(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023133117
(43)【公開日】2023-09-22
(54)【発明の名称】樹脂粒子、トナー、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置及び画像形成方法
(51)【国際特許分類】
G03G 9/087 20060101AFI20230914BHJP
G03G 9/09 20060101ALI20230914BHJP
【FI】
G03G9/087 331
G03G9/09
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022200071
(22)【出願日】2022-12-15
(31)【優先権主張番号】P 2022038542
(32)【優先日】2022-03-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100107515
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 浩一
(72)【発明者】
【氏名】不破 一興
(72)【発明者】
【氏名】溝口 由花
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 純一
(72)【発明者】
【氏名】杉山 俊彦
(72)【発明者】
【氏名】松下 奈津子
【テーマコード(参考)】
2H500
【Fターム(参考)】
2H500AA01
2H500AA06
2H500CA06
2H500CA29
2H500CA44
2H500EA31A
2H500EA42B
2H500EA42C
2H500EA44B
2H500FA04
(57)【要約】
【課題】結着樹脂として植物由来樹脂とPETを使用しても、耐候性が高い樹脂粒子を提供する。
【解決手段】本発明に係る樹脂粒子は、結着樹脂と着色剤を含む樹脂粒子であって、前記結着樹脂は、ポリエチレンテレフタレートと植物由来樹脂を含み、前記着色剤は、イソインドリン顔料を含み、前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度が、5.4pMC以上である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
結着樹脂と着色剤を含む樹脂粒子であって、
前記結着樹脂は、ポリエチレンテレフタレートと植物由来樹脂を含み、
前記着色剤は、イソインドリン顔料を含み、
前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度が、5.4pMC以上である樹脂粒子。
【請求項2】
前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度が、10pMC~70pMCである請求項1に記載の樹脂粒子。
【請求項3】
前記イソインドリン顔料の含有量をA、前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度をB、前記ポリエチレンテレフタレートの含有量をCとしたとき、(A/(B+C))が1/20以上である請求項1に記載の樹脂粒子。
【請求項4】
前記(A/(B+C))が1/15以上である請求項3に記載の樹脂粒子。
【請求項5】
請求項1に記載の樹脂粒子からなるトナー。
【請求項6】
請求項5に記載のトナーと、キャリアとを含む現像剤。
【請求項7】
請求項5に記載のトナーを収容したトナー収容ユニット。
【請求項8】
静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体の上に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像部と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写部と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着部と、を備え、
前記トナーが、請求項5に記載のトナーである画像形成装置。
【請求項9】
静電潜像担持体の上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着する定着工程と、
を含み、
前記トナーが、請求項5に記載のトナーである画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂粒子、トナー、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂粒子は、オフィス等、様々な場所において、複合機(MFP)及びプリンタ等の画像形成装置のトナーとして広く利用されている。トナーには、環境への負荷低減を図るため、例えば、トナー自体の低温定着性向上による消費電力の低減、製造時のエネルギー削減、結着樹脂へのバイオマス(植物)由来樹脂の使用、結着樹脂へのリサイクル原料の使用等が検討されている。特に、植物由来樹脂は樹脂粒子の耐久性を悪化させる傾向にあるため、樹脂粒子の耐熱保存性する観点から、植物由来樹脂を結着樹脂として多量に使用しない必要がある。
【0003】
植物由来樹脂を用いて製造した結着樹脂を含むトナーとして、例えば、再生品が簡単に入手でき耐久性の高いPETと、植物由来樹脂を組み合わせる方法がある。例えば、結着樹脂としてバイオベースおよび再生PETの総量を樹脂中に約70%使用することで、持続可能なトナーを提供する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の技術のように、植物由来樹脂とPET樹脂を併用すると、植物由来樹脂によって強度が低下しているのに加え、更にPETによって樹脂が脆くなることで微小なひび割れが起き、耐候性が著しく低下する、という問題があった。
【0005】
本発明の一態様は、結着樹脂として植物由来樹脂とPETを使用しても、耐候性が高い樹脂粒子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る樹脂粒子の一態様は、
結着樹脂と着色剤を含む樹脂粒子であって、
前記結着樹脂は、ポリエチレンテレフタレートを含み、
前記着色剤は、イソインドリン顔料を含み、
前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度が、5.4pMC以上である。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一態様は、結着樹脂として植物由来樹脂とPETを使用しても、耐候性が高い樹脂粒子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【
図2】一実施形態に係る画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。
【
図3】一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【
図5】一実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、実施形態は以下の記述によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、本明細書において数値範囲を示す「~」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
【0010】
<樹脂粒子>
一実施形態に係る樹脂粒子について説明する。一実施形態に係る樹脂粒子は、結着樹脂及び着色剤を含み、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。
【0011】
(放射性炭素同位体14C濃度)
一実施形態に係る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)は、5.4pMC以上であり、10pMC以上が好ましく、13pMC以上がより好ましく、15pMC以上がさらに好ましい。14C濃度は、70pMC以下であることが好ましい。14C濃度が5.4pMC以上であると、バイオマス度が低くなり過ぎず、環境負荷の低減を達成できる。14C濃度が70pMC以下であると、トナーとしての強度を維持することができる。
【0012】
pMC(percent modern carbon)は14C濃度を表す単位の一つであり、西暦1950年の標準試料の14C濃度を100%とするときに、未知試料の14C濃度をそれに対する比として%で表すものである。ただし、現在の大気中の14C濃度は、年々増加しているため、補正のためにこの値に係数をかけることが規定されている。補正係数は、その年度に応じた係数を使用することとする。
【0013】
14C濃度は、下記式(1)のバイオマス度で表される。
バイオマス度(%)=14C濃度(pMC)×0.935 ・・・式(1)
【0014】
14C濃度が5.4pMC以上であるとは、バイオマス度が約5%以上であることを意味しており、これはカーボンニュートラルの観点からも要望される濃度である。14C濃度は20%以上がより好ましく、40%以上が更に好ましい。
【0015】
14C濃度は炭素を含む石油化学製品の炭素元素成分中で、どの程度の量の炭素が植物由来の炭素であるかを規定するものである。なお、石油化学製品の炭素元素中における14Cの濃度は、例えば、米国試験材料協会のASTM規格であるASTM-D6866に従って測定できる。
【0016】
14Cは自然界(大気中)に存在し、植物が活動している間は光合成によって植物内に取り込まれ、大気中におけるCO2中の14C濃度と植物の有機成分における炭素中の14C濃度と平衡な濃度(107.5pMC)となっている。植物が生命活動を停止した段階から光合成による炭素の取り込みが停止して、14Cの半減期である5730年に従い14C濃度は減少する。生物を源とする化石資源は、生命活動停止から数万年~数億年を経過しているため、14C濃度は殆ど検出されない。
【0017】
樹脂粒子の14C濃度を上げるには、材料となる、結着樹脂、結晶性樹脂及び離型剤として、植物を原料としたものを使用する方法が挙げられる。
【0018】
[結着樹脂]
本実施形態で用いる結着樹脂は、少なくとも1種の非晶質(非晶性)樹脂と、ポリエチレンテレフタレート(PET)と、植物(バイオマス)由来樹脂を含む。
【0019】
(非晶質樹脂)
非晶質樹脂としては、非晶質樹脂は、テルペン樹脂や非晶質(非晶性)ポリエステル樹脂が好ましく、低温定着に有利な非晶質ポリエステル樹脂がより好ましい。非晶質ポリエステル樹脂の中でも、線状のポリエステル樹脂が好ましい。線状のポリエステル樹脂の中でも、未変性ポリエステル樹脂が好ましい。
【0020】
なお、未変性ポリエステル樹脂とは、多価アルコールと、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステル等の多価カルボン酸又はその誘導体とを用いて得られるポリエステル樹脂であって、イソシアネート化合物等により変性されていないポリエステル樹脂である。
【0021】
非晶質ポリエステル樹脂としては、ウレタン結合及びウレア結合を有しないことが好ましい。
【0022】
非晶質ポリエステル樹脂は、多価アルコールと、多価カルボン酸とを用いて得られる。
【0023】
多価アルコールとしては、例えば、ジオール等が挙げられる。
【0024】
ジオールとしては、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、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)プロパン等のビスフェノール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、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)付加物等が挙げられる。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、植物由来のエチレングリコールやプロピレングリコールを含むことが好ましい。
【0025】
多価カルボン酸としては、例えば、ジカルボン酸等が挙げられる。
【0026】
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;ドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸等の炭素数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、変性された精製ロジン等が挙げられる。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。
【0027】
変性された精製ロジンとしては、アクリル酸、フマル酸、及びマレイン酸で変性されたものが好ましい。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。
【0028】
非晶質ポリエステル樹脂は、構成成分としてジカルボン酸成分を含む場合、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を50mol%以上含有することが好ましい。これにより、樹脂粒子の耐熱保存性を向上できる。
【0029】
これらの中でも、植物由来の飽和脂肪族のコハク酸、変性された精製ロジンを含むことが好ましい。植物由来であることによりカーボンニュートラル性を高めることができる。飽和脂肪族は結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化性を高める効果があり、結晶性ポリエステル樹脂のアスペクト比を高め、低温定着性を向上させることができる。
【0030】
また、酸価、水酸基価を調整する目的で、非晶質ポリエステル樹脂は、その樹脂鎖の末端に3価以上のカルボン酸及び3価以上のアルコールの少なくともいずれかを含んでいてもよい。
【0031】
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等が挙げられる。
【0032】
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、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
【0033】
非晶質ポリエステル樹脂の分子量としては、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。GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)測定において、重量平均分子量(Mw)3,000~10,000であることが好ましい。数平均分子量(Mn)は、1,000~4,000であることが好ましい。重量平均分子量(Mw)の数平均分子量(Mn)に対する比(Mw/Mn)は、1.0~4.0であることが好ましい。分子量が上記下限値以上の場合、トナー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。分子量が上記上限値以下の場合、トナー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。
【0034】
重量平均分子量(Mw)は、4,000~7,000がより好ましい。数平均分子量(Mn)は、1,500~3,000がより好ましい。Mw/Mnは、1.0~3.5がより好ましい。
【0035】
非晶質ポリエステル樹脂の酸価としては、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。1mgKOH/g~50mgKOH/gが好ましく、5mgKOH/g~30mgKOH/gがより好ましい。酸価が、1mgKOH/g以上であることにより、トナーが負帯電性となりやすく、更には、紙への定着時に、紙とトナーの親和性が良くなり、低温定着性を向上させることができる。酸価が、50mgKOH/g以下であることにより、帯電安定性、特に環境変動に対する帯電安定性が低下することを抑制することができる。
【0036】
非晶質ポリエステル樹脂の水酸基価としては、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、5mgKOH/g以上であることが好ましい。
【0037】
非晶質ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、40℃~80℃が好ましく、50℃~70℃がより好ましい。ガラス転移温度Tgが、40℃以上であることにより、トナーの耐熱保存性、及び現像機内での攪拌等のストレスに対する耐久性が十分なものとなると共に、耐フィルミング性も良好となる。ガラス転移温度Tgが80℃以下であることにより、トナーの定着時における加熱及び加圧による変形が十分なものとなり、低温定着性が良好となる。
【0038】
非晶質ポリエステル樹脂の分子構造は、溶液又は固体によるNMR測定の他、X線回折、GC/MS、LC/MS、IR測定等により確認することができる。簡便には赤外線吸収スペクトルにおいて、965±10cm-1及び990±10cm-1にオレフィンのδCH(面外変角振動)に基づく吸収を有しないものを非晶質ポリエステル樹脂として検出する方法が挙げられる。
【0039】
(PET)
PETとしては、環境負荷低減のため、再生PETであることが好ましい。PETの分子量分布、組成、製造方法、使用する際の形態等については、特に制限されることはない。また、オフスペックの繊維クズやペレットを用いることもできる。非晶質ポリエステル樹脂の合成時に、リサイクルPETを導入する比率を調整することで、環境対応比率とトナー品質を調整することができる。
【0040】
((PETの配合量の算出方法及び分析方法))
結着樹脂に含まれるPETの配合量は、どのような手法を用いて算出してもよい。PETの含有量の分析方法及び算出方法として、例えば、樹脂粒子からゲル浸透クロマトグフィー(GPC)等により結着樹脂に含まれる成分を分離し、その分離した各成分について後述の分析手法を用いることで、構成成分の質量比を算出することができる。
【0041】
また、反応試薬(10%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH:Tetramethyl ammonium hydroxide)/メタノール溶液)による300℃のガスクロマトグラフ質量分析法(GC/MS)により、樹脂粒子中のエステル結合部をメチル化によるソフトな分解から主な構成成分を推定し、全イオン電流クロマトグラム(TICC)強度の検量線を引くことで、結着樹脂に含まれる各構成成分を定量分析できる。
【0042】
GPCによる各構成成分の分離は、例えば、以下の方法により行うことができる。
【0043】
THF(テトラヒドロフラン)を移動相としたGPC測定において、溶出液についてフラクションコレクター等により分取を行い、溶出曲線の全面積分のうちの所望の分子量部分に相当するフラクションをまとめる。
【0044】
このまとめた溶出液をエバポレーター等により濃縮及び乾燥した後、固形分を重クロロホルム又は重THF等の重溶媒に溶解させ、1H-NMR測定を行い、各元素の積分比率から、溶出成分における結着樹脂の構成モノマー比率を算出する。
【0045】
また、他の手法としては、溶出液を濃縮した後、水酸化ナトリウム等により加水分解を行い、分解生成物を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)等により定性定量分析することで、結着樹脂の構成モノマー比率を算出することもできる。
【0046】
PETの含有量としては、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、樹脂粒子100質量部に対して、5質量部~70質量部が好ましく、10質量部~50質量部がより好ましい。PETの含有量が、樹脂粒子100質量部に対して70質量部以下であれば、低温定着性を発揮できる。PETの含有量が、樹脂粒子100質量部に対して5質量部以上であれば、環境負荷の低減の効果が発揮できる。PETの含有量が上記のより好ましい範囲であると、樹脂粒子の低温定着性の発揮と環境負荷の低減を両立する点で有利である。
【0047】
一実施形態に係る樹脂粒子を分析する際の樹脂粒子に含まれるPET等の各成分の分離手段の一例を詳細に示す。まず、樹脂粒子1gを100mLのTHF中に投入し、25℃の条件下、30分間攪拌しながら可溶分が溶解した溶解液を得る。溶解液を目開き0.2μmのメンブランフィルターにてろ過し、樹脂粒子中のTHF可溶分を得る。次いで、これをTHFに溶解してGPC測定用の試料とし、前述の各樹脂の分子量測定に用いるGPCに注入する。一方、GPCの溶出液排出口にフラクションコレクターを配置して、所定のカウントごとに溶出液を分取しておき、溶出曲線の溶出開始(曲線の立ち上がり)から面積率で5%毎に溶出液を得る。次いで、各溶出分について、1mLの重クロロホルムに30mgのサンプルを溶解させ、基準物質として0.05体積%のテトラメチルシラン(TMS)を添加する。溶液を5mm径のNMR測定用ガラス管に充填し、核磁気共鳴装置(日本電子株式会社製JNM-AL400)を用い、23℃~25℃の温度下、128回の積算を行い、スペクトルを得る。樹脂粒子に含まれるPET樹脂等のモノマー組成及び構成比率は、得られたスペクトルのピーク積分比率から求めることができる。
【0048】
(植物(バイオマス)由来樹脂)
一実施形態に係る樹脂粒子は、バイオマス由来樹脂を含有する。バイオマス由来樹脂は、結着樹脂に含まれる非晶質樹脂と、後述の結晶性樹脂及び非晶性樹脂の少なくとも1つに含まれていてよい。
【0049】
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。バイオマス由来樹脂は、後述する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く、離型剤等のその他の成分に含まれていてもよい。樹脂粒子は、樹脂粒子を構成するアルコール成分及び酸成分の、石油由来の成分と植物由来の成分との比率を調整することで、後述する環境対応比率及び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。
【0050】
(結晶性樹脂)
一実施形態に係るトナーは、低温定着性の向上を図るため、結晶性樹脂を含むことが好ましい。
【0051】
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る。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、変性結晶性樹脂等が挙げられる。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。
【0052】
((結晶性ポリエステル樹脂))
以下、結晶性ポリエステル樹脂について説明する。
結晶性ポリエステル樹脂は、多価アルコールと、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステル等の多価カルボン酸成分又はその誘導体から得られる。
【0053】
なお、本実施形態において、結晶性ポリエステル樹脂とは、上記のように、多価アルコールと、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステル等の多価カルボン酸又はその誘導体とを用いて得られるものをいい、ポリエステル樹脂を変性したもの、例えば、反応性前駆体(プレポリマー)、及びそのプレポリマーを架橋及び/又は伸長反応させて得られる樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂には属さない。
【0054】
-多価アルコール-
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、及び3価以上のアルコールが挙げられる。
【0055】
ジオールとしては、例えば、飽和脂肪族ジオール等が挙げられる。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、分岐飽和脂肪族ジオールが挙げられるが、これらの中でも、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。飽和脂肪族ジオールが分岐型であると、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が低下してしまうことがある。また、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。
【0056】
飽和脂肪族ジオールとしては、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、1,14-エイコサンデカンジオール等が挙げられる。これらの中でも、前記結晶性ポリエステル樹脂の結晶性が高く、シャープメルト性に優れる点で、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオールが好ましい。
【0057】
3価以上の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等が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0058】
-多価カルボン酸成分-
多価カルボン酸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、2価のカルボン酸、及び3価以上のカルボン酸が挙げられる。
【0059】
2価の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、1,18-オクタデカンジカルボン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸;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、メサコニン酸等の芳香族ジカルボン酸;等が挙げられる。更に、これらの無水物やこれらの低級(炭素数1~3)アルキルエステルも挙げられる。中でも、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以下の飽和脂肪族が好ましい。
【0060】
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級(炭素数1~3)アルキルエステル等が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0061】
結晶性ポリエステル樹脂は、炭素数4~12の直鎖飽和脂肪族ジカルボン酸と、炭素数2~12の直鎖飽和脂肪族ジオールとから構成されることが好ましい。これにより、結晶性が高く、シャープメルト性に優れるため、優れた低温定着性を発揮できる。
【0062】
また、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性及び軟化点を制御する方法として、ポリエステル合成時にアルコール成分にグリセリン等の3価以上の多価アルコールや、酸成分に無水トリメリット酸等の3価以上の多価カルボン酸を追加して縮重合を行った非線状ポリエステル等を設計、使用する等の方法が挙げられる。
【0063】
結晶性ポリエステル樹脂の分子構造は、溶液や固体によるNMR測定の他、X線回折、GC/MS、LC/MS、IR測定等により確認することができるが、簡便には赤外線吸収スペクトルにおいて、965±10cm-1又は990±10cm-1にオレフィンのδCH(面外変角振動)に基づく吸収を有するものを例としてあげることができる。
【0064】
分子量については、上記の分子量分布がシャープで低分子量のものが低温定着性に優れ、分子量が低い成分が多いと耐熱保存性が悪化するという観点から、鋭意検討した結果、o-ジクロロベンゼンの可溶分のGPCによる分子量分布で、横軸をlog(M)、縦軸を重量%で表した分子量分布図のピーク位置が3.5~4.0の範囲にあり、ピークの半値幅が1.5以下であり、重量平均分子量(Mw)が3,000~30,000、数平均分子量(Mn)が1,000~10,000、重量平均分子量Mwの数平均分子量Mnに対する比(Mw/Mn)が1~10であることが好ましい。
【0065】
重量平均分子量(Mw)が5,000~15,000、数平均分子量(Mn)が2,000~10,000、Mw/Mnが1~5であることが好ましい。
【0066】
結晶性ポリエステル樹脂の酸価は、紙と樹脂との親和性の観点から、目的とする低温定着性を達成するためにはその酸価が5mgKOH/g以上、転相乳化法による微粒子の作製のためには、7mgKOH/g以上であることがより好ましく、一方、ホットオフセット性を向上させるには45mgKOH/g以下のものであることが好ましい。また、結晶性高分子の水酸基価については、所定の低温定着性を達成し、かつ良好な帯電特性を達成するためには0mgKOH/g~50mgKOH/g、より好ましくは5mgKOH/g~50mgKOH/gのものが好ましい。
【0067】
[着色剤]
本発明の着色剤は、少なくとも1種類のイソインドリン顔料を含む。耐候性の高いイソインドリン顔料を添加しておくことで、植物由来樹脂とPETとの併用による強度低下と脆さによる耐候性の悪化を要因とする、樹脂粒子の変色を防ぐことができる。
【0068】
イソインドリン顔料の添加量としては、植物由来樹脂とPETの使用量によって調整することが好ましい。イソインドリン顔料の含有量をA、樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度をB、PETの含有量をCとしたとき、(A/(B+C))>1/20を満たすことが好ましく、(A/(B+C))>1/15であることがより好ましい。即ち、イソインドリン顔料は、樹脂粒子中のバイオマス原料の量と、PETの含有量との和に対して、5%を超える量だけ含まれていることが好ましいといえる。(A/(B+C))が1/20超えると、イソインドリン顔料を添加して過酷な環境においても変色が起こることを抑えられる。
【0069】
着色剤としては、イソインドリン顔料以外の公知の顔料も併用することが可能である。例えば、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、及びそれらの混合物が使用できる。
【0070】
(反応性前駆体)
一実施形態に係る樹脂粒子は、低温定着性向上のために、非晶性樹脂である反応性前駆体(プレポリマー)を含んでもよい。
【0071】
反応性前駆体としては、活性水素基と反応可能な基を持つポリエステル樹脂が挙げられる。
【0072】
前記活性水素基と反応可能な基としては、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基等が挙げられる。
【0073】
反応性前駆体は、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸の少なくともいずれかによって付与される分岐構造を有していてもよい。
【0074】
イソシアネート基を含有するポリエステル樹脂としては、例えば、活性水素基を有するポリエステル樹脂とポリイソシアネートとの反応生成物等が挙げられる。
【0075】
活性水素基を有するポリエステル樹脂は、例えば、ジオールと、ジカルボン酸と、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸の少なくともいずれかと重縮合することにより得られる。
【0076】
3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸は、イソシアネート基を含有するポリエステル樹脂に分岐構造を付与する。
【0077】
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、1,12-ドデカンジオール等の脂肪族ジオール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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、ポリテトラメチレングリコール等のオキシアルキレン基を有するジオール;1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の脂環式ジオール;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、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;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類;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、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等のビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。これらのジオールは、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。
【0078】
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、フマル酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。また、これらの無水物や低級(炭素数1~3)アルキルエステル化物、ハロゲン化物を用いても良い。これらのジカルボン酸は、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。
【0079】
3価以上の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、ソルビトール等の3価以上の脂肪族アルコール;トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等の3価以上のポリフェノール類;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、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等の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等が挙げられる。
【0080】
3価以上のカルボン酸としては、例えば、3価以上の芳香族カルボン酸等が挙げられ、特にはトリメリット酸、ピロメリット酸等の炭素数9以上20以下の3価以上の芳香族カルボン酸が好ましい。また、これらの無水物や、低級(炭素数1~3)アルキルエステル化物、ハロゲン化物を用いても良い。
【0081】
ポリイソシアネートとしては、例えば、ジイソシアネート、3価以上のイソシアネート等が挙げられる。
【0082】
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、1,3-及び/又は1,4-フェニレンジイソシアネート、2,4-及び/又は2,6-トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4'-及び/又は4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI[粗製ジアミノフェニルメタン〔ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)又はその混合物との縮合生成物;ジアミノジフェニルメタンと少量(たとえば5~20質量%)の3官能以上のポリアミンとの混合物〕のホスゲン化物:ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)]、1,5-ナフチレンジイソシアネート、4,4',4"-トリフェニルメタントリイソシアネート、m-及びp-イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2-イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2-イソシアナトエチル)カーボネート、2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアナトヘキサノエート等の脂肪族ジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン-4,4'-ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2-イソシアナトエチル)-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボキシレート、2,5-及び2,6-ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;m-及びp-キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α',α'-テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の芳香脂肪族ジイソシアネート;リジントリイソシアネート、3価以上のアルコールのジイソシアネート変性物等の3価以上のポリイソシアネート;これらのイソシアネートの変性物が挙げられ、これらの2種以上の混合物であっても良い。前記イソシアネートの変性物としては、例えば、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物等が挙げられる。
【0083】
[その他の成分]
一実施形態に係る樹脂粒子は、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、ワックス、外添剤、帯電制御剤、クリーニング性向上剤、磁性材料等が挙げられる。
【0084】
(ワックス)
ワックスとしては、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。低融点の離型剤は、前記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。
【0085】
離型剤としては、例えば、ロウ類、ワックス類、等が好適に挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス;等の天然ワックスが挙げられる。また、これら天然ワックスのほか、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス;等が挙げられる。更に、12-ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド;低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ-n-ステアリルメタクリレート、ポリ-n-ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(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等);側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子、等を用いてもよい。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。
【0086】
カーボンニュートラルの観点からは、植物系ワックスが好ましい。
【0087】
ワックスの融点としては、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、50℃~120℃が好ましく、60℃~90℃がより好ましい。融点が、50℃以上であれば、ワックスが耐熱保存性に悪影響を与えるのを防止でき、120℃以下であれば、低温での定着時にコールドオフセットを起こすという問題を有効に防止できる。ワックスの溶融粘度としては、ワックスの融点より20℃高い温度での測定値として、5cps~1,000cpsが好ましく、10cps~100cpsがより好ましい。溶融粘度が、5cps以上であれば、離型性の低下を防止でき、1,000cps以下であれば、耐ホットオフセット性、低温定着性の効果が十分発揮できる。ワックスの樹脂粒子における含有量としては、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、0質量%~40質量%が好ましく、3質量%~30質量%がより好ましい。ワックスの含有量が、40質量%以下であれば、トナーの流動性悪化を防止することができる。
【0088】
(外添剤)
外添剤として、無機微粒子及び高分子系微粒子等を用いることができる。
【0089】
無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、珪藻土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を挙げることができる。これらの中でも、シリカ、アルミナ、酸化チタンが好ましい。
【0090】
また、無機微粒子は、疎水化処理剤により表面処理を行って、疎水性を高め、高湿度下においても流動特性及び帯電特性の悪化を抑えるようにしてもよい。疎水化処理剤としては、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、変性シリコンオイル等が好ましい疎水化処理剤として挙げられる。
【0091】
高分子系微粒子としては、例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子等が挙げられる。
【0092】
また、無機微粒子の一次粒子の平均粒子径は、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、5nm~2μmであることが好ましく、より好ましくは10nm~500nmである。平均粒子径が5nm以上であれば、無機微粒子の凝集が抑えられ、樹脂粒子中で無機微粒子を均一に分散させることができる。平均粒子径が2μm以下であれば、フィラー効果による耐熱保存性の向上が得られる。
【0093】
なお、平均粒子径とは、透過型電子顕微鏡により得られる写真より直接粒子径を求めた値であり、少なくとも100個以上の粒子を観察しその長径の平均値を用いることが好ましい。
【0094】
無機微粒子のBET法による比表面積は、20m2/g~500m2/gであることが好ましい。
【0095】
無機微粒子の含有量は、樹脂粒子の0.01質量%~5質量%であることが好ましい。
【0096】
(帯電制御剤)
帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、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、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、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP-51、含金属アゾ染料のボントロンS-34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE-82、サリチル酸系金属錯体のE-84、フェノール系縮合物のE-89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP-302、TP-415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA-901、ホウ素錯体であるLR-147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。帯電制御剤は性能を発現し定着性等への阻害がない範囲の量で用いられればよく、樹脂粒子中に0.5質量%~5質量%、好ましくは0.8~3質量%含まれるのが良い。
【0097】
(クリーニング性向上剤)
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に樹脂粒子に添加されるものであれば、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。クリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子等が挙げられる。該ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01μm~1μmのものが好適である。
【0098】
(磁性材料)
磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライト等が挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
【0099】
<樹脂粒子の製造方法>
一実施形態に係る樹脂粒子の製造方法について説明する。一実施形態に係る樹脂粒子の製造方法は、油相作製工程、水相作製工程、転相乳化工程、脱溶媒工程、凝集工程及び融着工程を含み、更に必要に応じて、シェル化工程、洗浄工程、乾燥工程、アニーリング工程及び外添工程等のその他の工程を含む。
【0100】
[油相作製工程]
一実施形態に係る樹脂粒子の製造方法においては、まず有機溶媒中に、樹脂、着色剤、架橋成分、ワックス等を溶解又は分散させた油相を作製する。
【0101】
油相の調整方法としては、有機溶媒中に攪拌をしながら、樹脂、着色剤等を徐々に添加していき、溶解又は分散させればよい。分散に際しては、公知のものが使用でき、例えばビーズミルやディスクミル等の分散機を用いることができる。
【0102】
油相調製工程に用いられる各原料は、上記の<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。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。例えば、油相には帯電制御剤等を添加してもよい。
【0103】
(有機溶媒)
有機溶媒としては、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、沸点が100℃未満の揮発性溶媒であることが、後の有機溶媒除去が容易になる点から好ましい。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、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、イソプロピルアルコール等を単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。 有機溶媒中に溶解あるいは分散させる樹脂がポリエステル骨格を有する樹脂である場合、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系の溶媒もしくはメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系の溶媒を用いたほうが溶解性が高く好ましく、このなかでは溶媒除去性の高い酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトンが特に好ましい。
【0104】
[水相調製工程]
水相調製工程では、水相(水系媒体)を調製する。
【0105】
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、水と混和可能な溶剤、又はこれらの混合物が挙げられる。有機溶剤濃度は、造粒性の点からイオン交換水に対する飽和濃度以下であることが好ましい。
【0106】
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等が挙げられる。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
エステル類としては、例えば、酢酸エチルが挙げられる。
【0110】
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。
【0111】
[転相乳化工程]
油相作製工程で得られた油相を微粒子化する。
【0112】
油相を中和した後、中和した油相にイオン交換水を添加していき、油中水型分散液から水中油型分散液に転相させる転相乳化によって微粒子分散液を得る。
【0113】
転相乳化は、攪拌により行う。
【0114】
攪拌は、通常の撹拌機又は分散装置を用いて、均一に混合及び分散させながら行う。
【0115】
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ができる。例として、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、ヘリカルリボン等の高粘度攪拌翼があげられる。
【0116】
分散装置は、特に限定されず、分散装置としては、超音波分散機、ビーズミル、ボールミル、ロールミル、ホモミキサー、ウルトラミキサー、ディスパーミキサー、貫通型高圧分散装置、衝突型高圧分散装置、多孔型高圧分散装置、超高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー等が挙げられる。通常の撹拌機と分散装置は、併用してもよい。
【0117】
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、パドルやアンカーが好ましい。
【0118】
前記油相を中和するための塩基としては、塩基性無機化合物、塩基性有機化合物のいずれを用いてもよい。塩基性無機化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、アンモニア等が挙げられる。塩基性有機化合物としては、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリブタノールアミン、トリエチルアミン、n-プロピルアミン、n-ブチルアミン、イソプロピルアミン、モノメタノールアミン、モルホリン、メトキシプロピルアミン、ピリジン、ビニルピリジン、イソホロンジアミン等が挙げられる。
【0119】
攪拌翼を用いた場合の、回転数、攪拌時間、及び攪拌温度等の条件としては、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。
【0120】
回転数としては、特に制限はなく、1,00rpm~1,000rpmが好ましく、200rpm~600rpmがより好ましい。
【0121】
攪拌時間及び攪拌温度は、特に制限されず、目的に応じて適宜任意に選択してよい。
【0122】
また、必要に応じて分散剤を使用してもかまわない。分散剤としては、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、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド等が挙げられる。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、界面活性剤が好ましい。
【0123】
界面活性剤としては、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、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤等を用いることができる。
【0124】
陰イオン界面活性剤としては、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、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α-オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等が挙げられる。これらの中でも、フルオロアルキル基を有するものが好ましい。
【0125】
[脱溶媒工程]
脱溶媒工程では、得られた微粒子分散体から有機溶媒を除去する。
【0126】
得られた微粒子分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を攪拌しながら徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。
【0127】
または、得られた微粒子分散体を攪拌しながら乾燥雰囲気中に噴霧することで、液滴中の有機溶媒を完全に除去することもできる。さらに、微粒子分散体を攪拌しながら減圧して、有機溶媒を蒸発除去してもよい。または、微粒子分散体を攪拌しながら気体を吹き付けることで、有機溶剤を蒸発除去してもよい。
【0128】
これらの手段は、単独で用いてもよいし、併用してもよい。
【0129】
着色微粒子分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレードライヤー、ベルトドライヤー、ロータリーキルン等の短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
【0130】
以上の方法で、得られた微粒子分散体から有機溶媒を除去することで、着色微粒子分散液を得ることができる。
【0131】
[凝集工程]
得られた着色微粒子分散液を攪拌しながら任意の粒径になるまで凝集させて凝集粒子を得る。
【0132】
凝集させるためには、凝集剤の添加、pH調整等、既存の方法を使用できる。凝集剤を添加する場合、そのまま添加してもよいが、凝集剤の水溶液にしたほう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、凝集剤は微粒子の粒径を見ながら、徐々に添加することが好ましい。
【0133】
凝集時の分散液の温度は、使用する樹脂のガラス転移温度Tg付近であることが好ましい。着色微粒子分散液の液温が低すぎると、凝集があまり進まないため、効率が悪い。着色微粒子分散液の液温が高すぎると、凝集速度が速くなり、粗大粒子が発生する等、粒径分布が悪化する。
【0134】
狙いの粒径に達したら、凝集を停止させる。凝集を停止させる方法としては、イオン価数の低い塩やキレート剤を添加する方法や、pHを調整する方法、分散液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等が使用できる。
【0135】
以上の方法により、着色凝集粒子の分散液を得ることができる。
【0136】
凝集工程においては、離型剤としてワックスを添加してもよい。その場合、ワックスを水系媒体に分散させた分散液や、記着色微粒子分散液と混合した上で凝集させていくことで、均一にワックスや結晶性樹脂が分散した凝集粒子を得ることができる。
【0137】
(凝集剤)
凝集剤は、一般的な凝集剤を用いることができる。凝集剤としては、例えば、ナトリウム、カリウム等の1価の金属の金属塩や、カルシウム、マグネシウム等の2価の金属の金属塩、鉄、アルミニウム等の3価の金属の金属塩等が使用できる。凝集剤は1種単独で使用してもよし、2種以上を併用してもよい。
【0138】
[融着工程]
得られた前記凝集粒子を熱処理によって融着させて凹凸を減らし、球形化を行う。融着は、着色凝集粒子の分散液を攪拌しながら加熱すればよい。これにより、着色樹脂粒子分散液が得られる。液の温度は、使用している樹脂のガラス転移温度Tgを超えた温度付近であることが好ましい。
【0139】
[シェル化工程]
また、融着工程の後、必要に応じて、融着工程で得られた球形化粒子のシェル化を行い、球形化粒子の表面にシェル層を形成してもよい。シェル層を形成する方法としては、例えば、融着工程で目的とする粒径の球形化した粒子を作製した後、非晶性樹脂を添加し、凝集及び融着工程を繰り返すことで、融着工程で得られた球形化粒子にシェル層が形成される。
【0140】
[洗浄・乾燥工程]
上記の方法で得られた着色凝集粒子の分散液から着色樹脂粒子のみを取り出して洗浄し、乾燥する。
【0141】
上記の方法で得られた着色凝集粒子の分散液には、樹脂粒子の他に凝集塩等の副材料が含まれているため、分散液から樹脂粒子のみを取り出すために洗浄を行う。着色樹脂粒子の洗浄方法としては、遠心分離法、減圧濾過法、フィルタープレス法等の方法があるが、特に限定されるものではない。何れの方法によっても着色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、得られたケーキを再度水系溶媒に分散させてスラリーにして上記の何れかの方法で着色樹脂粒子を取り出す工程を繰り返してもよいし、減圧濾過法やフィルタープレス法によって洗浄を行うのであれば、水系溶媒をケーキに貫通させて着色樹脂粒子が抱き込んだ副材料を洗い流す方法を採ってもよい。この洗浄に用いる水系溶媒は、水、又は水にメタノール、エタノール等のアルコールを混合した混合溶媒を用いるが、コストや排水処理等による環境負荷の点から、水を用いるのが好ましい。
【0142】
洗浄された着色凝集粒子は水系媒体を多く抱き込んでいるため、乾燥を行い水系媒体を除去することで、着色凝集粒子のみを得ることができる。
【0143】
乾燥方法としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動槽乾燥機、回転式乾燥機、攪拌式乾燥機等の乾燥機を使用することができる。乾燥された着色樹脂粒子は最終的に水分が1%未満になるまで乾燥を行うのが好ましい。また、乾燥後の着色樹脂粒子は軟凝集をしており使用に際して不都合が生じる場合には、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、フードプロセッサー等の装置を利用して解砕を行い、軟凝集をほぐしてもよい。
【0144】
[アニーリング工程]
結晶性樹脂を添加した場合には、乾燥後にアニーリング処理を行うことで、非結晶性樹脂と結晶性樹脂とが相分離し、定着性が向上する。具体的には、ガラス転移温度Tg付近の温度で10時間以上保管すればよい。
【0145】
[外添工程]
得られた着色樹脂粒子には、流動性、帯電性、クリーニング性等を持たせるために、例えば、外添剤、クリーニング性向上剤等のその他の成分を添加して混合してもよい。
【0146】
具体的な混合手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法等がある。
【0147】
装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢等があげられる。
【0148】
以上のように、油相作製工程、水相作製工程、転相乳化工程、脱溶媒工程、凝集工程及び融着工程を実施し、更に必要に応じて、シェル化工程、洗浄工程、乾燥工程、アニーリング工程及び外添工程等のその他の工程を実施することで、一実施形態に係る樹脂粒子が得られる。
【0149】
[樹脂粒子の特性]
樹脂粒子の以下に示す特性の測定方法について説明する。
【0150】
(放射性同位体14C濃度の測定)
樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度は、放射性炭素年代測定法により測定する。樹脂粒子を燃焼させて、その二酸化炭素(CO2)を還元し、グラファイト(C)を得る。グラファイトの14C濃度を加速器質量分析装置(AMS:Accelerator Mass Spectroscopy、Beta Analytic社製)を用いて計測する。このAMSによる測定は、例えば、特許第4050051号等に開示されている。
【0151】
(樹脂粒子の粒子径の測定)
一実施形態に係る樹脂粒子の粒子径は、コールターマルチサイザーIII(コールター社製)で測定した。樹脂粒子の粒子径の測定は、以下の通り行う。まず、電解液100mL中に分散剤として界面活性剤(ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、東京化成社製)を2mL加える。なお、電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したものであり、ISOTON-II(コールター社製)を用いた。電解液に界面活性剤を加えた混合液に、更に測定試料を固形分にして10mg加え、試料が懸濁した電解積を得る。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で数分間(例えば、約1~3分間)、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て、トナー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、トナーの体積平均粒径(Dv)を求める。
【0152】
(融点及びガラス転移温度(Tg)の測定)
融点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、ガラス転移温度は、下記手順により測定できる。まず、対象試料約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℃/min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℃/minにて-80℃まで冷却させる。その後、更に昇温速度10℃/min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、対象試料の昇温1回目におけるガラス転移温度を求めることができる。
【0153】
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、対象試料の昇温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。同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温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。
【0154】
(分子量の測定)
樹脂粒子の各構成成分の分子量は、例えば、以下の方法で測定することができる。
・ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定装置:GPC-8220GPC(東ソー社製)
・カラム:TSKgel SuperHZM-H 15cm 3連(東ソー社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF
・流速:0.35mL/min
・試料:0.15質量%の試料を100μL注入
・試料の前処理:トナーをテトラヒドロフランTHF(安定剤含有、和光純薬製)に0.15質量%で溶解した後に、0.2μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いる。前記THF試料溶液を100μL注入して測定する。
【0155】
試料の分子量測定にあたっては、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、昭和電工社製ShowdexSTANDARDのStd.No S-7300、S-210、S-390、S-875、S-1980、S-10.9、S-629、S-3.0、S-0.580を用いる。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
【0156】
このように、一実施形態に係る樹脂粒子は、結着樹脂と着色剤を含み、結着樹脂はPETを含み、着色剤はイソインドリン顔料を含み、樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度を5.4pMC以上とする。一実施形態に係る樹脂粒子は、結着樹脂としてPETを含み、着色剤としてイソインドリン顔料を含むことで、PETを石油由来樹脂に代えてバイオマス由来樹脂を含んでも、樹脂粒子に亀裂が生じること抑えられると共に紫外線の透過を抑えられ、樹脂粒子の劣化を抑えることができる。このため、一実施形態に係る樹脂粒子は、環境対応性を高めながらバイオマス由来樹脂の構造上の違いが樹脂粒子の特性に影響を与え、樹脂粒子の劣化が生じることを軽減することができる。よって、一実施形態に係る樹脂粒子は、結着樹脂として植物由来樹脂とPETを使用しても、高い耐候性を有することができる。
【0157】
一実施形態に係る樹脂粒子は、樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度を10pMC~70pMCとすることができる。これにより、一実施形態に係る樹脂粒子は、環境負荷を低減することができる。
【0158】
一実施形態に係る樹脂粒子は、イソインドリン顔料の含有量をA、樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度をB、ポリエチレンテレフタレートの含有量をCとしたとき、(A/(B+C))を1/20以上とすることができる。これにより、樹脂粒子が過酷な環境に置かれても、イソインドリン顔料は変色が起こらないだけ樹脂粒子中に含められる。よって、一実施形態に係る樹脂粒子は、過酷な環境においても変色を生じることを抑えることができる。
【0159】
一実施形態に係る樹脂粒子は、(A/(B+C))を1/15以上とすることができる。これにより、一実施形態に係る樹脂粒子は、過酷な環境においても変色を生じることをさらに安定して抑えることができる。
【0160】
一実施形態に係る樹脂粒子は、上記のような特性を有することから、トナー、現像剤、トナーセット、トナー収容ユニット及び画像形成装置等の画像形成用の材料として有効に用いることができる。
【0161】
<トナー>
一実施形態に係るトナーは、一実施形態に係る樹脂粒子を含み、一実施形態に係る樹脂粒子からなってもよい。
【0162】
一実施形態に係る樹脂粒子をトナーに用いることで、環境負荷が抑えられ、結着樹脂として植物由来樹脂とPETを使用しても、高い耐候性を有すると共に、環境対応性、低温定着性及び耐熱保存性に優れ、高品質な画像を提供することができる。
【0163】
<現像剤>
一実施形態に係る現像剤は、一実施形態に係るトナーを含み、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むことができる。これにより、転写性、帯電性等に優れ、高画質な画像を安定して形成することができる。
【0164】
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、寿命向上の点から、二成分現像剤であることが好ましい。
【0165】
一実施形態に係るトナーを一成分現像剤に用いる場合、高い耐候性を有すると共に、環境対応性、低温定着性及び耐熱保存性に優れ、高品質な画像が得られる。
【0166】
一実施形態に係る現像剤を二成分現像剤に用いる場合には、キャリアと混合して現像剤として用いることができる。一実施形態に係るトナーを二成分現像剤として用いる場合、高い耐候性を有すると共に、環境対応性、低温定着性及び耐熱保存性に優れ、高品質な画像が得られる。
【0167】
二成分現像剤中のキャリアの含有量は、目的に応じて適宜選択することができるが、二成分現像剤100質量部に対して、90質量部~98質量部が好ましく、93質量部~97質量部がより好ましい。
【0168】
一実施形態に係る現像剤は、磁性一成分現像方法、非磁性一成分現像方法、二成分現像方法等の公知の各種電子写真法による画像形成に好適に用いることができる。
【0169】
[キャリア]
キャリアは、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層(被覆層)とを有するものであることが好ましい。
【0170】
(芯材)
芯材の材料は、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、50emu/g~90emu/gのマンガン-マグネシウム系材料等が挙げられる。また、画像濃度を確保するためには、100emu/g以上の鉄粉、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。
【0171】
芯材の体積平均粒径は、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、10μm~150μmが好ましく、40μm~100μmがより好ましい。体積平均粒径が10μm以上であれば、キャリア中に微粉が多くなり、一粒子当たりの磁化が低下してキャリアの飛散が生じることがあるという問題を有効に防止できる。一方、150μm以下であれば、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがあるという問題を有効に防止することができる。
【0172】
(樹脂層)
樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリハロゲン化オレフィン、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリルモノマーの共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンとフルオロ基を有さないモノマーの共重合体等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられる。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。
【0173】
アミノ系樹脂としては、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、尿素-ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
【0174】
ポリビニル系樹脂としては、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、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等が挙げられる。
【0175】
ポリスチレン系樹脂としては、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、ポリスチレン、スチレン-アクリル共重合体等が挙げられる。
【0176】
ポリハロゲン化オレフィンとしては、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、ポリ塩化ビニル、等が挙げられる。
【0177】
ポリエステル系樹脂としては、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、等が挙げられる。
【0178】
樹脂層は、必要に応じて、導電粉等を含有してもよい。導電粉としては、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、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等が挙げられる。導電粉の平均粒子径は、1μm以下であることが好ましい。平均粒子径が1μm以下であると、電気抵抗の制御を行うことができる。
【0179】
樹脂層は、シリコーン樹脂等を溶媒に溶解させて塗布液を調製した後、塗布液を芯材の表面に公知の塗布方法を用いて塗布、乾燥した後、焼き付けを行うことにより形成することができる。
【0180】
塗布方法としては、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、浸漬塗工法、スプレー法、ハケ塗り法、等を用いることができる。
【0181】
溶媒としては、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、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸ブチルセロソルブ、等が挙げられる。
【0182】
焼き付けは、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロ波を用いる方法等が挙げられる。
【0183】
キャリア中の樹脂層の含有量としては、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、0.01質量%~5.0質量%が好ましい。樹脂層の含有量が0.01質量%以上であると、芯材の表面に均一な樹脂層を形成することができ、5.0質量%以下であると、樹脂層の厚みが抑えられるため、キャリア同士の融着が抑えられ、キャリアの均一性を維持できる。
【0184】
<現像剤収容容器>
一実施形態に係る現像剤収容容器は、一実施形態に係る現像剤を収容している。現像剤収容容器としては、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るが、容器本体とキャップを有するもの等が挙げられる。
【0185】
また、容器本体の大きさ、形状、構造、材質等は、特に限定されないが、形状は、円筒状等であることが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより、内容物である現像剤が排出口側に移行することが可能であり、スパイラル状の凹凸の一部又は全てが蛇腹機能を有することが特に好ましい。さらに、材質は、特に限定されないが、寸法精度がよいものであることが好ましく、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂材料が挙げられる。
【0186】
現像剤収容容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れるため、後述する画像形成装置、プロセスカートリッジ等に着脱可能に取り付け、現像剤の補給に使用することができる。
【0187】
<トナー収容ユニット>
一実施形態に係るトナー収容ユニットは、一実施形態に係るトナーを収容することができる。一実施形態に係るトナー収容ユニットとは、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をいう。ここで、トナー収容ユニットの態様としては、例えば、トナー収容容器、現像器、プロセスカートリッジが挙げられる。
【0188】
トナー収容容器とは、トナーを収容した容器をいう。
【0189】
現像器は、トナーを収容し現像する手段を有するものをいう。
【0190】
プロセスカートリッジとは、少なくとも静電潜像担持体(像担持体ともいう)と現像手段とを一体とし、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。プロセスカートリッジは、更に帯電部、露光部、クリーニング部等から選ばれる少なくとも一つを備えてもよい。
【0191】
一実施形態に係るトナー収容ユニットは、一実施形態に係るトナーを収容し、一実施形態に係るトナーは、高い耐候性を有すると共に、環境対応性、低温定着性及び耐熱保存性に優れ、高品質な画像を提供できる特徴を有する。一実施形態に係るトナー収容ユニットを画像形成装置に装着し、一実施形態に係るトナーの特徴を生かして画像形成することで、高い耐候性を有すると共に、環境対応性、低温定着性及び耐熱保存性に優れ、長期的に高品質な画像を安定して形成することができる。
【0192】
<画像形成装置>
一実施形態に係る画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像を形成する現像部とを有し、更に必要に応じて、その他の構成を有することができる。
【0193】
一実施形態に係る画像形成装置は、より好ましくは、上記の、静電潜像担持体、静電潜像形成部及び現像部の他に、トナー像を記録媒体に転写する転写部と、記録媒体の表面に転写された転写像を定着させる定着部とを備える。
【0194】
現像部において、一実施形態に係るトナーが使用される。好ましくは、一実施形態に係るトナーを含有し、更に必要に応じて、キャリア等のその他の成分が含有された現像剤を用いることにより、トナー像を形成してもよい。
【0195】
(静電潜像担持体)
静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)の材質、形状、構造、大きさ等としては、特に制限されず、公知のものの中から適宜選択することができる。静電潜像担持体の材質としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)等が挙げられる。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く、より高精細な画像が得られる点で、有機感光体(OPC)が好ましい。
【0196】
アモルファスシリコン感光体としては、例えば、支持体を50℃~400℃に加熱し、支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD(化学気相成長、Chemical Vapor Deposition)法、光CVD法、プラズマCVD法等の成膜法によりa-Siからなる光導電層を有する感光体を用いることができる。これらの中でも、プラズマCVD法、即ち、原料ガスを直流又は高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にa-Si堆積膜を形成する方法が好適である。
【0197】
静電潜像担持体の形状としては、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、円筒状が好ましい。円筒状の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~100mmが好ましく、5mm~50mmがより好ましく、10mm~30mmが特に好ましい。
【0198】
静電潜像担持体の線速としては、300mm/s以上であることが好ましい。
【0199】
(静電潜像形成部)
静電潜像形成部としては、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段であれば、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。静電潜像形成部は、例えば、静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電部材(帯電器)と、静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光部材(露光器)とを備える。
【0200】
帯電器としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えた接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器等が挙げられる。
【0201】
帯電器の形状としては、ローラの他にも、磁気ブラシ、ファーブラシ等どのような形態をとってもよく、画像形成装置の仕様や形態にあわせて選択することができる。
【0202】
帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。また、帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、帯電ローラに直流並びに交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
【0203】
帯電器としては、接触式の帯電器に限定されるものではないが、帯電器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点から、接触式の帯電部材を用いることが好ましい。
【0204】
露光器としては、帯電器により帯電された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されず、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザ光学系、液晶シャッタ光学系等の各種露光器が挙げられる。
【0205】
露光器に用いられる光源としては、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、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)等の発光物全般等が挙げられる。
【0206】
また、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルター等の各種フィルターを用いることもできる。
【0207】
なお、露光器は、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。
【0208】
(現像部)
現像部は、静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像して可視像を形成できれば、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。現像部は、例えば、トナーを収容し、静電潜像にトナーを接触又は非接触的に付与可能な現像器を備えるものを好適に用いることができ、トナー入り容器を備えた現像器等が好ましい。
【0209】
現像器は、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよい。現像器として、例えば、トナーを摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、内部に固定された磁界発生部とを有し、表面にトナーを含む現像剤を担持して回転可能な現像剤担持体(例えば、マグネットローラ)を有する現像装置等が好適に挙げられる。
【0210】
(転写部)
転写部としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写部と、複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写部とを有する態様が好ましい。なお、中間転写体としては、特に制限されず、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、転写ベルト等が好適に挙げられる。
【0211】
転写部(第一次転写手段及び第二次転写部)は、静電潜像担持体(感光体)上に形成された可視像を記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。転写部は1つであってもよいし、2以上であってもよい。
【0212】
転写器としては、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、粘着転写器等が挙げられる。
【0213】
なお、記録媒体としては、代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から目的に応じて適宜選択することができ、OHP用のPETベース等も用いることができる。
【0214】
(定着部)
定着部としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧部が好適である。加熱加圧部としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ等が挙げられる。
【0215】
定着部は、発熱体を具備する加熱体と、加熱体と接触するフィルムと、フィルムを介して加熱体と圧接する加圧部材とを有し、フィルムと加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着できる加熱加圧部であることが好ましい。
【0216】
加熱加圧部における加熱は、通常、80℃~200℃が好ましい。
【0217】
加熱加圧部における面圧としては、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、10N/cm2~80N/cm2であることが好ましい。
【0218】
なお、本実施形態においては、目的に応じて、定着部と共に又はこれに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
【0219】
(その他)
一次形態に係る画像形成装置は、その他、例えば、除電部、リサイクル部、制御部等を備えることができる。
【0220】
((除電部))
除電部としては、特に制限されず、静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
【0221】
((クリーニング部))
クリーニング部は、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができる。クリーニング部として、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が挙げられる。
【0222】
一次形態に係る画像形成装置は、クリーニング部を有することにより、クリーニング性を向上させることができる。すなわち、トナー間付着力を制御することにより、トナーの流動性が維持され、クリーニング性を向上させることができる。また、劣化後のトナーの特性を制御することにより、高寿命化や高温多湿等の過酷な条件下においても、優れたクリーニング品質を維持することができる。さらに、感光体上におけるトナーから外添剤を十分に遊離させることができるため、クリーニングブレードニップ部における外添剤の堆積層(ダム層)を形成することにより、高いクリーニング性を達成することができる。
【0223】
((リサイクル部))
リサイクル部としては、特に制限されず、公知の搬送手段等が挙げられる。
【0224】
((制御部))
制御部は、上記の各部の動きを制御することができる。制御部としては、上記の各部の動きを制御できれば、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の制御機器が挙げられる。
【0225】
一実施形態に係る画像形成装置は、一実施形態に係るトナーを用いて画像形成を行うことができるため、高い耐候性を有すると共に、環境対応性、低温定着性及び耐熱保存性に優れ、長期的に高品質な画像を安定して提供することができる。
【0226】
<画像形成方法>
一実施形態に係る画像形成方法は、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、静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像を形成する現像工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含むことができる。画像形成方法は、画像形成装置により好適に行うことができ、静電潜像形成工程は、静電潜像形成部により好適に行うことができ、現像工程は、現像部により好適に行うことができ、その他の工程は、その他の部により好適に行うことができる。
【0227】
また、一実施形態に係る画像形成方法は、より好ましくは、上記の、静電潜像形成工程及び現像工程の他に、トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写された転写像を定着する定着工程とを含む。
【0228】
現像工程において、一実施形態に係るトナーが使用される。好ましくは、一実施形態に係るトナーを含有し、更に必要に応じて、キャリア等のその他の成分が含有された現像剤を用いることにより、トナー像を形成してもよい。
【0229】
静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程であり、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程とを含む。帯電は、例えば、帯電器を用いて静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。露光は、例えば、露光器を用いて静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。静電潜像の形成は、例えば、静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより行うことができ、静電潜像形成部により行うことができる。
【0230】
現像工程は、静電潜像を複数色のトナーにより順次現像して可視像を形成する工程である。可視像の形成は、例えば、静電潜像をトナーを用いて現像することにより行うことができ、現像器により行うことができる。
【0231】
現像器内では、例えば、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トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラは、静電潜像担持体(感光体)近傍に配置されているため、マグネットローラの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって静電潜像担持体(感光体)の表面に移動する。その結果、静電潜像がトナーにより現像されて静電潜像担持体(感光体)の表面にトナーによる可視像が形成される。
【0232】
転写工程は、可視像を記録媒体に転写する工程である。転写工程は、中間転写体を用い、中間転写体上に可視像を一次転写した後、可視像を記録媒体上に二次転写する態様が好ましい。
【0233】
転写工程は、二色以上のトナー、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。転写工程は、記録媒体上に二次転写される画像が複数色のトナーからなるカラー画像である場合、中間転写体を用いて、中間転写体上に各色のトナーを順次重ね合わせて中間転写体上に画像を形成し、中間転写体により、中間転写体上の画像を記録媒体上に一括で二次転写してよい。
【0234】
転写は、例えば、可視像を転写帯電器を用いて静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、転写部により行うことができる。
【0235】
定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着装置を用いて定着させる工程であり、各色の現像剤に対し記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色の現像剤に対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
【0236】
一次形態に係る画像形成方法は、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程等を含むことができる。
【0237】
除電工程は、静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電部により好適に行うことができる。
【0238】
クリーニング工程は、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去する工程であり、クリーニング部により好適に行うことができる。
【0239】
リサイクル工程は、クリーニング工程により除去したトナーを現像部にリサイクルさせる工程であり、リサイクル部により好適に行うことができる。
【0240】
一実施形態に係る画像形成方法は、一実施形態に係るトナーを用いて画像形成を行うことができるため、高い耐候性を有すると共に、環境対応性、低温定着性及び耐熱保存性に優れ、長期的に高品質な画像を安定して提供することができる。
【0241】
[画像形成装置の一態様]
次に、一実施形態に係る画像形成装置の一の態様について、
図1を参照しながら説明する。
図1は、一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図1に示すように、画像形成装置100Aは、静電潜像担持体である感光体ドラム10と、帯電部である帯電ローラ20と、露光部である露光装置30と、現像部である現像装置40と、中間転写体(中間転写ベルト)50と、クリーニング部であるクリーニング装置60と、転写部である転写ローラ70と、除電部である除電ランプ80と、中間転写体クリーニング装置90とを備える。
【0242】
中間転写体50は、内側に配置されている3個のローラ51で張架されている無端ベルトであり、3個のローラ51によって、矢印方向に移動可能に設計されている。3個のローラ51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加可能な転写バイアスローラとしても機能する。中間転写体50の近傍には、中間転写体クリーニング装置90が配置されている。さらに、中間転写体50の近傍に、転写ローラ70が中間転写体50に対向して配置され、記録媒体としての転写紙Pに現像像(トナー画像)を転写(二次転写)するための転写バイアス(二次転写バイアス)を印加することができる。中間転写体50の周囲には、中間転写体50上のトナー画像に電荷を付与するためのコロナ帯電器52が、中間転写体50の回転方向に対して、感光体ドラム10と中間転写体50との接触部と、中間転写体50と転写紙Pとの接触部との間に配置されている。
【0243】
現像装置40は、現像剤担持体である現像ベルト41と、現像ベルト41の周囲に併設した現像ユニット42から構成されている。
【0244】
現像ベルト41は、複数のベルトローラで張架されている無端ベルトであり、図中、矢印方向に移動することができる。さらに、現像ベルト41の一部が感光体ドラム10と接触している。
【0245】
現像ユニット42は、ブラック(Bk)現像ユニット42K、イエロー(Y)現像ユニット42Y、マゼンタ(M)現像ユニット42M、及びシアン(C)現像ユニット42Cから構成されている。
【0246】
ブラック現像ユニット42Kは、現像剤収容部421Kと現像剤供給ローラ422Kと現像ローラ(現像剤担持体)423Kとを備えている。イエロー現像ユニット42Yは、現像剤収容部421Yと現像剤供給ローラ422Yと現像ローラ423Yとを備えている。マゼンタ現像ユニット42Mは、現像剤収容部421Mと現像剤供給ローラ422Mと現像ローラ423Mとを備えている。シアン現像ユニット42Cは、現像剤収容部421Cと現像剤供給ローラ422Cと現像ローラ423Cとを備えている。
【0247】
次に、画像形成装置100Aを用いて画像を形成する方法について説明する。まず、帯電ローラ20を用いて、感光体ドラム10の表面を一様に帯電させた後、露光装置30を用いて、感光体ドラム10に露光光Lを露光し、静電潜像を形成する。次に、感光体ドラム10上に形成された静電潜像を、現像装置40から供給されたトナーで現像してトナー像を形成する。さらに、感光体ドラム10上に形成されたトナー像が、ローラ51から印加された転写バイアスにより、中間転写体50上に転写(一次転写)された後、転写ローラ70から印加された転写バイアスにより、不図示の給紙部によって給紙された転写紙P上に転写(二次転写)される。一方、トナー像が中間転写体50に転写された感光体ドラム10は、表面に残留したトナーがクリーニング装置60により除去された後、除電ランプ80により除電される。画像転写後の中間転写体50上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置90によって除去される。
【0248】
転写工程終了後、転写紙Pは定着ユニットに搬送されて、この定着ユニットで、上記転写されたトナー像は転写紙Pに定着される。
【0249】
図2は、一実施形態に係る画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。
図2に示すように、画像形成装置100Bは、
図1に示す画像形成装置100Aにおいて、現像ベルト41を設けずに、感光体ドラム10の周囲に、現像ユニット42(ブラック現像ユニット42K、イエロー現像ユニット42Y、マゼンタ現像ユニット42M及びシアン現像ユニット42C)が直接対向して配置されている以外は、画像形成装置100Aと同様の構成を有する。
【0250】
図3は、一実施形態に係る画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。
図3に示すように、画像形成装置100Cは、タンデム型カラー画像形成装置であり、複写装置本体110と、給紙テーブル120と、スキャナ130と、原稿自動搬送装置(ADF)140と、二次転写装置150と、定着部である定着装置160と、シート反転装置170を備えている。
【0251】
複写装置本体110の中央部には、無端ベルト状の中間転写体50が設けられている。中間転写体50は、3個のローラ53A、53B及び53Cに張架されている無端ベルトであり、
図3中、矢印方向に移動することができる。ローラ53Bの近傍には、トナー像が記録紙に転写された中間転写体50上に残留したトナーを除去するための中間転写体クリーニング装置90が配置されている。ローラ53A及び53Bにより張架された中間転写体50に対向すると共に、搬送方向に沿って、対向して並置されたタンデム型現像器である現像ユニット42(イエロー(Y)現像ユニット42Y、シアン(C)現像ユニット42C、マゼンタ(M)現像ユニット42M及びブラック(Bk)現像ユニット42K)が配置されている。
【0252】
また、現像ユニット42の近傍には、露光装置30が配置されている。さらに、中間転写体50の現像ユニット42が配置された側とは反対側には、二次転写装置150が配置されている。二次転写装置150は、二次転写ベルト151を備える。なお、二次転写ベルト151は、一対のローラ152に張架されている無端ベルトであり、二次転写ベルト151上を搬送される記録紙と中間転写体50は、ローラ53Cとローラ152との間で接触することができる。
【0253】
また、二次転写ベルト151の近傍には、定着装置160が配置されている。定着装置160は、一対のローラに張架されている無端ベルトである定着ベルト161と、定着ベルト161に押圧されて配置された加圧ローラ162とを備えている。
【0254】
また、二次転写ベルト151及び定着装置160の近傍に、記録紙の両面に画像を形成する場合に、記録紙を反転させるためのシート反転装置170が配置されている。
【0255】
次に、画像形成装置100Cを用いて、フルカラー画像を形成する方法について説明する。ます、原稿自動搬送装置(ADF)140の原稿台141上にカラー原稿をセットするか、原稿自動搬送装置140を開いてスキャナ130のコンタクトガラス131上にカラー原稿をセットし、原稿自動搬送装置140を閉じる。
【0256】
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置140にカラー原稿をセットした時は、カラー原稿が搬送されてコンタクトガラス131上へと移動された後で、スキャナ130が駆動し、光源を備える第1走行体132及び第2走行体133が走行する。一方、コンタクトガラス131上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ130が駆動して、光源を備える第1走行体132及び第2走行体133が走行する。このとき、第1走行体132から照射された光の原稿面からの反射光を第2走行体133のミラーで反射した後、結像レンズ135を通して読取りセンサ136で受光することにより、カラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報が得られる。
【0257】
各色の画像情報は、各色の現像ユニット(イエロー現像ユニット42Y、シアン現像ユニット42C、マゼンタ現像ユニット42M及びブラック現像ユニット42K)にそれぞれ伝達され、各色のトナー像が形成される。
【0258】
図4は、
図3の画像形成装置の部分拡大図である。
図4に示すように、各現像ユニット(イエロー現像ユニット42Y、シアン現像ユニット42C、マゼンタ現像ユニット42M及びブラック現像ユニット42K)は、それぞれ、感光体ドラム10(ブラック用感光体ドラム10K、イエロー用感光体ドラム10Y、マゼンタ用感光体ドラム10M、及びシアン用感光体ドラム10C)と、感光体ドラム10を一様に帯電させる帯電部である帯電ローラ20と、各色の画像情報に基づいて、感光体ドラム10に露光光Lを露光し、感光体ドラム10上に各色の静電潜像を形成する露光装置30と、静電潜像を各色の現像剤で現像して各色のトナー像を形成する現像部である現像装置40と、トナー像を中間転写体50上に転写させるための転写帯電器62と、クリーニング装置60と、除電ランプ80とを備える。
【0259】
各色の現像ユニット(イエロー現像ユニット42Y、シアン現像ユニット42C、マゼンタ現像ユニット42M及びブラック現像ユニット42K)で形成された各色のトナー像は、ローラ53A、53B及び53Cに張架されて移動する中間転写体50上に順次転写(一次転写)される。そして、中間転写体50上に各色のトナー像が重ね合わされて、合成カラー画像(カラー転写像)が形成される。
【0260】
一方、給紙テーブル120においては、給紙ローラ121の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク122に多段に備える給紙カセット123の1つから記録紙を繰り出す。記録紙は、分離ローラ124で1枚ずつ分離されて給紙路125に送出され、搬送ローラ126で搬送されて複写装置本体110内の給紙路111に導かれ、レジストローラ112に突き当てて止められる。又は、手差しローラ113を回転して手差しトレイ114上の記録紙を繰り出し、手差しローラ113で1枚ずつ分離して手差し給紙路115に導き、レジストローラ112に突き当てて止める。
【0261】
なお、レジストローラ112は、一般には接地されて使用されるが、記録紙の紙粉を除去するためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。
【0262】
次に、中間転写体50上に形成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ112を回転させ、中間転写体50と二次転写ベルト151との間に記録紙を送出させ、合成カラー画像(カラー転写像)を記録紙上に転写(二次転写)する。なお、合成カラー画像(カラー転写像)を転写した中間転写体50上に残留したトナーは、中間転写体クリーニング装置90により除去される。
【0263】
合成カラー画像(カラー転写像)が転写された記録紙は、二次転写ベルト151により搬送された後、定着装置160により複合トナー像が記録紙上に定着される。
【0264】
その後、記録紙は、切換爪116により搬送経路が切り換えられ、排出ローラ117により排紙トレイ118上に排出される。又は、記録紙は、切換爪116により搬送経路が切り換えられ、シート反転装置170により反転され、再度、二次転写ベルト151にと導かれ、裏面にも同様にして画像が形成された後、排出ローラ117により排紙トレイ118上に排出される。
【0265】
<プロセスカートリッジ>
一実施形態に係るプロセスカートリッジは、各種画像形成装置に着脱可能に成型されており、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に担持された静電潜像を上記の一実施形態に係る現像剤で現像してトナー像を形成する現像部とを有し、必要に応じて、その他の構成を有してもよい。
【0266】
静電潜像担持体は、上記の画像形成装置の静電潜像担持体と同様であるため、詳細は省略する。
【0267】
現像部は、一実施形態に係る現像剤を収容する現像剤収容容器と、現像剤収容容器内に収容された現像剤を担持すると共に搬送する現像剤担持体とを有する。なお、現像部は、担持する現像剤の厚さを規制するため、規制部材等をさらに有してもよい。
【0268】
図6に、一実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す。
図6に示すように、画像形成装置プロセスカートリッジ200は、感光体ドラム10、帯電部であるコロナ帯電器22、現像装置40、クリーニング装置60及び転写ローラ70を有する。なお、図中、Pは転写紙を示し、Lは露光光を示す。
【実施例0269】
以下、実施例及び比較例を示して実施形態を更に具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。
【0270】
<製造例B-1:非晶質ポリエステル樹脂B-1の合成>
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、植物由来のプロピレングリコール、テレフタル酸、及び植物由来のコハク酸を、テレフタル酸とコハク酸とがモル比(テレフタル酸/コハク酸)で86/14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となるように仕込んだ。仕込んだ混合物を、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時間反応させた。その後、反応容器に無水トリメリット酸を全樹脂成分に対して1mol%になるよう入れ、180℃、常圧、3時間で反応させ、[非晶質ポリエステル樹脂B-1]を得た。
【0271】
<製造例B-2:非晶質ポリエステル樹脂B-2の合成>
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、プロピレングリコール、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、及び植物由来のコハク酸を、プロピレングリコールとビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物とがモル比(プロピレングリコール/ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物)で60/40であり、テレフタル酸とコハク酸とがモル比(テレフタル酸/コハク酸)で86/14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となるように仕込んだ。仕込んだ混合物を、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時間反応させた後、更に10mmHg~15mmHgの減圧で4時間反応させた。その後、反応容器に無水トリメリット酸を全樹脂成分に対して1mol%になるよう入れ、180℃、常圧、3時間で反応させ、[非晶質ポリエステル樹脂B-2]を得た。
【0272】
<製造例B-3:非晶質ポリエステル樹脂B-3の合成>
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、及び植物由来のコハク酸を、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物とがモル比(ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物)で60/40であり、テレフタル酸とコハク酸とがモル比(テレフタル酸/コハク酸)で86/14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となるように仕込んだ。仕込んだ混合物を、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時間反応させた。その後、反応容器に無水トリメリット酸を全樹脂成分に対して1mol%になるよう入れ、180℃、常圧、3時間で反応させ、[非晶質ポリエステル樹脂B-3]を得た。
【0273】
<製造C-1:結晶性ポリエステル樹脂C-1の合成>
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となるように仕込んだ。仕込んだ混合物を、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。
【0274】
<製造例C-2:結晶性ポリエステル樹脂C-2の合成>
ジオールを植物由来のエチレングリコールに変更したこと以外は、[結晶性ポリエステル樹脂C-1]の合成と同様にして、[結晶性ポリエステル樹脂C-2]を得た。
【0275】
<製造例C-3:結晶性ポリエステル樹脂C-3の合成>
ジカルボン酸をアジピン酸に代えた以外は、[結晶性ポリエステル樹脂C-1]の合成と同様にして、[結晶性ポリエステル樹脂C-3]を得た。
【0276】
<結晶性ポリエステル樹脂分散液1の作製>
撹拌棒及び温度計をセットした容器に[結晶性ポリエステル樹脂C-1]45質量部、及び酢酸エチル450質量部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した。その後、1時間で30℃に冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒間、直径0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、分散を行い、[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、350nm、樹脂粒子の固形分濃度は10%であった。
【0277】
<結晶性ポリエステル樹脂分散液2の作製>
撹拌棒、及び温度計をセットした容器に[結晶性ポリエステル樹脂C-2]45質量部、及び酢酸エチル450質量部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒間、直径0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、分散を行い、[結晶性ポリエステル樹脂分散液2]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350nm、樹脂粒子の固形分濃度は10%であった。
【0278】
<結晶性ポリエステル樹脂分散液3の作製>
撹拌棒、及び温度計をセットした容器に[結晶性ポリエステル樹脂C-3]45質量部、及び酢酸エチル450質量部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒間、直径0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、分散を行い、[結晶性ポリエステル樹脂分散液3]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360nm、樹脂粒子の固形分濃度は10%であった。
【0279】
<WAX分散液1の作製>
イオン交換水720質量部にエステルワックス180質量部(WE-11、植物由来モノマーの合成ワックス、融点67℃、日油社製)、界面活性剤としてアニオン系界面活性剤17部(ネオゲンSC、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、第一工業製薬社製)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、[WAX分散液1]を得た。得られたワックス粒子の体積平均粒径は250nm、樹脂粒子の固形分濃度は25%であった。
【0280】
<WAX分散液2の作製>
撹拌棒、及び温度計をセットした容器にパラフィンワックス50質量部(日本精鑞株式会社製、HNP-9、炭化水素系ワックス、融点75℃、SP値8.8)、及び酢酸エチル450質量部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した。その後、1時間で30℃に冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒間、直径0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、分散を行い、[WAX分散液2]を得た。得られたワックス粒子の体積平均粒径は350nm、樹脂粒子の固形分濃度は25%であった。
【0281】
<マスターバッチ1(MB1)の調製>
水1,200質量部、イソインドリン顔料であるP.Y185を500質量部、及び[非晶質ポリエステル樹脂B-1]500質量部を加え、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、[MB1]を得た。
【0282】
<マスターバッチ2(MB2)の調製>
顔料をイソインドリン顔料ではないP.Y74に変更したこと以外は、MB1と同様にして調整し、[MB2]を得た。
【0283】
<P-1:PETの導入>
フレーク状のリサイクルPETは、上記の[非晶質ポリエステル樹脂の合成]の材料を混合する際に、表1の固形分の割合となるように混合させた。
【0284】
<樹脂粒子の作製>
(実施例1)
<油相の調製>
[WAX分散液2]100質量部(固形分50質量部)、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]100質量部(固形分25質量部)、[非晶質ポリエステル樹脂B-3]800質量部(その内、80質量部相当はPETを原材料混合で添加したもの)、[MB1]12質量部、[MB2]38質量部を容器に入れ、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。なお、上記配合量は、各原材料における固形分の配合量を示す。
なお、イソインドリン顔料の含有量A、PETの含有量Bとは、油相調整工程での固形分における各配合量である。上記の場合は、仕込み部数が合計925質量部(WAX:50質量部、結晶性ポリエステル:25質量部、非晶質ポリエステル:720質量部、PET:80質量部、MB1:12質量部、MB2:38質量部)に対し、MB1が12質量部(顔料は6質量部)のため、Aは0.65質量部となり、Bは80質量部であるため、Cは「(PETの含有量/仕込み部数)×100=80/925×100=8.65」となる。
【0285】
<水相の調製>
水990質量部、ドデシル硫酸ナトリウム20質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とした。
【0286】
<乳化>
[油相1]700質量部を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質量部を加え、10分間混合した後、[水相1]1,200質量部を徐々に滴下していき、[乳化スラリー1]を得た。
【0287】
<脱溶剤>
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℃、180分脱溶剤した後、[脱溶剤スラリー1]を得た。
【0288】
<凝集>
[脱溶剤スラリー1]に3%塩化マグネシウム溶液100質量部を滴下して更に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質量部添加して凝集工程を終了し、[凝集スラリー1]を得た。
【0289】
<融着>
[凝集スラリー1]を攪拌しながら70℃に加熱して、所望の平均円形度である0.957になったところで冷却し、[分散スラリー1]を得た。
【0290】
<洗浄・乾燥>
[分散スラリー1]100質量部を減圧濾過した後、下記(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質量部を加え、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):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、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):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100質量部を加え、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):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過する。
[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。
【0291】
<外添剤処理工程>
[樹脂粒子母体1]100質量部に対して、外添剤として疎水性シリカ(HDK-2000、クラリアント株式会社製)2.0質量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、[樹脂粒子1]を得た。
【0292】
樹脂粒子の14C濃度は5.5pMCであり、(A/(B+C))は0.046であった。
【0293】
[実施例2~11及び比較例1~3]
実施例1において、凝集工程で添加する、WAX、結晶性樹脂、非結晶性樹脂、PET、MBの種類と添加部数を、表1に記載した通りに変更したこと以外は、樹脂粒子1と同様に作製し、樹脂粒子2~14を作製した。
【0294】
【0295】
<評価>
作製した各樹脂粒子1~14をトナーとして用いて、耐候性、低温定着性及び耐熱保存性の評価を行った。評価結果を表2に示す。
【0296】
[耐候性]
imageo MP C5503(株式会社リコー製)に使用されているキャリアと上記で得られた樹脂粒子とを、樹脂粒子の濃度が5質量%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1.0mg/cm2となるように形成した。形成した画像を、アトラス・ウエザオメータCi3000+(使用光源:6.5kWキセノンランプ)を用いて、光照射100分、水スプレー20分を10回繰り返し、暴露前後の画像のΔEを下記評価基準に基づいて評価した。
A:ΔEが、2未満である
B:ΔEが、2以上3未満である
C:ΔEが、3以上5未満である
D:ΔEが、5以上である
【0297】
[低温定着性]
imageo MP C5503(株式会社リコー製)に使用されているキャリアと上記で得られた樹脂粒子とを、樹脂粒子の濃度が5質量%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、下記評価基準に基づいて低温定着性を評価した。
(評価基準)
A:コールドオフセットの発生する温度が、110℃未満である
B:コールドオフセットの発生する温度が、110℃以上125℃未満である
C:コールドオフセットの発生する温度が、125℃以上である
【0298】
[耐熱保存性]
熱保存性の評価ガラス容器にトナーを充填し、50℃の恒温槽にて24時間放置した。このトナーを24℃に冷却し、JIS K2235-1991に準拠して針入度試験により針入度を測定し、下記評価基準に基づいて熱保存性を評価した。
(評価基準)
A:針入度が、25mm以上である
B:針入度が、10mm~25mmである
C:針入度が、10mm未満である
【0299】
[総合評価]
総合評価は、下記評価基準により評価した。全ての評価項目がAであるものをA、全ての評価項目でAが3つ以上あり、残りがB又はCであるものをB、Aが2つあり、残りがB又はCであるものをC、Dが1つ以上のものをDとして判定した。
(評価基準)
A:非常に優れている
B:優れている
C:従来より若干優れている
D:実用に耐えない
【0300】
【0301】
表2より、実施例1~11の樹脂粒子は、環境対応性、耐候性、低温定着性及び耐熱保存性をいずれも使用上の条件を満たすトナーであることが確認された。これに対して、比較例1~3で得られた樹脂粒子は、少なくとも耐候性が使用上の条件を満たしておらず、実用上問題を有するトナーであることが確認された。
【0302】
よって、実施例1~11の樹脂粒子は、比較例1~3の樹脂粒子と異なり、結着樹脂にPETを含み、着色剤にイソインドリン顔料を含み、樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度を5.4pMC以上とすることで、環境対応性、耐候性、低温定着性及び耐熱保存性に優れ、高品質なトナーとして提供できるといえる。
【0303】
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0304】
なお、本発明の実施形態の態様は、例えば、以下の通りである。
<1> 結着樹脂と着色剤を含む樹脂粒子であって、
前記結着樹脂は、ポリエチレンテレフタレートと植物由来樹脂を含み、
前記着色剤は、イソインドリン顔料を含み、
前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度が、5.4pMC以上である樹脂粒子。
<2> 前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度が、10pMC~70pMCである<1>に記載の樹脂粒子。
<3> 前記イソインドリン顔料の含有量をA、前記樹脂粒子の放射性炭素同位体14C濃度をB、前記ポリエチレンテレフタレートの含有量をCとしたとき、(A/(B+C))が1/20以上である<1>又は<2>に記載の樹脂粒子。
<4> 前記(A/(B+C))が1/15以上である<3>に記載の樹脂粒子。
<5> <1>~<4>の何れか一つに記載の樹脂粒子からなるトナー。
<6> <5>に記載のトナーと、キャリアとを含む現像剤。
<7> <5>に記載のトナーを収容したトナー収容ユニット。
<8> 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体の上に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像部と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写部と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着部と、を備え、
前記トナーが、<5>に記載のトナーである画像形成装置。
<9> 静電潜像担持体の上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着する定着工程と、
を含み、
前記トナーが、<5>に記載のトナーである画像形成方法。