスの含有量が、1.0質量%以上7.0質量%以下である請求項1~4のいずれか一項に記載の印画物の製造方法。
  6. 前記トナー像形成工程における定着温度が、前記炭化水素ワックスの融点をTw(℃)としたとき、Tw~Tw+100℃である請求項1~5のいずれか一項に記載の印画物の製造方法。
  7. 前記重合開始剤が、光重合開始剤である請求項1~6のいずれか一項に記載の印画物の製造方法。
  8. 前記樹脂層の平均厚みが、1.0μm~10.0μmである請求項1~7のいずれか一項に記載の印画物の製造方法。
  9. 前記成分(a)が、ジプロピレングリコールジアクリレート及びトリプロピレングリコールジアクリレートからなる群から選択される少なくとも一を含む請求項1~8のいずれか一項に記載の印画物の製造方法。
  10. 前記樹脂が、さらに結晶性ポリエステルを含み、
    前記トナー中の結晶性ポリエステルの含有量が、0.1質量%以上10.0質量%以下である請求項1~9のいずれか一項に記載の印画物の製造方法。
  11. 前記トナーが、外添剤としてチタン酸ストロンチウムを含み、
    前記トナー中の該チタン酸ストロンチウムの含有量が、0.1質量%以上10.0質量%以下である請求項1~10のいずれか一項に記載の印画物の製造方法。
  12. 前記画像が、カバー率90面積%以上となる画像を含む請求項1~11のいずれか一項に記載の印画物の製造方法。
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