JP7803174B2 - トナー、トナー収容ユニット、及び画像形成装置 - Google Patents
トナー、トナー収容ユニット、及び画像形成装置Info
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Description
本発明の樹脂粒子は、少なくとも結着樹脂、を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
前記結着樹脂は、バイオマス由来樹脂及びポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートを含有し、前記バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aと、前記ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートの含有量Bとは、A>Bを満たす。
また、前記樹脂粒子は、シェル層及びコア層(「コア部」とも称する)からなるコアシェル構造を有し、前記シェル層が、前記シェル層の平均厚さが100nm~500nmである。
前記コア層と前記シェル層とは、互いに完全には相溶せずに不均質に形成されてなる。
前記コアシェル構造において、前記コア層の表面は、前記シェル層によって被覆された形態であることが好ましい。
前記コアシェル構造において、前記コア層の表面は、前記シェル層によって完全に被覆されていてもよく、前記シェル層によって完全に被覆されていなくてもよい。前記コア層の表面が前記シェル層によって完全に被覆されていない形態としては、例えば、前記コア層が前記シェル層に網目状に被覆されている形態、前記コア層が部分的に前記シェル層から露出した形態などが挙げられる。これらの中でも、耐フィルミング性の点から、前記コア層の表面が、前記シェル層によって完全に被覆されていることが好ましい。
前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度(以下、「14C濃度」と称することがある)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10.8pMC以上が好ましく、20.0pMC以上がより好ましく、30.0pMC以上が更に好ましい。前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度が、10.8pMC以上であると、一般的に後述するバイオマス度が高いと認知されやすく、環境への負荷低減を実現できる。
バイオマス度(%)=14C濃度(pMC)/107.5×100 ・・・ 式(1)
前記放射性炭素年代測定法の測定手順としては、前記樹脂粒子を燃焼させ、そのCO2(二酸化炭素)を還元し、C(グラファイト)を得る。該グラファイトの14C濃度を加速器質量分析装置(AMS:Accelerator Mass Spectroscopy)によって計測する。このAMSによる測定は、例えば、特許第4050051号などに開示されている。
前記結着樹脂は、バイオマス由来樹脂及びポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートを含有する。
前記ポリエチレンテレフタレート(PET)又はポリブチレンテレフタレート(PBT)は、主に、機械的強度の向上による耐フィルミング性の向上のために含有される。前記PET又はPBTは、前記樹脂粒子の前記コア層に含まれることが好ましい。
これらの中でも、前記脂肪族ジオールに由来する炭素数が小さい方が、前記樹脂粒子の機械的強度の向上の点でより好ましく、PETが特に好ましい。
なお、本明細書において、前記バイオマス由来樹脂と、前記リサイクル樹脂とを併せて「環境対応樹脂」と称することがある。
前記PET又はPBTの重量平均分子量(Mw)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30,000~100,000が好ましい。
前記バイオマス由来樹脂とは、植物由来の化合物を原料として含む樹脂である。前記バイオマス由来樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、結晶性樹脂に含有されていてもよく、非晶質樹脂に含有されていてもよい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。前記バイオマス由来樹脂は、前記樹脂粒子の前記コア層に含まれる。
前記樹脂粒子において、前記結晶性樹脂や前記非晶質樹脂を構成するアルコール成分及び酸成分について、石油由来の成分と植物由来の成分(バイオマス由来成分)との比率を調整することで、後述する環境対応樹脂比率や、前記樹脂粒子をトナーに適用した場合のトナー品質を調整することができる。
前記バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aと、前記PET又はPBTの含有量Bとは、A>B(即ち、前記バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量は、前記PET又はPBTの含有量より多い)を満たす。前記バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aと、前記PET又はPBTの含有量Bとが、A=B又はA<Bである場合、所望の低温定着性が得られない。
環境対応樹脂比率(質量%)=バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量(A)+PET又はPBTの含有量(B)=バイオマス度+PET又はPBTの含有量(B) ・・・ 式(2)
但し、前記式(2)において、「バイオマス度」は、前記式(1)に基づき算出された値である。また、「バイオマス度」は、前記バイオマス由来樹脂の組成及び配合比率が既知である場合は、前記バイオマス由来樹脂の構成成分の配合量から算出することもできる。
前記樹脂粒子は、低温定着性向上のために、結晶性樹脂を含有することが好ましい。前記結晶性樹脂は、前記樹脂粒子の前記コア層に含まれることが好ましい。前記結晶性樹脂は、環境負荷を低減することができる点から、前記バイオマス由来樹脂を含有することが好ましい。
前記結晶性樹脂としては、結晶性を有するものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ビニル樹脂、又は変性結晶性樹脂が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂は、高い結晶性を持つために、定着開始温度付近において急激な粘度変化を示す熱溶融特性を示す。
このような特性を有する前記結晶性ポリエステル樹脂を非晶質樹脂と共に用いることで、良好な耐熱保存性と低温定着性とを兼ね備えた樹脂粒子が得られる。例えば、前記結晶性ポリエステル樹脂と、前記非晶質樹脂とを共に用いることにより、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性がよく、溶融開始温度では前記結晶性ポリエステル樹脂の融解による急激な粘度低下(シャープメルト性)を起こし、それに伴い後述する非晶質ポリエステル樹脂Bと相溶し、共に急激に粘度低下することで良好に定着させることができる。
前記多価アルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール、又は3価以上のアルコールが挙げられる。
前記ジオールとしては、例えば、飽和脂肪族ジオールなどが挙げられる。
前記飽和脂肪族ジオールとしては、例えば、直鎖飽和脂肪族ジオール、又は分岐飽和脂肪族ジオールが挙げられる。これらの中でも、前記飽和脂肪族ジオールとしては、直鎖飽和脂肪族ジオールが好ましく、炭素数が2~12の直鎖飽和脂肪族ジオールがより好ましい。前記飽和脂肪族ジオールが直鎖型であると、前記結晶性ポリエステル樹脂の結晶性が高く、融点が高くなる点で好ましい。なお、前記飽和脂肪族ジオールの炭素数が12を超えると、実用上の材料の入手が困難となる。
前記多価カルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2価のカルボン酸、又は3価以上のカルボン酸が挙げられる。
前記2価のカルボン酸としては、例えば、飽和脂肪族ジカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸、若しくは、これらの無水物又はこれらの低級(炭素数1~3)アルキルエステルが挙げられる。
前記飽和脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、又は1,18-オクタデカンジカルボン酸が挙げられる。
前記芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、マロン酸、又はメサコニン酸が挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記多価カルボン酸は、カーボンニュートラルの観点から、植物由来の炭素数が12以下の飽和脂肪族ジカルボン酸が好ましく、植物由来の炭素数が4~12以下の飽和脂肪族ジカルボン酸がより好ましい。
前記結晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、3,000~30,000が好ましく、5,000~15,000がより好ましい。
前記結晶性樹脂の数平均分子量(Mn)としては、1,000~10,000が好ましく、2,000~10,000がより好ましい。
前記結晶性樹脂の分子量の比(Mw/Mn)としては、1~10が好ましく、1~5がより好ましい。
前記結晶性樹脂の酸価は、JIS K0070-1992に記載の測定方法に準拠して測定することができる。
前記結晶性樹脂の水酸基価は、JIS K0070-1966に記載の測定方法に準拠して測定することができる。
前記非晶質樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、変性ポリエステル樹脂(以下、「非晶質ポリエステル樹脂A」と称することがある)、又は未変性ポリエステル樹脂(以下、「非晶質ポリエステル樹脂B」と称することがある)が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記樹脂粒子は、前記変性ポリエステル樹脂及び前記未変性ポリエステル樹脂の両方を含有することが好ましい。
また、前記非晶質樹脂は、環境負荷を低減することができる点から、前記バイオマス由来樹脂を含有することが好ましい。
なお、本明細書において、前記非晶質樹脂は、前記PET又はPBTを除く樹脂を意味する。
前記非晶質ポリエステル樹脂A(変性ポリエステル樹脂)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な基を含有する反応性前駆体(以下、「プレポリマー」と称することがある)との反応生成物などが挙げられる。前記非晶質ポリエステル樹脂Aは、前記樹脂粒子の前記コア層に含まれることが好ましい。
前記活性水素基含有化合物は、前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有するポリエステル樹脂と反応する化合物である。
前記芳香族ジアミンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、又は4,4’-ジアミノジフェニルメタンが挙げられる。
前記脂環式ジアミンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミノシクロヘキサン、又はイソホロンジアミンが挙げられる。
前記脂肪族ジアミンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、又はヘキサメチレンジアミンが挙げられる。
前記ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、又はメチルイソブチルケトンが挙げられる。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な基を含有する反応性前駆体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記活性水素基含有化合物と反応可能な基を含有するポリエステル樹脂(以下、「ポリエステルプレポリマー」と称することがある)などが挙げられる。
前記活性水素基を有するポリエステル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、多価アルコールと、多価カルボン酸とを重縮合することにより得られるものなどが挙げられる。前記多価アルコール及び前記多価カルボン酸の少なくともいずれかにおいて、植物由来の化合物を使用することにより、前記非晶質ポリエステル樹脂Aを前記バイオマス由来樹脂とすることができる。
前記脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,10-デカンジオール、又は1,12-ドデカンジオールが挙げられる。
前記オキシアルキレン基を有するジオールとしては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、又はポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
前記脂環式ジオールとしては、例えば、1,4-シクロヘキサンジメタノール、又は水素添加ビスフェノールAが挙げられる。
前記脂環式ジオールのアルキレンオキシド付加物としては、例えば、前記脂環式ジオールに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、又はブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したものが挙げられる。
前記ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、又はビスフェノールSが挙げられる。
前記ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物としては、例えば、前記ビスフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、又はブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したものが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記脂肪族ジオールの主鎖の炭素数が奇数である場合、偶奇性により結晶性が低下するため好ましい。また、前記脂肪族ジオールが、その側鎖に少なくとも1つ以上の炭素数1~3のアルキル基を有する場合、立体性により主鎖分子間の相互作用エネルギーが低下するためより好ましい。
前記脂肪族アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、又はソルビトールが挙げられる。
前記3価以上のポリフェノール類としては、例えば、トリスフェノールPA、フェノールノボラック、又はクレゾールノボラックが挙げられる。
前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキシド付加物としては、例えば、前記3価以上のポリフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、又はブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したものが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、マレイン酸、又はフマル酸が挙げられる。
前記芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、又はナフタレンジカルボン酸が挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記3価以上の芳香族カルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、炭素数9以上20以下の3価以上の芳香族カルボン酸、若しくは、前記炭素数9以上20以下の3価以上の芳香族カルボン酸の無水物、低級(炭素数1~3)アルキルエステル化物、又はハロゲン化物が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記炭素数9以上20以下の3価以上の芳香族カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、又はピロメリット酸が挙げられる。
前記ポリイソシアネートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、又は3価以上のポリイソシアネートが挙げられる。また、前記ポリイソシアネートは、これらの変性物であってもよい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bは、架橋構造を実質的に有しないポリエステル樹脂を意味し、線状ポリエステル樹脂であることが好ましい。前記非晶質ポリエステル樹脂Bは、前記樹脂粒子の前記コア層に含まれていてもよく、前記シェル層に含まれていてもよいが、前記コア層及び前記シェル層の両方に含まれることが好ましい。
前記多価アルコール及び前記多価カルボン酸又はその誘導体の少なくともいずれかにおいて、植物由来の化合物を使用することにより、前記非晶質ポリエステル樹脂Bを前記バイオマス由来樹脂とすることができる。
前記多価アルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオールなどが挙げられる。
前記ジオールとしては、例えば、ビスフェノールAのアルキレン(炭素数2~3)オキサイド(平均付加モル数1~10)付加物、エチレングリコール、プロピレングリコール、水添ビスフェノールA、又は水添ビスフェノールAのアルキレン(炭素数2~3)オキサイド(平均付加モル数1~10)付加物が挙げられる。
前記ビスフェノールAのアルキレン(炭素数2~3)オキサイド(平均付加モル数1~10)付加物としては、例えば、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、又は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)プロパンが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記多価アルコールとしては、カーボンニュートラルの観点から、植物由来のプロピレングリコールを使用することが好ましい。
前記多価カルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジカルボン酸などが挙げられる。
前記ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸、炭素数1~20のアルキル基又は炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸などが挙げられる。
前記の炭素数1~20のアルキル基又は炭素数2~20のアルケニル基で置換されたコハク酸としては、例えば、ドデセニルコハク酸、又はオクチルコハク酸が挙げられる。
前記多価カルボン酸の誘導体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、多価カルボン酸無水物又は多価カルボン酸エステルが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、又はそれらの酸無水物が挙げられる。
前記3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、又はトリメチロールプロパンが挙げられる。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの重量平均分子量(Mw)としては、3,000~10,000が好ましく、4,000~7,000がより好ましい。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの数平均分子量(Mn)として、1,000~4,000が好ましく、1,500~3,000がより好ましい。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの分子量の比(Mw/Mn)としては、1.0~4.0が好ましく、1.0~3.5がより好ましい。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの前記重量平均分子量(Mw)及び前記数平均分子量(Mn)は、GPCにより測定できる。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの前記重量平均分子量(Mw)及び前記数平均分子量(Mn)が、前記下限値以上の場合、前記樹脂粒子の耐熱保存性や現像機内での攪拌等のストレスに対する耐久性が低下することを抑制することができる。また、前記非晶質ポリエステル樹脂Bの前記重量平均分子量(Mw)及び前記数平均分子量(Mn)が、前記上限値以下の場合、前記樹脂粒子の溶融時の粘弾性が高くなることを抑え、低温定着性が低下することを抑制することができる。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの酸価は、JIS K0070-1992に記載の測定方法に準拠して測定することができる。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの水酸基価は、JIS K0070-1966に記載の測定方法に準拠して測定することができる。
前記樹脂粒子は、コアシェル構造を有する。前記シェル層を構成する樹脂(以下、「シェル用樹脂」と称することがある)は、前記バイオマス由来樹脂を含有しない結着樹脂からなるものであるであることが好ましい。
前記シェル層が前記バイオマス由来樹脂を含有しないことを確認する指標としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ナノ(nano)IR(「AMF-IR」とも称する)を用いた表層(シェル層)組成分析によって確認できる。
ナノ(nano)IRの原子間力顕微鏡(AFM)とIRとを組み合わせたナノスケール分解能を実現する分析手法により、前記樹脂粒子の表層(シェル層)のIRスペクトルを取得することで組成構成を得ることができる。
なお、前記測定箇所をコア層とすることで、コア層の化学構造を解析することもできる。
なお、本明細書において、「シェル層の平均厚さ」とは、任意に選択した10個の樹脂粒子について、後述の方法でそれぞれのシェル層の厚さを測定し、この10個の樹脂粒子のシェル層の厚さを平均した厚さを意味する。
前記コア層表面の前記シェル層による被覆率(%)は、下記式(3)により算出した値である。
被覆率(%)=(被覆領域の面積)/(樹脂粒子の全表面積)×100 ・・・ 式(3)
前記式(3)中、「樹脂粒子の全表面積」は、被覆領域の面積と、コア層露出面積との合計を意味し、「被覆領域の面積」は、樹脂粒子の全表面積のうち、コア層がシェル層により被覆された領域の面積を意味し、「コア層露出面積」は、樹脂粒子の全表面積のうち、コア層がシェル層により被覆されていない領域の面積を意味する。
前記樹脂粒子が、コアシェル構造を有することを確認する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記樹脂粒子をエポキシ系樹脂に包埋して硬化させた後、ナイフで断面出しして、ウルトラミクロトーム(Leica ULTRACUT UCT、Leica社製、ダイヤナイフ使用)を用いて、80nmの厚さに切除し、樹脂粒子の超薄切片を作製する。作製したトナーの超薄切片を、四酸化ルテニウムでガス暴露し、シェルとコアを識別染色する(以下、「ルテニウム染色」と称することがある)。ガス暴露時間は観察時のコントラストにより適宜調整することができる。その後、透過型電子顕微鏡(TEM)(H-7000、株式会社日立ハイテク製)を用いて、加速電圧100kV、観察倍率15k倍で観察することで確認することができる。
図6に前記樹脂粒子の断面のTEM画像の一例を示す。図6に示されるように、シェル層は、コア層よりコントラストが濃く見える。
(1)Straight Lineでスケールをなぞった直線を引く。AnalyzeのSet Scaleでその実長と単位を設定する。
(2)樹脂粒子1個の前記断面像における該樹脂粒子の外周をFreehand-sectionsで囲い、「領域1」を作成する。
(3)前記樹脂粒子1個の前記断面像におけるシェル層を除いた領域の外周(即ち、シェル層とコア層との境界)をFreehand-sectionsで囲い、「領域2」を作成する。
(4)前記「領域1」の重量中心をAnalyzeにより求める。
(5)独自に開発したプラグインを使用し、前記「領域1」の外周、即ち、前記(2)において前記樹脂粒子1個の外周をFreehand-sectionsで囲った線を等間隔に100分割した座標から、前記(4)で求めた樹脂粒子の重量中心に向かって直線を引く。
(6)前記(5)で作成した100個の各直線の前記「領域1」を通る長さから、前記「領域2」を通る長さを除いたものの長さを、前記(1)で作成したスケールをなぞった直線を利用して算出し、100個の平均をとったものを、前記樹脂粒子1個のシェル層の厚さとする。
(7)前記(2)~(6)の操作を10個の樹脂粒子について行い、10個の樹脂粒子のシェル層の厚さの平均値を算出する。この平均値を、本発明におけるシェル層の平均厚さとする。
(1)樹脂粒子1個の前記断面像における該樹脂粒子の外周のシェル層で被覆されている部分をFreehand Lineでなぞり、なぞった線の長さをAnalyzeにより測定する。この長さを「長さ1」とする。
(2)前記樹脂粒子1個の前記断面像における該樹脂粒子の外周をFreehand Lineでなぞり、なぞった線の長さをAnalyzeにより測定する。この長さを「長さ2」とする。
(3)長さ1/長さ2×100を算出し、これを前記樹脂粒子1個のシェル層による被覆率とする。
(4)前記(1)~(3)の操作を10個の樹脂粒子について行い、10個の樹脂粒子のシェル層による被覆率の平均値を算出する。この平均値を、本発明におけるシェル層による被覆率とする。
前記樹脂粒子における前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、着色剤、離型剤、帯電制御剤、又はクリーニング性向上剤が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、又はこれらの混合物が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記マスターバッチの製造に使用される又は前記マスターバッチとともに混練される前記樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記非晶質樹脂の他、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、又はパラフィンワックスが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記スチレン又はその置換体の重合体としては、例えば、ポリスチレン、ポリp-クロロスチレン、又はポリビニルトルエンが挙げられる。
前記スチレン系共重合体としては、例えば、スチレン-p-クロロスチレン共重合体、スチレン-プロピレン共重合体、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-アクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリル酸エチル共重合体、スチレン-アクリル酸ブチル共重合体、スチレン-アクリル酸オクチル共重合体、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、スチレン-メタクリル酸エチル共重合体、スチレン-メタクリル酸ブチル共重合体、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-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、又はスチレン-マレイン酸エステル共重合体が挙げられる。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、融点が50℃~120℃の低融点の離型剤が好ましい。前記低融点の離型剤は、前記結晶性樹脂又は前記非晶質樹脂と分散されることにより、離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これによりオイルレス(定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布しない)でもホットオフセット性が良好となる。
前記天然ワックスとしては、例えば、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、又は石油ワックスが挙げられる。
前記植物系ワックスとしては、例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウ、又はライスワックスが挙げられる。
前記動物系ワックスとしては、例えば、ミツロウ、又はラノリンが挙げられる。
前記鉱物系ワックスとしては、例えば、オゾケライト、又はセルシンが挙げられる。
前記石油ワックスとしては、例えば、パラフィン、マイクロクリスタリン、又はペトロラタムが挙げられる。
前記合成炭化水素ワックスとしては、例えば、フィッシャー・トロプシュワックス、又はポリエチレンワックスが挙げられる。
前記合成ワックスとしては、例えば、エステル、ケトン、又はエーテルが挙げられる。
前記ポリアクリレートのホモ重合体又は共重合体としては、例えば、n-ステアリルアクリレート-エチルメタクリレートの共重合体などが挙げられる。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のものを全て使用することができ、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、第四級アンモニウム塩(フッ素変性四級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩、オキシナフトエ酸金属塩、フェノール系縮合物、アゾ系顔料、ホウ素錯体、又は官能基(例えば、スルホン酸基、カルボキシル基、又は四級アンモニウム塩等)を有する高分子系の化合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記クリーニング性向上剤は、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのものである。
前記クリーニング性向上剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、脂肪酸金属塩又はポリマー微粒子が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記樹脂粒子の体積平均粒径は、粒度分布測定装置(例えば、コールターマルチサイザーIII、コールター社製)を用いて測定することができる。
具体的には、電解液100mL中に分散剤として界面活性剤、好ましくはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを2mL加えた混合液を得る。この混合液に、更に測定試料を固形分にして10mg加え、測定試料を懸濁した電解液を得る。この測定試料を懸濁した電解液を、超音波分散器で約1分間~約3分間の分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIIにより、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用い、前記樹脂粒子の体積及び個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、前記樹脂粒子の体積平均粒径(Dv)を求めることができる。
なお、前記電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて約1質量%塩化ナトリウム水溶液を調製したものであり、例えば、ISOTON-II(コールター社製)を用いることができる。
前記樹脂粒子中の前記バイオマス由来樹脂、前記PET又はPBT、前記結晶性樹脂、及び前記非晶質樹脂などの各樹脂の分子量、モノマー組成、及び構成比率を分析する際の各成分の分離手段の一例を詳細に示す。
前記樹脂粒子の各構成成分の分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定装置を用いて、以下の方法で測定することができる。
測定用試料としては、前述の方法で分離したGPC測定用の試料を用いることができる。測定用試料の分子量測定にあたっては、測定用試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Showdex(登録商標)STANDARD(昭和電工株式会社製)のStd.No S-6550、S-2330,S-1700、S-740、S-10、S-662、S-2.9、及びS-0.6を用いる。
[分析条件]
・装置:GPC-8220GPC(東ソー株式会社製)
・カラム:TSKgel(登録商標) SuperHZM-H 15cm 3連(東ソー株式会社製)
・温度:40℃
・検出器:RI(屈折率)検出器
・溶媒:テトラヒドロフラン(THF)又はクロロホルム
・流速:0.35mL/分間
・試料:0.1質量%の試料を100μL注入
・試料の前処理:前記樹脂粒子をTHF(例えば、テトラヒドロフラン(安定剤含有)、富士フイルム和光純薬株式会社製)又はクロロホルムに0.1質量%で溶解した後、0.2μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いる。
本明細書において、各成分の融点(Tm)及びガラス転移温度(Tg)は、例えば、DSCシステム(示差走査熱量計)(Q-200、TAインスツルメント社製)を用いて測定することができる。
具体的には、対象試料の融点及びガラス転移温度は、下記手順により測定できる。
まず、測定試料約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次いで、窒素雰囲気下、-80℃から昇温速度10℃/分間にて150℃まで加熱する(昇温1回目)。その後、150℃から降温速度10℃/分間にて-80℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/分間にて150℃まで加熱(昇温2回目)する。この昇温1回目、及び昇温2回目のそれぞれにおいて、示差走査熱量計(Q-200、TAインスツルメント社製)を用いてDSC曲線を計測する。
得られるDSC曲線から、Q-200システム中の解析プログラムを用いて、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、測定試料の昇温1回目におけるガラス転移温度を求めることができる。また同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、測定試料の昇温2回目におけるガラス転移温度を求めることができる。
また、得られるDSC曲線から、Q-200システム中の解析プログラムを用いて、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、測定試料の昇温1回目における吸熱ピークトップ温度を融点として求めることができる。また同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、測定試料の昇温2回目における吸熱ピークトップ温度を融点として求めることができる。
本明細書では、前記非晶質ポリエステル樹脂A、前記非晶質ポリエステル樹脂B、及び前記結晶性ポリエステル樹脂、更には前記離型剤等のその他の構成成分のガラス転移温度及び融点については、特に断りが無い場合、2回目の昇温時における吸熱ピークトップ温度を各対象試料の融点とし、2回目の昇温時におけるTgを各対象試料のTgとする。
本発明の樹脂粒子の製造方法は、前述の本発明の樹脂粒子の製造方法であって、バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aと、ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートの含有量BとがA>Bを満たすように、前記バイオマス由来樹脂及び前記ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートを含有する結着樹脂を有機溶媒に溶解又は分散させた油相を調製する工程(以下、「油相調製工程」と称することがある)と、前記油相に水相を添加して、油中水型分散液から水中油型分散液に転相乳化させる工程(以下、「転相乳化工程」と称することがある)と、前記水中油型分散液中の微粒子を凝集させた凝集粒子を調製する工程(以下、「凝集工程」と称することがある)と、前記凝集粒子に、シェル層及びコア層からなるコアシェル構造を有するように、かつ前記シェル層の平均厚さが100nm~500nmとなるようにシェル層を形成する工程(以下、「シェル化工程」と称することがある)と、を含み、更に必要に応じて、水相調製工程、脱溶剤工程、融着工程、洗浄工程、乾燥工程、アニーリング工程、外添工程などのその他の工程を含む。
前記油相調製工程は、少なくとも結着樹脂を有機溶媒に溶解又は分散させた油相を調製する工程である。
また、前記油相調製工程に用いられる前記結着樹脂としては、前記(樹脂粒子)の項目で説明した、非晶質樹脂又はプレポリマー、及びPET又はPBTが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。前記非晶質樹脂又は前記プレポリマーが、バイオマス由来樹脂であることが好ましい。
なお、前記樹脂粒子において、前記結晶性樹脂はコアに局在することが、良好な耐熱保存性と低温定着性の点から、前記結晶性樹脂は、前記油相調製工程で添加されてもよいが、凝集工程で添加されることが好ましい。
このような有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタノール、又はイソプロピルアルコールが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記エステル系溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、又は酢酸ブチルが挙げられる。
前記ケトン系の溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、又はメチルイソブチルケトンが挙げられる。
これらの中でも、前記有機溶媒としては、溶媒除去性の高い、酢酸メチル、酢酸エチル、又はメチルエチルケトンが好ましい。
前記水相調製工程は、水相(水系媒体)を調製する工程である。
前記水系媒体としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水、該水と混和可能な溶剤、又はこれらの混合物が挙げられる。
前記水と混和可能な溶剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類、又はエステル類が挙げられる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、又はエチレングリコール等が挙げられる。
前記低級ケトン類としては、例えば、アセトン、又はメチルエチルケトンが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記転相乳化工程は、前記油相に水相を添加して、油中水型分散液から水中油型分散液に転相乳化させる工程である。これにより、前記油相を微粒子化した微粒子分散液を得ることができる。
前記微粒子分散液中の分散体(油滴)の体積平均粒径は、例えば、粒度分布測定装置(コールターマルチサイザーIII、コールター社製)により測定することができる。
前記攪拌翼としては、特に制限はなく、溶液の粘度に応じて適宜選択することができ、例えば、パドルやプロペラ等の低粘度攪拌翼;アンカーやマックスブレンド等の中粘度攪拌翼;又はヘリカルリボン等の高粘度攪拌翼が挙げられる。これらの中でも、分散体(油滴)の体積平均粒径を前記好ましい範囲に制御することができる点で、パドル又はアンカーが好ましい。
前記攪拌翼を用いた場合の周速としては、特に制限はなく、0.4m/秒間~2.0m/秒間が好ましく、0.7m/秒間~1.5m/秒間がより好ましい。
前記攪拌時間及び前記攪拌温度としては、特に制限はない。
前記脱溶剤工程は、前記転相乳化工程で得られた微粒子分散液から前記有機溶媒を除去し、母体粒子を得る工程である。
前記凝集工程は、前記水中油型分散液の微粒子を凝集させた凝集粒子を調製する工程である。前記樹脂粒子の製造方法が、前記脱溶剤工程を含む場合は、前記凝集工程は、脱溶剤後の母体粒子を凝集させた凝集粒子を調製する工程であってもよい。
前記結晶性樹脂は、前記(樹脂粒子)の項目で説明したものを使用することができる。
前記凝集工程において、前記結晶性樹脂は、分散液の状態で前記凝集粒子又は前記母体粒子と混合されることが好ましい。
前記結晶性樹脂の体積平均粒径は、例えば、粒度分布測定装置(コールターマルチサイザーIII、コールター社製)を用いて測定することができる。
前記凝集剤を添加する方法の場合、そのまま前記凝集剤を添加してもよいが、該凝集剤を水溶液の状態にした方が、局所的な高濃度化を避けることができるため好ましい。また、前記凝集剤は、前記凝集粒子の粒径を見ながら、徐々に添加することが好ましい。
前記1価の金属の金属塩としては、例えば、ナトリウム又はカリウムが挙げられる。
前記2価の金属の金属塩としては、例えば、カルシウム又はマグネシウムが挙げられる。
前記3価の金属の金属塩としては、例えば、鉄又はアルミニウムが挙げられる。
前記凝集を停止させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオン価数の低い塩やキレート剤を添加する方法、pHを調整する方法、系の温度を下げる方法、水系媒体を多量に添加して濃度を薄める方法などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記凝集工程において前記離型剤を添加する場合、前記離型剤を水系媒体に分散させた分散液を用いる方法、又は前記離型剤を前記母体粒子及び前記結晶性樹脂と混合した上で凝集させる方法などを用いることで、均一に、前記離型剤及び前記結晶性樹脂が分散した凝集粒子を得ることができる。
前記シェル化工程は、前記凝集粒子に、シェル層及びコア層からなるコアシェル構造を有するように、かつ前記シェル層の平均厚さが100nm~500nmとなるようにシェル層を形成する工程である。前記樹脂粒子の製造方法が、後述する融着工程を含む場合は、前記シェル化工程は、該融着工程で得られた球形化粒子にシェル層を形成する工程であってもよい。
前記加熱は、前記融着工程の加熱の際に行われてもよく、別工程として行われてもよい。
前記分散液中の前記シェル用樹脂の体積平均粒径は、例えば、粒度分布測定装置(コールターマルチサイザーIII、コールター社製)により測定することができる。
前記融着工程は、前記シェル化工程で得られた粒子を融着させて凹凸を減らし、球形化を行い、樹脂粒子を得る工程である。
本実施形態において、平均円形度は、例えば、フロー式粒子像分析装置(FPIA-3000、シスメックス株式会社製)を用いて測定することができる。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100mL~150mL中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1mL~0.5mL加え、更に測定試料を0.1g~0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は、超音波分散器で約1分間~3分間の分散処理を行い、分散液濃度を3,000個/μL~1万個/μLとして前記装置により平均粒子径、平均円形度、及び円形度の標準偏差(SD)を測定する。
ただし、粒子径は円相当径とし、平均粒子径は円相当径(個数基準)により求め、前記フロー式粒子像分析装置の解析条件は以下とする。
[解析条件]
粒子径限定:0.5μm≦円相当径(個数基準)≦200.0μm
粒子形状限定:0.93<円形度≦1.00
また、本実施形態において平均円形度の定義は次の通りである。
(平均円形度)=(粒子の投影面積と等しい円の周囲長)/(粒子の投影像の周囲長)
前記洗浄工程は、前記シェル化工程又は前記融着工程で得られた樹脂粒子を洗浄する工程である。
上述の方法で得られた樹脂粒子の分散液には、該樹脂粒子の他に、凝集剤等の副材料が含まれていることがあるため、前記樹脂粒子の分散液から前記樹脂粒子のみを取り出すために洗浄を行うことが好ましい。
いずれの洗浄方法によっても前記樹脂粒子のケーキ体が得られるが、一度の操作で十分に洗浄できない場合は、得られたケーキ体を再度水系溶媒に分散させてスラリーにして前記洗浄方法の少なくともいずれかで、前記樹脂粒子を取り出す工程を繰り返してもよい。
前記減圧濾過法又は前記フィルタープレス法によって洗浄を行う場合は、水系溶媒を前記ケーキ体に貫通させて、前記樹脂粒子が抱き込んだ副材料を洗い流す方法をとってもよい。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、又はエタノールが挙げられる。
これらの中でも、前記水系溶媒は、コストや排水処理などによる環境負荷の点から、水が好ましい。
前記乾燥工程は、前記洗浄工程で得られた樹脂粒子を洗浄する工程である。
前記洗浄工程で洗浄された樹脂粒子は、前記水系媒体を多く抱き込んでいるため、前記乾燥工程で乾燥を行い、前記水系媒体を除去することで、前記樹脂粒子のみを得ることができる。
前記解砕を行う方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、コーヒーミル、オースターブレンダー、又はフードプロセッサー等の装置を用いる方法が挙げられる。
前記アニーリング工程は、結晶性樹脂を添加した場合に、前記乾燥工程の後に行われる工程であり、結晶性樹脂と、非晶質樹脂とを相分離させる工程である。
前記外添工程は、前記乾燥工程又は前記アニーリング工程で得られた樹脂粒子と、帯電制御剤又はクリーニング性向上剤とを混合して、前記樹脂粒子の表面に帯電制御剤又はクリーニング性向上剤を付与する工程である。
これにより、前記樹脂粒子に、流動性、帯電性、又はクリーニング性等の性質を付与することができる。
本発明のトナーは、本発明の樹脂粒子を含有し、更に外添剤を含有することが好ましく、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記樹脂粒子は、前記(樹脂粒子)の項目に記載の通りであり、その詳細は省略する。
前記トナーにおいて、前記樹脂粒子は、トナー母体粒子となる。
前記外添剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機粒子又は高分子系微粒子が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記表面処理に用いられる表面処理剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコンオイル、又は変性シリコンオイルが挙げられる。
前記トナーにおける前記その他の成分としては、トナーに使用し得るものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記その他の成分の含有量としても、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明の現像剤は、少なくとも本発明のトナーを含有し、更に必要に応じてキャリア等の適宜選択されるその他の成分を含有する。
本発明の現像剤に含有される前記トナーは、本発明の樹脂粒子を含有するため、前記現像剤は、環境負荷が少なく、低温定着性、耐熱保存性、及び耐フィルミング性に優れるものである。
前記現像剤は、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ等に使用する場合には、寿命が向上することから、二成分現像剤が好ましい。
前記キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層を有するものが好ましい。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50emu/g~90emu/gのマンガン-ストロンチウム系材料、又は50emu/g~90emu/gのマンガン-マグネシウム系材料などが挙げられる。また、画像濃度を確保するためには、100emu/g以上の鉄粉、又は75emu/g~120emu/gのマグネタイト等の高磁化材料を用いることが好ましい。また、穂立ち状態となっている現像剤の感光体に対する衝撃を緩和でき、高画質化に有利であることから、30emu/g~80emu/gの銅-亜鉛系等の低磁化材料を用いることが好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明のトナー収容ユニットは、トナーを収容する機能を有するユニットに、トナーを収容したものである。
前記トナー収容ユニットに収容される前記トナーは、本発明のトナーである。したがって、本発明のトナー収容ユニットは、環境負荷が少ないものである。
前記トナー収容容器とは、前記トナーを収容した容器をいう。
前記トナー収容容器としては、特に限定されず、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、容器本体と、キャップとを有するものなどが挙げられる。
前記現像器とは、前記トナーを収容し、現像手段を有するものをいう。
前記現像手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記トナー収容容器と、該トナー収容容器内に収容されたトナーを担持すると共に搬送するトナー担持体とを少なくとも有する。
なお、前記現像手段は、担持するトナーの厚さを規制するため規制部材等を更に有してもよい。
前記プロセスカートリッジとは、少なくとも静電潜像担持体と、現像手段とを一体とし、前記トナーを収容し、画像形成装置に対して着脱可能であるものをいう。前記プロセスカートリッジは、更に必要に応じて、帯電手段、露光手段、クリーニング手段、及び除電手段から選択される少なくとも1種を有していてもよい。
静電潜像担持体10としては、後述する画像形成装置における静電潜像担持体と同様のものを用いることができる。帯電器58には、任意の帯電部材が用いられる。
図1に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについては、静電潜像担持体10は、矢印方向に回転しながら、帯電器58による帯電、露光手段による露光Lにより、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。
この静電潜像は、現像器40でトナー現像され、該トナー現像は転写ローラ80により、記録紙95に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の静電潜像担持体10表面は、クリーニング装置90によりクリーニングされ、更に除電手段(図示せず)により除電されて、再び、以上の操作を繰り返すものである。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成するトナーを備える現像手段と、を有し、更に必要に応じて、その他の手段を有する。前記現像手段における前記トナーは、本発明のトナーである。
前記静電潜像担持体(以下、「感光体」と称することがある)の材質、構造、及び大きさとしては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。
前記静電潜像担持体の材質としては、例えば、無機感光体又は有機感光体が挙げられる。
前記無機感光体としては、例えば、アモルファスシリコン又はセレンが挙げられる。
前記有機感光体としては、例えば、ポリシラン又はフタロポリメチンが挙げられる。
前記静電潜像担持体としては、これらの中でも長寿命性の点でアモルファスシリコンが好ましい。
前記円筒状の前記静電潜像担持体の外径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3mm以上100mm以下が好ましく、5mm以上50mm以下がより好ましく、10mm以上30mm以下が特に好ましい。
前記静電潜像形成手段は、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段である。
前記静電潜像形成工程は、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。
前記静電潜像形成工程は、前記静電潜像形成手段によって好適に行われる。
前記帯電部材としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、接触帯電器、コロトロン、又はスコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器などが挙げられる。
前記非接触帯電器は、導電性又は半導電性の、ローラ、ブラシ、フィルム、又はゴムブレード等を備えていることが好ましい。
前記帯電部材としては、前記接触式の帯電部材に限定されるものではないが、帯電部材から発生するオゾンが低減された画像形成装置が得られるので、接触式の帯電部材を用いることが好ましい。
前記露光部材としては、前記帯電部材により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザ光学系、又は液晶シャッタ光学系等の各種露光部材などが挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像手段は、前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成するトナーを備える手段である。
前記現像工程は、トナーを用いて前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成する工程である。
前記現像工程は、前記現像手段によって好適に行われる。
前記その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、転写手段、定着手段、クリーニング手段、除電手段、リサイクル手段、又は制御手段が挙げられる。
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、転写工程、定着工程、クリーニング工程、除電工程、リサイクル工程、又は制御工程が挙げられる。
前記転写工程は前記転写手段により好適に行われ、前記定着手段は前記定着手段により好適に行われ、前記クリーニング工程は前記クリーニング手段により好適に行われ、前記除電工程は前記除電手段により好適に行われ、前記リサイクル工程は前記リサイクル手段により好適に行われ、前記制御工程は前記制御手段により好適に行われる。
前記転写手段は、前記現像手段で形成された可視像を記録媒体に転写する手段である。
前記転写工程は、前記現像工程で形成された可視像を記録媒体に転写する工程である。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルトなどが好適に挙げられる。
前記転写器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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、圧力転写ローラ、又は粘着転写器が挙げられる。
前記定着手段は、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる手段である。
前記定着工程は、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる工程である。
前記加熱加圧部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、又は加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せなどが挙げられる。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着手段と共に、あるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記クリーニング手段は、前記感光体上に残留する前記トナーを除去する手段である。
前記クリーニング工程は、前記感光体上に残留する前記トナーを除去する工程である。
前記除電手段は、前記感光体に対し除電バイアスを印加して除電する手段である。
前記除電工程は、前記感光体に対し除電バイアスを印加して除電する工程である。
前記リサイクル手段は、前記クリーニング手段により除去した前記トナーを前記現像手段に搬送し、リサイクルさせる手段である。
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像工程に搬送し、リサイクルする工程である。
前記制御手段は、前記各手段の動きを制御できる手段である。
前記制御工程は、前記各手段の動きを制御できる工程である。
図2に示すカラー画像形成装置100Aは、前記静電潜像担持体としての感光体ドラム10(以下「感光体10」と称することがある)と、前記帯電手段としての帯電ローラ20と、前記露光手段としての露光装置30と、前記現像手段としての現像器40と、中間転写体50と、クリーニングブレードを有する前記クリーニング手段としてのクリーニング装置60と、前記除電手段としての除電ランプ70とを備える。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15、及び16に張架され、図4中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、前記露光部材である露光装置21が配置されている。中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される転写紙と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には前記定着手段である定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
なお、タンデム画像形成装置においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
以下の製造例において、ケチミン化合物のアミン価は、アミン価はJIS K7237に記載の方法により測定した。
以下の合成例において、非晶質ポリエステル樹脂A、非晶質ポリエステル樹脂B、及び結晶性ポリエステル樹脂Cの分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定装置を用いて、下記分析条件で測定した。
[分析条件]
・装置:GPC-8220GPC(東ソー株式会社製)
・カラム:TSKgel(登録商標) SuperHZM-H 15cm 3連(東ソー株式会社製)
・温度:40℃
・検出器:RI(屈折率)検出器を用
・溶媒:テトラヒドロフラン(THF)又はクロロホルム
・流速:0.35mL/分間
・試料:0.15質量%の試料を100μL注入
・試料の前処理:非晶質ポリエステル樹脂A、非晶質ポリエステル樹脂B、又は結晶性ポリエステル樹脂CをTHF(テトラヒドロフラン(安定剤含有)、富士フイルム和光純薬株式会社製)又はクロロホルムに0.15質量%で溶解した後、0.2μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いた。
測定試料の分子量測定にあたっては、測定試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Showdex(登録商標)STANDARD(昭和電工株式会社製)のStd.No S-6550、S-2330,S-1700、S-740、S-10、S-662、S-2.9、及びS-0.6を用いた。
以下の合成例において、非晶質ポリエステル樹脂A及び非晶質ポリエステル樹脂Bのガラス転移温度(Tg)、並びに結晶性ポリエステル樹脂Cの融点(Tm)は、DSCシステム(示差走査熱量計)(Q-200、TAインスツルメント社製)を用いて測定した。
まず、測定試料約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットした。次いで、窒素雰囲気下、-80℃から昇温速度10℃/分間にて150℃まで加熱した(昇温1回目)。その後、150℃から降温速度10℃/分間にて-80℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/分間にて150℃まで加熱(昇温2回目)した。この昇温1回目、及び昇温2回目のそれぞれにおいて、示差走査熱量計(Q-200、TAインスツルメント社製)を用いてDSC曲線を計測した。
得られたDSC曲線から、Q-200システム中の解析プログラムを用いて、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、測定試料の昇温2回目におけるガラス転移温度を求めた。
また、得られたDSC曲線から、Q-200システム中の解析プログラムを用いて、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、測定試料の昇温2回目における吸熱ピークトップ温度を融点として求めた。
この2回目の昇温時における吸熱ピークトップ温度を各対象試料の融点とし、2回目の昇温時におけるTgを各対象試料のTgとした。
以下の調製例、実施例、及び比較例において、結晶性ポリエステル樹脂C分散液中の結晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径、ワックス粒子の体積平均粒径、及び乳化スラリーの体積平均粒径は、粒度分布測定装置(コールターマルチサイザーIII、コールター社製)を用いて測定した。
具体的には、電解液(ISOTON-II、コールター社製)100mL中に分散剤として界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、東京化成工業株式会社製)を2mL加えた混合液を得た。この混合液に、更に測定試料を固形分にして10mg加え、測定試料を懸濁した電解液を得た。この測定試料を懸濁した電解液を、超音波分散器で約1分間~約3分間の分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIIにより、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用い、測定試料の体積及び個数を測定して、体積分布と個数分布を算出した。得られた分布から、測定試料の体積平均粒径(Dv)を求めた。
以下の実施例及び比較例において、分散スラリーの平均円形度は、下記式で定義され、フロー式粒子像分析装置(FPIA-3000、シスメックス株式会社製)を用いて測定した。
(平均円形度)=(粒子の投影面積と等しい円の周囲長)/(粒子の投影像の周囲長)
ただし、粒子径は円相当径とし、平均粒子径は円相当径(個数基準)により求め、前記フロー式粒子像分析装置の解析条件は以下とした。
[解析条件]
・粒子径限定:0.5μm≦円相当径(個数基準)≦200.0μm
・粒子形状限定:0.93<円形度≦1.00
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部及びメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418mgKOH/gであった。
<プレポリマーA-1の合成>
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、イソフタル酸、及び植物由来のセバシン酸(豊国製油株式会社製)を、水酸基とカルボキシル基のモル比である[OH/COOH]が1.1であり、ジオール成分の構成が3-メチル-1,5-ペンタンジオール100モル%であり、ジカルボン酸成分の構成がイソフタル酸73モル%及びセバシン酸23モル%であり、全モノマー中におけるトリメチロールプロパンの量が1.5モル%となるように、チタンテトライソプロポキシド(樹脂成分に対して1,000ppm)とともに投入した。その後、4時間程度で200℃まで昇温し、次いで、2時間かけて230℃に昇温し、流出水がなくなるまで反応を行った。その後更に、10mmHg~15mmHgの減圧下で5時間反応させ、[中間体ポリエステルA-1]を得た。
得られた[プレポリマーA-1]を加熱装置、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中で撹拌し、更に[プレポリマーA-1]中のイソシアネート量に対して[ケチミン化合物1]のアミン量が等モルになる量の[ケチミン化合物1]を反応容器に滴下していき、45℃で10時間撹拌後にプレポリマー伸長物を取り出した。得られたプレポリマー伸長物を残酢酸エチル量が100ppm以下になるまで50℃で減圧乾燥させ、[非晶質ポリエステル樹脂A-1]を得た。この樹脂のTgは-51℃、分子量(Mw)は17,000であった。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱伝対を装備した四つ口フラスコに、植物由来のプロピレングリコール(Dupont社製)、テレフタル酸、及び植物由来のコハク酸(Bioamber社製)を、ジオール成分の構成がプロピレングリコール100モル%であり、ジカルボン酸成分の構成がテレフタル酸86モル%及びコハク酸14モル%であり、水酸基とカルボキシル基とのモル比である[OH/COOH]が1.3となるように仕込み、チタンテトライソプロポキシド(樹脂成分に対して500ppm)と共に常圧、230℃で8時間反応させ、更に10mmHg~15mmHgの減圧で4時間反応後、反応容器に無水トリメリット酸を全樹脂成分に対して1モル%になるよう入れ、180℃、常圧、4時間で反応させ、[非晶質ポリエステル樹脂B-1]を得た。この樹脂のTgは57℃、分子量(Mw)は10,000であった。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物、テレフタル酸、及びアジピン酸を、ジオール成分の構成がビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物60モル%及びビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物40モル%であり、カルボン酸成分の構成がテレフタル酸97モル%及びアジピン酸3モル%であり、水酸基とカルボキシル基とのモル比である[OH/COOH]が1.3となるように仕込み、チタンテトライソプロポキシド(樹脂成分に対して500ppm)と共に常圧、230℃で8時間反応させ、更に10mmHg~15mmHgの減圧で4時間反応後、反応容器に無水トリメリット酸を全樹脂成分に対して1モル%になるよう入れ、180℃、常圧、4時間で反応させ、[非晶質ポリエステル樹脂B-2]を得た。この樹脂のTgは65℃、分子量(Mw)は9,000であった。
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、植物由来のセバシン酸、及び1,6-ヘキサンジオールを、水酸基とカルボキシル基とのモル比である[OH/COOH]が0.9となるように仕込み、チタンテトライソプロポキシド(樹脂成分に対して500ppm)と共に、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、更に8.3kPaの圧力にて2時間反応させて[結晶性ポリエステル樹脂C-1]を得た。この樹脂の融点は67℃、分子量(Mw)は25,000であった。
[結晶性ポリエステル樹脂C-1]350部、メチルエチルケトン210部、及びイソプロピルアルコール61.8部をセパラブルフラスコに入れ、これを50℃で充分混合、溶解した後、10%アンモニア水溶液を16.24部滴下した。加熱温度を65℃に下げ、攪拌しながらイオン交換水を、送液ポンプを用いて送液速度8g/分間で滴下し、液が均一に白濁した後、送液速度12g/分間に上げ、総液量が1,400部になったところで、イオン交換水の滴下を止めた。その後、減圧下で溶媒の除去を行い、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は150nm、樹脂粒子の固形分濃度は30%であった。
イオン交換水720部にエステルワックス180部(日油株式会社製、WE-11、植物由来モノマーの合成ワックス、融点67℃)、界面活性剤としてアニオン系界面活性剤17部(第一工業製薬株式会社製、ネオゲン(登録商標)SC、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)を添加した。これを90℃に加熱しながらホモジナイザーで分散処理し、[ワックス分散液W-1]を得た。得られたワックス粒子の体積平均粒径は300nm、樹脂粒子の固形分濃度は25%であった。
水1,200部に、カーボンブラック(Printex(登録商標)35、デクサ社製)〔DBP吸油量=42mL/100mg、pH=9.5〕500部及び[非晶質ポリエステル樹脂B-1]500部を加え、ヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製)で混合し、混合物を、2本ロールを用いて150℃で30分間混練後、圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、マスターバッチ[MB-1]を得た。
<油相の調製>
[非晶質ポリエステル樹脂A-1]80部、[ワックス分散液W-1]50部(固形分)、[非晶質ポリエステル樹脂B-1]450部、フレーク状のリサイクルPET樹脂[P-1]150部及び[MB-1]100部を容器に入れ、TKホモミキサー(プライミクス株式会社製)で5,000rpmで60分間混合し、[油相1]を得た。
水990部、ドデシル硫酸ナトリウム20部、及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とした。
[油相1]700部をTKホモミキサーで回転数8,000rpmで撹拌しながら28%アンモニア水20部を加え、10分間混合した後、[水相1]1,200部を徐々に滴下していき、[乳化スラリー1]を得た。得られた[乳化スラリー1]の体積平均粒径は、560nmであった。
撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃にて180分間脱溶剤した後、[脱溶剤スラリー1]を得た。
[脱溶剤スラリー1]に[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]70部(固形分)を添加し、更に3%塩化マグネシウム溶液100部を滴下して5分攪拌した後、60℃に昇温し、粒径が5.0μmになったところで塩化ナトリウムを50部添加して凝集工程を終了し、[凝集スラリー1]を得た。
[非晶質ポリエステル樹脂B-2]100部と、メチルエチルケトン300部とを容器に入れ、TKホモミキサー(プライミクス株式会社製)で混合溶解させ、[樹脂溶解液1]を得た。
別途、水990部、ドデシル硫酸ナトリウム20部、及びメチルエチルケトン90部を混合撹拌し、乳白色の液体得た。これを[水相2]とした。
[樹脂溶解液1]をTKホモミキサーで、回転数8,000rpmで撹拌しながら20%水酸化ナトリウム水溶液20部を加え、10分間混合した後、[水相2]1,200部を徐々に滴下していき、[微粒子分散スラリー1]を得た。撹拌機及び温度計をセットした容器に、[微粒子分散スラリー1]を投入し、30℃180分脱溶剤した後、[微粒子分散液1]を得た。得られた[微粒子分散液1]の体積平均粒径は、75nmであった。
[凝集スラリー1]を攪拌しながら[微粒子分散液1]200部(固形分)を添加し、更に3%塩化マグネシウム溶液100部を滴下して5分攪拌した後、70℃に加熱して、所望の平均円形度である0.957になったところで塩化ナトリウムを50部添加して冷却し、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、以下の(1)~(4)の操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
(2):前記(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):前記(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
(4):前記(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
得られた[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmのメッシュで篩い[樹脂粒子母体1]を得た。
[樹脂粒子母体1]100部に対して、外添剤として疎水性シリカ(HDK(登録商標)H2000、クラリアント株式会社製)2.0部をヘンシェルミキサーにて混合し、目開き500メッシュの篩を通過させ、[トナー1]を得た。
実施例1において、<油相の調製>の工程で使用したPET樹脂[P-1]の添加部数、及び<微粒子分散液の調整>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-2]の添加部数(<シェル化及び融着>の工程で使用した[微粒子分散液1]中の[非晶質ポリエステル樹脂B-2]の添加部数)を、下記表2に記載した通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2の[トナー2]を得た。
実施例1において、<油相の調製>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-1]の添加部数及びPET樹脂[P-1]の添加部数を、下記表2に記載した通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3の[トナー3]を得た。
実施例1において、<油相の調製>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-1]の添加部数及びPET樹脂[P-1]の添加部数、並びに<微粒子分散液の調整>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-2]の添加部数(<シェル化及び融着>の工程で使用した[微粒子分散液1]中の[非晶質ポリエステル樹脂B-2]の添加部数)を、下記表2に記載した通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例4の[トナー4]を得た。
実施例1において、<油相の調製>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-1]の添加部数を下記表2に記載した通りに変更し、PET樹脂[P-1]150部をフレーク状のリサイクルPBT樹脂[P-2]50部に変更し、かつ<微粒子分散液の調整>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-2]の添加部数(<シェル化及び融着>の工程で使用した[微粒子分散液1]中の[非晶質ポリエステル樹脂B-2]の添加部数)を下記表2に記載した通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例5の[トナー5]を得た。
実施例1において、<油相の調製>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-1]の添加部数を下記表2に記載した通りに変更し、<油相の調製>の工程でPET樹脂[P-1]を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1の[トナー6]を得た。
実施例1において、<油相の調製>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-1]の添加部数及びPET樹脂[P-1]の添加部数、並びに<微粒子分散液の調整>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-2]の添加部数(<シェル化及び融着>の工程で使用した[微粒子分散液1]中の[非晶質ポリエステル樹脂B-2]の添加部数)を、下記表2に記載した通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2の[トナー7]を得た。
実施例1において、<油相の調製>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-1]の添加部数を下記表2に記載した通りに変更し、<シェル化及び融着>の工程で[微粒子分散液1]を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例3の[トナー8]を得た。
実施例1において、<油相の調製>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-1]の添加部数を下記表2に記載した通りに変更し、<油相の調製>の工程でPET樹脂[P-1]を添加せず、かつ<シェル化及び融着>の工程で[微粒子分散液1]を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例4の[トナー9]を得た。
実施例1において、<油相の調製>の工程で[非晶質ポリエステル樹脂B-1]450部を、[非晶質ポリエステル樹脂B-2]700部に変更し、PET樹脂[P-1]を添加せず、かつ<シェル化及び融着>の工程で[微粒子分散液1]を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例5の[トナー10]を得た。
(比較例6)
実施例1において、<油相の調製>の工程で使用した[非晶質ポリエステル樹脂B-1]の添加部数及びPET樹脂[P-1]の添加部数を、下記表2に記載した通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例6の[トナー11]を得た。
得られた各トナーをエポキシ系樹脂(Devcon S-31、株式会社ITWパフォーマンスポリマーズ&フルイズジャパン社製)に包埋して硬化させた後、ナイフで断面出しして、ウルトラミクロトーム(Leica ULTRACUT UCT、Leica社製、ダイヤナイフ使用)を用いて、80nmの厚さに切除し、トナーの超薄切片を作製した。作製したトナーの超薄切片を、四酸化ルテニウムで5分間ガス暴露し、シェルとコアを識別染色した。その後、透過型電子顕微鏡(TEM)(H-7000、株式会社日立ハイテク製)を用いて、加速電圧100kV、観察倍率15k倍で観察した。この際、観察するトナーは、任意に10個選択して撮影を行った。前記TEM画像の一例として、実施例1のトナーの断面像を図6に示す。
(1)Straight Lineでスケールをなぞった直線を引いた。AnalyzeのSet Scaleでその実長と単位を設定した。
(2)樹脂粒子1個の前記断面像における該樹脂粒子の外周をFreehand-sectionsで囲い、「領域1」を作成した。
(3)前記樹脂粒子1個の前記断面像におけるシェル層を除いた領域の外周(即ち、シェル層とコア層との境界)をFreehand-sectionsで囲い、「領域2」を作成した。
(4)前記「領域1」の重量中心をAnalyzeにより求めた。
(5)独自に開発したプラグインを使用し、前記「領域1」の外周、即ち、前記(2)において前記樹脂粒子1個の外周をFreehand-sectionsで囲った線を等間隔に100分割した座標から、前記(4)で求めた樹脂粒子の重量中心に向かって直線を引いた。
(6)前記(5)で作成した100個の各直線の前記「領域1」を通る長さから、前記「領域2」を通る長さを除いたものの長さを、前記(1)で作成したスケールをなぞった直線を利用して算出し、100個の平均をとったものを、前記樹脂粒子1個のシェル層の厚さとした。
(7)前記(2)~(6)の操作を10個の樹脂粒子について行い、10個の樹脂粒子のシェル層の厚さの平均値を算出した。
下記表3-1に結果を示す。また、下記表3において、コアシェル構造を有するものを「〇」、コアシェル構造を有しないものを「×」で示す。
得られた各トナーをエポキシ系樹脂(Devcon S-31、株式会社ITWパフォーマンスポリマーズ&フルイズジャパン社製)に包埋して硬化させた後、ナイフで断面出しして、ウルトラミクロトーム(Leica ULTRACUT UCT、Leica社製、ダイヤナイフ使用)を用いて、50nmの厚さに切除し、樹脂粒子の超薄切片を作製した。作製したトナーの超薄切片を、基板上(ZnS)に回収し、ナノスケール赤外分光分析システム(nanoIR2、アナシスインスツルメント社製)を用い、シェル層をAFM-IR法にて測定した。測定範囲は、1,900cm-1から910cm-1とし、分解能は2cm-1として、得られたAFM-IR吸収スペクトルから、シェル層の化学構造を解析した。
下記表3-1において、シェル層がバイオマス由来樹脂を含有しないものを「〇」、シェル層がバイオマス由来樹脂を含有するものを「×」、コアシェル構造を有しないものを「-」で示す。
なお、標準品としては、シュウ酸標準体(HOxII、NIST製)を使用した。
環境対応樹脂比率を算出するために、まず、各トナーの全質量に対する、バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量(A)、即ちバイオマス度を下記式(1)により算出した。また、PET又はPBTの含有量(B)を、各成分の配合量から算出した。
次に、下記式(2)により、環境対応樹脂比率を算出した。
バイオマス度(%)=14C濃度(pMC)/107.5×100 ・・・ 式(1)
環境対応樹脂比率(質量%)=バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量(A)+PET又はPBTの含有量(B) ・・・ 式(2)
<<環境対応性>>
実施例1~5及び比較例1~6で得られたトナー中の環境対応樹脂比率により、下記評価基準に基づき「環境対応性」を評価した。
-「環境対応性」の評価基準-
○:環境対応樹脂比率が、35質量%以上
△:環境対応樹脂比率が、10質量%以上35質量%未満
×:環境対応樹脂比率が、10質量%未満
imageo MP C5503(株式会社リコー製)に使用されているキャリアと、実施例1~5及び比較例1~6で得られたトナーとを、それぞれトナーの濃度が5%となるように混合し、現像剤を得た。
imageo MP C5503(株式会社リコー製)のユニットに前記現像剤を投入した後、PPC用紙タイプ6000<70W>A4 T目(株式会社リコー製)に2cm×15cmの長方形のベタ画像を、トナーの付着量が0.40mg/cm2となるように形成した。このとき、定着ローラの表面温度を変化させ、ベタ画像の現像残画像が所望の場所以外の場所に定着されるコールドオフセットが発生するかどうかを観察し、コールドオフセット温度(定着下限温度)を求め、下記評価基準に基づき「低温定着性」を評価した。
-「低温定着性」の評価基準-
〇:コールドオフセット温度が、110℃未満
△:コールドオフセット温度が、110℃以上125℃未満
×:コールドオフセット温度が、125℃以上
imageo MP C5503(株式会社リコー製)に使用されているキャリアと、実施例1~5及び比較例1~6で得られたトナーとを、トナーの濃度が5%となるように混合し、現像剤を得た。
imageo MP C5503(株式会社リコー製)のユニットに前記現像剤を投入した後、PPC用紙タイプ6000<70W>A4 T目(株式会社リコー製)に印字率2%のプリントパターンを、高温高湿環境下(温度27℃、湿度80%)にて1ジョブ当たり1枚で印字した。10,000枚毎に感光体部分を目視で観察しながら印刷し、下記評価基準に基づき「耐フィルミング性」を評価した。
-「耐フィルミング性」の評価基準-
○:200,000枚で感光体フィルミングが未発生
△:80,000枚~200,000枚で感光体フィルミングが発生した
×:70,000枚までに感光体フィルミングが発生した
<1> 少なくとも結着樹脂を含有する樹脂粒子であって、
前記結着樹脂が、バイオマス由来樹脂及びポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートを含有し、
前記バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aと、前記ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートの含有量Bとが、A>Bを満たし、
前記樹脂粒子が、シェル層及びコア層からなるコアシェル構造を有し、
前記シェル層の平均厚さが100nm~500nmであることを特徴とする樹脂粒子である。
<2> 前記シェル層が、前記バイオマス由来樹脂を含有しない結着樹脂からなる、前記<1>記載の樹脂粒子である。
<3> 前記シェル層の平均厚さが200nm~300nmである、前記<1>から<2>のいずれかに記載の樹脂粒子である。
<4> 前記樹脂粒子の全質量に対する、前記バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aと、前記ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートの含有量Bとの合計含有量[A+B]が、35質量%以上である、前記<1>から<3>のいずれかに記載の樹脂粒子である。
<5> 前記樹脂粒子の全質量に対する前記バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aが、25質量%~35質量%である、前記<4>に記載の樹脂粒子である。
<6> 前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度が、10.8pMC以上である、前記<1>から<5>のいずれかに記載の樹脂粒子である。
<7> 前記<1>から<6>のいずれかに記載の樹脂粒子の製造方法であって、
バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aと、ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートの含有量BとがA>Bを満たすように、前記バイオマス由来樹脂及び前記ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートを含有する結着樹脂を有機溶媒に溶解又は分散させた油相を調製する工程と、
前記油相に水相を添加して、油中水型分散液から水中油型分散液に転相乳化させる工程と、
前記水中油型分散液中の微粒子を凝集させた凝集粒子を調製する工程と、
前記凝集粒子に、シェル層及びコア層からなるコアシェル構造を有するように、かつ前記シェル層の平均厚さが100nm~500nmとなるようにシェル層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする樹脂粒子の製造方法である。
<8> 前記<1>から<6>のいずれかに記載の樹脂粒子を含有することを特徴とするトナーである。
<9> 前記<8>に記載のトナーを含有することを特徴とする現像剤である。
<10> 前記<8>に記載のトナーを収容することを特徴とするトナー収容ユニットである。
<11> 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成するトナーを備える現像手段と、
を有し、
前記トナーが、前記<8>に記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
<12> 前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
トナーを用いて前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成する現像工程と、
を含み、
前記トナーが、前記<8>に記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法である。
10K ブラック用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写体クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電装置(帯電ローラ)
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第一走行体
34 第二走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像器
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック現像ユニット
45Y イエロー現像ユニット
45M マゼンタ現像ユニット
45C シアン現像ユニット
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像装置
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電装置
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100A、100B、100C 画像形成装置
110 プロセスカートリッジ
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
L 露光
Claims (9)
- 少なくとも結着樹脂を含有する樹脂粒子を含有し、
前記結着樹脂が、バイオマス由来樹脂及びポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートを含有し、
前記バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aと、前記ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートの含有量Bとが、A>Bを満たし、
前記樹脂粒子が、シェル層及びコア層からなるコアシェル構造を有し、
前記シェル層の平均厚さが100nm~500nmであることを特徴とするトナー。 - 前記シェル層が、前記バイオマス由来樹脂を含有しない結着樹脂からなる、請求項1に記載のトナー。
- 前記シェル層の平均厚さが200nm~300nmである、請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
- 前記樹脂粒子の全質量に対する、前記バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aと、前記ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートの含有量Bとの合計含有量[A+B]が、35質量%以上である、請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- 前記樹脂粒子の全質量に対する前記バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aが、25質量%~35質量%である、請求項4に記載のトナー。
- 前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度が、10.8pMC以上である、請求項1から5のいずれかに記載のトナー。
- 請求項1から6のいずれかに記載のトナーの製造方法であって、
バイオマス由来樹脂のバイオマス由来成分の含有量Aと、ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートの含有量BとがA>Bを満たすように、前記バイオマス由来樹脂及び前記ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートを含有する結着樹脂を有機溶媒に溶解又は分散させた油相を調製する工程と、
前記油相に水相を添加して、油中水型分散液から水中油型分散液に転相乳化させる工程と、
前記水中油型分散液中の微粒子を凝集させた凝集粒子を調製する工程と、
前記凝集粒子に、シェル層及びコア層からなるコアシェル構造を有するように、かつ前記シェル層の平均厚さが100nm~500nmとなるようにシェル層を形成する工程と、
を含むことを特徴とするトナーの製造方法。 - 請求項1から6のいずれかに記載のトナーを収容することを特徴とするトナー収容ユニット。
- 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成するトナーを備える現像手段と、
を有し、
前記トナーが、請求項1から6のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。
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