JP7476678B2 - 電子写真用トナー、画像後処理方法および画像後処理装置、ならびに画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents

電子写真用トナー、画像後処理方法および画像後処理装置、ならびに画像形成方法および画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真用トナー、画像後処理方法および画像後処理装置、ならびに画像形成方法および画像形成装置に関する。
近年、画像が形成される記録媒体の種類は多様化しており、例えば上質紙とコート紙とでは表面形状が異なるため、光沢(光沢度)が異なる。また、記録媒体上にトナー像を形成した場合、画像が形成されている部分(画像部)の光沢と、画像が形成されていない記録媒体の地肌部分(非画像部)の光沢との差が大きいと、ユーザーが違和感を覚えることがある。
特許文献1には、トナー像の光沢度を制御するため、画像に光沢を付与する場合と、画像に光沢を付与しない場合との選択を、画像の定着温度を変更することにより切り替えるようにした定着装置が開示されている。
また、特許文献2には、非接触加熱手段を用いて記録媒体上の定着トナー像を加熱し、光沢度を低下させることで光沢度を制御する、画像後処理方法が開示されている。
特開2007-072022号公報 特開2019-101242号公報
しかしながら、特許文献1に係る定着装置を用いて、定着温度で画像光沢度を制御しようとする場合、トナー像の光沢を低下させる際に、トナー像に与える熱量が不十分となり、記録媒体へのトナー像の定着強度が不足するという問題がある。
また、特許文献2に係る画像後処理方法は、特許文献1の技術における上記の問題を解決しうるものの、加熱手段が非接触加熱手段に限定されることから、接触加熱手段を用いた場合でも画像光沢度の制御を可能とする技術が要求されている。
そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、電子写真用トナーの組成によって、加熱手段を問わず、画像光沢度を制御しうることを見出した。よって、本発明は、電子写真用トナーにおいて、適用される画像形成方法や画像形成装置の選択の自由度が高い、画像光沢度の制御手段を提供することを目的とする。
本発明の上記課題は、以下の手段によって解決されうる。
結着樹脂と、着色剤と、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する感熱材料と、を含む、電子写真用トナー。
本発明によれば、電子写真用トナーにおいて、適用される画像形成方法や画像形成装置の選択の自由度が高い、画像光沢度の制御手段が提供されうる。
本発明の一実施形態に係る画像後処理装置における熱処理部100の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像後処理装置における熱処理部100の他の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
本明細書において、範囲を示す「X~Y」は「X以上Y以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および物性等は、室温(20~25℃)/相対湿度40~50%RHの条件で測定する。
また、本明細書において、(共)重合体とは共重合体および単独重合体を含む総称である。
そして、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートおよびメタクリレートの総称である。(メタ)アクリル酸等の(メタ)を含む化合物等も同様に、名称中に「メタ」を有する化合物と「メタ」を有さない化合物の総称である。
以下、必要に応じて添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
<電子写真用トナー>
本発明の一形態は、結着樹脂と、着色剤と、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する感熱材料と、を含む、電子写真用トナーに関する。
本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーは、トナー母体粒子またはトナー粒子の集合体であることが好ましい。ここで、トナー粒子とは、トナー母体粒子に外添剤を添加したものであり、トナー母体粒子をそのままトナー粒子として用いることもできる。
本発明者らは、上記構成によって課題が解決されるメカニズムを以下のように推定している。
本発明に係る電子写真用トナーは、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する感熱材料を含む。当該電子写真用トナーは、これに含有される感熱材料自体の光散乱性が変化することによって、トナー像の光沢度、すなわち画像光沢度を制御する。そのため、特許文献2のようなトナー像の表面形状を変化させることによって画像光沢度を制御する技術とは異なり、トナー像の表面形状によらず画像光沢度を制御することができる。したがって、当該電子写真用トナーは、加熱手段として非接触加熱手段を用いた場合のみではなく、トナー像の表面形状に影響を与えうる、接触加熱手段を用いた場合であっても、良好な画像光沢度の制御を可能とする。
なお、上記メカニズムは推測に基づくものであり、その正誤が本発明の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。
[感熱材料]
本発明の一実施形態に係るトナー母体粒子は、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する感熱材料を含む。
感熱材料は、トナー像の光沢度、すなわち画像光沢度を制御するよう作用する。
本明細書において、材料について、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方を変化させた際に、目視にて、外観の白濁の程度が明らかに変化することが確認される場合、当該材料は、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する感熱材料であると判断する。当該判断は、厚さ15μmの材料を用いて行うことが好ましい。
感熱材料は、厚さ15μmの材料について、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方を変化させることでヘイズ値が30%以上変化する材料であることが好ましい(上限:ヘイズ値100%)。
また、厚さ15μmの感熱材料について、加熱温度および冷却速度のそれぞれを変化させた際に、いずれの場合についても、ヘイズ値が30%以上変化することが好ましい(上限:ヘイズ値100%)。
そして、厚さ15μmの感熱材料について、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方を変化させた際に、ヘイズ値が10%以下の状態が確認させることが好ましい(下限0%:ヘイズ値)。また、厚さ15μmの感熱材料について、加熱温度および冷却速度のそれぞれを変化させた際に、いずれの場合についても、ヘイズ値が10%以下の状態が確認されることが好ましい(下限:ヘイズ値0%)。
ここで、厚さ15μmの感熱材料は、層状やフィルム状であってもよく、また、透明板上に配置された状態や、透明板に挟持された状態や、透明容器内に封入された状態であってもよい。なお、透明板や、透明容器を用いる場合、透明板や、透明容器は、加熱温度および冷却速度によって、ヘイズ値が実質的に変化しないことが好ましい。
なお、ヘイズ値は、ヘイズメーター(型式NDH 2000、日本電色株式会社製)を用いて、JIS K 7136:2000に従い測定することができる。一例として、厚さ15μmの感熱材料がフィルムである場合について、評価方法の詳細は実施例に記載する。
また、上記のようなヘイズ値の変化は、温度が25~200℃の範囲内で生じることが好ましく、25~150℃の範囲内で生じることがより好ましく、25~120℃の範囲内で生じることがさらに好ましい。
感熱材料としては、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する材料であれば、特に制限されず、公知の材料を使用することができる。
感熱材料は、画像光沢度の制御が容易であり、その制御幅が広く、可逆的な変化を可能とするとの観点から、液晶性化合物を含むことが好ましい。液晶性化合物は、液晶相を示す化合物であり、一般的に、温度に応じて、結晶相やアモルファス相のような固体相、1種または2種以上の液晶相、等方相等の複数の相を示す。そして、一般的に、同じ液晶性化合物であっても、これら異なる相における光散乱性はそれぞれ異なるものとなる。また、液晶相や等方相からの冷却速度によっては、これらの相の特徴を残した固体相を形成できる場合があり、また、これらの相の特徴を残す程度についても制御することができる場合がある。このように、液晶性化合物は、温度に応じて相転移することで、その光散乱性を変化させる機能を有する。
液晶性化合物としては、特に制限されず、公知の液晶性化合物を使用することができる。液晶性化合物は、低分子液晶性化合物であっても、高分子液晶性化合物であってもよい。これらの中でも、液晶相や等方相の特徴を残した固体相を形成し易く、これらの相の特徴を残す程度の制御が容易であり、また、その特徴の安定性が高いとの観点から、高分子液晶性化合物であることが好ましい。高分子液晶性化合物としては、メソゲン基を主鎖に有する高分子液晶性化合物である主鎖型高分子液晶性化合物、メソゲン基を側鎖に有する側鎖型高分子液晶性化合物および、メソゲン基を主鎖および側鎖に有する複合型高分子液晶性化合物のいずれであってもよい。これらの中でも、上記の観点から、高分子液晶性化合物としては、主鎖型高分子液晶性化合物、または側鎖型高分子液晶性化合物がより好ましく、側鎖型高分子液晶性化合物がさらに好ましい。例えば、特開平7-304265号公報、特開平10-62739号公報等に記載の高分子液晶性化合物を使用することができる。
低分子液晶性化合物としては、原子量の総和より算出される分子量が1,000未満であることが好ましい。
高分子液晶性化合物としては、重量平均分子量が1,000以上であることが好ましく、5,000以上であることがより好ましく、10,000以上であることがさらに好ましい。また、高分子液晶性化合物の重量平均分子量は、1,000,000以下であることが好ましく、500,000以下であることがより好ましく、200,000以下であることがさらに好ましく、100,000以下であることが特に好ましい。高分子液晶性化合物の重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定した分子量分布から求めることができる。
より詳細には、試料を濃度1mg/mLとなるようにテトラヒドロフラン(THF)中に添加し、室温において超音波分散機を用いて5分間分散処理した後、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して、試料液を調製する。GPC装置HLC-8120GPC(東ソー株式会社製)及びカラム「TSKguardcolumn+TSKgel SuperHZM-M3連」(東ソー株式会社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてTHFを流速0.2mL/分で流す。キャリア溶媒とともに、調製した試料液10μLをGPC装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて試料を検出する。そして、単分散のポリスチレン標準粒子の10点を用いて測定した検量線を用いて、試料の分子量分布を算出する。
側鎖型高分子液晶性化合物としては、特に制限されず、公知の側鎖型高分子液晶性化合物を使用することができる。これらの中でも、下記一般式(1)で表される構造を含む(共)重合体が好ましい。
上記一般式(1)において、Rの有機基は、置換されたもしくは非置換のアルキル基、置換されたもしくは非置換のアルコキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、または水素原子であることが好ましい。また、Rの有機基が置換基を有する場合、当該置換基としては、非置換のアルキル基、非置換のアルコキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基であることが好ましい。これらの中でも、Rの有機基は、非置換の直鎖状アルキル基、非置換の分岐状アルキル基、非置換のシクロアルキル基、シアノ基であることがより好ましく、非置換のシクロアルキル基、シアノ基がさらに好ましい。
上記一般式(1)において、A中のnは、1以上30以下の整数であることが好ましく、2以上12以下の整数であることがより好ましく、3以上6以下の整数であることがさらに好ましい。
なお、上記一般式(1)で表される構造を含む共重合体において、下記式で表されるメソゲン基を有する構成単位(以下、単に「メソゲン基を有する構成単位」とも称する)は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、単独で用いることが好ましい。
上記一般式(1)で表される構造を含む共重合体は、メソゲン基を有する構成単位以外の他の構成単位を含んでいてもよい。
他の構成単位を構成する化合物は、特に制限されず、共重合または共付加によって当該共重合体を形成することができる公知の化合物であればよい。例えば、ビニル基または(メタ)アクリロイル基を有する化合物が挙げられ、(メタ)アクリロイルオキシ基または(メタ)アクリロイルアミド基を有する化合物であることが好ましく、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物であることがさらに好ましい。より詳細には、他の構成単位を構成しうる化合物としては、特に制限されないが、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルおよびその誘導体、スチレンおよびその誘導体、酢酸ビニル、(メタ)アクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ビニルピロリドン、1-ヘキセン、1-オクテン、(メタ)アクリル酸、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトン-モノ(メタ)アクリレート、スルホン酸ビニル、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロキシエチルアシッドフォスフェート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロキシエチルサクシネート、フタル酸モノ(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロキシエチル(2-ヒドロキシエチル)フタレート、4-(メタ)アクリロキシアルキルオキシ安息香酸、グリセリル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基置換スチレン、メタ(アクリル)アミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2-プロペン-1-オール、5-ヘキセン-1-オール等が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸アルキルまたはその誘導体が好ましく、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシルがより好ましく、(メタ)アクリル酸n-ブチルがさらに好ましい。なお、これらの化合物は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、単独で用いることが好ましい。
メソゲン基を有する構成単位と、他の構成単位とを有する共重合体は、これらの構成単位について、ブロック重合体、交互共重合体およびランダム重合体のいずれであってもよい。
メソゲン基を有する構成単位と、他の構成単位とを有する共重合体における、他の構成単位の割合は、特に制限されない。他の構成単位の含有割合は、単量体単位として、全構成単位に対して、0.1モル%以上であることが好ましく、0.5モル%以上であることがより好ましく、1モル%以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であれば、共重合体をより容易に得ることができる。また、他の構成単位の割合は、単量体単位として、全構成単位に対して、70モル%以下であることが好ましく、50モル%以下であることがより好ましく、20モル%以下であることがさらに好ましい。この範囲であれば、液晶相の安定性がより向上する。
好ましい高分子液晶性化合物の具体例を以下に示す。下記式において、nは、それぞれ1以上の整数を表す。これらの中でも、化合物(I-1)および化合物(II-4)が特に好ましい。
なお、本明細書において、シクロへキシル基、シクロへキシレン基の内部に「H」と記載されて表される環構造は、それぞれ、無置換のシクロへキシル基、無置換のシクロへキシレン基を表す。
液晶性化合物がガラス転移点を有する場合、液晶性化合物のガラス転移点以上の温度において、液晶性化合物は、液晶相を発現することが好ましい。
液晶性化合物のガラス転移点(Tg)は、特に制限されないが、25℃以上であることが好ましく、25℃超であることがより好ましい。ガラス転移点(Tg)は、例えば、DSC(示差熱量分析装置)によって測定することができる。
液晶性化合物は、合成品を用いても、市販品を用いてもよい。高分子液晶性化合物の合成方法は、特に制限されず、公知の方法を使用することができる。例えば、特開平10-62739号公報等に記載の合成方法を使用することができる。
感熱材料としては、高分子化合物と、低分子化合物とを含む混合物であることが好ましい。低分子化合物は、これらの混合物としての光散乱性を変化させる機能を有する。この理由は、以下のように推測される。高分子化合物中に微分散して存在する低分子化合物は、温度に応じて溶融する。このとき、低分子化合物は、高分子化合物との間に存在する空孔を埋め、混合物全体としての光散乱性に変化が生じる。また、より高温では、低分子化合物は溶融状態であり、高分子化合物も溶融状態(高分子液晶性化合物の場合、等方相)となる。このときも、混合物全体としての光散乱性にさらなる変化が生じる。また、かような状態を経た混合物は、冷却速度によっては、これらの相の特徴を残した固体相を形成できる場合があり、また、これらの相の特徴を残す程度についても制御することができる場合がある。
高分子化合物と、低分子化合物とを含む混合物において、高分子化合物としては、特に制限されないが、例えば、上記の高分子液晶性化合物、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。これらの中でも、上記の高分子液晶性化合物が好ましい。すなわち、感熱材料は、上記の高分子液晶性化合物に加え、さらに低分子化合物を含むことが特に好ましい。また、感熱材料としては、上記の高分子液晶性化合物と、他の高分子化合物と、低分子化合物とを含む混合物であってもよい。感熱材料として、高分子液晶性化合物および低分子化合物を含む混合物を使用することで、高分子液晶性化合物による作用と、低分子化合物による作用とが組み合わされ、画像光沢度の制御幅がより拡大し、その安定性もより高まる。
高分子化合物と、低分子化合物とを含む混合物において、低分子化合物は、液晶性化合物であっても、非液晶性化合物であってもよいが、非液晶性化合物であることが好ましい。
高分子化合物と、低分子化合物とを含む混合物において、低分子化合物の融点は、特に制限されないが、30℃以上であることが好ましく、50℃以上であることがより好ましく、60℃以上であることがさらに好ましい。この範囲であると、画像光沢度の制御幅がより拡大し、その安定性もより高まる。また、低分子化合物の融点は、特に制限されないが、200℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましく、90℃以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、画像光沢度の制御幅がより拡大し、その制御もより容易となる。好ましい一例としては、低分子化合物の融点は、60℃以上90℃以下である。
高分子化合物と、低分子化合物とを含む混合物において、低分子化合物としては、特に制限されないが、炭素数が10以上の長鎖化合物が好ましい。この炭素数は、炭素数は10~60であることが好ましく、10~38であることがより好ましく、10~30であることがさらに好ましい。また、分子中に酸素、窒素、硫黄およびハロゲンの少くとも1種、例えば-OH、-COOH、-CONH-、-COOR、-NH-、-NH、-S-、-S-S-、-O-、ハロゲン等を含む化合物であることが好ましい。例えば、アルカノール;アルカンジオール;ハロゲンアルカノールまたはハロゲンアルカンジオール;アルキルアミン;アルカン;アルケン;アルキン;ハロゲンアルカン;ハロゲンアルケン;ハロゲンアルキン;シクロアルカン;シクロアルケン;シクロアルキン;飽和または不飽和モノまたはジカルボン酸またはこれらのエステル、アミドまたはアンモニウム塩;飽和または不飽和ハロゲン脂肪酸またはこれらのエステル、アミドまたはアンモニウム塩;アリルカルボン酸またはそれらのエステル、アミドまたはアンモニウム塩;ハロゲンアリルカルボン酸またはそれらのエステル、アミドまたはアンモニウム塩;チオアルコール;チオカルボン酸またはそれらのエステル、アミンまたはアンモニウム塩;チオアルコールのカルボン酸エステル等が挙げられる。なお、エステル中のアルコール基部分は飽和していても飽和していなくてもよく、またハロゲン置換されていてもよい。具体的には、例えば、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、ノナデカン酸、アラギン酸、リグノセリン酸、モンタン酸、メリシン酸、ステアリン酸メチル、ステアリン酸テトラデシル、ステアリン酸オクタデシル、ラウリン酸オクタデシル、パルミチン酸テトラデシル、ベヘン酸ドデシル、特開平7-304265号公報の段落「0018」の「表3」に記載のエーテルまたはチオエーテル等が挙げられる。これらの中でも、画像光沢度の制御幅の観点から、飽和または不飽和モノまたはジカルボン酸またはこれらのエステルであることが好ましく、飽和または不飽和モノまたはジカルボン酸であることがより好ましく、飽和モノカルボン酸であることがさらに好ましく、ベヘン酸であることが特に好ましい。なお、これらの化合物は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、単独で用いることが好ましい。
高分子液晶性化合物と、低分子化合物とを含む混合物において、これらの含有量の割合は、特に制限されないが、画像光沢度の制御幅の観点から、質量比で、高分子液晶性化合物:低分子化合物=0.5~20:1であることが好ましい。また、これらの含有量の割合は、質量比で、1~10:1であることがより好ましく、1~5:1であることがさらに好ましい。
低分子化合物や、他の高分子化合物もまた、それぞれ合成品を使用しても、市販品を使用してもよい。
感熱材料は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
感熱材料の含有率は、特に制限されないが、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、画像光沢度の制御幅をより拡大することができる。また、感熱材料の含有率は、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、電子写真用トナー自体の定着性、耐熱性などへの影響がより小さく、電子写真用トナーとしてより良好な特性を示す。
また、感熱材料が液晶性化合物を含む場合、液晶性化合物の含有率は、特に制限されないが、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、画像光沢度の制御幅をより拡大することができる。また、液晶性化合物の含有率は、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、25質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましく、8質量%以下であることが特に好ましい。これらの範囲であると、電子写真用トナー自体の定着性、耐熱性などへの影響がより小さく、電子写真用トナーとしてより良好な特性を示す。
[結着樹脂]
本発明の一実施形態に係るトナー母体粒子は、結着樹脂を含む。結着樹脂は、トナーを適切な粘度とし、紙に塗布した際のにじみを抑制するため、細線再現性やドット再現性を向上させるよう作用する。
結着樹脂としては、特に制限されず、公知の樹脂を使用することができる。
結着樹脂としては、例えば、結晶性樹脂および非晶性樹脂が挙げられるが、非晶性樹脂を含むことが好ましく、非晶性樹脂および結晶性樹脂を含むことがより好ましい。
非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)を行った時に、融点を有さず、比較的高いガラス転移点(Tg)を有する樹脂である。このとき、非晶性樹脂のガラス転移点(Tg)は、特に制限されないが、30℃以上であることが好ましく、40℃以上であることがより好ましく、45℃以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、耐熱保存性がより向上する。また、非晶性樹脂のガラス転移点(Tg)は、特に制限されないが、80℃以下であることが好ましく、65℃以下であることがより好ましい。これらの範囲であると、定着時に感熱材料を透明化することがより容易となり、熱処理前の熱履歴のリセットがより容易となる。
なお、上記の感熱材料である低分子化合物との組み合わせとしては、非晶性樹脂のガラス転移点よりも、当該低分子化合物の融点の方が高いことが好ましい。このとき、画像光沢度の制御幅をより拡大することができる。この理由は、冷却時に、非晶性樹脂の主鎖運動によって低分子化合物の凝集を阻害することによって、低分子化合物の分散の程度が高いままで結晶化することができるからであると推測される。同様の観点から、上記の感熱材料である低分子化合物との組み合わせの好ましい一例は、非晶性樹脂のガラス転移点は45℃以上であり、上記の感熱材料である低分子化合物の融点が60℃以上90℃以下である。なお、非晶性樹脂のガラス転移点(Tg)は、示差熱量分析装置(DSC)により測定することができる。ガラス転移点(Tg)は、当業者であれば、樹脂の組成によって制御することが可能である。
結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/分で測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。
非晶性樹脂としては、特に制限されないが、例えば、非晶性ポリエステル樹脂およびビニル樹脂等が挙げられる。これらの中でも、帯電量の環境安定性に優れるという観点から、ビニル樹脂がより好ましい。ビニル樹脂とは、少なくともビニル単量体を用いた重合により得られる樹脂である。ビニル樹脂の具体例としては、スチレン樹脂、アクリル樹脂およびスチレン・アクリル共重合体樹脂(スチレン・アクリル樹脂)等が挙げられる。これらの中でも、スチレン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体を用いて形成されるスチレン・アクリル共重合体樹脂が好ましい。
スチレン単量体としては、特に制限されないが、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-フェニルスチレン、p-エチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-t-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレンなどが挙げられる。これらの中でも、スチレンが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、特に制限されないが、例えば、以下に示すアクリル酸エステル単量体およびメタクリル酸エステル単量体が代表的なものとして挙げられる。アクリル酸エステル単量体としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、n-オクチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、フェニルアクリレートフェニルなどが挙げられる。また、メタクリル酸エステル単量体としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t-ブチルメタクリレート、n-オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートなどが挙げられる。これらの中でも、n-ブチルアクリレートが好ましい。
これらのスチレン単量体、アクリル酸エステル単量体、またはメタクリル酸エステル単量体は、それぞれ、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、スチレン・アクリル樹脂は、上述したスチレン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体のみで形成された共重合体の他に、これらに加えて、他のビニル単量体を併用して形成される共重合体であってもよい。以下に、本発明でいうスチレン・アクリル樹脂を形成する際に併用可能なビニル単量体を例示するが、併用可能なビニル単量体は以下に示すものに限定されるものではない。
(1)オレフィン類
エチレン、プロピレン、イソブチレン
(2)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル
(3)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル
(4)ビニルケトン類
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン
(5)N-ビニル化合物類
N-ビニルカルバゾール、N-ビニルインドール、N-ビニルピロリドン
(6)その他
ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体等。
また、多官能性ビニル単量体を使用して、架橋構造の樹脂を作製することも可能である。さらに、側鎖にイオン性解離基を有するビニル単量体を使用することも可能である。イオン性解離基の具体例としては、例えば、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基などが挙げられる。以下に、これらカルボキシ基を有するビニル単量体の具体例を示す。
カルボキシ基を有するビニル単量体の具体例としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステルなどが挙げられる。
スチレン・アクリル樹脂を形成する際に併用可能なビニル単量体としては、カルボキシル基を有するビニル単量体が好ましく、アクリル酸またはメタクリル酸がより好ましい。
スチレン・アクリル樹脂の形成方法は、特に制限されず、公知の油溶性あるいは水溶性の重合開始剤を使用して単量体を重合する方法が挙げられる。必要に応じて、例えば、n-オクチル-3-メルカプトプロピオネートなどの公知の連鎖移動剤を使用してもよい。
スチレン・アクリル樹脂を形成する場合、スチレン単量体およびアクリル酸エステル単量体の含有量は特に限定されるものではなく、結着樹脂の軟化温度やガラス転移点を制御する観点から適宜調整することが可能である。具体的には、スチレン単量体の含有量は、単量体全体に対し40~95質量%が好ましく、50~80質量%がより好ましい。また、アクリル酸エステル単量体の含有量は、単量体全体に対し5~60質量%が好ましく、20~50質量%がより好ましい。
非晶性樹脂は、合成品を用いても市販品を用いてもよい。スチレン・アクリル樹脂の形成方法は、特に制限されず、公知の油溶性あるいは水溶性の重合開始剤を使用して単量体を重合する方法が挙げられる。油溶性の重合開始剤としては、具体的には、以下に示すアゾ系またはジアゾ系重合開始剤や過酸化物系重合開始剤がある。
アゾ系またはジアゾ系重合開始剤としては、特に制限されないが、例えば、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルなどが挙げられる。
過酸化物系重合開始剤としては、特に制限されないが、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、t-ブチルヒドロパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、2,2-ビス-(4,4-t-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス-(t-ブチルパーオキシ)トリアジンなどが挙げられる。
また、乳化重合法でスチレン・アクリル樹脂粒子を形成する場合は水溶性ラジカル重合開始剤が使用可能である。水溶性ラジカル重合開始剤としては、特に制限されないが、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸およびその塩、過酸化水素などが挙げられる。
分散のために、適宜公知の界面活性剤(例えば、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸などのアニオン系界面活性剤)の存在下で重合させることも好ましい。
重合温度は、用いる単量体や重合開始剤の種類によっても異なるが、50~100℃であることが好ましく、55~90℃であることがより好ましい。また、重合時間は、用いる単量体や重合開始剤の種類によっても異なるが、例えば2~12時間であることが好ましい。
乳化重合法により形成されるスチレン・アクリル樹脂粒子は、組成の異なる樹脂よりなる2層以上の構成とすることもできる。この場合の製造方法としては、常法に従った乳化重合処理(第1段重合)により調製した樹脂粒子の分散液に、重合開始剤と重合性単量体とを添加し、この系を重合処理(第2段重合)する多段重合法を採用することができる。
非晶性樹脂は、その可塑性を制御しやすいという観点から、重量平均分子量(Mw)が、5,000~150,000の範囲内であると好ましく、10,000~70,000の範囲内であるとより好ましい。重量平均分子量(Mw)の測定は、後述の方法によって行うことができる。
非晶性樹脂は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
非晶性樹脂の含有率は、特に制限されないが、結着樹脂の総質量(100質量%)に対して、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましく、85質量%以上であることが特に好ましい。この範囲であると、帯電量の環境安定性により優れる。また、非晶性樹脂の含有率は、結着樹脂の総質量(100質量%)に対して、100質量%以下であり、99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、低温定着性により優れる。
結晶性樹脂としては、特に制限されないが、例えば、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリウレタン樹脂、結晶性ポリウレア樹脂、結晶性ポリアミド樹脂および結晶性ポリエーテル樹脂等が挙げられる。これらの中でも、低温定着性の観点から、結晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂としては、特に制限されないが、例えば、多価アルコールまたはその誘導体と、多価カルボン酸またはその誘導体とを、それぞれ単量体として用いて形成された結晶性ポリエステル樹脂等が挙げられる。
多価アルコールまたはその誘導体としては、特に制限されないが、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオール等が挙げられる。これらの中でも、1,12-ドデカンジオールが好ましい。これらは単独でもまたは2種以上を組み合わせても使用することができる。
多価カルボン酸またはその誘導体としては、特に制限されないが、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸(ドデカン二酸)、1,11-ウンデカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,13-トリデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,16-ヘキサデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、t-ブチルイソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸等が挙げられる。また、これらのハロゲン化物、低級アルキルエステルまたは酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、セバシン酸が好ましい。これらは単独でもまたは2種以上を組み合わせても使用することができる。
また、結晶性ポリエステル樹脂は、上述した多価アルコールまたはその誘導体および多価アルコールまたはその誘導体のみで形成された共重合体の他に、これらに加えて、他の単量体を併用して形成される共重合体であってもよい。
結晶性樹脂は、結晶性重合セグメントおよび非晶性重合セグメントを有するハイブリッド結晶性樹脂であることが好ましい。ハイブリッド結晶性樹脂は、結晶性重合セグメントおよび非晶性重合セグメントをブロック共重合した形態(ブロック共重合体)であってもよいし、結晶性重合セグメントによる側鎖が、非晶性重合セグメントによる主鎖に結合した形態(グラフト共重合体)であってもよいし、また、その逆であってもよい。好ましくはグラフト共重合体である。
ハイブリッド結晶性樹脂としては、特に制限されないが、例えば、ビニル重合セグメントと結晶性ポリエステル重合セグメントとが化学結合してなる、ハイブリット結晶性ポリエステル樹脂等が挙げられる。この際、ビニル重合セグメントと結晶性ポリエステル重合セグメントとは、両反応性単量体を介して結合されていることが好ましい。
なお、上記結晶性ポリエステル重合セグメントは結晶性ポリエステル樹脂から構成される。ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を用いることで、スチレン・アクリル樹脂などの非晶性樹脂となじみやすくなることから、トナー母体粒子中に結晶性ポリエステル樹脂がより均一に分散しうるため、低温定着性が向上しうる。また、トナー母体粒子中の着色剤の分散性が向上するため、低温定着性、飛散性、画質が向上しうる。さらに、トナー母体粒子中の感熱材料の分散性が向上するため、画像光沢度の制御幅をより拡大することができる。
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を構成する結晶性ポリエステル重合セグメントは、多価カルボン酸またはその誘導体と多価アルコールまたはその誘導体とを触媒の存在下で、重縮合反応を行うことにより製造された結晶性ポリエステル樹脂から構成される。ここで、多価カルボン酸またはその誘導体および多価アルコールまたはその誘導体の具体的な種類については、上述した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、好ましい単量体についても、上述の結晶性樹脂としての結晶性ポリエステル樹脂の説明と同様である。
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を構成するビニル重合セグメントは、ビニル樹脂から構成される。ここで、ビニル単量体としては、ビニル樹脂を構成する単量体として上述したものが同様に用いられうるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、好ましい単量体についても、上述の非晶性樹脂としてのビニル樹脂の説明と同様である。
ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂中におけるビニル重合セグメントの含有量(ハイブリッド化率)について特に制限はないが、5~30質量%の範囲内であることが好ましく、5~20質量%の範囲内であることがより好ましく、5~10質量%の範囲内であることがさらに好ましい。
・両反応性単量体
「両反応性単量体」とは、結晶性ポリエステル重合セグメントとビニル重合セグメントとを結合する単量体で、分子内に、結晶性ポリエステル重合セグメントを形成するヒドロキシ基、カルボキシ基、エポキシ基、第1級アミノ基および第2級アミノ基から選択される基と、ビニル重合セグメントを形成するエチレン性不飽和基との双方を有する単量体である。両反応性単量体は、好ましくはヒドロキシ基またはカルボキシ基とエチレン性不飽和基とを有する単量体であることが好ましい。さらに好ましくは、カルボキシ基とエチレン性不飽和基とを有する単量体であることが好ましい。すなわち、ビニルカルボン酸であることが好ましい。両反応性単量体の具体例としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、これらのヒドロキシアルキル(炭素原子数1~3個)のエステル等が挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸またはフマル酸が好ましく、アクリル酸がより好ましい。両反応性単量体は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。この両反応性単量体を介して結晶性ポリエステル重合セグメントとビニル重合セグメントとが結合される。
両反応性単量体の使用量は、トナーの低温定着性、耐高温オフセット性および耐久性を向上させる観点から、ビニル重合セグメントを構成するビニル単量体の総量100質量部に対して1~10質量部が好ましく、4~8質量部がより好ましい。
結晶性樹脂は、市販品を用いても、合成品を用いてもよい。ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を製造する方法としては、既存の一般的なスキームを使用することができる。代表的な方法としては、次の三つが挙げられる。
(1)結晶性ポリエステル重合セグメントを予め重合しておき、当該結晶性ポリエステル重合セグメントに両反応性単量体を反応させ、さらに、ビニル重合セグメントを形成するためのスチレン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体等を反応させることにより、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を形成する方法。
(2)ビニル重合セグメントを予め重合しておき、当該ビニル重合セグメントに両反応性単量体を反応させ、さらに、結晶性ポリエステル重合セグメントを形成するための多価カルボン酸および多価アルコールを反応させることにより、結晶性ポリエステル重合セグメントを形成する方法。
(3)結晶性ポリエステル重合セグメントおよびビニル重合セグメントをそれぞれ予め重合しておき、これらに両反応性単量体を反応させることにより、両者を結合させる方法。
上記製造方法のうち、いずれも用いることができるが、好ましくは、上記の(2)の方法が好ましい。具体的には、ポリエステル重合セグメントを形成する多価カルボン酸またはその誘導体および多価アルコールまたはその誘導体、ならびにビニル重合セグメントを形成するビニル単量体および両反応性単量体を混合し、重合開始剤を加えてビニル単量体と両反応性単量体を付加重合させてビニル重合セグメントを形成した後、エステル化触媒を加えて、重縮合反応を行うことが好ましい。
ここで、ビニル重合セグメントの重合に使用される重合開始剤としては、例えば、上記の非晶性樹脂としてのスチレン・アクリル樹脂の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
ここで、結晶性ポリエステル重合セグメント(または結晶性ポリエステル樹脂)を合成するための触媒としては、公知の触媒を使用することができる。エステル化触媒としては、例えば、酸化ジブチルスズ、2-エチルヘキサン酸スズ(II)等のスズ化合物、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート、テトラブトキシチタン(チタンテトラブトキサイド、Ti(OBu))、テトラオクトキシチタン、テトラステアリロキシチタンなどのチタン化合物等が挙げられる。また、エステル化助触媒としては、例えば、没食子酸等が挙げられる。
結晶性樹脂の融点は、特に制限されないが、30~80℃の範囲内であることが好ましい。なお、結晶性樹脂の融点は、DSC(示差熱量分析装置)により測定することができる。結晶性樹脂の融点は、当業者であれば、樹脂の組成によって制御することが可能である。
結晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)が5,000~50,000の範囲内にあること、または、数平均分子量(Mn)が2,000~10,000の範囲内にあることは、低温定着性及び最終画像における安定した光沢の発現の観点から好ましい。結晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)の測定は、以下の方法によって行うことができる。
なお、非晶性樹脂および結晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定した分子量分布から求めることができる。
より詳細には、試料を濃度1mg/mLとなるようにテトラヒドロフラン(THF)中に添加し、室温において超音波分散機を用いて5分間分散処理した後、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して、試料液を調製する。GPC装置HLC-8120GPC(東ソー株式会社製)及びカラム「TSKguardcolumn+TSKgel SuperHZM-M3連」(東ソー株式会社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてTHFを流速0.2mL/分で流す。キャリア溶媒とともに、調製した試料液10μLをGPC装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて試料を検出する。そして、単分散のポリスチレン標準粒子の10点を用いて測定した検量線を用いて、試料の分子量分布を算出する。
結晶性樹脂は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
結着樹脂として非晶性樹脂と、結晶性樹脂とを用いる場合、非晶性樹脂がスチレン樹脂、アクリル樹脂およびスチレン・アクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含み、結晶性樹脂がハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。また、非晶性樹脂がスチレン・アクリル樹脂を含み、結晶性樹脂がハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂を含むことがより好ましい。これらの組み合わせであれば、溶融時に、トナーがより低粘度となり、かつより高いシャープメルト性を得ることができる。
結着樹脂の含有率は、特に制限されないが、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。また、結着樹脂の含有率は、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、99質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましい。
[着色剤]
本発明の一実施形態に係るトナー粒子は、着色剤を含有する。着色剤としては、一般に知られている染料または顔料等を用いることができる。
黒色のトナーを得るための着色剤としては、特に制限されないが、例えば、カーボンブラック、磁性体、鉄・チタン複合酸化物ブラックなどの顔料が挙げられる。ここで、カーボンブラックとしては、特に制限されないが、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックなどが挙げられる。また、磁性体としてはフェライト、マグネタイトなどが挙げられる。
イエローのトナーを得るための着色剤としては、特に制限されないが、例えば、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162などの染料、C.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185などの顔料が挙げられる。
マゼンタのトナーを得るための着色剤としては、特に制限されないが、例えば、C.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122などの染料、C.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222などの顔料が挙げられる。
シアンのトナーを得るための着色剤としては、特に制限されないが、例えば、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95などの染料、C.I.ピグメントブルー1、同7、同15、同15:3、同60、同62、同66、同76などの顔料が挙げられる。
着色剤は、合成品を使用しても、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、キャボット社製のリーガル(登録商標)330R等が挙げられる。
各色のトナーを得るための着色剤は、各色について、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
着色剤の含有率は、特に制限されないが、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、十分な着色力を得ることができる。また、着色剤の含有率は、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。これらの範囲であると、着色剤がトナーから遊離してキャリアに付着することがなく、帯電性が安定するため、高画質な画像が得られる。
[離型剤]
本発明の一実施形態に係るトナー母体粒子は、離型剤を含有してもよい。離型剤としては、特に限定されず、公知のワックス等を使用することができる。
ワックスとしては、特に制限されないが、例えば、低分子量ポリプロピレン、ポリエチレン、酸化型の低分子量ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、パラフィン、合成エステルワックス等が挙げられる。これらの中でも、低融点および低粘度との観点から、合成エステルワックスが好ましく、ベヘン酸ベヘニル、グリセリントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート等がより好ましく、ベヘン酸ベヘニルがさらに好ましい。
離型剤は、合成品を使用しても、市販品を使用してもよい。
離型剤は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
離型剤の含有率は、特に制限されないが、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、4質量%以上であることがさらに好ましい。また、離型剤の含有率は、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましい。
[他の内添剤]
本発明の一実施形態に係るトナー母体粒子は、他の内添剤をさらに含有してもよい。このような他の内添剤としては、特に制限されないが、例えば、荷電制御剤や、紫外線吸収剤等が挙げられる。荷電制御剤は、摩擦帯電により正または負の帯電を与えることのできる物質であり、かつ無色のものであれば特に限定されず、公知の正帯電性の荷電制御剤および負帯電性の荷電制御剤等を用いることができる。荷電制御剤の含有率は、特に制限されないが、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、0.01質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましい。また、荷電制御剤の含有率は、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、30質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。
[トナー母体粒子の平均粒子径]
トナー母体粒子の平均粒子径としては、特に制限されないが、体積基準のメジアン径(D50)で4μm以上であることが好ましい。また、トナー母体粒子の平均粒子径としては、体積基準のメジアン径(D50)で10μm以下であることが好ましく、7μmであることがさらに好ましい。これらの範囲であると、転写効率が高くなり、ハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。
なお、トナー母体粒子の体積基準のメジアン径(D50)は、「コールターカウンター3」(ベックマン・コールター株式会社製)に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピューターシステム(ベックマン・コールター株式会社製)を接続した測定装置を用いて測定・算出されるものである。具体的には、測定試料(トナー)0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナー母体粒子の分散を目的として、例えば、界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー母体粒子分散液を調製し、このトナー母体粒子分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTON II」(ベックマン・コールター株式会社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャー径を50μmにし、測定範囲である1~30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒子径が体積基準のメジアン径(D50)とされる。
トナー母体粒子の平均円形度は、低温定着性を向上させるという観点から、0.900~1.000の範囲内であることが好ましく、0.940~0.995の範囲内であることがより好ましい。なお、平均円形度は「FPIA-2100」(Sysmex社製)を用いて測定した値である。具体的には、トナー母体粒子を界面活性剤水溶液に湿潤させ、超音波分散を1分間行い、分散した後、「FPIA-2100」を用い、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数4000個の適正濃度で測定を行う。円形度は下記式で計算される。
また平均円形度は、各粒子の円形度を足し合わせ、測定した全粒子数で割った算術平均値である。
[外添剤]
本発明の一実施形態に係るトナー粒子は、電子写真用トナーの流動性、帯電性、クリーニング性等を改良するとの観点から、トナー母体粒子表面に、公知の無機粒子や有機粒子などの粒子、滑剤等を外添剤として含有することが好ましい。これらの中でも、無機粒子が好ましい。
無機粒子としては、特に制限されないが、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化チタン粒子などの無機酸化物粒子、ステアリン酸アルミニウム粒子、ステアリン酸亜鉛粒子などの無機ステアリン酸化合物粒子、チタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸亜鉛粒子などの無機チタン酸化合物粒子等が挙げられる。これら無機粒子は、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイル等によって、耐熱保管性や環境安定性の向上のために、表面修飾が行われていてもよい。これらの中でも、疎水性無機粒子であることが好ましく、疎水性シリカ粒子または疎水性酸化チタン粒子であることがより好ましい。
外添剤の粒子径としては、特に制限されないが、数平均一次粒子径が2nm以上であることが好ましく、10nm以上がより好ましい。また、外添剤の粒子径としては、数平均一次粒子径が2000nm以下であることが好ましく、800nm以下であることがより好ましい。なお、「数平均一次粒子径」とは、外添剤の走査電子顕微鏡写真を2値化処理し、1万個について水平フェレ径を算出し、その平均を取った値をいう。
外添剤は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
外添剤の添加率は、特に制限されないが、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、0.05質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましい。また、外添剤の添加率は、トナー粒子の総質量(100質量%)に対して、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることがさらに好ましい。
[トナー粒子の組成]
トナー母体粒子、トナー粒子の組成については、特に制限されないが、例えば、ESCA(X線光電子分光分析)、SEM(走査型電子顕微鏡)、GC-MS(ガスクロマトグラフィー-質量分析)、FT-IR(フーリエ変換赤外分光)等の化学分析によって各成分の有無および含有量を確認することができる。
[電子写真用トナーの製造方法]
本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーの製造方法は特に制限されない。結着樹脂、着色剤および感熱材料等の添加剤を含むトナーを製造する場合は、粒子径および形状の制御が容易な乳化凝集法を利用した製造方法であることが好ましい。
かような製造方法は、
(a)結着樹脂粒子の分散液を調製する結着樹脂粒子分散液調製工程;
(b)着色剤粒子の分散液を調製する着色剤粒子分散液調製工程;
(c)感熱材料粒子の分散液を調製する感熱材料粒子分散液調製工程;
(d)結着樹脂粒子、着色剤粒子および感熱材料粒子が存在している水系媒体中に、凝集剤を添加し、塩析を進行させると同時に凝集、融着を行い、会合粒子を形成する会合工程;
(e)会合粒子の形状制御をすることによりトナー母体粒子を形成する熟成工程;
(f)水系媒体からトナー母体粒子を濾別し、当該トナー母体粒子から界面活性剤等を
除去する濾過、洗浄工程;
(g)洗浄処理されたトナー母体粒子を乾燥する乾燥工程;
(h)乾燥処理されたトナー母体粒子に外添剤を添加する外添剤添加工程;
の各工程を含むことが好ましい。以下、(a)~(c)の工程について説明する。
・(a)結着樹脂粒子分散液調製工程
本工程では、従来公知の乳化重合などにより樹脂粒子を形成し、この樹脂粒子を凝集、融着させて結着樹脂粒子を形成する。一例として、結着樹脂を構成する単量体(重合性単量体)を水系媒体中へ投入、分散させ、重合開始剤によりこれら単量体を重合させることにより、結着樹脂粒子の分散液を作製する。
また、結着樹脂粒子分散液を得る方法として、上記の水系媒体中で重合開始剤により単量体を重合させる方法の他に、例えば、溶媒を用いることなく、水性媒体中において分散処理を行う方法、あるいは結着樹脂を酢酸エチルなどの溶媒に溶解させて溶液とし、分散機を用いて当該溶液を水性媒体中に乳化分散させた後、脱溶媒処理を行う方法などが挙げられる。
必要に応じて、ジ-t-ブチルパーオキサイドや過硫酸カリウムのような公知の重合開始剤、n-オクチル-3-メルカプトプロピオネートのような公知の連鎖移動剤、テトラブトキシチタン(チタンテトラブトキサイド、Ti(OBu))のような公知のエステル化触媒の存在下で重合性単量体を重合させることも好ましい。
分散のために、適宜公知の界面活性剤(例えば、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸などのアニオン系界面活性剤)の存在下で重合させることも好ましい。
有機酸基を含む結着樹脂の乳化を円滑化するために、アンモニアや水酸化ナトリウムのような公知の塩基性化合物を使用することも好ましい。
必要に応じ、結着樹脂には上記の離型剤(ワックス)を予め含有させておいてもよい。なお、結着樹脂粒子分散液とは別に離型剤粒子分散液を調製し、混合することで、上記(d)の会合工程の水系媒体中に存在させるようにしてもよい。
結着樹脂粒子は、組成の異なる結着樹脂よりなる2層以上の多層構造を有するものであってもよく、このような構成の結着樹脂粒子は、例えば2層構造を有するものは、常法に従った乳化重合処理(第1段重合)によって結着樹脂粒子分散液を調製し、この分散液に重合開始剤と重合性単量体とを添加し、この系を重合処理(第2段重合)する手法によって得ることができる。
上記(1)の結着樹脂粒子分散液において、結着樹脂の濃度は、特に制限されないが、分散液の総質量(100質量%)に対して、0.1質量%以上40質量%以下であることが好ましい。
分散液中の結着樹脂粒子の体積基準のメジアン径は、50~300nmが好ましい。分散液中の結着樹脂粒子の体積基準のメジアン径は、「マイクロトラックUPA-150」(日機装株式会社製)を用いて動的光散乱法によって測定することができる。
・(b)着色剤粒子分散液調製工程
本工程は、着色剤を水系媒体中に微粒子状に分散させて着色剤粒子の分散液を調製する工程である。
着色剤の分散は、機械的エネルギーを利用して行うことができる。例えば、エム・テクニック株式会社製の攪拌装置である「クレアミックス(登録商標)」を使用することができる。この際、分散性の向上を目的として、ドデシル硫酸ナトリウムをはじめとする、後述する(c)の感熱材料粒子分散液調製工程の説明で挙げるような界面活性剤の存在下で着色剤の分散処理を行うことも好ましい。
着色剤粒子分散液において、着色剤の濃度は、特に制限されないが、分散液の総質量(100質量%)に対して、5質量%以上40質量%以下であることが好ましい。
分散液中の着色剤粒子の体積基準のメジアン径は、10~300nmであることが好ましく、50~200nmであることがより好ましい。着色剤粒子の体積基準のメジアン径は、電気泳動光散乱光度計「ELSZ-1000」(大塚電子株式会社製)を用いて測定することができる。
・(c)感熱材料粒子分散液調製工程
本工程は、感熱材料を水系媒体中に微粒子状に分散させて感熱材料粒子の分散液を調製する工程である。感熱材料粒子分散液を調製するにあたり、まず、感熱材料の乳化液を調製する。感熱材料粒子の乳化液の調製方法としては、例えば、有機溶媒に感熱材料を溶解させて感熱材料溶液を得た後、当該感熱材料溶液を水系媒体中で乳化させる方法が挙げられる。
感熱材料を有機溶媒に溶解する方法は、特に制限されず、例えば、感熱材料を有機溶媒に添加し、攪拌混合する方法が挙げられる。感熱材料の添加量は、有機溶媒100質量部に対して、好ましくは10質量部以上1000質量部以下、より好ましくは50質量部以上200質量部以下である。
次に、感熱材料溶液と、水系媒体とを混合し、超音波ホモジナイザーなどの公知の分散機を用いて攪拌する。これにより、感熱材料が液滴となって、水系媒体中に乳化され、感熱材料の乳化液が調製される。
感熱材料溶液の添加量は、水系媒体100質量部に対して、好ましくは10質量部以上1000質量部以下、より好ましくは50質量部以上200質量部以下である。
また、感熱材料溶液と水系媒体との混合時における、感熱材料溶液および水系媒体のそれぞれの温度は、有機溶媒の沸点未満となる温度範囲であって、好ましくは20℃以上80℃以下である。感熱材料溶液と水系媒体との混合時における、感熱材料溶液の温度と水系媒体の温度とは、互いに同一であっても異なっていてもよく、好ましくは互いに同一である。
分散機の攪拌条件としては、特に制限されないが、容量が1~3Lの場合、その回転数は、例えば、7000rpm以上20000rpm以下との条件が挙げられる。また、その攪拌時間は、例えば、10分以上30分以下との条件が挙げられる。
感熱材料粒子分散液は、感熱材料の乳化液から有機溶媒を除去することにより調製される。感熱材料の乳化液から有機溶媒を除去する方法としては、例えば、送風、加熱、減圧、またはこれらの併用など、公知の方法が挙げられる。
有機溶媒の除去後、所望の濃度となるよう水を添加してもよい。
感熱材料粒子分散液において、感熱材料の濃度は、特に制限されないが、分散液の総質量(100質量%)に対して、5質量%以上40質量%以下であることが好ましい。
分散液中の感熱材料粒子の体積基準のメジアン径は、10~300nmであることが好ましく、50~250nmであることがより好ましい。感熱材料粒子の体積基準のメジアン径は、「マイクロトラックUPA-150」(日機装株式会社製)を用いて動的光散乱法により測定することができる。
本工程で用いられる有機溶媒は、感熱材料を溶解させることができれば特に制限されず使用することができる。具体的には、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ヘキサン、ヘプタンなどの飽和炭化水素類、ジクロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素類が挙げられる。これらの中でも、エステル類が好ましく、酢酸エチルがより好ましい。有機溶媒は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本工程で用いられる水系媒体は、水、または水を主成分として、アルコール類、グリコール類などの水溶性溶媒や、界面活性剤、分散剤などの任意成分が配合されている水系媒体などが挙げられる。
界面活性剤としては、例えば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤などが挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイドなどが挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウムなどの脂肪酸石けん、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムなどが挙げられる。また、ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートエーテル、モノデカノイルショ糖などが挙げられる。これらの中でも、アニオン性界面活性剤が好ましく、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムがより好ましい。界面活性剤は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
界面活性剤の添加率は、特に制限されないが、水系媒体の総質量(100質量%)に対して、好ましくは0.01質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.04質量%以上1質量%以下である。
(d)会合工程から(h)外添剤添加工程までの工程については、従来公知の種々の方法に従って行うことができる。
なお、(d)会合工程において使用される凝集剤は、特に限定されるものではないが、金属塩から選択されるものが好適に使用される。金属塩としては、例えばナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属の塩等の一価の金属塩;カルシウム、マグネシウム、マンガン、銅などの二価の金属塩;鉄、アルミニウムなどの三価の金属塩などが挙げられる。具体的な金属塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガンなどを挙げることができ、これらの中で、より少量で凝集を進めることができることから、二価の金属塩を用いることが特に好ましい。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、(d)会合工程では、コア・シェル構造を有するトナー粒子を得ることもできる。具体的にコア・シェル構造を有するトナー粒子は、まず、コア粒子用の結着樹脂粒子と感熱材料粒子と着色剤粒子とを凝集、会合、融着させてコア粒子を作製し、次いで、コア粒子の分散液中にシェル層用の結着樹脂粒子を添加してコア粒子表面にシェル層用の結着樹脂粒子を凝集、融着させてコア粒子表面を被覆するシェル層を形成することにより得ることができる。
[現像剤]
本発明の一実施形態に係る電子写真用トナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤であってもよく、あるいは、キャリアを含む二成分現像剤であってもよい。このキャリアは、例えば、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属の磁性粒子であってもよく、あるいは、これらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金の磁性粒子であってもよい。キャリアには、フェライト粒子を用いることが好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなる分散型キャリアなど用いてもよい。コートキャリアにおける被覆剤としての樹脂としては、特に制限されないが、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン・アクリル共重合体樹脂(スチレン・アクリル樹脂)、オレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの中でも、アクリル樹脂であることが好ましく、シクロヘキシルメタクリレートとメチルメタクリレートとを用いて形成される共重合樹脂であることがより好ましい。これらのモノマー質量比としては、例えば、1:1が挙げられる。また、分散型キャリアのバインダー樹脂としての樹脂は、特に制限されないが、例えば、アクリル樹脂、スチレン・アクリル共重合体樹脂(スチレン・アクリル樹脂)、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
キャリアの体積平均粒子径は、特に制限されないが、20μm以上であることが好ましく、25μm以上であることがより好ましい。また、キャリアの体積平均粒子径は、100μm以下であることが好ましく、80μm以下であることがより好ましい。キャリアの体積平均粒子径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック社製)により測定することができる。
キャリアは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
二成分現像剤は、このようなキャリアと電子写真用トナーとを、混合装置を用いて混合することにより作製することができる。混合装置としては、例えば、ヘンシェルミキサー(登録商標)、ナウターミキサー(登録商標)、V型混合器等が挙げられる。二成分現像剤を作製する際の電子写真用トナーの配合量は、キャリアと電子写真用トナーとの合計100質量%に対して、1~10質量%の範囲内であることが好ましい。
<画像後処理方法および画像後処理装置>
[画像後処理方法]
本発明の他の一形態は、記録媒体上の、上記の電子写真用トナーより形成されたトナー像に熱処理を施すことによって、トナー像の光沢度を変化させることを含む、画像後処理方法に関する。ここで、記録媒体上のトナー像は、当該記録媒体上に定着されたトナー像であることが好ましい。
本明細書において、「熱処理」とは、トナー像の表面温度の変化を伴う処理を表す。かような処理としては、例えば、加熱処理、冷却処理および加熱後冷却処理等が挙げられる。本発明の一実施形態としては、上記の熱処理は、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方を制御する(すなわち、所望の値や範囲とする)ことが可能な装置により行う方法であることが好ましい。例えば、上記の熱処理は、記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させる温度に加熱できる加熱手段を用いて、または記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させる冷却速度とすることで、記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させることを含む処理であることが好ましい。そして、上記の熱処理は、記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させる温度に加熱できる加熱手段を用いて、および記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させる冷却速度とすることで、熱処理をすることにより、記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させることを含む処理であることがより好ましい。
加熱手段は、記録媒体上のトナー像の光沢度を低下または上昇させるものであれば特に制限されず、公知の接触加熱手段または公知の非接触加熱手段を使用することができる。
接触加熱手段とは、記録媒体上のトナー像の面に直接接触して、当該トナー像を加熱することができる手段をいう。接触加熱手段の具体例としては、(1H)加熱した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させて加熱する手段、(2H)加熱プレートにより加熱する手段等が挙げられる。ここで、上記の(2H)の加熱プレートにより加熱する手段を用いる場合、例えば、記録媒体のうちトナー像が形成されている面上に、加熱プレートを載せることによって、トナー像を加熱することができる。この場合、トナー像と加熱プレートとは直接接触することから、加熱プレートは、接触加熱手段に含まれる。
非接触加熱手段とは、記録媒体上のトナー像の面に直接接触することなく、当該トナー像を加熱することができる手段をいう。非接触加熱手段の具体例としては、(3H)ヒーター等を用いて赤外線で加熱する手段、(4H)加熱プレートにより加熱する手段、(5H)光照射により加熱する手段、(6H)熱風を吹き付けて加熱する手段等が挙げられる。ここで、上記の(4H)の加熱プレートにより加熱する手段を用いる場合、例えば、加熱プレート上に、記録媒体のうちトナー像が形成されていない面を載せることによって、トナー像を加熱することができる。この場合、トナー像と加熱プレートとは直接接触しないことから、加熱プレートは、非接触加熱手段に含まれる。
これらの中でも、本発明をより有効に活用できるとの観点では、加熱手段は、接触加熱手段であることが好ましく、上記の(1H)の加熱した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させて加熱する手段であることがより好ましい。すなわち、上記の熱処理は、加熱部材として加圧ローラーを含む装置を用いて、加熱した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させることを含むことが好ましい。
冷却は、周囲温度による自然冷却であっても、冷却手段を使用しての冷却であってもよいが、冷却速度の制御を行う場合には、冷却手段が使用されることが好ましい。冷却手段としては、記録媒体上のトナー像の光沢度を上昇または低下させるものであれば特に制限されず、公知の接触冷却手段または公知の非接触冷却手段を使用することができる。
接触冷却手段とは、記録媒体上のトナー像の面に直接接触して、当該トナー像を冷却することができる手段をいう。接触冷却手段の具体例としては、(1C)冷却した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させて冷却する手段、(2C)冷却プレートにより冷却する手段等が挙げられる。
非接触冷却手段とは、記録媒体上のトナー像の面に直接接触することなく、当該トナー像を冷却することができる手段をいう。非接触冷却手段の具体例としては、(4C)冷却プレートにより冷却する手段、(6C)冷風を吹き付けて加熱する手段等が挙げられる。
なお、接触冷却手段および非接触冷却手段としての冷却プレートを用いた冷却方法の詳細は、それぞれ、前述の接触加熱手段および非接触加熱手段としての加熱プレートを用いた加熱方法の説明において、加熱プレートを冷却プレートへと変更したものが挙げられる。
また、熱処理前に、光沢度を検出することが好ましい。これにより、熱処理前のトナー像の光沢度を測定できるため、ユーザーが当該測定した光沢度の数値を確認した上で、熱処理部100において、検出した光沢度よりも低くするのか、または高くするのか等を選択することができる。
また、熱処理後に、光沢度を検出することも好ましい。これにより、熱処理で所望の光沢度に調整できたかを確認をすることができる。また、この光沢度の検出後に、再度熱処理によって光沢度の調整をしてもよい。
熱処理時のトナー像の加熱温度は、室温よりも高温であれば特に制限されないが、電子写真用トナーに含まれる感熱材料のガラス転移点以上であることが好ましい。例えば、熱処理時のトナー像の加熱温度は、60℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましく、120℃以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、画像光沢度の制御幅がより向上する。また、熱処理時のトナー像の加熱温度は、例えば、250℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、150℃以下であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、画像光沢度をより緻密に制御することができる。なお、トナー像の加熱温度は、トナー像の表面温度から判断するものとする。トナー像の表面温度(℃)は、例えば、温度測定器(商品名:FT-H10、キーエンス社製)を用いて、測定することができる。トナー像の加熱温度は、例えば、加熱手段の設定温度を変化することにより制御することができる。
熱処理時のトナー像の冷却速度は、感熱材料に応じて異なるが、1~100℃/sec内であることが好ましく、1~70℃/sec内であることがより好ましい。これらの範囲であると、目的とするトナー像の表面温度における感熱材料の相の特徴がより反映された画像光沢度とすることができる。熱処理時のトナー像の冷却速度(℃/sec)は、例えば、目的とするトナー像の表面温度から周囲温度(例えば、室温)を差し引いた値(℃)から、目的とするトナー像の表面温度からトナー像の表面温度が最初に周囲温度(例えば、室温)に戻るまでの時間(sec)を割ることで算出することができる。なお、トナー像の表面温度の測定方法は、上記の通りである。
熱処理時のトナー像の冷却速度は、例えば、記録媒体の搬送速度や、冷却温度等の冷却条件を変化することにより制御することができる。ここで、搬送速度を向上させると、冷却速度は速くなり、搬送速度を低下させると、熱処理時のトナーの冷却速度は遅くなる。
熱処理時の記録媒体の搬送速度は、特に制限されないが、1~600mm/secが好ましく、より好ましい範囲は50~500mm/secである。これらの範囲は、冷却速度の制御と生産性の観点から好ましい。
トナー像の光沢度(画像光沢度)については、例えば、光沢度測定器(コニカミノルタ株式会社製、MULTI GROSS 268 Plus)を用いて、トナー像について、画像中心点および画像中心から長軸方向に上下それぞれ50mmごとに2点ずつ、計5点について入射角60°の光沢度(%)を測定し、計5点の平均値を光沢度(%)として算出することができる。
接触加熱手段および接触冷却手段を用いる場合、加圧圧力は、特に制限されないが、10kPa以上であることが好ましく、30kPa以上であることがより好ましく、50kPa以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であるとメディアの搬送性がより安定する。また、加圧圧力は、特に制限されないが、250kPa以下であることが好ましく、200kPa以下であることがより好ましく、180kPa以下であることがさらに好ましい。この範囲である加圧ローラーの劣化がより抑制される。
また、画像後処理方法においては、ユーザーにより指定された光沢度情報に基づいて、加熱手段または冷却手段により、トナー像の表面温度またはトナー像の冷却速度を調整することが好ましい。本明細書において、「ユーザーにより指定された光沢度情報」とは、ユーザーがトナー像の光沢度をどのように調整をしたいのかを指定した情報のことをいい、例えば、光沢度の具体的な数値でもよく、現時点の光沢度よりもどれくらいの光沢度を低下または上昇させるかを選択したものでもよく、単に現時点の光沢度から低下させるのかまたは上昇させるのかを選択したものでもよい。ここで、光沢度情報は、例えば、画像後処理装置で光沢を制御する際や、画像形成装置で印刷する際に、ユーザーが入力画面等によって入力することによって設定できる。
また、トナー像の表面温度調整やトナー像の冷却速度調整が、トナー像の表面温度やトナー像の冷却速度に対するトナー像の光沢度の変化についての関係情報に基づいて行われることが好ましい。これにより、ユーザーに指定された光沢度となるようなトナー像の表面温度またはトナー像の冷却速度となるように加熱または冷却することで、より高精度に光沢度の調整をすることができる。
光沢度の調整を行う場合、ユーザーに指定された光沢度となるようにトナー像の表面温度またはトナー像の冷却速度を選択し、その表面温度または冷却速度となるようにトナー像を加熱または冷却することで、所望の光沢度に調整することができる。また、指定された光沢度に変化させる際に、その光沢度にすることができるトナー像の表面温度またはトナー像の冷却速度が2つ以上ある場合がある。この場合は、例えば、エネルギー効率の観点からは、より低い温度で加熱するか、または周囲温度もしくはよりこれに近い冷却速度で冷却することが好ましい。
以上のように、トナー像の表面温度またはトナー像の冷却速度に対するトナー像の光沢度の変化についての関係情報を用いれば、ユーザーに指定された光沢度となるトナー像光沢温度を正確に決定することができ、より高精度に光沢度を調整することができる。
また、熱処理を行う前に、記録媒体上のトナー像の光沢度を検出する手段を設けることが好ましい。これにより、事前にトナー像の光沢度を知ることができるので、より正確に光沢度の調整をすることができるようになる。ただし、通常、同じ装置で、かつ同じ条件でトナー像を定着させれば、トナー像の光沢度は同じになるので、事前にトナー像の光沢度を検出しておけば、必ずしもトナー像の光沢度を検出する必要はない。
[画像後処理装置]
本発明の他の一形態は、記録媒体上の、上記の電子写真用トナーより形成されたトナー像に熱処理を施すことによって、トナー像の光沢度を変化させることが可能である、画像後処理装置に関する。ここで、記録媒体上のトナー像は、当該記録媒体上に定着されたトナー像であることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る画像後処理装置は、上記の画像後処理方法を行うために用いられる装置であることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る画像後処理装置は、加熱温度および冷却時間の少なくとも一方を制御する(すなわち、所望の値や範囲とする)ことが可能である画像後処理装置であることが好ましい。例えば、記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させる温度に加熱できる加熱手段を用いて、または記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させる冷却速度とすることで、記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させることが可能である画像後処理装置であることが好ましい。そして、記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させる温度に加熱できる加熱手段を用いて、および記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させる冷却速度とすることで、熱処理をすることにより、記録媒体上のトナー像の光沢度を変化させることが可能である画像後処理装置であることがより好ましい。
本発明の一実施形態に係る画像後処理装置おける、加熱手段、冷却手段およびトナー像の表面温度の調整方法およびトナー像の冷却速度の調整方法の詳細は、上記の画像後処理方法の説明と同様である。また、加熱温度や冷却速度の好ましい範囲や、接触加熱手段や接触冷却手段による加圧圧力の好ましい範囲もまた、上記の画像後処理方法の説明と同様である。
接触加熱手段の具体例としては、上述したとおり、(1H)加熱した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させて加熱する手段、(2H)加熱プレートにより加熱する手段等が挙げられる。
また、接触冷却手段の具体例としては、上述したとおり、(1C)冷却した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させて冷却する手段、(2C)冷却プレートにより冷却する手段等が挙げられる。
非接触加熱手段の具体例としては、上述したとおり、(3H)ヒーター等を用いて赤外線で加熱する手段、(4H)加熱プレートにより加熱する手段、(5H)光照射により加熱する手段、(6H)熱風を吹き付けて加熱する手段等が挙げられる。
また、非接触冷却手段の具体例としては、上述したとおり、(4C)冷却プレートにより冷却する手段、(6C)冷風を吹き付けて加熱する手段等が挙げられる。
以下、これらのうち、好ましい加熱手段である(1H)および(1C)、ならびに(3H)の手段について、光沢度を制御するための構成についての一例を説明する。なお、下記図1および下記図2において、各加熱手段を熱処理部100とする。
・(1H)および(1C)加熱または冷却した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させて加熱または冷却する手段
(1H)の加熱した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させて加熱手段によるトナー像の表面温度の制御は、例えば、接触加熱手段としての加熱可能な加圧ローラー300を備えた熱処理部100によって行われる(図1)。加熱可能な加圧ローラー300は、記録媒体Pの両側から、加熱しながら圧力を加えることができるものである。搬送ベルト110によってトナー像121が定着された記録媒体Pが供給されると、加熱可能な加圧ローラー300で、トナー像121が定着された記録媒体Pを挟み込み、一方のローラーと、トナー像121とが直接接触した状態で、トナー像121を加圧する。そして、加熱可能な加圧ローラー300は、記録媒体Pがその間を通過する際に、記録媒体P上のトナー像121を加熱する。加熱可能な加圧ローラー300は、この加熱によりトナー像121に熱処理を施すことによって、トナー像121の光沢度を変化させる。
なお、加熱可能な加圧ローラー300のうち、他方のローラーは、トナー像121と直接接触せず、記録媒体Pのトナー像121が定着された面とは反対側の面と直接接触する。かような場合であっても、トナー像121と直接接触し、トナー像121を加熱する部材を含む手段であれば、接触加熱手段に含まれるものとする。
また、本手段において、搬送ベルト110が存在しなくても記録媒体Pを搬送することが可能であれば、搬送ベルト110は設けられていなくてもよい。
また、(1C)冷却した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させて冷却する手段としては、例えば、上記の(1H)の加熱した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させて加熱手段において、加熱可能な加圧ローラーを冷却可能な加圧ローラーに変更した構成等が挙げられる。
・(3H)ヒーター等を用いて赤外線で加熱する手段
当該加熱手段によるトナー像の表面温度の制御は、例えば、非接触加熱手段としてのヒーター101Aと、制御部102と、温度検出部103と、を備えた熱処理部100によって行われる(図2)。以下、ヒーター101Aとして、IRヒーターを用いる場合を例にして説明する。
ヒーター101Aは、記録媒体Pが、搬送ベルト110によって熱処理部100まで移動したときに、当該記録媒体P上のトナー像121に対して赤外線101aを照射する。
制御部102は、ヒーター101Aに照射する赤外線の強さや、照射位置の条件を指示し、ヒーター101Aに赤外線を照射させる。
温度検出部103は、加熱されたトナー像121の表面温度を検出し、温度情報を制御部102に伝える。また、ユーザーに指定された光沢度とするためにトナー像の表面温度が予め選択されている場合には、温度検出部103は、トナー像121の表面温度が、その選択された温度になっているか否かを制御部に伝えることができるようにしてもよい。
また、本手段において、搬送ベルト110が存在しなくても記録媒体Pを搬送することが可能であれば、搬送ベルト110は設けられていなくてもよい。
(2H)の接触加熱手段としての加熱プレートにより加熱する手段としては、公知の手段を使用することができる。例えば、特開2019-101242号公報の段落「0052」および図6の加熱手段において、熱処理部の位置を、トナー像が形成されている記録媒体の側に代えて、トナー像が形成されている記録媒体の側に変更した構成等が挙げられる。この際、加熱プレートは、トナー像の面に直接接触してトナー像を加熱する。また、(2C)の接触加熱手段としての冷却プレートにより冷却する手段としても、公知の手段を使用することができる。例えば、上記の(2H)の接触加熱手段としての加熱プレートにより加熱する手段において、加熱プレートを冷却プレートに変更した構成等が挙げられる。この際、冷却プレートは、トナー像の面に直接接触してトナー像を冷却する。
(4H)の非接触加熱手段としての加熱プレートにより加熱する手段としては、公知の手段を使用することができる。例えば、特開2019-101242号公報の段落「0052」および図6の加熱手段等が挙げられる。また、(4C)の非接触加熱手段としての冷却プレートにより冷却する手段としても、公知の手段を使用することができる。例えば、上記の(4H)の非接触加熱手段としての加熱プレートにより加熱する手段において、加熱プレートを冷却プレートに変更した構成等が挙げられる。
(5H)の光照射により加熱する手段としては、公知の手段を使用することができる。例えば、特開2019-101242号公報の段落「0053」~「0066」、図7および図8の加熱手段等が挙げられる。光照射により加熱する手段を使用する場合には、上記の電子写真用トナー、特にトナー母体粒子は、280nm以上850nm以下の波長域内の光を吸収する化合物を含むことが好ましい。ここで、280nm以上850nm以下の波長域内の光を吸収する化合物としては、特に制限されず、上記の感熱材料、着色剤または紫外線吸収剤等が当該化合物を兼ねていてもよい。また、照射する光の最大発光波長は、特に制限されないが、280nm以上850nm以下の波長域内の光であることが好ましい。そして、照射する光の光量は、特に制限されないが、0.01J/cm以上100J/cm以下であることが好ましい。
(6H)の熱風を吹き付けて加熱する手段としては、公知の手段を使用することができる。例えば、上記の(3H)のヒーター等を用いて赤外線で加熱する手段において、ヒーター101Aを熱風の送風装置に変更した構成等が挙げられ、基本的な構成については同じであるため、詳細な説明については省略する。また、(6C)の冷風を吹き付けて加熱する手段としても、公知の手段を使用することができる。例えば、上記の(3H)のヒーター等を用いて赤外線で加熱する手段において、ヒーター101Aを公知の冷風の送風装置に変更した構成等が挙げられ、基本的な構成については同じであるため、詳細な説明については省略する。
また、熱処理部100の前に、光沢度を検出する光沢度検出部を備えることが好ましい。これにより、熱処理前のトナー像の光沢度を測定できるため、ユーザーが当該測定した光沢度の数値を確認した上で、熱処理部100において、検出した光沢度よりも低くするのか、または高くするのか等を選択することができる。
また、熱処理部100の後に、光沢度検出部を備えることも好ましい。これにより、熱処理部100で所望の光沢度に調整できたかを確認をすることができる。また、当該光沢度検出部での光沢度の測定の後に、再度熱処理部100によって光沢度の調整をすることができる構成としてもよい。
これらの中でも、本発明をより有効に活用できるとの観点では、画像後処理装置は、接触加熱手段を含むことが好ましく、加熱または冷却した加圧ローラーと、記録媒体上のトナー像とを接触させることを含むことがより好ましい。
<画像形成方法および画像形成装置>
[画像形成方法]
本発明の他の一形態は、静電潜像を上記の電子写真用トナーにより現像してトナー像を形成する現像工程と、トナー像を記録媒体上に転写する転写工程と、転写工程の後に、記録媒体上に転写されたトナー像を、定着部材を用いて記録媒体上に定着させる定着工程と、記録媒体上に定着されたトナー像を熱処理する熱処理工程と、を含み、定着工程において、定着部材の温度と、記録媒体の搬送速度とが、上記の電子写真用トナー中の感熱材料を透明化することができる条件に設定されており、熱処理工程において、上記の画像後処理方法によって前記記録媒体上に定着された前記トナー像を熱処理することで、トナー像の光沢度を変化させる、画像形成方法に関する。
本発明の一実施形態に係る画像形成方法は、公知の電子写真画像形成方法に含まれる、現像工程、転写工程、および定着工程を含む。また、現像工程の前に、公知の電子写真画像形成方法に含まれうる、帯電工程、露光工程をさらに含むことが好ましい。また、これらの工程に加えて、クリーニング工程をさらに含んでいてもよい。以下、これらの工程の詳細について説明する。
(帯電工程)
本工程では、電子写真感光体を帯電させる。帯電させる方法は、特に限定されず、例えば、接触、または非接触のローラー帯電方式を利用することができる。
(露光工程)
本工程では、電子写真感光体(静電潜像担持体)上に静電潜像を形成する。電子写真感光体としては、特に限定されるものではないが、例えば、公知の有機感光体よりなるドラム状のものが挙げられる。
静電潜像の形成は、電子写真感光体の表面を帯電手段により一様に帯電させ、露光手段により電子写真感光体の表面を像様に露光することにより行われる。
露光手段としては、特に限定されず、例えば、感光体の軸方向にアレイ状に発光素子を配列したLEDと結像素子とから構成されるもの、またはレーザー光学系などが用いられる。
(現像工程)
現像工程は、静電潜像を、上記の電子写真用トナーを含む現像剤(例えば、乾式現像剤)により現像してトナー像を形成する工程である。
トナー像の形成は、上記の電子写真用トナーを含む現像剤を用いて、例えば、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブおよび当該現像スリーブと感光体との間に直流および/または、交流バイアス電圧を印加する電圧印加装置を用いて行うことができる。より具体的には、上記の電子写真用トナーとキャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により上記の電子写真用トナーが帯電し、回転するマグネットローラーの表面に保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラーは、電子写真感光体近傍に配置されているため、マグネットローラーの表面に形成された磁気ブラシを構成する上記の電子写真用トナーの一部は、電気的な吸引力によって電子写真感光体の表面に移動する。その結果、静電潜像が上記の電子写真用トナーにより現像されて電子写真感光体の表面にトナー像が形成される。
(転写工程)
本工程では、トナー像を記録媒体上に転写する。
トナー像の記録媒体上への転写は、トナー像を記録媒体に剥離帯電することにより行われる。
転写手段としては、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラーなどを用いることができる。
また、転写工程は、例えば、中間転写体(例えば、中間ベルト)を用い、中間転写体上にトナー像を1次転写した後、このトナー像を記録媒体上に2次転写する態様の他、電子写真感光体上に形成されたトナー像を直接記録媒体上に転写する態様などによって行うこともできる。
記録媒体としては、特に限定されず、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙、また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。
(定着工程)
本工程では、記録媒体上に転写されたトナー像を、記録媒体に定着する。具体的には、例えば、定着ローラーと、当該定着ローラーに定着ニップ部が形成されるよう圧接された状態で設けられた加圧ローラーとにより構成されてなるローラー定着方式のものが挙げられる。
定着工程において、定着部材の温度と、記録媒体の搬送速度とが、トナー中の感熱材料を透明化することができる条件に設定されていることが好ましい。
定着温度は、特に制限されないが、80℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、120℃以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、熱処理前、定着処理時における感熱材料の熱履歴の解消がより容易となり、熱処理による画像光沢度の制御もより容易となる。また、定着温度は、250℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、180℃以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、定着部材の劣化がより抑制される。なお、定着温度は、トナー像の表面温度から判断するものとする。トナー像の表面温度(℃)は、例えば、温度測定器(商品名:FT-H10、キーエンス社製)を用いて、測定することができる。定着温度は、例えば、定着時の定着部材の設定温度を変化することにより制御することができる。そして、定着時の定着部材の温度は、定着時のトナー像の表面温度が上記範囲となるような温度とすることが好ましい。
定着工程におけるトナー像の冷却速度(定着後、熱処理前におけるトナー像の冷却速度)は、特に制限されないが、5℃/sec以上であることが好ましく、50℃/sec以上であることがより好ましく、80℃/sec以上であることがさらに好ましく、100℃/sec以上であることが特に好ましい。これらの範囲であると、熱処理前、定着処理時における感熱材料の熱履歴の解消がより容易となり、熱処理による画像光沢度の制御もより容易となる。また、定着工程におけるトナー像の冷却速度は、例えば一般的な定着工程であれば、200℃/sec以下とすることができる。
定着工程におけるトナー像の冷却速度(℃/sec)は、例えば、目的とするトナー像の表面温度から周囲温度、または定着後、熱処理前における最低温度のより高い方の温度(例えば、室温)を差し引いた値(℃)から、目的とするトナー像の表面温度からトナー像の表面温度が最初に周囲温度、または定着後、熱処理前における最低温度のより高い方の温度(例えば、室温)に戻るまでの時間(sec)を割ることで算出することができる。なお、トナー像の表面温度の測定方法は、上記の通りである。
定着工程におけるトナー像の冷却速度は、例えば、記録媒体の搬送速度や、冷却温度等の冷却条件を変化することにより制御することができる。ここで、搬送速度を向上させると、冷却速度は速くなり、搬送速度を低下させると、定着工程におけるトナー像の冷却速度は遅くなる。
定着工程における記録媒体の搬送速度は、特に制限されないが、50mm/sec以上であることが好ましく、100mm/sec以上であることがより好ましく、150mm/sec以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、熱処理前、定着処理時における感熱材料の熱履歴の解消がより容易となり、熱処理による画像光沢度の制御もより容易となる。また、定着工程における記録媒体の搬送速度は、特に制限されないが、600mm/sec以下であることが好ましく、550mm/sec以下であることがより好ましく、500mm/sec以下であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、メディアに伝熱するための時間がより確保しやすくなる。
(熱処理工程)
本工程では、記録媒体上に定着されたトナー像を熱処理する。
熱処理工程において、上記の画像後処理方法によって、トナー像の光沢度を変化させる。
(クリーニング工程)
また、上記の工程の他に、電子写真感光体上の残留トナーを除去するクリーニング工程をさらに含んでいてもよい。
本工程では、現像ローラー、感光体、中間転写体などの現像剤担持体上に、画像形成に使用されなかった、または転写されずに残った液体現像剤を現像剤担持体上から除去する。
クリーニングの方法は、特に限定されないが、先端が感光体に当接して設けられた、感光体表面を擦過するブレードが用いられる方法であることが好ましく、例えば、クリーニングブレードと、このクリーニングブレードより上流側に設けられたブラシローラーとにより構成されるものを用いることができる。
[画像形成装置]
本発明の一形態は、定着画像形成装置と、上記の画像後処理装置と、を含む、電子写真画像を形成する画像形成装置である。ここで、定着画像形成装置は、静電潜像を上記の電子写真用トナーにより現像してトナー像を形成する現像部と、トナー像を記録媒体上に転写する転写部と、転写部にて記録媒体上に転写された後のトナー像を、定着部材を用いて記録媒体上に定着させる定着部と、を含む。また、定着部は、前記定着部材の温度と、前記記録媒体の搬送速度とが、上記の電子写真用トナー中の感熱材料を透明化することができる条件に設定可能である。そして、画像後処理装置は、記録媒体上に定着されたトナー像を熱処理することで、トナー像の光沢度を変化させることが可能である。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、上記の画像形成方法を行うために用いられる装置であることが好ましい。
以下、図面を用いて、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例について説明する。ただし、本発明に係る画像形成装置は、以下で説明する装置に限定されるものではない。
図3に示す画像形成装置1は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるものであり、定着画像形成装置として、4組の画像形成ユニット(プロセスカートリッジ)10Y、10M、10C、10Bkと、無端ベルト状の中間転写体ユニット7と、給紙搬送部21と、定着手段としての定着部24とを備えて構成されている。装置本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
なお、図3では、4組の画像形成ユニット(プロセスカートリッジ)10Y、10M、10C、10Bkを備えた画像形成装置を示しているが、画像形成ユニット10Bkのみであってもよいし、4組の画像形成ユニット(プロセスカートリッジ)10Y、10M、10C、10Bkのうち、少なくとも2組の画像形成ユニットを備えたものであってもよい。
画像形成ユニット10Yは、イエロー色の画像を形成するものである。画像形成ユニット10Yは、ドラム状の電子写真感光体1Yの周囲に、帯電部2Yと、露光部3Yと、現像手段としての現像部4Yと、クリーニング部6Yとが配置されて構成され、転写手段としての1次転写ローラー5Yを更に有する。
画像形成ユニット10Mは、マゼンタ色の画像を形成するものである。画像形成ユニット10Mは、ドラム状の電子写真感光体1Mの周囲に帯電部2Mと露光部3Mと現像部4Mとクリーニング部6Mとが配置されて構成され、転写手段としての1次転写ローラー5Mを更に有する。
画像形成ユニット10Cは、シアン色の画像を形成するものである。画像形成ユニット10Cは、ドラム状の電子写真感光体1Cの周囲に帯電部2Cと露光部3Cと現像部4Cとクリーニング部6Cとが配置されて構成され、転写手段としての1次転写ローラー5Cを更に有する。
画像形成ユニット10Bkは、黒色画像を形成するものである。画像形成ユニット10Bkは、ドラム状の電子写真感光体1Bkの周囲に帯電部2Bkと露光部3Bkと現像部4Bkとクリーニング部6Bkとが配置されて構成され、転写手段としての1次転写ローラー5Bkを更に有する。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkは、電子写真感光体1Y、1M、1C、1Bkに形成されるトナー像の色が異なることを除いては同様に構成されている。そのため、以下では、画像形成ユニット10Yを例に挙げて説明する。
本実施形態では、画像形成ユニット10Yにおいて、少なくとも、電子写真感光体1Yと帯電部2Yと現像部4Yとクリーニング部6Yとが一体化されている。
帯電部2Yは、電子写真感光体1Yに対して一様な電位を与えて電子写真感光体1Yの表面(例えば、電子写真感光体の保護層の表面)を帯電(例えば、負に帯電)させる。帯電部2Yは、非接触帯電方式によって電子写真感光体1Yの表面を帯電させてもよいが、後述するように接触帯電方式によって電子写真感光体1Yの表面を帯電させることが好ましい。
露光部3Yは、帯電部2Yにより一様な電位が与えられた電子写真感光体1Yの表面(例えば、電子写真感光体の保護層の表面)に対して、画像信号(イエロー)に基づいて露光を行い、これにより、イエローの画像に対応する静電潜像を形成する。露光部3Yとしては、電子写真感光体1Yの軸方向に発光素子がアレイ状に配列されて構成されたLEDと結像素子(商品名:セルフォック(登録商標)レンズ)とを備えたもの、または、レーザー光学系などを用いることができる。
現像部4Yは、露光部3Yにより形成された静電潜像を静電潜像現像剤により現像してトナー像を形成する。用いる静電潜像現像剤は特に限定されないが、乾式現像剤であることが好ましい。
電子写真感光体1Yと帯電部2Yと露光部3Yと現像部4Yとクリーニング部6Yなどがプロセスカートリッジとして一体化されて構成され、このプロセスカートリッジが装置本体Aに対して着脱可能に装着されてもよい。また、帯電部2Y、露光部3Y、現像部4Y、転写または分離器、およびクリーニング部6Yのうちの少なくとも一つが電子写真感光体1Yとともに一体に支持されてプロセスカートリッジが構成され、そのプロセスカートリッジが装置本体Aに対して着脱可能な単一画像形成ユニットに構成され、その単一画像形成ユニットが装置本体Aのレールなどの案内手段を用いて装置本体Aに対して着脱可能に装着されてもよい。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkと無端ベルト状の中間転写体ユニット7とを有する筐体8は、支持レール82L、82Rにより、装置本体Aから引き出し可能に構成されている。筐体8では、画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkは、垂直方向に縦列配置されている。無端ベルト状の中間転写体ユニット7は、図3において電子写真感光体1Y、1M、1C、1Bkの左側方に配置されており、ローラー71、72、73、74を巻回して回動可能な無端ベルト状の中間転写体70と、1次転写ローラー5Y、5M、5C、5Bkと、クリーニング部6bとを有する。
定着部24は、記録媒体P上に形成されたトナー像を加圧する加圧部を備えている。
加圧部は、定着ローラー92と加圧ローラー93とから構成され、トナー像が保持された記録媒体Pが供給されると、定着ローラー92と加圧ローラー93とでトナー像を記録媒体P上に圧着する。
また、定着ローラー92は、記録媒体Pが定着ローラー92と加圧ローラー93との間を通過する際に、記録媒体P上のトナー像を加熱することができる。トナー像は、この加熱により更に軟化され、その結果、トナー像の記録媒体Pへの定着性がより向上する。
定着部24は、定着ローラー92の温度と、記録媒体Pの搬送速度とが、トナー中の感熱材料を透明化することができる条件に設定可能であることが好ましい。また、定着ローラー92および加圧ローラー93の温度と、記録媒体Pの搬送速度とが、トナー中の感熱材料を透明化することができる条件に設定可能であることがより好ましい。
定着ローラー92の好ましい温度の範囲は、上記の画像形成方法の定着工程の説明における好ましい定着温度の範囲である。
加圧ローラー93の好ましい温度の範囲もまた、上記の画像形成方法の定着工程の説明における好ましい定着温度の範囲である。定着ローラー92と、加圧ローラー93とが同じ温度であることも好ましい。
また、定着部24における記録媒体Pの好ましい搬送速度の範囲は、上記の画像形成方法の定着工程の説明における好ましい定着工程における記録媒体の搬送速度の範囲である。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkにより形成された各色の画像は、1次転写ローラー5Y、5M、5C、5Bkにより、回動する無端ベルト状の中間転写体70上に逐次転写される。これにより、合成されたカラー画像が形成される。
給紙カセット20に収容された記録媒体Pは、給紙搬送部21により給紙され、複数の中間ローラー22A、22B、22C、22Dとレジストローラー23とを経て、転写手段としての2次転写ローラー5bに搬送される。2次転写ローラー5bでは、合成されたカラー画像が記録媒体Pに2次転写され、よって、カラー画像が記録媒体Pに一括に転写される。合成されたカラー画像が記録媒体Pに2次転写されると、無端ベルト状の中間転写体70はその記録媒体Pを曲率分離する。
記録媒体Pは、定着部24において、定着ローラー92および加圧ローラー93でトナー像が記録媒体P上に定着される。
次に、熱処理部100において、記録媒体P上に定着されたトナー像が加熱され、当該トナー像の光沢度が低下、または上昇される。
画像後処理された記録媒体Pは、排紙ローラー25に挟持されて機外の排紙トレイ26に載置される。一方、中間転写体70に付着した静電潜像現像剤(残留トナー)はクリーニング部6bにより除去される。
なお、画像形成中、1次転写ローラー5Bkは、常時、電子写真感光体1Bkの表面に当接している。一方、1次転写ローラー5Y、5M、5Cは、カラー画像形成時にのみ、対応する電子写真感光体1Y、1M、1Cの表面に当接する。また、2次転写ローラー5bは、2次転写ローラー5bを記録媒体Pが通過して2次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状の中間転写体70の表面に当接する。
このように、本発明の好ましい一実施形態に係る画像形成装置は、帯電部と、露光部と、現像手段としての現像部と、クリーニング部と、転写部と、定着部とを含む、定着画像形成装置を含む。ここで、転写部は、1次転写ローラー、中間転写体ユニットおよび2次転写ローラーを含む。
また、図3に示す画像形成装置1は、前述のように、熱処理部100を備える画像後処理装置を含むものである。図3では、画像後処理装置としては、搬送ベルト110を設けていないこと以外は図1と同様の構成である、加熱可能な加圧ローラー300を備える熱処理部100を含む装置が例示される。ただし、画像形成装置1において使用される熱処理部、画像後処理装置はこれに限定されるものではない。なお、画像形成装置1において使用される画像後処理装置については、上記の画像後処理装置の説明のとおりであるため、説明を省略する。
この画像後処理装置は、例えば、電子写真画像形成装置に取り外し可能な装置としてもよい。なお、熱処理部100は、図3に示すように、装置本体Aの内部に設けられていても良く、図3とは異なり、装置本体Aの外部に設けられていても良い。熱処理部100が装置本体Aの内部に設けられる場合、装置本体Aの内部に定着画像形成装置および画像後処理装置が存在することとなる。また、熱処理部100が装置本体Aの外部に設けられる場合、装置本体Aは、定着画像形成装置の装置本体を表すこととなり、これとは別に、画像後処理装置を設けることとなる。
また、定着部24と熱処理部100との間に、光沢度を検出する光沢度検出部(図示せず)を備えることが好ましい。これにより、熱処理前のトナー像の光沢度を測定できるため、ユーザーが当該測定した光沢度の数値を確認した上で、熱処理部100において、検出した光沢度よりも低くするのか、または高くするのか等を選択することができる。
また、熱処理部100の後に、光沢度検出部(図示せず)を備えることも好ましい。これにより、熱処理部100で所望の光沢度に調整できたかを確認をすることができる。また、当該光沢度検出部での光沢度の測定の後に、再度熱処理部100によって光沢度の調整をすることができる構成としてもよい。
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。
<<トナーの調製>>
<感熱材料粒子分散液の調製>
[高分子液晶性化合物含有粒子分散液(A)]
(高分子液晶性化合物(A1)の合成)
メソゲンモノマーとして4-アクリロキシヘキシルオキシ-4’-シアノ-ビフェニル285質量部を、非メソゲンモノマーとしてブチルメタクリレート15質量部を、重合開始剤としてAIBN(アゾイソブチルニトリル)0.6質量部を、溶媒としてMEK(メチルエチルケトン)300質量部を用いて、70℃で24時間共重合し、メタノール中で再沈殿精製して下記構造式(I)で示される高分子液晶性化合物(A1)290質量部を得た。なお、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定した、高分子液晶性化合物(A1)の重量平均分子量は、120,000であった。また、DSC(示差熱量分析装置)によって測定したところ、高分子液晶性化合物(A1)のガラス転移点は、室温(25℃)よりも高温であった。
(高分子液晶性化合物含有粒子分散液(A)の調製)
上記で得られた高分子液晶性化合物(A1) 200質量部を70℃に加温した酢酸エチル200質量部に溶解して溶液を得た。得られた溶液と、イオン交換水800質量部にポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムを濃度1質量%となるよう溶解させた水溶液とを混合し、超音波ホモジナイザーを用い分散を行い、乳化液を得た。得られた乳化液1200質量部を2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械株式会社)にセットした。次いで、ナスフラスコを回転させながら、60℃のウォーターバスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。そして、溶剤回収量が400質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して、分散液を得た。得られた分散液にイオン交換水を加えて固形分濃度(高分子液晶性化合物(A1)の濃度を表す)を20質量%に調整した。これにより、水系媒体中に高分子液晶化合物(A1)による粒子が分散された、高分子液晶性化合物含有粒子分散液(A)を調製した。なお、「マイクロトラックUPA-150」(日機装株式会社製)を用いて動的光散乱法により測定した上記の粒子の体積基準のメジアン径は210nmであった。
[高分子液晶性化合物含有粒子分散液(B)]
(高分子液晶性化合物(B1)の準備)
特開平7-304265号公報の段落0025に記載の下記構造式(II)で表される高分子液晶性化合物(B1)を準備した。なお、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定した、高分子液晶性化合物(B1)の重量平均分子量は、100,000であった。また、DSC(示差熱量分析装置)によって測定したところ、高分子液晶性化合物(B1)のガラス転移点は、室温(25℃)よりも高温であった。
(高分子液晶性化合物含有粒子分散液(B)の調製)
上記の高分子液晶性化合物(B1)150質量部と、低分子化合物であるべヘン酸(融点80℃)50質量部とを、70℃に加温した酢酸エチル200質量部に溶解して、溶液を得た。得られた溶液と、イオン交換水800質量部にポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムを濃度1質量%となるよう溶解させた水溶液とを混合し、超音波ホモジナイザーを用い分散を行い、乳化液を得た。得られた乳化液1200質量部を2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械株式会社)にセットした。次いで、ナスフラスコを回転させながら、60℃のウォーターバスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。そして、溶剤回収量が400質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液にイオン交換水を加えて固形分濃度(高分子液晶性化合物(B1)およびベヘン酸の濃度の総和を表す)を20質量%に調整した。これにより、水系媒体中に高分子液晶性化合物(B1)による粒子が分散された、粒子分散液(B)を調製した。なお、「マイクロトラックUPA-150」(日機装株式会社製)を用いて動的光散乱法したにより測定した上記の粒子の体積基準のメジアン径は210nmであった。
<結着樹脂分散液の調製>
[結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C)]
(結晶性ポリエステル樹脂(C1)の合成)
両反応性モノマーを含む、下記の付加重合系樹脂(スチレン-アクリル樹脂:StAc)セグメントの原料モノマーおよびラジカル重合開始剤を滴下ロートに入れた。
スチレン 34質量部
n-ブチルアクリレート 12質量部
アクリル酸 2質量部
重合開始剤(ジ-t-ブチルパーオキサイド) 7質量部
また、下記の重縮合系樹脂(結晶性ポリエステル樹脂:CPEs)セグメントの原料モノマーを、窒素導入管、脱水管、攪拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
セバシン酸 281質量部
1,12-ドデカンジオール 283質量部
次いで、上記四つ口フラスコ内に、攪拌下で上記滴下ロートに入れた付加重合系樹脂(StAc)の原料モノマーを90分かけて滴下し、60分間熟成を行った後、減圧下(8kPa)にて未反応の付加重合モノマーを除去した。なお、このとき除去されたモノマー量は、上記の樹脂の原料モノマー比に対してごく微量であった。
その後、エステル化触媒としてTi(OBu)を0.8質量部投入し、235℃まで昇温、常圧下(101.3kPa)にて5時間、さらに減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。
次に、200℃まで冷却した後、減圧下(20kPa)にて1時間反応させることによりハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂である結晶性ポリエステル樹脂(C1)を得た。結晶性ポリエステル樹脂(C1)は、その全量に対してCPEs以外の樹脂(StAc)セグメントを8質量%含み、また、StAcにCPEsがグラフト化した形態の樹脂であった。また、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定した結晶性ポリエステル樹脂(C1)の数平均分子量(Mn)は9,000であり、示差熱量分析装置(DSC)により測定した結晶性ポリエステル樹脂(C1)の融点(Tc)は75℃であった。
(結晶性樹脂粒子分散液(C)の調製)
上記で得られた結晶性ポリエステル樹脂(C1)を30質量部溶融させて、溶融状態のまま、乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)に対して毎分100質量部の移送速度で移送した。また、この溶融状態の結晶性ポリエステル樹脂(C1)の移送と同時に、当該乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)に対して、水性溶媒タンクにおいて試薬アンモニア水70質量部をイオン交換水で希釈した、濃度0.37質量%の希アンモニア水を、熱交換機で100℃に加熱しながら毎分0.1リットルの移送速度で移送した。そして、この乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)を、回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cmの条件で運転することにより、固形分量(結晶性ポリエステル樹脂(C1)の量を表す)が30質量部である結晶性樹脂粒子分散液(C)を調製した。なお、「マイクロトラックUPA-150」(日機装株式会社製)を用いて動的光散乱法した結晶性樹脂粒子分散液(C)中の結晶性樹脂粒子の体積基準のメジアン径は200nmであった。
[非晶性樹脂粒子分散液(X-1)]
(1)第1段重合
攪拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部およびイオン交換水3000質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させたものを添加し、再度液温80℃とし、下記組成からなる単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、攪拌することにより重合を行い、樹脂粒子の分散液(x1)を調製した。
スチレン 480質量部
n-ブチルアクリレート 250質量部
メタクリル酸 68質量
(2)第2段重合
攪拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱後、樹脂粒子の分散液(x1)260質量部と、下記組成からなる単量体および離型剤を90℃にて溶解させた溶液とを添加し、循環経路を有する機械式分散機「CLEARMIX」(エム・テクニック株式会社製)により、1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
スチレン(St) 284質量部
n-ブチルアクリレート(BA) 92質量部
メタクリル酸(MAA) 13質量部
n-オクチル-3-メルカプトプロピオネート 1.5質量部
離型剤:ベヘン酸ベヘニル(融点73℃) 190質量部
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を84℃にて1時間にわたり加熱攪拌することにより重合を行い、樹脂粒子の分散液(x2)を調製した
(3)第3段重合
樹脂粒子の分散液(x2)にイオン交換水400質量部を添加し、混合した後、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下で、下記組成からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱攪拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し、非晶性樹脂としてビニル樹脂(スチレン-アクリル樹脂1)を含む非晶性樹脂粒子分散液(X-1)を調製した。
スチレン(St) 350質量部
n-ブチルアクリレート(BA) 215質量部
アクリル酸(AA) 30質量部
n-オクチル-3-メルカプトプロピオネート 8質量部
得られた非晶性樹脂粒子分散液(X-1)について物性を測定したところ、示差熱量分析装置(DSC)により測定したガラス転移点(Tg)が55℃、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定した重量平均分子量(Mw)が32,000であった。また、「マイクロトラックUPA-150」(日機装株式会社製)を用いて動的光散乱法した非晶性樹脂粒子分散液(X-1)中の非晶性樹脂粒子の体積基準のメジアン径は220nmであった。
[非晶性樹脂粒子分散液(X-2)]
上記の非晶性樹脂粒子分散液(X-1)の調製において、第1段重合で使用する単量体混合液、第2段重合で使用する単量体および離型剤を90℃にて溶解させた溶液、ならびに第3段重合で使用する単量体混合液の組成を、それぞれ下記表1のように変更した以外は同様にして、非晶性樹脂としてビニル樹脂(スチレン-アクリル樹脂2)を含む非晶性樹脂粒子分散液(X-2)を調製した。
得られた非晶性樹脂粒子分散液(X-2)について物性を測定したところ、示差熱量分析装置(DSC)により測定したガラス転移点(Tg)が45℃、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、標準物質としてポリスチレンを用いて測定した重量平均分子量(Mw)が33,000であった。また、「マイクロトラックUPA-150」(日機装株式会社製)を用いて動的光散乱法した非晶性樹脂粒子分散液(X-2)中の非晶性樹脂粒子の体積基準のメジアン径は210nmであった。
<着色剤粒子分散液の調製>
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に攪拌溶解し、この溶液を攪拌しながら、顔料であるカーボンブラック「リーガル(登録商標)330R」(キャボット社製)420質量部を徐々に添加した。次いで、攪拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック株式会社製)を用いて分散処理することにより、ブラックの着色剤粒子が分散されてなる着色剤粒子分散液(Bk)を調製した。なお、「ELSZ-1000」(大塚電子株式会社製)を用いて測定した着色剤粒子分散液(Bk)中の着色剤粒子の体積基準のメジアン径は120nmであった。
<トナーおよび現像剤の製造>
[トナーの製造]
(トナー1の製造)
攪拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた反応容器に、非晶性樹脂粒子分散液(X-1)185質量部(固形分換算)、イオン交換水2000質量部を投入した後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
上記pH調整後の非晶性樹脂粒子分散液(X-1)に、着色剤粒子分散液(Bk)40質量部(固形分換算)および高分子液晶性化合物含有粒子分散液(A)10質量部(固形分換算)を投入した。次いで、凝集剤として塩化マグネシウム30質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、攪拌下、30℃において10分間かけて添加した。この混合液の昇温を開始し、0.8℃/minの昇温速度で60℃まで昇温し、結晶性樹脂粒子分散液(C)20質量部(固形分換)を10分間かけて添加後、さらに、0.8℃/minの昇温速度で80℃まで昇温した。80℃の温度を維持して凝集を進行させ、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター株式会社製)にて会合粒子の粒子径を測定して体積基準のメジアン径が6.0μmになった時点で、塩化ナトリウム190質量部をイオン交換水760質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。さらに、80℃の状態で加熱攪拌することにより、粒子の融着を進行させ、トナーの平均円形度の測定装置「FPIA-2100」(Sysmex社製)を用いて(HPF検出数を4000個)平均円形度が0.945になった時点で2.5℃/minの冷却速度で30℃に冷却した。
なお、結晶性樹脂粒子分散液(C)添加時の混合液中の凝集体の体積基準のメジアン径は0.80μmであった。当該体積基準のメジアン径は、UPA-150(マイクロトラック社製)にて体積平均粒子径を測定することにより得た。
次いで、固液分離し、脱水したトナーケーキをイオン交換水に再分散し固液分離する操作を3回繰り返して洗浄した後、40℃で24時間乾燥させることにより、トナー母体粒子を得た。
得られたトナー母体粒子100質量部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)0.6質量部および疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)1.0質量部を添加し、これらを「ヘンシェルミキサー(登録商標)」(日本コークス工業株式会社製)により回転翼周速35mm/秒、32℃で20分間混合した後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去した。このような外添剤処理を行って、電子写真用(静電潜像現像用)トナー1を製造した。
なお、上記トナー1の製造において、各分散液の添加量についての「質量部(固形分換算)」とは、高分子液晶性化合物含有粒子分散液(A)では、感熱材料である高分子液晶性化合物(A1)をその質量部として含む量を表す。また、結晶性樹脂粒子分散液(C)では、結晶性ポリエステル樹脂(C1)をその質量部として含む量を表す。さらに、非晶性樹脂粒子分散液(X-1)では、スチレン-アクリル樹脂1の質量部および離型剤(ベヘン酸べへニル)の質量部の総和をその質量部として含む量を表す。そして、着色剤粒子分散液(Bk)では、分散液中の顔料(カーボンブラック)をその質量部として含む量を表す。
(トナー2~5の製造)
上記のトナー1の製造において、感熱材料粒子分散液、結晶性樹脂粒子分散液、非晶性樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液の種類および量を下記表2のように変更した以外は同様にして、電子写真用(静電潜像現像用)トナー2~5を製造した。
なお、各分散液の添加量についての「質量部(固形分換算)」とは、非晶性樹脂粒子分散液(X-2)では、スチレン-アクリル樹脂2の質量部および離型剤(ベヘン酸べへニル)の質量部の総和をその質量部として含む量を表す。また、高分子液晶性化合物含有粒子分散液(B)では、感熱材料である高分子液晶性化合物(B1)の質量部および感熱材料である低分子化合物(ベヘン酸)の質量部の総和をその質量部として含む量を表す。その他の分散液については上記トナー1の製造における説明と同様である。
[現像剤1~5の製造]
上記で得られた電子写真用トナー1~5について、シクロヘキシルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合樹脂(モノマー質量比=1:1)を被覆した体積平均粒子径30μmのフェライトキャリアを用い、トナー濃度が6質量%となるようにして混合して、それぞれ現像剤1~5を製造した。混合は、V型混合機を用いて30分間行った。
なお、電子写真用トナーの番号と、現像剤の番号とは対応するものとし、例えば、電子写真用トナー1を用いて製造した現像剤を現像剤1と称する。
<<評価>>
<感熱材料の評価>
[感熱材料粒子分散液中の粒子の光散乱性変化の確認]
ヘイズメーター(型式NDH 2000、日本電色株式会社製)を用いて、JIS K 7136:2000に従い測定したヘイズ値が以下の範囲である場合、それぞれ測定試料が透明状態、半透明状態および不透明状態であると判断する:
透明状態:ヘイズ値が10%以下、
半透明状態:ヘイズ値が10%超、80%未満、
不透明状態:ヘイズ値が80%以上。
なお、以下の測定における各ヘイズ値も、この方法を用いて測定した値である。
(高分子液晶性化合物含有粒子分散液(A)中の感熱材料)
上記で得られた高分子液晶性化合物(A1)5質量部をテトラヒドロフラン15質量部に溶解して、樹脂溶解液を調製した。次いで、100μmの透明PETフィルム上にバーコーターで塗布を行い、塗布膜を乾燥させて15μmのフィルムを得た。当該フィルムの初期の状態(すなわち、フィルム製造後、室温で放置した状態)についてヘイズ値を測定したところ、ヘイズ値は42%であり、フィルムは半透明状態であった。また、目視でも、外観はやや白濁していることを確認した。
得られたフィルムを加熱炉にて120℃で10分加熱した後、すぐに室温(25℃)下に取り出し、室温(25℃)まで急冷した(5℃/sec以上のフィルム冷却速度)。当該フィルムのこの状態についてヘイズ値を測定したところ、ヘイズ値は7%であり、フィルムは透明状態であった。また、目視でも、外観に白濁がほとんどないことを確認した。
また、得られたフィルムを加熱炉にて120℃で10分加熱した後、室温(25℃)まで徐々に加熱炉の温度を下げた(徐冷操作、1℃/sec以下のフィルム冷却速度)。当該フィルムのこの状態についてヘイズ値を測定したところ、ヘイズ値は85%であり、フィルムは不透明状態(白濁状態)であった。また、目視でも、外観は白濁していることを確認した。
なお、得られたフィルムについて、120℃で10分加熱した加熱状態を目視で確認したところ、外観の白濁は、上記の透明状態であったときと同程度であり、ほとんど確認されなかった。
これらの結果から、高分子液晶性化合物(A1)は、加熱温度または冷却速度により、ヘイズ値が少なくとも約78%変化し、目視でも白濁の程度が明らかに変化することが確認された。これより、高分子液晶性化合物(A1)は、加熱温度および冷却速度により、光散乱性が変化する材料であることが確認された。
(高分子液晶性化合物含有粒子分散液(B)中の感熱材料)
上記の高分子液晶性化合物(B1)6質量部と、ベヘン酸2質量部とをテトラヒドロフラン20質量部に溶解して、樹脂溶解液を調製した。次いで、100μmの透明PETフィルム上にバーコーターで塗布を行い、塗布膜を乾燥させて15μmのフィルムを得た。当該フィルムの初期の状態(すなわち、フィルム製造後、室温で放置した状態)についてヘイズ値を測定したところ、ヘイズ値は46%であり、フィルムは半透明状態であった。また、目視でも、やや白濁していることを確認した。
得られたフィルムを加熱炉にて120℃で10分加熱した後、すぐに室温(25℃)下に取り出し、室温(25℃)まで急冷した(5℃/sec以上のフィルム冷却速度)。当該フィルムのこの状態についてヘイズ値を測定したところ、ヘイズ値は6%であり、フィルムは透明状態であった。また、目視でも、外観に白濁がほとんどないことを確認した。
また、得られたフィルムを加熱炉にて120℃で10分加熱した後、室温(25℃)まで徐々に加熱炉の温度を下げた(徐冷操作、1℃/sec以下のフィルム冷却速度)。当該フィルムのこの状態についてヘイズ値を測定したところ、ヘイズ値は90%であり、フィルムは、不透明状態(白濁状態)であった。また、目視でも、外観は白濁していることを確認した。
なお、得られたフィルムについて、120℃で10分加熱した加熱状態を目視で確認したところ、外観の白濁は、上記の透明状態であったときと同程度であり、ほとんど確認されなかった。
これらの結果から、高分子液晶性化合物(B1)およびベヘン酸の混合物は、加熱温度または冷却速度により、ヘイズ値が少なくとも約84%変化し、目視でも白濁の程度が明らかに変化することが確認された。これより、高分子液晶性化合物(B1)およびベヘン酸の混合物は、加熱温度および冷却速度により、光散乱性が変化する材料であることが確認された。
<トナーの評価>
[評価に使用する画像形成装置の準備]
(評価機1の準備)
定着画像形成装置として、電子写真画像形成装置であるコニカミノルタ株式会社製「bizhub PRESS(登録商標) C1080」を準備した。なお、当該定着画像形成装置は、帯電部と、露光部と、現像手段としての現像部と、クリーニング部と、転写部と、定着部とを含む。また、これとは別に、図1に示した熱処理部100を備えた画像後処理装置を準備した。熱処理部100は、図1に示すように、一組の加熱可能な加圧ローラー300から構成される。これらの定着画像形成装置と、画像後処理装置とから構成される画像形成装置を評価機1とした。
(評価機2の準備)
定着画像形成装置として、電子写真画像形成装置であるコニカミノルタ株式会社製「bizhub PRESS(登録商標) C1080」を準備した。なお、当該定着画像形成装置は、帯電部と、露光部と、現像手段としての現像部と、クリーニング部と、転写部と、定着部とを含む。また、これとは別に、図2に示した熱処理部100を備えた画像後処理装置を準備した。熱処理部100は、図2に示すように、非接触加熱部としてのヒーター101Aと、制御部102を備えるものを用いた。また、非接触加熱部としてのヒーター101Aは、断熱カバー内に熱源としてカーボンヒーターが設置されたものを用いた。これらの定着画像形成装置と、画像後処理装置とから構成される画像形成装置を評価機2とした。
[画像光沢度]
上記で得られた現像剤1~5のそれぞれについて、現像剤を評価機の定着画像形成装置にセットし、これらを用いて、記録媒体であるA3コート紙(坪量:128g/m)にベタトナー像を記録媒体に定着させ、定着画像を得た。ここで、定着は、感熱材料粒子分散液中の粒子が透明化する条件として、定着時のトナー像の表面温度が120℃となるよう、定着ローラー(定着部材)の温度を設定し、定着時の搬送速度を200mm/secとして、定着後に当該加熱温度から室温(25℃)までの冷却速度が5℃/sec以上となるよう設定して行った。
定着工程におけるトナー像の冷却速度(℃/sec)は、目的とするトナー像の表面温度(120℃)から、周囲温度、または定着後、熱処理前における最低温度のより高い方の温度(室温(25℃))を差し引いた値(℃)から、目的とするトナー像の表面温度(120℃)からトナー像の表面温度が最初に周囲温度、または定着後、熱処理前における最低温度のより高い方の温度(室温(25℃))に戻るまでの時間(sec)を割ることで算出した。
次いで、得られた定着画像について、評価機の画像後処理装置を用いて熱処理を行い、画像を得た。ここで、加熱された加圧ローラーで熱処理を行う場合、加圧圧力は50kPaとなるよう設定した。
また、熱処理時のトナー像の冷却速度(℃/sec)は、例えば、目的とするトナー像の表面温度から周囲温度(室温(25℃))を差し引いた値(℃)から、目的とするトナー像の表面温度からトナー像の表面温度が最初に周囲温度(室温(25℃))に戻るまでの時間(sec)を割ることで算出した。
なお、各温度は、記録媒体上のトナー像の表面温度である。トナー像の表面温度(℃)は、温度測定器(商品名:FT-H10、キーエンス社製)を用いて測定した。
続いて、画像後処理前後の記録媒体上のトナー像について、それぞれ、画像中心点および画像中心から記録媒体短軸方向に対してそれぞれ50mmごとに1点ずつ、計3点について入射角60°の光沢度(%)を測定し、その平均値を光沢度(%)とした。光沢度(%)の測定は、光沢度測定器(コニカミノルタ株式会社製、MULTI GROSS 268 Plus)を用いて行った。
現像剤と評価機との組み合わせ、および熱処理条件に応じた画像光沢度の評価結果を下記表3に示す。
[トナーの耐熱保管性]
上記で得られた電子写真用トナー1~5のそれぞれについて、電子写真用トナー0.5gを内径21mmの10mlガラス瓶に取り蓋を閉めて、タップデンサー(KYT-2000;株式会社セイシン企業)で室温にて600回振盪した後、蓋を取った状態で57.5℃、35%RHの環境下に2時間放置した。次いで、電子写真用トナーを48メッシュ(目開き350μm)の篩上に、電子写真用トナーの凝集物を解砕しないように注意しながらのせて、パウダーテスター(ホソカワミクロン株式会社)にセットし、押さえバー、ノブナットで固定し、送り幅1mmの振動強度に調整し、10秒間振動を加えた後、篩上の残存した電子写真用トナー量の比率(質量%)を測定した。電子写真用トナーの凝集率(トナー凝集率)は下記式により算出される値である。
トナー凝集率の値を用いて、下記の基準により電子写真用トナーの耐熱保管性の評価を行い、保存性の指標とした。
A:トナー凝集率が35質量%未満(電子写真用トナーの耐熱保管性が良好)、
B:トナー凝集率が35質量%以上50質量%未満(電子写真用トナーの耐熱保管性やや劣るが許容レベル)、
C:トナー凝集率が50質量%以上(電子写真用トナーの耐熱保管性が悪く、使用不可)。
電子写真用トナーの耐熱保管性の評価結果を下記表3に示す。
上記表1の結果から、本発明の実施例に係る結着樹脂と、着色剤である顔料と、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する感熱材料と、を含む、電子写真用トナーを用いることで、画像光沢度の制御が可能であることが確認された。また、本発明に係るトナーは、耐熱保管性にも優れることが確認された。
一方、比較例に係る電子写真用トナーは、得られる画像の光沢の制御ができなかった。
さらに、上記表1の結果から、本発明の実施例に係る電子写真用トナーは、接触加熱である加熱された加圧ローターを用いた熱処理方法であっても、非接触加熱である接触ヒーターを用いた熱処理方法であっても、画像光沢度の制御が可能であることが確認された。これより、本発明の実施例に係る電子写真用トナーは、適用される画像形成方法や画像形成装置の選択の自由度が高いことが確認された。
1 画像形成装置
7 中間転写体ユニット
8 筐体
20 給紙カセット
21 給紙搬送部
22A、22B、22C、22D 中間ローラー
23 レジストローラー
24 定着部
25 排紙ローラー
26 排紙トレイ
70 中間転写体
71、72、73、74 ローラー
92 定着ローラー
93 加圧ローラー
A 装置本体
5b 2次転写ローラー
6b クリーニング部
82L、82R 支持レール
P 記録媒体
SC 原稿画像読み取り装置
1Y、1M、1C、1Bk 電子写真感光体
2Y、2M、2C、2Bk 帯電部
3Y、3M、3C、3Bk 露光部
4Y、4M、4C、4Bk 現像部
5Y、5M、5C、5Bk 1次転写ローラー
6Y、6M、6C、6Bk クリーニング部
10Y、10M、10C、10Bk 画像形成ユニット
100 熱処理部
101A ヒーター
101a 赤外線
102 制御部
103 温度検出部
110 搬送ベルト
121 トナー像
300 加熱可能な加圧ローラー

Claims (18)

  1. 記録媒体上の、電子写真用トナーより形成されたトナー像に熱処理を施すことによって、前記トナー像の光沢度を変化させることを含
    前記電子写真用トナーは、結着樹脂と、着色剤と、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する液晶性化合物と、を含む、
    画像後処理方法。
  2. 前記液晶性化合物は、高分子液晶性化合物を含む、請求項1に記載の画像後処理方法。
  3. 前記電子写真用トナーは、炭素数が10~60である飽和モノカルボン酸、炭素数が10~60である不飽和モノカルボン酸、炭素数が10~60である飽和ジカルボン酸および炭素数が10~60である不飽和ジカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種の長鎖低分子化合物をさらに含む、請求項2に記載の画像後処理方法。
  4. 前記結着樹脂は、非晶性樹脂を含み、前記非晶性樹脂のガラス転移点は45℃以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の画像後処理方法。
  5. 前記結着樹脂は、非晶性樹脂を含み、前記非晶性樹脂のガラス転移点は45℃以上であり、前記長鎖低分子化合物の融点が60℃以上90℃以下である、請求項3に記載の画像後処理方法。
  6. 前記電子写真用トナーは、離型剤をさらに含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の画像後処理方法。
  7. 前記熱処理は、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方を制御することが可能な装置により行う、請求項1~6のいずれか1項に記載の画像後処理方法。
  8. 前記装置は、加熱部材として加圧ローラーを含み、前記熱処理は、加熱した前記加圧ローラーと、前記記録媒体上の前記トナー像とを接触させることを含む、請求項に記載の画像後処理方法。
  9. 静電潜像を電子写真用トナーにより現像してトナー像を形成する現像工程と、
    前記トナー像を記録媒体上に転写する転写工程と、
    前記転写工程の後に、前記記録媒体上に転写された前記トナー像を、定着部材を用いて前記記録媒体上に定着させる定着工程と、
    前記記録媒体上に定着された前記トナー像を熱処理する熱処理工程と、
    を含み
    記熱処理工程において、請求項のいずれか1項に記載の画像後処理方法によって前記記録媒体上に定着された前記トナー像を熱処理することで、前記トナー像の光沢度を変化させ、
    前記定着工程において、前記定着部材の温度と、前記記録媒体の搬送速度とが、
    前記電子写真用トナー中の、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する液晶性化合物を透明化することができる条件、または
    前記電子写真用トナー中の、高分子液晶性化合物を含む加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する液晶性化合物と、炭素数が10~60である飽和モノカルボン酸、炭素数が10~60である不飽和モノカルボン酸、炭素数が10~60である飽和ジカルボン酸および炭素数が10~60である不飽和ジカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種の長鎖低分子化合物との混合物を透明化することができる条件
    に設定されている
    画像形成方法。
  10. 記録媒体上の、電子写真用トナーより形成されたトナー像に熱処理を施すことによって、前記トナー像の光沢度を変化させることが可能であ
    前記電子写真用トナーは、結着樹脂と、着色剤と、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する液晶性化合物と、を含む
    画像後処理装置。
  11. 前記液晶性化合物は、高分子液晶性化合物を含む、請求項10に記載の画像後処理装置。
  12. 前記電子写真用トナーは、炭素数が10~60である飽和モノカルボン酸、炭素数が10~60である不飽和モノカルボン酸、炭素数が10~60である飽和ジカルボン酸および炭素数が10~60である不飽和ジカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種の長鎖低分子化合物をさらに含む、請求項11に記載の画像後処理装置。
  13. 前記結着樹脂は、非晶性樹脂を含み、前記非晶性樹脂のガラス転移点は45℃以上である、請求項10~12のいずれか1項に記載の画像後処理装置。
  14. 前記結着樹脂は、非晶性樹脂を含み、前記非晶性樹脂のガラス転移点は45℃以上であり、前記長鎖低分子化合物の融点が60℃以上90℃以下である、請求項12に記載の画像後処理装置。
  15. 前記電子写真用トナーは、離型剤をさらに含む、請求項10~14のいずれか1項に記載の画像後処理装置。
  16. 加熱温度および冷却時間の少なくとも一方を制御することが可能である、請求項10~15のいずれか1項に記載の画像後処理装置。
  17. 加熱した加圧ローラーと、前記記録媒体上の前記トナー像とを接触させることを含む、請求項16に記載の画像後処理装置。
  18. 静電潜像を電子写真用トナーにより現像してトナー像を形成する現像部と、
    前記トナー像を記録媒体上に転写する転写部と、
    前記転写部にて前記記録媒体上に転写された後の前記トナー像を、定着部材を用いて前記記録媒体上に定着させる定着部と、
    を含む、定着画像形成装置と、
    請求項1017のいずれか1項に記載の画像後処理装置と、を、
    を含み、
    前記定着部は、前記定着部材の温度と、前記記録媒体の搬送速度とが、
    前記電子写真用トナー中の、加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する液晶性化合物を透明化することができる条件、または
    前記電子写真用トナー中の、高分子液晶性化合物を含む加熱温度および冷却速度の少なくとも一方によって光散乱性が変化する液晶性化合物と、炭素数が10~60である飽和モノカルボン酸、炭素数が10~60である不飽和モノカルボン酸、炭素数が10~60である飽和ジカルボン酸および炭素数が10~60である不飽和ジカルボン酸からなる群から選択される少なくとも1種の長鎖低分子化合物との混合物を透明化することができる条件
    に設定可能であり、
    前記画像後処理装置は、前記記録媒体上に定着された前記トナー像を熱処理することで、前記トナー像の光沢度を変化させることが可能である、
    画像形成装置。
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