説明

液体現像剤および画像形成装置

【課題】環境に優しく、低温定着性に優れるとともに、優れた光沢性(グロス)の画像を形成することができる液体現像剤を提供すること、また、このような液体現像剤を用いた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】本発明の液体現像剤は、脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体と、主として樹脂材料で構成されたトナー粒子とを有し、トナー粒子が、円盤形状をなしていることを特徴とする。また、トナー粒子の長軸方向の平均径をX[μm]、短軸方向の平均径をY[μm]としたとき、0.05≦Y/X≦0.7の関係を満足することが好ましい。また、トナー粒子の長軸方向の平均径は、1〜10μmであることが好ましい。また、トナー粒子の短軸方向の平均径は、0.1〜4μmであることが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体現像剤およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
潜像担持体上に形成した静電潜像を現像するために用いられる現像剤には、顔料等の着色剤および結着樹脂を含む材料で構成されるトナー粒子を外添剤と共に乾式状態で用いる乾式トナーと、トナー粒子を電気絶縁性の担体液(絶縁性液体)に分散した液体現像剤(液体トナー)とがある。
乾式トナーを用いる方法は、固体状態のトナーを取り扱うので、取り扱い上の有利さはあるものの、粉体による人体等への悪影響が懸念されるほか、トナーの飛散による汚れ、トナー粒子の凝集が起こり易く、トナー粒子の大きさを十分に小さくするのが困難であり、解像度の高いトナー画像を形成するのが困難であるという問題がある。また、トナー粒子の大きさを比較的小さなものとした場合には、上述したような粉体であることによる問題が更に顕著なものとなる。
【0003】
一方、液体現像剤を用いる方法では、液体現像剤中におけるトナー粒子の凝集が効果的に防止されるため、微細なトナー粒子を用いることが可能であり、また、結着樹脂として、乾式トナーで用いる樹脂材料よりも低軟化点(低軟化温度)のものを用いることができる。その結果、液体現像剤を用いる方法では、細線画像の再現性が良く、階調再現性が良好で、カラーの再現性に優れており、また、高速での画像形成方法としても優れているという特徴を有している。
【0004】
しかしながら、従来の液体現像剤で用いられてきた絶縁性液体は、石油系の炭化水素を主とするものである。このような液体現像剤では、定着の際にトナー粒子の表面に絶縁性液体が付着している。従来の液体現像剤では、このトナー粒子の表面に付着した絶縁性液体の存在により、定着強度が低下してしまい、十分に満足できる定着特性を得ることができなかった。
このような問題を解決するために、絶縁性液体として脂肪酸モノエステルや脂肪酸グリセリドを含むものを用いて定着強度を向上させる試みが行われている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
しかしながら、上記のような絶縁性液体を用いた液体現像剤では、定着強度は向上するものの、形成される画像に十分な光沢が得られないといった問題があった。
【0005】
【特許文献1】特開2006−251252号公報
【特許文献2】特開2007−41161号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、環境に優しく、低温定着性に優れるとともに、優れた光沢性(グロス)の画像を形成することができる液体現像剤を提供すること、また、このような液体現像剤を用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液体現像剤は、脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体と、
主として樹脂材料で構成されたトナー粒子とを有し、
前記主たるトナー粒子が、円盤形状をなしていることを特徴とする。
本発明の液体現像剤では、前記トナー粒子の長軸方向の平均径をX[μm]、短軸方向の平均径をY[μm]としたとき、0.05≦Y/X≦0.7の関係を満足することが好ましい。
【0008】
本発明の液体現像剤では、前記トナー粒子の長軸方向の平均径は、1〜10μmであることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記トナー粒子の短軸方向の平均径は、0.1〜4μmであることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記脂肪酸モノエステルは、脂肪酸成分として、炭素数が8〜22の脂肪酸を含むものであることが好ましい。
【0009】
本発明の液体現像剤では、前記脂肪酸モノエステルは、炭素数が1〜4のアルコール成分を含むものであることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記絶縁性液体中における前記脂肪酸モノエステルの含有量は、1.0〜50wt%であることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記絶縁性液体は、脂肪酸トリグリセリドを含むものであることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記絶縁性液体を除去して得られる固形分のDSC測定におけるTgが15〜35℃であることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記樹脂材料は、ポリエステル樹脂を含むものであることが好ましい。
【0010】
本発明の画像形成装置は、色の異なる複数の液体現像剤を用いて、各色に対応した前記単色像を形成する複数の現像部と、
複数の前記現像部で形成された複数の前記単色像が順次転写され、転写された複数の前記単色像を重ね合わせてなる中間転写像を形成する中間転写部と、
前記中間転写像を前記記録媒体に転写し、前記記録媒体上に未定着カラー画像を形成する2次転写部と、
前記未定着カラー画像を前記記録媒体上に定着する定着部とを有し、
前記液体現像剤が、脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体と、
主として樹脂材料で構成されたトナー粒子とを有し、
前記トナー粒子は、その横断面が略楕円形状をなし、その縦断面が略円形状をなすものであることを特徴とする。
以上の構成を満足することにより、環境に優しく、低温定着性に優れるとともに、優れた光沢性(グロス)の画像を形成することができる液体現像剤を提供すること、また、このような液体現像剤を用いた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の好適な実施形態について、詳細に説明する。
《液体現像剤》
本発明の液体現像剤は、絶縁性液体中に、トナー粒子が分散したものである。
図1は、本発明の液体現像剤中に含まれるトナー粒子の形状を立体的に表した図で、(a)が斜め上方から見た図、(b)が横から見た図、(c)が上から見た図である。
【0012】
<トナー粒子>
まず、トナー粒子について説明する。
[トナー粒子の形状]
まず、トナー粒子の形状について説明する。
本発明において、トナー粒子は、円盤形状をなすものである。すなわち、トナー粒子は、図1に示すような形状を有しており、図1(a)および図1(b)に示すように、中央部に平らな部分を有し、また、縁部が曲率を持った形状を有している。また、図1(c)に示すように、厚さ方向(短軸方向)から平面視した形状が略円形状をなすものである。
【0013】
このような形状のトナー粒子は、記録媒体に転写した際に、トナー粒子が記録媒体表面に短軸側(図1(b)中下側)を向けて並ぶ傾向を示す。このため、形成される画像は、記録媒体の凹凸に沿ったものとなる。その結果、形成される画像をトナーの付着の有無、量によるグロスムラが少ない、優れたものとすることができる。特に、本発明の液体現像剤は、後に詳述するように、絶縁性液体が脂肪酸モノエステルを含むものであるため、トナー粒子は良好に可塑化され、トナー粒子が記録媒体の繊維の隙間に入り込みやすくなる。その結果、形成される画像は、より繊維に沿ったものとなり、形成される画像のグロスは特に優れたものとなる。なお、脂肪酸モノエステルによる可塑化については、後に詳述する。
【0014】
また、上述したように、円盤形状をなすトナー粒子は、記録媒体に転写した際に、トナー粒子が記録媒体表面に短軸側(図1(b)中の上側または下側)を向けて並ぶ傾向を示すため、複数色のトナー粒子を用いて画像を形成する際に、色の異なるトナー粒子を重ねた場合であっても、記録媒体上のトナー粒子の層を比較的薄くすることができる。その結果、形成される画像を記録媒体の凹凸に沿ったものとすることができ、形成される画像の光沢を優れたものとすることができる。
【0015】
また、このような形状のトナー粒子は、球体のトナー粒子に比べて、内部まで熱が伝わりやすく、さらに、後述するように脂肪酸モノエステルにより可塑化されているため、定着時間を短くし、その熱量を比較的少なくしても、トナー粒子を確実に溶融させることができる。これにより、少ない熱量で定着させることができ、画像形成のさらなる高速化、省エネルギー化を図ることができる。また、色の異なるトナー粒子を重ねた場合、色の異なるトナー粒子同士が確実に混じり合うため、発色性が良好となる。
【0016】
トナー粒子の長軸方向(図1(b)中の上下方向)の平均径をX[μm]、短軸方向(図1(b)中の左右方向)の平均径をY[μm]としたとき、0.05≦Y/X≦0.7の関係を満足するのが好ましく、0.1≦Y/X≦0.6の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、トナー粒子は、記録媒体表面に短軸側(図中下側)を向けてより並びやすくなる。また、後述する脂肪酸モノエステルによる可塑化をより顕著なものとすることができる。その結果、形成される画像をより効果的に平坦なものとすることができ、形成される画像の光沢をより優れたものとすることができる。これに対して、Y/Xの値が小さすぎると、キャリアの除去が困難になり、定着性に各影響を及ぼす可能性がある。また、Y/Xの値が大きすぎると、トナー粒子を均一に可塑化するのが困難となる場合がある。
【0017】
トナー粒子の長軸方向の平均径は、具体的には、1〜10μmであるのが好ましく、2〜7μmであるのがより好ましい。これにより、各トナー粒子間での特性のばらつきを小さいものとし、液体現像剤全体としての信頼性を高いものとしつつ、液体現像剤により形成されるトナー画像の解像度を十分に高いものとすることができる。
また、トナー粒子の短軸方向の平均径は、0.1〜4μmであるのが好ましく、0.3〜2μmであるのがより好ましい。これにより、トナー粒子は、記録媒体表面に短軸側(図中下側)を向けてより並びやすくなるとともに、後述する脂肪酸モノエステルによる可塑化をより顕著なものとすることができる。
また、液体現像剤中におけるトナー粒子の含有率は、10〜60wt%であるのが好ましく、20〜50wt%であるのがより好ましい。
【0018】
[トナー粒子の構成材料]
本発明の液体現像剤を構成するトナー粒子は、少なくとも、樹脂材料と着色剤を含むものである。
1.樹脂材料
液体現像剤を構成するトナー粒子は、主成分としての樹脂材料を含む材料で構成されている。
【0019】
本発明においては、樹脂(バインダー樹脂)は、特に限定されず、例えば、公知の樹脂を用いることができるが、ポリエステル樹脂を用いるのが好ましい。ポリエステル樹脂は、透明性が高く、結着樹脂として用いた場合、得られる画像の発色性をより高いものとすることができる。また、例えば、絶縁性液体として、後述するような脂肪酸モノエステルを含むものを用いた場合、ポリエステル樹脂は、脂肪酸モノエステルと同じく、エステル成分を分子構造内に有していることから、脂肪酸モノエステルとの親和性が高く、液体現像剤中でのトナー粒子の分散性を特に優れたものとすることができる。また、定着時には、脂肪酸モノエステルが浸透し易く、後述するような可塑剤効果を確実に発現させることができ、定着特性をさらに優れたものとすることができる。
【0020】
樹脂材料のガラス転移点Tgは、40〜70℃であるのが好ましく、また、軟化温度T1/2は100〜150℃であるのが好ましい。これにより、液体現像剤の低温における定着特性をより優れたものとすることができるとともに、形成される画像の光沢をより優れたものとすることができる。また、トナー粒子の形状をより好適なものとすることができる。なお、樹脂成分として、複数種の樹脂を含むものである場合、上記ガラス転移点および軟化温度としては、これらの各樹脂についてのガラス転移点および軟化温度の加重平均値を、樹脂成分のガラス転移点および軟化温度として採用することができる。
【0021】
なお、本明細書で、軟化温度T1/2とは、特に断りのない限り、定荷重押出し形細管式レオメータであるフローテスター(島津製作所製、CFT−500)を用いて、以下のようにして求められる値のことを指す。すなわち、図2(a)に示すようにノズル径Dが1.0mmでノズル長さ(深さ)Lが1.0mmのノズル6を有するシリンダ7に、試料8(重量1.5g)を充填し、ノズル6と反対の側から単位面積(cm)当たり10kgの荷重をかけ、その状態で毎分6℃の昇温速度で加熱したときの、荷重面9のストロークS(荷重面9の沈み値)を測定することにより、昇温した温度とストロークSとの関係を図1(b)に示すようにして求め、ノズル6からの試料8の流出が始まって急激にストロークSが大きくなり、カーブが立ち上がったときの温度をTfb[℃]とし、また、ノズル6からの試料8の流出がほぼ終了してカーブがねたときの温度をTend[℃]としたとき、TfbでのストロークSfbとTendでのストロークSendとの中間値となるS1/2での温度を、本明細書では軟化温度T1/2として採用している。
【0022】
2.着色剤
また、トナー粒子は、樹脂中に着色剤を含む。着色剤としては、特に限定されず、例えば、公知の顔料、染料等を使用することができる。このとき、樹脂中へ分散するために、既知の分散剤を含んでもよい。
3.その他の成分
また、トナー粒子は、上記以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、公知のワックス、帯電制御剤等が挙げられる。
また、例えば、カルナバワックス、ライスワックス等のエステルワックスや、炭化水素系ワックス、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、脂肪酸、脂肪酸金属塩等を含んでいてもよい。上記成分は、樹脂中に分散させるために、表面処理を施されていてもよいし、また分散剤を含んでいてもよい。
【0023】
<絶縁性液体>
次に、絶縁性液体について説明する。
本発明においては、前記のトナー粒子を絶縁性液体の中に分散させ、液体現像剤とするものである。この絶縁性液体は、脂肪酸モノエステルを含むものである。
脂肪酸モノエステルは、環境に優しい成分である。したがって画像形成装置外への絶縁性液体の漏出や、使用済液体現像剤の廃棄などによる絶縁性液体の環境への負荷を低減することができる。その結果、環境に優しい液体現像剤を提供することができる。
【0024】
また、脂肪酸モノエステルは、トナー粒子に含まれる樹脂材料を可塑化させる効果(可塑剤効果)がある。さらに、本発明の液体現像剤で用いるトナー粒子は、前述したように円盤状をなしているため、トナー粒子の比表面積が大きくなる。これにより、脂肪酸モノエステルは、トナー粒子の内部まで十分に浸透することができ、トナー粒子(樹脂材料)の内部まで十分に可塑化することができる。これにより、例えば、記録媒体として紙を用いた場合には、トナー粒子が紙繊維の隙間に入り込み易くなるため、紙とトナー粒子との定着特性が特に優れたものとなる。また、トナー粒子の内部まで可塑化が十分に進行しているため、比較的低温でもトナー粒子が溶融し、記録媒体への定着が可能になるため、低温、高速での画像形成にも好適に適用することができる。また、複数色のトナー粒子を用いて画像を形成する場合には、十分に可塑化したトナー粒子同士が接触して溶融し合うことで、隣接する異なる色のトナー粒子同士を確実に結合させることができる。その結果、異なる色のトナー粒子同士が結合した領域は、各トナー粒子が有する色同士が混ざり合い、それらの中間の色を呈するようになり、目的とする画像の色調をより確実に得ることが可能となる。さらに、トナー粒子がその内部まで十分に可塑化されることにより、得られるトナー画像が、記録媒体の凹凸に沿ったものとなり、その結果、形成される画像は、グロスムラの少ないものとなる。
【0025】
また、脂肪酸モノエステルは、樹脂材料との親和性が特に高く、トナー粒子の表面に付着しやすい成分である。また、記録媒体に浸透しやすい成分である。このため、トナー粒子の表面付近に付着した脂肪酸モノエステルは、定着時にトナー粒子と記録媒体とが接触した際に、記録媒体に速やかに浸透する。そして、この脂肪酸モノエステルの浸透と共に、定着時の熱で溶融したトナー粒子(トナー粒子を構成する樹脂材料)の一部が記録媒体の内部に浸透し、アンカー効果が働き、定着強度が向上する。
【0026】
このような脂肪酸モノエステルとしては、例えば、オレイン酸、パルミトレイン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸(DHA)、エイコサペンタエン酸(EPA)等に代表される不飽和脂肪酸のアルキル(メチル、エチル、プロピル、ブチル等)モノエステル、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等に代表される飽和脂肪酸のアルキル(メチル、エチル、プロピル、ブチル等)モノエステル等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0027】
また、脂肪酸モノエステルは、脂肪酸とアルコールとの間のモノエステルであるが、このアルコールは、炭素数が1〜4のアルキルアルコールであるのが好ましい。これにより、絶縁性液体の粘度を好適なものとし、記録媒体への液体現像剤の浸透をより好適なものとすることができる。このようなアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソブタノール等が挙げられる。
【0028】
また、脂肪酸モノエステルは、植物油と、上記のような1価のアルコールとのエステル交換反応により生成されるものであってもよい。すなわち、本発明で用いる絶縁性液体は、前述したような脂肪酸、およびアルコールから選択される1種または2種以上を組み合わせた脂肪酸モノエステルを含むものであってもよい。
エステル交換反応に供される植物油としては、例えば、大豆油、菜種油、脱水ひまし油、桐油、紅花油、亜麻仁油、ひまわり油、コーン油、綿実油、ごま油、トウモロコシ油、大麻油、月見草油、パーム油(特に、パーム核油)、ココナッツ油、ヤシ油等が挙げられる。
【0029】
また、絶縁性液体中における脂肪酸モノエステルの含有量は、1.0〜50wt%であるのが好ましく、10〜50wt%であるのがより好ましく、20〜50wt%であるのがさらに好ましい。絶縁性液体中の脂肪酸モノエステルの含有量が前記下限値未満であると、定着時における脂肪酸モノエステルによるトナー粒子の可塑化が十分に起きない場合がある。一方、前記上限値を超えると、液体現像剤の電気抵抗が低下し、十分な帯電特性が得られない場合がある。また、部材の構成材料によっては、後述するような画像形成装置内の液体現像剤と触れる部材が、膨潤し、画像形成装置の寿命が著しく低下する可能性がある。
【0030】
また、絶縁性液体中には、不飽和脂肪酸グリセリドが含まれていてもよい。この不飽和脂肪酸グリセリドは、一般に、植物油中に含まれている成分であり、脂肪酸とグリセリンとのエステル(グリセリド)であり、脂肪酸成分として不飽和脂肪酸を含むものである。
不飽和脂肪酸グリセリドは、得られるトナー画像の長期保存性の向上に寄与することができる成分である。以下、詳細に説明する。不飽和脂肪酸成分は、酸化されることによりそれ自体が硬化することのできる成分である。このため、不飽和脂肪酸グリセリドを含む液体現像剤を用いて、記録媒体上にトナー画像を形成、定着した場合、トナー画像にトナー粒子とともに残存した不飽和脂肪酸グリセリドは、空気中の酸素等によって酸化重合することができ、トナー粒子同士またはトナー粒子と記録媒体とを強固に接着させることができる。また、不飽和脂肪酸グリセリドは、トナー画像の表面を覆いながら酸化重合することができるため、トナー画像表面に硬化した不飽和脂肪酸グリセリドの保護膜を形成することができる。以上のようなことから、トナー画像は、長期にわたって、摩擦等の物理的な外力やや空気、光等による劣化を少ないものとすることができ、長期保存性が優れたものとなる。
【0031】
グリセリドを構成する不飽和脂肪酸としては特に限定されないが、クロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸等の一価不飽和脂肪酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、エレオステアリン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、イワシ酸、ドコサヘキサエン酸等(DHA)、エイコサペンタエン酸(EPA)等の多価不飽和脂肪酸の不飽和脂肪酸やこれらの誘導体等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0032】
絶縁性液体中に植物油が含まれている場合、絶縁性液体中の植物油の含有量は、20〜90wt%であることが好ましく、30〜80wt%であることがより好ましく、40〜70wt%であることがさらに好ましい。絶縁性液体中の植物油の含有量が前記範囲内にあると、形成したトナー画像に残存する不飽和脂肪酸グリセリドが適度なものとなり、得られるトナー画像は、表面に上述したような保護膜が特に好適に形成され、長期保存性に特に優れたものとなる。
【0033】
また、不飽和脂肪酸グリセリド中に飽和脂肪酸成分が含まれていてもよい。飽和脂肪酸成分を含むことにより、液体現像剤の化学的安定性や絶縁性液体の電気絶縁性をさらに高く保つことが可能になる。
このような飽和脂肪酸成分を構成する飽和脂肪酸としては、例えば、酪酸(C4)、カプロン酸(C6)、カプリル酸(C8)、カプリン酸(C10)、ラウリン酸(C12)、ミスチリン酸(C14)、パルミチン酸(C16)、ステアリン酸(C18)、アラキジン酸(C20)、ベヘン酸(C22)、リグノセリン酸(C24)等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。上記のような飽和脂肪酸の中でも、分子内の炭素数が、6〜22のものであるのが好ましく、8〜20のものであるのがより好ましく、10〜18のものであるのがさらに好ましい。このような飽和脂肪酸で構成された飽和脂肪酸成分を含むことにより、前述したような効果はさらに顕著なものとして発揮される。
【0034】
また、絶縁性液体中に、上述したような脂肪酸モノエステル、不飽和脂肪酸グリセリド等の天然由来成分を含む場合、液体現像剤(絶縁性液体)中には、天然由来成分の酸化を防止・抑制する機能を有する酸化防止剤が含まれていてもよい。これにより、液体現像剤中における天然由来成分の不本意な酸化を防止することができる。その結果、液体現像剤(絶縁性液体)の経時的な劣化等を防止することができ、長期間にわたって、トナー粒子の分散性、記録媒体に対する定着強度、帯電特性等を、特に優れたものとすることができる。すなわち、液体現像剤の環境安定性を特に優れたものとすることができる。
【0035】
なお、絶縁性液体中には、上記成分以外の成分が含まれていてもよい。
例えば、液体現像剤(絶縁性液体)中には、トナー粒子の分散性を向上させる分散剤が含まれていてもよい。
このような分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコール、アジスパーPB821(味の素社の商品名)、ポリカルボン酸およびその塩、ポリアクリル酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリメタクリル酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリマレイン酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、アクリル酸−マレイン酸共重合体金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリスチレンスルホン酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリアミン脂肪酸縮重合体等の高分子分散剤、粘度鉱物、シリカ、燐酸三カルシウム、トリステアリン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩等)、ジステアリン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩、バリウム塩等)、ステアリン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、鉛塩、亜鉛塩等)、リノレン酸金属塩(例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等)、オクタン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩、カルシウム塩、コバルト塩等)、オレイン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩等)、パルミチン酸金属塩(例えば、亜鉛塩等)、ドデシルベンゼンスルホン酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ナフテン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等)、レジン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン鉛塩、亜鉛塩等)等が挙げられる。
【0036】
上述した分散剤の中でも、ポリアミン脂肪酸縮重合体を用いた場合、トナー粒子の表面にポリアミン脂肪酸縮重合体を付着させることができ、これにより、トナー粒子同士の不本意な凝集を防止することができる。
ポリアミン脂肪酸縮重合体を用いた場合、液体現像剤中におけるポリアミン脂肪酸縮重合体の含有量は、トナー粒子100重量部に対して、0.5〜7.5重量部であるのが好ましく、1〜5重量部であるのがより好ましい。これにより、ポリアミン脂肪酸縮重合体を用いることによる効果をより顕著なものとすることができる。
【0037】
絶縁性液体の粘度は、特に限定されないが、5〜1000mPa・sであるのが好ましく、50〜800mPa・sであるのがより好ましく、100〜500mPa・sであるのがさらに好ましい。絶縁性液体の粘度が前記範囲内の値であると、液体現像剤が現像剤容器から塗布ローラにくみ出された場合において、適量の絶縁性液体がトナー粒子に付着し、トナー画像の現像性、転写性を特に優れたものにできる。また、トナー粒子の分散性をより高いものとすることができるとともに、後述するような画像形成装置において、塗布ローラに液体現像剤をより均一に供給することができ、また、塗布ローラ等からの液体現像剤の液だれ等をより効果的に防止することができる。加えて、トナー粒子の凝集、沈降を防止でき、絶縁性液体中におけるトナー粒子の分散性をより高いものとすることができる。これに対し、絶縁性液体の粘度が前記下限値未満であると、後述するような画像形成装置において、塗布ローラ等からの液体現像剤の液だれ等の問題が起こる可能性がある。一方、絶縁性液体の粘度が前記上限値を超えると、トナー粒子の分散性を十分高くできず、後述するような画像形成装置において、塗布ローラに液体現像剤をより均一に供給することができない場合がある。ただし、本明細書における粘度とは25℃において測定した値を指すものとする。
【0038】
上述したような絶縁性液体の室温(20℃)での電気抵抗は、1×10Ωcm以上であるのが好ましく、1×1011Ωcm以上であるのがより好ましく、1×1013Ωcm以上であるのがさらに好ましい。
また、絶縁性液体の誘電率は、3.5以下であるのが好ましい。
また、本発明の液体現像剤から絶縁性液体を除去して得られる固形分のDSC測定におけるTgが15〜35℃であるのが好ましい。これにより、低温定着性に特に優れるとともに、優れた光沢性(グロス)の画像を容易に形成することができる。
【0039】
≪液体現像剤の製造方法≫
次に、本発明の液体現像剤の製造方法の好適な実施形態について説明する。
本実施形態の液体現像剤の製造方法は、少なくとも樹脂材料と着色剤とが水系分散媒に分散した分散液を調製する分散液調製工程と、複数個の分散質を合一させ、合一粒子を得る合一工程と、合一粒子に含まれる有機溶剤を除去し、樹脂材料と、加水分解抑制剤とを含む樹脂微粒子(トナー粒子)を得る脱溶剤工程と、トナー粒子を脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体に分散させる分散工程とを有する。
【0040】
以下、液体現像剤の製造方法を構成する各工程について詳細に説明する。
[分散液調製工程(水系分散液調製工程)]
まず、分散液(水系分散液)を調製する。
水系分散液は、いかなる方法で調製されるものであってもよいが、例えば、樹脂材料、着色剤等のトナー粒子の構成材料(トナー材料)を有機溶剤中に溶解、分散させて樹脂液を得(樹脂液調製処理)、水系液体で構成された水系分散媒を樹脂液に添加することにより、トナー材料を含む分散質(液状の分散質)を水系液体中に形成し、分散質が分散した分散液(水系分散液)を得る(分散質形成処理)。
【0041】
(樹脂液調製処理)
まず、樹脂材料、着色剤を有機溶剤に溶解または分散させた樹脂液を調製する。
調製された樹脂液は、前述したようなトナー粒子の構成材料、および、次に述べるような有機溶剤を含むものである。
有機溶剤としては、樹脂材料の少なくとも一部を溶解するものであればいかなるものであってもよいが、後述する水系液体よりも沸点が低いものを用いるのが好ましい。これにより、有機溶剤を容易に除去することができる。
【0042】
また、有機溶剤は、後述する水系分散媒(水系液体)との相溶性が低いもの(例えば、25℃における水系分散媒100gに対する溶解度が30g以下のもの)であるのが好ましい。これにより、水系乳化液中において、トナー材料を安定した状態で微分散させることができる。
また、有機溶剤の組成は、例えば、前述したような樹脂材料、着色剤の組成や、水系分散媒の組成等に応じて適宜選択することができる。
【0043】
このような有機溶剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、MEK等のケトン系溶媒、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
樹脂液は、例えば、樹脂材料、加水分解抑制剤、有機溶剤等を、攪拌機等により混合することにより得ることができる。樹脂液の調製に用いることのできる攪拌機としては、例えば、DESPA(浅田鉄工社製)、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼(プライミクス社製)等の高速攪拌機が挙げられる。
【0044】
また、攪拌時における材料温度は、20〜60℃であるのが好ましく、30〜50℃であるのがより好ましい。
樹脂液中における固形分の含有率は、特に限定されないが、40〜75wt%であるのが好ましく、50〜73wt%であるのがより好ましく、50〜70wt%であるのがさらに好ましい。固形分の含有率が前記範囲内の値であると、後述する分散液(乳化懸濁液)を構成する分散質を、より球形度の高いもの(真球に近い形状もの)とすることができ、最終的に得られるトナー粒子の形状を、より確実に好適なものとすることができる。
【0045】
また、樹脂液の調製においては、調製すべき樹脂液の構成成分をすべて同時に混合してもよいし、予め、調製すべき樹脂液の構成成分のうち一部を混合して混合物(マスター)を得、その後、当該混合物(マスター)を、他の成分と混合してもよい。
例えば、樹脂材料と着色剤とを混練し、混練物としての着色剤マスターを得た後、着色剤マスターと、追加樹脂としての樹脂材料と、加水分解抑制剤を溶解させた有機溶剤とを、混合することにより、樹脂液を調製してもよい。これにより、トナー粒子中に加水分解抑制剤をより確実に内包することができる。また、各成分が均一に混ざり合った樹脂液を、より確実に得ることができる。
【0046】
(分散質形成処理)
次に、水系分散液(分散液)を調製する。
水系液体で構成された水系分散媒を樹脂液に添加することにより、トナー材料を含む分散質(液状の分散質)を水系液体中に形成し、分散質が分散した分散液(水系分散液)を得る。
【0047】
水系分散媒は、水系液体で構成されたものである。
水系液体としては、主として水で構成されたものを用いることができる。
水系液体中には、例えば、水との相溶性に優れる溶媒(例えば、25℃での100重量部の水に対する溶解度が、50重量部以上である溶媒)を含むものであってもよい。
また、水系分散媒には、必要に応じて乳化分散剤を添加してもよい。乳化分散剤を添加することにより、より容易に水系乳化液を調製することができる。
【0048】
乳化分散剤としては、特に限定されず、例えば、公知の乳化分散剤を用いることができる。
また、水系分散液の調製に際して、例えば、中和剤を用いてもよい。これにより、例えば、樹脂材料が有する官能基(例えば、カルボキシル基等)を中和することができ、調製される水系分散液中における分散質の形状、大きさの均一性、分散質の分散性を特に優れたものとすることができ。このため、得られるトナー粒子は、粒度分布が特に狭いものとなる。
【0049】
中和剤は、例えば、樹脂液に添加されるものであってもよいし、水系液体に添加されるものであってもよい。
また、中和剤は、水系分散液の調製において、複数回に分けて添加されるものであってもよい。
中和剤としては、塩基性化合物を用いることができ、より具体的には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の無機塩基や、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミン等の有機塩基等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、中和剤は、上記のような化合物を含む水溶液であってもよい。
【0050】
また、塩基性化合物の使用量は、樹脂材料が有する全カルボキシル基を中和するために必要な量の1〜3倍に相当する量(1〜3当量)が好ましく、1〜2倍に相当する量(1〜2当量)がより好ましい。これにより、異形の分散質が形成されるのを効果的に防止することができ、また、後に詳述する合一工程において得られる粒子の粒度分布を、よりシャープなものとすることができる。
【0051】
樹脂液への水系液体の添加は、いかなる方法で行うものであってもよいが、樹脂液を撹拌しつつ、樹脂液に水を含む水系液体を添加することが好ましい。すなわち、攪拌機等により樹脂液に剪断を加えつつ、樹脂液中に水系液体を徐々に添加(滴下)することにより行い、W/O型の乳化液からO/W型の乳化液に転相させて、最終的に、水系液体中に、樹脂液由来の分散質が分散した水系分散液を得るのが好ましい。
【0052】
水系分散液の調製に用いることのできる攪拌機としては、例えば、DESPA(浅田鉄工社製)、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼(プライミクス社製)、スラッシャ(三井鉱山社製)、キャビトロン(ユーロテック社製)等の高速攪拌機、あるいは高速分散機等が挙げられる。
また、樹脂液への水系液体の添加時には、翼先端速度が10〜20m/秒となるように撹拌を行うことが好ましく、12〜18m/秒となるように撹拌を行うことがより好ましい。翼先端速度が前記範囲内の値であると、水系分散液を効率良く得ることができるとともに、水系分散液中における分散質の形状、大きさのばらつきを特に小さいものとすることができ、過剰に微細な分散質、粗大粒子の発生を防止しつつ、分散質の均一分散性を特に優れたものとすることができる。
【0053】
水系分散液中における固形分の含有率は、特に限定されないが、5〜55wt%であるのが好ましく、10〜50wt%であるのがより好ましい。これにより、水系分散液中における分散質同士の不本意な凝集をより確実に防止しつつ、トナー粒子の生産性を特に優れたものとすることができる。
また、本処理における材料温度は、20〜60℃であるのが好ましく、20〜50℃であるのがより好ましい。
【0054】
[合一工程]
次に、複数個の分散質を合一させ、合一粒子を得る(合一工程)。分散質の合一は、通常、有機溶剤を含む分散質が衝突することにより、これらが一体化して進行する。
複数個の分散質の合一は、分散液を撹拌しながら、分散液に電解質を添加することにより行う。これにより、容易かつ確実に合一粒子を得ることができる。また、電解質の添加量を調節することにより、容易かつ確実に、合一粒子の粒径、粒度分布を制御することができる。
【0055】
電解質としては、特に限定されず、公知の有機、無機の水溶性の塩等を1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、電解質は、1価のカチオンの塩であることが好ましい。これにより、得られる合一粒子の粒度分布を狭いものとできる。また、1価のカチオンの塩を用いることで、本工程において、粗大粒子が発生することを確実に防止することができる。
【0056】
また、上述した中でも、電解質は、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム)または炭酸塩であることが好ましく、硫酸塩であることが特に好ましい。これにより、特に容易に合一粒子の粒径を制御できる。
本工程で添加される電解質の量は、電解質が添加される分散液に含まれる固形分:100重量部に対し、0.5〜3重量部であるのが好ましく、1〜2重量部であるのがより好ましい。これにより、特に容易かつ確実に合一粒子の粒径を制御できるとともに、粗大粒子の発生を確実に防止することができる。
【0057】
また、電解質は、水溶液の状態で添加されるのが好ましい。これにより、速やかに分散液全体に、電解質を拡散させることができるとともに、電解質の添加量を容易かつ確実に制御することができる。この結果、所望の粒径で、粒度分布の特に狭い合一粒子を得ることができる。
また、電解質を水溶液の状態で添加する場合、水溶液中における電解質の濃度は、2〜10wt%であることが好ましく、2.5〜6wt%であることがより好ましい。これにより、特に速やかに分散液全体に、電解質を拡散させることができ、電解質の添加量を容易かつ確実に制御することができる。また、このような水溶液を加えることにより、電解質を加え終えた際における分散液中の水の含有量が、好適なものとなる。このため、電解質添加後における合一粒子の成長速度を、生産性が落ちない程度に、適度に遅いものとすることができる。結果として、粒径をより確実に制御できる。また、不本意な合一粒子の合一を確実に防止することができる。
【0058】
また、電解質を水溶液で添加する場合、電解質水溶液の添加の速度は、電解質水溶液が添加される分散液に含まれる固形分:100重量部に対し、0.5〜10重量部/分であるのが好ましく、1.5〜5重量部/分であるのがより好ましい。これにより、分散液中で、電解質の濃度のむらが発生することを防止することができ、粗大粒子が発生することを確実に防ぐことができる。また、合一粒子の粒度分布は特に狭いものとなる。さらに、このような速度で電解質を添加することで、合一の速度を特に容易に制御でき、合一粒子の平均粒径を制御することが特に容易になるとともに、トナーの生産性を特に優れたものとすることができる。
【0059】
電解質の添加は、複数回に分けて行ってもよい。これにより、容易かつ確実に、所望の大きさの合一粒子を得ることができるとともに、得られる合一粒子の円形度を確実に、十分に大きいものとすることができる。
また、本工程は、分散液を攪拌した状態で行う。これにより、粒子間での形状、大きさのばらつきが特に小さい合一粒子を得ることができる。
【0060】
分散液の撹拌には、例えば、アンカー翼、タービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼、半月翼等の攪拌翼を用いることができるが、中でも、マックスブレンド翼、フルゾーン翼が好ましい。これにより、添加した電解質をすばやく均一に分散、溶解させて、電解質の濃度むらが発生することを確実に防止することができる。また、分散質を効率良く合一させつつ、一旦形成された合一粒子が崩壊するのをより確実に防止することができる。その結果、粒子間での形状、粒径のばらつきの小さい合一粒子を効率良く得ることができる。
【0061】
攪拌翼の翼先端速度は、0.1〜10m/秒であるのが好ましく、0.2〜8m/秒であるのがより好ましく、0.2〜6m/秒であるのがさらに好ましい。翼先端速度が前記範囲内の値であると、添加した電解質を均一に分散、溶解させて、電解質の濃度むらが発生することを確実に防止することができる。また、分散質をより効率良く合一させつつ、一旦形成された合一粒子が崩壊するのをさらに確実に防止することができる。
形成される合一粒子の平均粒径は、0.1〜7μmであるのが好ましく、0.5〜5μmであるのがより好ましい。これにより、最終的に得られるトナー粒子の粒径を適度なものとすることができる。
【0062】
[脱溶剤(脱溶媒)工程]
その後、分散液中に含まれる有機溶剤を除去する。これにより、分散液中に分散した樹脂微粒子(合一粒子)が得られる。
有機溶剤の除去は、いかなる方法で行ってもよいが、例えば、減圧により行うことができる。これにより、樹脂材料等の構成材料の変性等を十分に防止しつつ、効率良く有機溶剤を除去することができる。
【0063】
また、本工程での処理温度は、合一粒子を構成する樹脂材料のガラス転移点(Tg)よりも低い温度であるのが好ましい。
また、本工程は、分散液に、消泡剤を添加した状態で行ってもよい。これにより、効率良く有機溶剤を除去することができる。
消泡剤としては、例えば、鉱物油系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、シリコーン系消泡剤のほか、低級アルコール類、高級アルコール類、油脂類、脂肪酸類、脂肪酸エステル類、リン酸エステル類等を用いることができる。
【0064】
消泡剤の使用量は、特に限定されないが、分散液中に含まれる固形分に対して、重量比で、20〜300ppmであるのが好ましく、30〜100ppmであるのがより好ましい。
【0065】
また、本工程においては、有機溶剤とともに、少なくとも一部の水系液体が除去されてもよい。
なお、本工程においては、必ずしも全ての有機溶剤(分散液中に含まれる有機溶剤の全量)が除去されなくてもよい。このような場合であっても、後述する他の工程において、残存する有機溶剤を十分に除去することができる。
【0066】
[洗浄工程]
次に、上記のようにして形成された合一粒子の洗浄を行う(洗浄工程)。
本工程を行うことにより、不純物として、有機溶剤等が含まれる場合であっても、これらを効率良く除去することができる。その結果、最終的に得られる樹脂微粒子における、揮発性有機化合物(TVOC)量を特に少ないものとすることができる。
本工程は、例えば、固液分離(水系液体からの分離)により樹脂微粒子を分離し、さらにその後、固形分(樹脂微粒子)の水中への再分散および固液分離(水系液体からの樹脂微粒子の分離)をすることにより行うことができる。固形分の水中への再分散および固液分離は、複数回、繰り返し行ってもよい。
【0067】
[乾燥工程]
その後、乾燥処理を施すことにより、合一粒子を得ることができる(乾燥工程)。
乾燥工程は、例えば、真空乾燥機(例えば、リボコーン(大川原製作所社製)、ナウター(ホソカワミクロン社製)等)、流動層乾燥機(大川原製作所社製)等を用いて行うことができる。
また、乾燥助剤としてナノサイズのシリカ等の酸化物粉を混合させてから乾燥させてもよい。これにより、乾燥がより短時間になり、凝集を防止することができる。液体現像剤中に水分が過分に混入することは、電気抵抗の低下、帯電の不安定化、キャリアの劣化につながるので、十分に乾燥させることが必要となる。
【0068】
[分散工程]
次に、上記のようにして得られた合一粒子を、脂肪酸モノエステル中に分散する(分散工程)。本工程において、乾燥時に凝集した合一粒子をほぐすと共に、液体現像剤として所望のサイズに調整し、トナー粒子を円盤形状にするものである。
本工程において、分散は、硬質のメディアを用いることにより行う。すなわち、凝集した合一粒子を、脂肪酸モノエステル存在下において、硬質の例えば、鉄球、アルミナ球、もしくはくジルコニア球体間を通すことにより、分散する。このときのメディアのサイズは、所望のトナーサイズによって調整する。そして、この分散とともに、合一粒子は、硬質の球体間もしくは、容器と球体間によって、押し潰されて扁平となる。この扁平となった粒子は、周囲に存在する脂肪酸モノエステルによって可塑化され、膨潤し、円盤形状のトナー粒子となる。これにより、脂肪酸モノエステル中に円盤形状のトナー粒子が分散したトナー粒子分散液が得られる。
【0069】
また、分散の際に、脂肪酸モノエステルがトナー粒子全体に浸透し、前述したような可塑効果がより顕著なものとなる。その結果、トナー粒子が紙繊維(記録媒体)の隙間により入り込み易くなるため、トナー粒子の定着強度を特に優れたものとすることができるとともに、形成される画像のグロスムラを低減し、優れたものとすることができる。
また、脂肪酸モノエステル中に合一粒子を分散するときに、分散剤を同時に添加することにより、最終的に得られる液体現像剤中において、トナー粒子の表面付近に分散剤を偏在(吸着)させ、強固に吸着させることができる。
【0070】
液体現像剤用の分散剤は、立体障害を利用した分散剤がより効果的であり、この場合、前述したような高分子分散剤が利用される。絶縁性液体中に溶融しかつトナー粒子表面に吸着(親和)することが望まれる。脂肪酸モノエステル中で分散することにより、可塑化したトナー粒子表面に分散剤が、物理的に押し付けられることにより強固に吸着がすすむ。このようにトナー粒子の表面付近に分散剤を偏在させることにより、液体現像剤の保存安定性を優れたものとすることができる。また、凝集等によって粗大化したトナー粒子が発生するのを防止することができる。
【0071】
また、本実施形態では、得られるトナー粒子の粒度分布がシャープなので、そもそも微粉がなく、さらに粗大粒子もないので、粉砕する必要がなく、従来の粉砕法や湿式粉砕法と比較して、微粉(目的の大きさの粒子よりも極端に小さい粒子)の発生を効果的に防止することができる。その結果、短時間に所望の粒径の分布の狭いトナー粒子による現像剤ができ、結果、微粉による液体現像剤の帯電特性の低下を効果的に防止することができる。
【0072】
また、脂肪酸モノエステルは、比較的粘度が低いため、乾燥工程において凝集した合一粒子の間に侵入しやすく、好適に会合粒子を分散することができる。
分散に用いる装置としては、メディアが容器中で相対的に攪拌されれば、どのような装置でもよいが、例えば、ボールミル、遊星ボールミル、グレンミル、ビーズミル、ペイントシェーカー等が利用できる。
【0073】
分散に要する時間は、分散に使用する機器の種類にもよるが、例えば、直径1〜10mm程度のジルコニアボールを用いたボールミルで分散する場合、10〜300時間程度であるのが好ましく、20〜150時間程度であるのがより好ましい。これにより、効率よく分散できるとともに、円盤形状のトナー粒子を効率よく形成することができる。また、微粉の発生を防止し、トナー粒子の大きさのそろった液体現像剤を製造することができる。
【0074】
その後、得られたトナー粒子分散液に、残りの絶縁性液体成分を添加することにより、本発明の液体現像剤が得られる。
なお、上記説明では、分散に脂肪酸モノエステルを用いる場合について説明したが、これに限定されず、例えば、分散に用いる液体として、脂肪酸モノエステルに他の絶縁性液体成分を添加してもよい。
【0075】
≪画像形成装置≫
次に、本発明の画像形成装置の好適な実施形態について説明する。本発明の画像形成装置は、上述したような本発明の液体現像剤を用いて記録媒体上にカラー画像を形成するものである。
図3は、本発明の液体現像剤が適用される画像形成装置の一例を示す模式図、図4は、図3に示す画像形成装置の一部を拡大した拡大図、図5は、現像ローラ上の液体現像剤層内におけるトナー粒子の状態を示す模式図、図6は、図3に示す画像形成装置に適用される定着装置の一例を示す断面図である。
【0076】
画像形成装置1000は、図3、図4に示すように、4つの現像部30Y、30M、30C、30Kと、中間転写部40と、2次転写ユニット(2次転写部)60と、定着部(定着装置)F40と、4つの液体現像剤補給部80Y、80M、80C、80Kとを有している。
現像部30Y、30M、30Cは、それぞれ、イエロー系液体現像剤(Y)、マゼンダ系液体現像剤(M)、シアン系の液体現像剤(C)で、潜像を現像し、各色に対応したカラーの単色像を形成する機能を有している。また、現像部30Kは、ブラック系液体現像剤(K)で、潜像を現像し、ブラック(黒)の単色像を形成する機能を有している。
【0077】
現像部30Y、30M、30C、30Kの構成は同様であるので、以下、現像部30Yについて説明する。
現像部30Yは、図4に示すように、像担持体の一例としての感光体10Yと、感光体10Yの回転方向に沿って、帯電ローラ11Yと、露光ユニット12Yと、現像ユニット100Yと、感光体スクイーズ装置101Yと、1次転写バックアップローラ51Yと、除電ユニット16Yと、感光体クリーニングブレード17Yと、現像剤回収部18Yとを有している。
【0078】
感光体10Yは、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能であり、本実施の形態においては、図3中の矢印で示すように時計回りに回転する。
感光体10Yは、後述する現像ユニット100Yにより液体現像剤が供給され、表面に液体現像剤の層が形成されるものである。
【0079】
帯電ローラ11Yは、感光体10Yを帯電するための装置であり、露光ユニット12Yは、レーザを照射することによって帯電された感光体10Y上に潜像を形成する装置である。この露光ユニット12Yは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、F−θレンズ等を有しており、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等の不図示のホストコンピュータから入力された画像信号に基づいて、変調されたレーザを帯電された感光体10Y上に照射する。
【0080】
現像ユニット100Yは、感光体10Y上に形成された潜像を、本発明の液体現像剤を用いて現像するための装置である。なお、現像ユニット100Yの詳細については後述する。
感光体スクイーズ装置101Yは、現像ユニット100Yより回転方向下流側に、感光体10Yに対向して配置されており、感光体スクイーズローラ13Yと、該感光体スクイーズローラ13Yに押圧摺接して表面に付着した液体現像剤を除去するクリーニングブレード14Yと、除去された液体現像剤を回収する現像剤回収部15Yとで構成される。この感光体スクイーズ装置101Yは、感光体10Yに現像された現像剤から余剰なキャリア(絶縁性液体)および本来不要なカブリトナーを回収し、顕像内のトナー粒子比率を上げる機能を有する。
【0081】
1次転写バックアップローラ51Yは、感光体10Yに形成された単色像を、後述する中間転写部40に転写するための装置である。
除電ユニット16Yは、1次転写バックアップローラ51Yによって中間転写部40上に中間転写像が転写された後に、感光体10Y上の残留電荷を除去する装置である。
感光体クリーニングブレード17Yは、感光体10Yの表面に当接されたゴム製の部材で、1次転写バックアップローラ51Yによって中間転写部40上に像が転写された後に、感光体10Y上に残存する液体現像剤を掻き落として除去する機能を有している。
【0082】
現像剤回収部18Yは、感光体クリーニングブレード17Yにより除去された液体現像剤を回収する機能を有している。
中間転写部40は、エンドレスの弾性ベルト部材であり、ベルト駆動ローラ41とテンションローラ42との間に巻き掛けて張架され、1次転写バックアップローラ51Y、51M、51C、51Kで感光体10Y、10M、10C、10Kと当接しながら駆動ローラ41により回転駆動される。
【0083】
この中間転写部40に、1次転写バックアップローラ51Y、51M、51C、51Kにより、現像部30Y、30M、30C、30Kで形成された各色に対応した単色像が順次転写され、各色に対応した単色像が重ね合わされる。これにより、中間転写部40にフルカラー現像剤像(中間転写像)が形成される。
中間転写部40には、このように複数の感光体10Y、10M、10C、10Kに形成した単色像を順次2次転写して重ね合わせて担持し、一括して紙、フィルム、布等の記録媒体F5に2次転写する。そのため、2次転写行程において記録媒体F5にトナー像を転写するに当たって、記録媒体F5表面が繊維質などによって平滑でないシート材であっても、この非平滑なシート材表面に倣って2次転写特性を向上させる手段として、弾性ベルト部材を採用している。
【0084】
ベルト駆動ローラ41と共に中間転写部40を張架するテンションローラ42側には、中間転写部クリーニングブレード46、現像剤回収部47からなるクリーニング装置が配置されている。
中間転写部クリーニングブレード46は、2次転写ローラ61によって記録媒体F5上に像が転写された後に、中間転写部40上に付着した液体現像剤を掻き落として除去する機能を有している。
【0085】
現像剤回収部47は、中間転写部クリーニングブレード46により除去された液体現像剤を回収する機能を有している。
【0086】
また、1次転写バックアップローラ51Yより中間転写部40の移動方向下流側に、中間転写部スクイーズ装置52Yが配されている。
この中間転写部スクイーズ装置52Yは、中間転写部40上に転写された液体現像剤が望ましい分散状態に至っていない場合に、転写された液体現像剤から余剰の絶縁性液体を除去する手段として設けられている。
【0087】
中間転写部スクイーズ装置52Yは、中間転写部スクイーズローラ53Yと、中間転写部40を挟んで中間転写部スクイーズローラ53Yと対向配置される中間転写部スクイーズバックアップローラ54Yと、中間転写部スクイーズローラ53Yに押圧摺接して表面をクリーニングする中間転写部スクイーズクリーニングブレード55Yおよび現像剤回収部15Mから構成される。
【0088】
中間転写部スクイーズ装置52Yは、中間転写部40に1次転写された現像剤から余剰なキャリアを回収し、顕像内のトナー粒子比率を上げると共に、本来不要なカブリトナーを回収する機能を有する。現像剤回収部15Mは、中間転写部40の移動方向下流側に配置されたマゼンタの感光体スクイーズローラのクリーニングブレード14Mで回収されるキャリアの回収機構を中間転写部スクイーズローラ53Yの中間転写部スクイーズクリーニングブレード55Yにも兼用するものである。このように2色目以降の像担持体スクイーズ装置の現像剤回収部15M、15C、15K(現像剤回収部15C、15Kについては図示せず)において、その前の色の1次転写バックアップローラ51(Y、M、C)より中間転写部40の移動方向下流側に配置された中間転写部スクイーズ装置52(Y、M、C)の現像剤回収部として兼用することにより、それらの間隔を一定に規制することができ、構造を簡潔にして小型化を図ることができる。
【0089】
2次転写ユニット60は、2次転写ローラ61が中間転写部40を挟んでベルト駆動ローラ41と対向配置され、さらに2次転写ローラ61のクリーニングブレード62、現像剤回収部63からなるクリーニング装置が配置される。
2次転写ユニット60では、中間転写部40上に色重ねして形成された中間転写像が2次転写ユニット60の転写位置に到達するタイミングに合せて、記録媒体F5を搬送、供給し、その記録媒体F5に中間転写像が2次転写される。
【0090】
2次転写ユニット60により記録媒体F5上に転写されたトナー画像(転写像)F5aは、後述する定着部F40に送られ、定着が行われる。
クリーニングブレード62は、2次転写ローラ61によって記録媒体F5上に像が転写された後に、2次転写ローラ61上に付着した液体現像剤を掻き落として除去する機能を有している。
現像剤回収部63は、クリーニングブレード62により除去された液体現像剤を回収する機能を有している。
【0091】
次に、現像ユニット100Y、100M、100C、100Kについて、詳細に説明する。なお、以下の説明では、代表的に、現像ユニット100Yについて説明する。
現像ユニット100Yは、図4に示すように、液体現像剤貯留部31Yと、塗布ローラ32Yと、規制ブレード33Yと、現像剤攪拌ローラ34Yと、現像ローラ20Yと、現像ローラクリーニングブレード21Yと、現像剤圧縮ローラ(圧縮手段)22Yとを有し
ている。
【0092】
液体現像剤貯留部31Yは、感光体10Yに形成された潜像を現像するための液体現像剤を貯留する機能を備えたものである。
塗布ローラ32Yは、液体現像剤を現像ローラ20Yへ供給する機能を備えたものである。
この塗布ローラ32Yは、鉄等金属性のローラの表面に溝が均一かつ螺旋状に形成されニッケルメッキが施された、いわゆるアニロクスローラを呼称されるものであり、その直径は約25mmである。本実施形態では、塗布ローラ32Yの回転方向に対して斜めに複数の溝が、いわゆる切削加工や転造加工等によって形成されている。この塗布ローラ32Yは、時計回りに回転しながら液体現像剤に接触することによって、溝に、液体現像剤貯留部31Y内の液体現像剤を担持して、該担持した液体現像剤を現像ローラ20Yへ搬送する。
【0093】
規制ブレード33Yは、塗布ローラ32Yの表面に当接して、塗布ローラ32Y上の液体現像剤の量を規制する。すなわち、当該規制ブレード33Yは、塗布ローラ32Y上の余剰液体現像剤を掻き取って、現像ローラ20Yに供給する塗布ローラ32Y上の液体現像剤を計量する役割を果たす。この規制ブレード33Yは、弾性体としてのウレタンゴムからなり、鉄等金属製の規制ブレード支持部材より支持されている。また、規制ブレード33Yは、前述した鉛直面Aから見て、塗布ローラ32Yが回転して液体現像剤から進出する側(すなわち、鉛直面Aから見て図4中左側)に設けられている。なお、規制ブレード33Yのゴム硬度は、JIS−Aで約77度であり、規制ブレード33Yの、塗布ローラ32Y表面への当接部の硬度(約77度)は、後述する現像ローラ20Yの弾性体の層の塗布ローラ32Y表面への圧接部の硬度(約85度)よりも低くなっている。また、掻き取られた余剰の液体現像剤は、液体現像剤貯留部31Yに回収され、再利用される。
【0094】
現像剤攪拌ローラ34Yは、液体現像剤を一様分散状態に攪拌する機能を備えたものである。これにより、複数個のトナー粒子1が凝集した場合であっても、トナー粒子1同士を好適に分散させることができる。特に、一旦利用した液体現像剤を再利用する場合でも、好適にトナー粒子1を分散させることができる。
【0095】
液体現像剤貯留部31Y内において、液体現像剤の中のトナー粒子1はプラスの電荷を有し、液体現像剤は、現像剤撹拌ローラ34Yにより撹拌されて一様分散状態になり、塗布ローラ32Yが回転することによって、液体現像剤貯留部31Yから汲み上げられ、規制ブレード33Yによって液体現像剤量が規制されて現像ローラ20Yに供給される。
現像ローラ20Yは、感光体10Yに担持された潜像を液体現像剤により現像するために、液体現像剤を担持して感光体10Yと対向する現像位置に搬送する。
【0096】
現像ローラ20Yは、その表面に、前述した塗布ローラ32Yから液体現像剤を供給することにより、液体現像剤層201Yを形成するものである。
この現像ローラ20Yは、鉄等金属製の内芯の外周部に、導電性を有する弾性体の層を備えたものであり、その直径は約20mmである。また、弾性体の層は、二層構造になっており、その内層として、ゴム硬度がJIS−A約30度で、厚み約5mmのウレタンゴムが、その表層(外層)として、ゴム硬度がJIS−A約85度で、厚み約30μmのウレタンゴムが備えられている。そして、現像ローラ20Yは、前記表層が圧接部となって、弾性変形された状態で塗布ローラ32Yおよび感光体10Yのそれぞれに圧接している。
【0097】
また、現像ローラ20Yは、その中心軸を中心として回転可能であり、当該中心軸は、感光体10Yの回転中心軸よりも下方にある。また、現像ローラ20Yは、感光体10Yの回転方向(図4において時計方向)と逆の方向(図4において反時計方向)に回転する。なお、感光体10Y上に形成された潜像を現像する際には、現像ローラ20Yと感光体10Yとの間に電界が形成される。
【0098】
現像剤圧縮ローラ22Yは、現像ローラ20Yに担持された液体現像剤のトナーを圧縮状態にする機能を備えた装置である。言い換えると、現像剤圧縮ローラ22Yは、前述した液体現像剤層201Yに対してトナー粒子1と同極性の電界を印加することにより、図5に示すように、液体現像剤層201Y中において、現像ローラ20Yの表面近傍にトナー粒子1を偏在させる機能を備えた装置である。このようにトナー粒子を偏在させることにより、現像濃度(現像効率)を向上させることができ、その結果、品質の高い鮮明な画像を得ることができる。
【0099】
この現像剤圧縮ローラ22Yには、クリーニングブレード23Yが設けられている。
このクリーニングブレード23Yは、現像剤圧縮ローラ22Yに付着した液体現像剤を除去する機能を有している。クリーニングブレード23Yにより除去された液体現像剤は、液体現像剤貯留部31Y内に回収され、再利用される。
また、現像ユニット100Yは、現像ローラ20Yの表面に当接されたゴム製の現像ローラクリーニングブレード21Yを有している。この現像ローラクリーニングブレード21Yは、前記現像位置で現像が行われた後に、現像ローラ20Y上に残存する液体現像剤を掻き落として除去するための装置である。現像ローラクリーニングブレード21Yにより除去された液体現像剤は、液体現像剤貯留部31Y内に回収され、再利用される。
【0100】
また、図3、図4に示すように、画像形成装置1000は、液体現像剤を現像部30Yに補給する液体現像剤補給部80Y、80M、80C、80Kを有する。液体現像剤補給部80Y、80M、80C、80Kの構成は同様であるので、以下、液体現像剤補給部80Yについて説明する。
液体現像剤補給部80Yは、回収液体現像剤貯留部81Yと、補給液体現像剤貯留部82Yと、搬送手段83Y、84Yと、ポンプ85Yと、フィルタ86Yとを有している。
【0101】
回収液体現像剤貯留部81Yは、主として現像剤回収部18Yで回収された回収液体現像剤を貯留し、搬送手段83Yによって、現像部30Yの液体現像剤貯留部31Yに回収液体現像剤を補給する。また、補給液体現像剤貯留部82Yには、液体現像剤が貯留されており、搬送手段84Yによって液体現像剤貯留部31Yに液体現像剤を補給する。補給液体現像剤貯留部82Yに貯留された液体現像剤および回収液体現像剤貯留部81Yに貯留された回収液体現像剤の組成は、液体現像剤貯留部31Yに貯留された液体現像剤と同様であっても良いし、異なるものであっても良い。
【0102】
また、現像剤回収部18Yに回収された液体現像剤は、搬送路70Yによって、液体現像剤補給部80Yに供給される。
また、搬送路70Yには、ポンプ85Yが設けられており、このポンプ85Yにより、各現像剤回収部に回収された液体現像剤を回収液体現像剤貯留部81Yに搬送する。
また、搬送路70Yには、フィルタ86Yが設けられており、粗大粒子、異物等を回収された液体現像剤から取り除くことができる。フィルタ86Yに除去された粗大粒子、異物等の固形分は、図示せぬフィルタ状態の検知手段により検知される。そして、その検知結果に基づいてフィルタ86Yを交換する。これにより、フィルタ86Yのフィルタリング機能を安定して維持することができる。
【0103】
次に、定着部について説明する。
定着部F40は、前述した現像部、転写部等において形成された未定着のトナー画像F5aを、記録媒体F5上に定着させるものである。
定着部F40は、図6に示すように、熱定着ローラF1と、加圧ローラF2と、耐熱ベルトF3と、ベルト張架部材F4と、クリーニング部材F6と、フレームF7と、スプリングF9とを有している。
【0104】
熱定着ローラ(定着ローラ)F1は、パイプ材で構成されたローラ基材F1bと、その外周を被覆する弾性体F1cと、ローラ基材F1bの内部に、加熱源としての柱状ハロゲンランプF1aとを有しており、図に矢印で示す反時計方向に回転可能になっている。
熱定着ローラF1の内部には、加熱源を構成する2本の柱状ハロゲンランプF1a、F1aが内蔵されており、これらの柱状ハロゲンランプF1a、F1aの発熱エレメントは、それぞれ異なった位置に配置されている。そして、各柱状ハロゲンランプF1a、F1aが選択的に点灯されることにより、後述する耐熱ベルトF3が熱定着ローラF1に巻き付いた定着ニップ部位と、後述するベルト張架部材F4が熱定着ローラF1に摺接する部位との異なる条件下や、幅の広い記録媒体と幅の狭い記録媒体との異なる条件下等での温度コントローラが容易に行われるようになっている。
【0105】
加圧ローラF2は、熱定着ローラF1と対向するように配されており、後述する耐熱ベルトF3を介して、未定着のトナー画像F5aが形成された記録媒体F5に対して圧力を加えるよう構成されている。
また、加圧ローラF2は、パイプ材で構成されたローラ基材F2bと、その外周を被覆する弾性体F2cとを有し、図に矢印で示す時計方向に回転可能になっている。
【0106】
また、熱定着ローラF1の弾性体F1cの表層にはPFA層が設けられている。これにより、各弾性体F1c、2cの厚みは異なるが、両弾性体F1c、2cは略均一な弾性変形をして、いわゆる水平ニップが形成され、また、熱定着ローラF1の周速に対して、後述する耐熱ベルトF3または記録媒体F5の搬送速度に差異が生じることもないので、極めて安定した画像定着が可能となる。
【0107】
耐熱ベルトF3は、加圧ローラF2とベルト張架部材F4の外周に張架されて移動可能とされ、熱定着ローラF1と加圧ローラF2との間に挟圧されるエンドレスの環状のベルトである。
この耐熱ベルトF3は、0.03mm以上の厚みを有し、その表面(記録媒体F5が接触する側の面)をPFAで形成し、裏面(加圧ローラF2およびベルト張架部材F4と接触する側の面)をポリイミドで形成した2層構成のシームレスチューブで形成されている。なお、耐熱ベルトF3は、これに限定されず、ステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、シリコーン等の耐熱樹脂管等の他の材料で形成することもできる。
【0108】
ベルト張架部材F4は、熱定着ローラF1と加圧ローラF2との定着ニップ部よりも記録媒体F5搬送方向上流側に配設されるとともに、加圧ローラF2の回転軸F2aを中心として矢印P方向に揺動可能に配設されている。
ベルト張架部材F4は、記録媒体F5が定着ニップ部を通過しない状態において、耐熱ベルトF3を熱定着ローラF1の接線方向に張架するように構成されている。記録媒体F5が定着ニップ部に進入する初期位置で定着圧力が大きいと進入がスムーズに行われなくて、記録媒体F5の先端が折れた状態で定着される場合があるが、このように耐熱ベルトF3を熱定着ローラF1の接線方向に張架する構成にすることで、記録媒体F5の進入がスムーズに行われる記録媒体F5の導入口部が形成でき、安定した記録媒体F5の定着ニップ部への進入が可能となる。
【0109】
ベルト張架部材F4は、耐熱ベルトF3の内周に嵌挿されて加圧ローラF2と協働して耐熱ベルトF3に張力fを付与する略半月状のベルト摺動部材(耐熱ベルトF3はベルト張架部材F4上を摺動する)である。このベルト張架部材F4は、耐熱ベルトF3が熱定着ローラF1と加圧ローラF2との押圧部接線Lより熱定着ローラF1側に巻き付けてニップを形成する位置に配置される。突壁F4aはベルト張架部材F4の軸方向一端または両端に突設されており、この突壁F4aは、耐熱ベルトF3が軸方向端の一方に寄った場合に、この耐熱ベルトF3がこの突壁F4aに当接することで耐熱ベルトF3の端への寄りを規制するものである。突壁F4aの熱定着ローラF1と反対側の端部とフレームとの間にスプリングF9が縮設されていて、ベルト張架部材F4の突壁F4aが熱定着ローラF1に軽く押圧され、ベルト張架部材F4が熱定着ローラF1に摺接して位置決めされる。
【0110】
ベルト張架部材F4が熱定着ローラF1に軽く押圧される位置がニップ初期位置とされ、また、熱定着ローラF1に加圧ローラF2が押圧する位置がニップ終了位置とされる。
定着部F40において、未定着のトナー画像F5aが形成された記録媒体F5は、上記ニップ初期位置から定着ニップ部に進入して耐熱ベルトF3と熱定着ローラF1との間を通過し、ニップ終了位置から抜け出ることで、記録媒体F5上に形成された未定着のトナー画像F5aが定着され、その後、熱定着ローラF1への加圧ローラF2の押圧部の接線方向Lに排出される。
【0111】
クリーニング部材F6は、加圧ローラF2とベルト張架部材F4との間に配置されている。
このクリーニング部材F6は耐熱ベルトF3の内周面に摺接して耐熱ベルトF3の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものである。このように異物や摩耗粉等をクリーニングすることで、耐熱ベルトF3をリフレッシュし、前述の摩擦係数の不安定要因を除去している。また、ベルト張架部材F4に凹部F4fが設けられており、耐熱ベルトF3から除去した異物や摩耗粉等を収納するよう構成されている。
【0112】
また、定着部F40は、記録媒体F5にトナー画像F5aを定着させた後に、熱定着ローラF1の表面に付着(残存)した絶縁性液体を除去する除去ブレード(除去手段)F12を有している。なお、この除去ブレードF12は、絶縁性液体を除去するとともに、定着の際に熱定着ローラF1上に移行したトナー等も同時に除去することができる。
なお、耐熱ベルトF3を加圧ローラF2とベルト張架部材F4とにより張架して加圧ローラF2で安定して駆動するには、加圧ローラF2と耐熱ベルトF3との摩擦係数をベルト張架部材F4と耐熱ベルトF3との摩擦係数より大きく設定するとよい。しかし、摩擦係数は、耐熱ベルトF3と加圧ローラF2との間あるいは耐熱ベルトF3とベルト張架部材F4との間への異物の侵入や、耐熱ベルトF3と加圧ローラF2およびベルト張架部材F4との接触部の摩耗などによって不安定になる場合がある。
【0113】
そこで、加圧ローラF2と耐熱ベルトF3の巻き付け角よりベルト張架部材F4と耐熱ベルトF3の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ローラF2の径よりベルト張架部材F4の径が小さくなるように設定する。これにより、耐熱ベルトF3がベルト張架部材F4を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因から回避でき、耐熱ベルトF3を加圧ローラF2で安定して駆動することができるようになる。
熱定着ローラF1により加える熱(定着温度)は、具体的には、80〜160℃であるのが好ましく、100〜150℃であるのがより好ましく、100〜140℃であることがさらに好ましい。
【0114】
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の液体現像剤は、前述したような画像形成装置に適用されるものに限定されない。
また、本発明の液体現像剤は、前述したような製造方法により製造されたものに限定されない。
【0115】
また、前述した実施形態では、水系乳化液を得、該水系乳化液に電解質を添加することにより会合粒子を得るものとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、会合粒子は、水系液体に、着色剤とモノマーと界面活性剤と重合開始剤とを分散させ、乳化重合により、水系乳化液を調製し、該水系乳化液に電解質を添加して会合させる乳化重合会合法を用いて調製されたものであってもよいし、得られた水系乳化液を噴霧乾燥することにより会合粒子を得るものであってもよい。
【実施例】
【0116】
[1]樹脂の合成
(直鎖型ポリエステル樹脂 PES1)
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて210℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化温度により追跡し、該軟化温度が95℃に達した時点で反応を終了した。
【0117】
テレフタル酸 79.7重量部
イソフタル酸 53.1重量部
エチレングリコール 28.6重量部
ネオペンチルグリコール 48.0重量部
テトラブチルチタネート 1.0重量部
【0118】
得られた重合体(PES1)は、無色の固体であり、酸価10.0、ガラス転移点(Tg)55℃、軟化温度(T1/2)が107℃であった。
また、また、重量平均分子量をGPC測定装置(東ソー製HLC−8120GPC)によって、分離カラムとして東ソー製TSK−GEL G5000HXL・G4000HXL・G3000HXL・G2000HXLを組み合わせて使用し、カラム温度:40℃・溶媒:テトラヒドロフラン・溶媒濃度0.5質量%、フィルター:0.2μm・流量:1ml/minにて測定し標準ポリスチレンを用いて換算し分子量を求めたところ、重量平均分子量7740であった。
【0119】
(直鎖型ポリエステル樹脂 PES2)
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて210℃で11時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化温度により追跡し、該軟化温度が87℃に達した時点で反応を終了した。
【0120】
テレフタル酸 53.1重量部
イソフタル酸 79.7重量部
エチレングリコール 26.0重量部
ネオペンチルグリコール 43.7重量部
テトラブチルチタネート 1.0重量部
得られた重合体(PES2)は、無色の固体であり、酸価10.0、ガラス転移点(Tg)46℃、軟化温度(T1/2)が95℃であった。また、重量平均分子量5200であった。
【0121】
(分岐型ポリエステル樹脂 PES3)
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて240℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化温度により追跡し、該軟化温度が159℃に達した時点で反応を終了した。
【0122】
テレフタル酸 19.4重量部
イソフタル酸 90.7重量部
アジピン酸 17.1重量部
エチレングリコール 25.4重量部
ネオペンチルグリコール 42.6重量部
テトラブチルチタネート 1.0重量部
エピクロン830 3.0重量部
(大日本インキ化学工業製ビスフェノールF型エポキシ樹脂エポキシ当量170(g/eq)
カージュラE 1.0重量部
(シェルジャパン製アルキルグリシジルエステル)エポキシ当量250(g/eq)
得られた重合体(PES3)は、無色の固体であり、酸価9.8、ガラス転移点(Tg)40℃、軟化温度(T1/2)が176℃であった。また、重量平均分子量176000であった。
【0123】
[2]液体現像剤の製造
(実施例1)
<脂肪酸モノエステルを含む液体の調製>
絶縁性液体を構成する、脂肪酸モノエステルを含む液体を以下のようにして調製した。
まず、粗大豆油を以下のようにして精製し、精製した大豆油を得た。
【0124】
はじめに、溶剤として、メタノール、ジエチルエーテル、石油エーテル、アセトン等を用いた低温結晶法により粗大豆油を粗精製した。
次に、粗精製した粗大豆油(第1の粗精製油):300体積部をフラスコに投入し、その後、フラスコ内に沸騰した水:100体積部を注いでフラスコに栓をした。
次に、フラスコを振り、上記の粗大豆油(第1の粗精製油)と沸騰した水とを混合した。
【0125】
次に、フラスコ内の混合液が、3層に分離するまで、フラスコを静置した。
完全に分離が確認された後、フラスコを冷凍庫に移し、24時間放置した。
その後、凍結していない成分を別のフラスコに移した。
この凍結していない成分に対して、再度、上記と同様の操作を繰り返し、得られた凍結していない成分を取り出し、粗製油脂(第2の粗精製油)を得た。
【0126】
次に、フラスコ内に、前述のようにして得られた粗製油脂(第2の粗精製油):100体積部と、主として含水ケイ酸アルミニウムで構成された活性白土:35体積部とを混合・撹拌した。
次に得られた混合物を加圧下(0.18MPa)で、48時間保存し、活性白土を完全に沈殿させた。
【0127】
その後、沈殿物を除去し、精製した大豆油(以下、単に大豆油という。)を得た。なお、大豆油には主にリノール酸を主成分とする脂肪酸グリセリドが含まれており、大豆油中の不飽和脂肪酸グリセリドは98wt%であった。また、リノール酸成分は全脂肪酸成分のうち53mol%であった。
次に、得られた大豆油とメタノールとのエステル交換反応を行い、この反応により生じたグリセリンを取り除くことにより、主として脂肪酸モノエステルで構成された液体を得た。さらに、この液体を精製することにより、脂肪酸モノエステルの含有率が99.9wt%以上の大豆油脂肪酸メチルを得た。このようにして得られた脂肪酸モノエステルは、主にオレイン酸メチル、リノール酸メチル、α−リノレン酸メチル等の不飽和脂肪酸モノエステルと、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル等の飽和脂肪酸モノエステルとを主として構成されたものており、不飽和脂肪酸脂肪酸モノエステルはこのうち84%であった。また、25℃において振動式粘度計を用いて、JIS Z8809に準拠して測定される大豆油脂肪酸メチルの粘度は、3.0mPa・sであった。
【0128】
<着色剤マスターの調製>
まず、上記のようにして得られたポリエステル樹脂PES1と、着色剤としてのシアン系顔料(大日精化社製、ピグメントブルー15:3)との混合物(質量比50:50)を用意した。これらの各成分を20L型のヘンシェルミキサーを用いて混合した。
次に、この混合物を2軸混練押出機を用いて樹脂軟化温度直上の温度設定で混練した。2軸混練押出機の押出口から押し出された混練物を冷却した。
上記のようにして冷却された混練物を粗粉砕し、平均粒径:1.0mm以下のマスターバッチ粉末とした。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた。
【0129】
<樹脂液の調製>
前記ポリエステル樹脂PES1:70重量部、およびメチルエチルケトン:81.8重量部を加えて、TKロボミクッス(プライミクス社製:ディスパー翼)で混合溶解し、さらに、上記着色剤マスターバッチ粉末:30重量部を添加し更に攪拌し、顔料樹脂溶液を作製した。なお、この溶液中において、顔料は均一に微分散していた。
【0130】
次いでフラスコ内の樹脂液に1規定アンモニア水を、前記ポリエステル樹脂が有する酸価に対するモル当量比を1.1として加えた。その後攪拌を維持しながら、脱イオン水:160重量部を滴下しながら加えた。フラスコ内の溶液の温度を25〜30℃に調整し、転相乳化させた。このときの乳化径は0.12μmであった。更に40重量部の脱イオン水を滴下して、着色粒子、ポリエステル樹脂を含む分散質が分散した乳化液を得た。
【0131】
<合一粒子の調製>
マックスブレンド攪拌翼を有する円筒型の2Lセパラブルフラスコに上述の樹脂液を382重量部入れ、スリーワンモーター(新東科学社製)により、攪拌羽の回転数を210rpm(攪拌翼の周速:0.71m/s)として十分に攪拌しつつ、アニオン型乳化剤であるエマール0(花王社製):2.6重量部を脱イオン水:30重量部に希釈して添加した。その後、水系乳化液の温度を25℃〜30℃に保ちつつ、3.5%の硫酸アンモニウム水溶液:62重量部を滴下した。
【0132】
その後回転数を徐々に落としなら、粒径を測定しつつ、粒径を2.8μmまで成長させた。そのときの、攪拌の回転数は150rpm(攪拌翼の周速:0.54m/s)であった。その後、回転数を210rpmまで戻し、約30分間攪拌を続け、その後脱イオン水:400重量部を停止水として添加し、合一粒子の分散液を得た。
得られた合一粒子分散液に対して、エバポレーターで、減圧下で有機溶剤を留去し、イオン交換水で洗浄、リンスし、ろ過後、Tg以下の温度で温風乾燥し、会合粒子を得た。
なお、各実施例、比較例でのそれぞれの粒子の平均粒径は体積基準平均粒径であり、これらの粒子の平均粒径および粒度分布はMastersizer 2000粒子解析装置(Malvern Instruments Ltd.製)にて測定を行った。
【0133】
<液体現像剤の調製>
上記の方法で得られた合一粒子:100重量部、大豆油脂肪酸メチル:150重量部、分散剤としてのポリアミン脂肪酸縮重合体(日本ルーブリゾール社製、商品名「ソルスパース13900」):2.5重量部およびステアリン酸アルミニウム(日本油脂製):1.25重量部をセラミック製ポットに入れ、さらにジルコニアボール(ボール直径:3mm)を体積充填率30%になるようにセラミック製ポットに入れた。卓上ポットミルにて回転速度120rpmで100時間分散を行い、トナー分散液を得た(分散工程)。
分散終了後、菜種油(日清オイリオ社製、商品名「ハイオレイック菜種油」):250重量部を投入し、トナー粒子を分散した。分散は、ボール直径1mmのジルコニアボールを入れて24時間行った。これにより、液体現像剤が得られた。得られた液体現像剤中に含まれるトナー粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)による写真を図7に示した。
【0134】
(実施例2〜8)
分散工程におけるジルコニアボールのボール直径、分散時間を表1に示すように変更した以外は、前記実施例1と同様にして液体現像剤を製造した。
(実施例9)
ポリエステル樹脂として、上記のようにして合成されたPES2を用いた以外は、前記実施例1と同様にして液体現像剤を製造した。
【0135】
(実施例10)
ポリエステル樹脂として、PES1とPES3とを重量比1:4の割合で混合したものを用いた以外は、前記実施例1と同様にして液体現像剤を製造した。
(実施例11)
ポリエステル樹脂として、PES2とPES3とを重量比1:6の割合で混合したものを用いた以外は、前記実施例1と同様にして液体現像剤を製造した。
(実施例12)
菜種油の代わりに、大豆油(日清オイリオ社製)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
【0136】
(実施例13)
粗菜種油を実施例1の大豆油と同様の操作にて精製し、精製した菜種油(以下、単に菜種油という。)を得た。なお、菜種油には主にオレイン酸を主成分とする脂肪酸グリセリドが含まれており、菜種油中の不飽和脂肪酸グリセリドは98wt%であった。また、オレイン酸成分、リノール酸成分は全脂肪酸成分のうちそれぞれ、52mol%、24mol%であった。
【0137】
次に、この菜種油の一部とメタノールとのエステル交換反応を行い、この反応により生じたグリセリンを取り除くことにより、主として脂肪酸モノエステルで構成された液体を得た。さらに、この液体を精製することにより、脂肪酸モノエステルの含有率が99.9wt%以上の菜種油脂肪酸メチルを得た。
以下、絶縁性液体として、大豆油脂肪酸メチルの代わりに、菜種油脂肪酸メチルを用い、菜種油の代わりに、流動パラフィン(コスモ石油社製、商品名「コスモホワイトP−60」)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
【0138】
(比較例)
まず、ポリエステル樹脂PES1:85重量部と、着色剤としてのシアン系顔料(大日精化社製、ピグメントブルー15:3):15重量部とを用意した。これらの各成分を20L型のヘンシェルミキサーを用いて混合し、トナー製造用の原料を得た。
次に、この原料(混合物)を2軸混練押出機を用いて実施例1と同様に混練した。2軸混練押出機の押出口から押し出された混練物を冷却した。
【0139】
上記のようにして冷却された混練物を粗粉砕し、平均粒径:1.0mm以下の粉末(粗粉砕物)とした。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた。
次に、上記のようにして得られた粗粉砕物:100重量部と、前記実施例1と同様にして得られた大豆油脂肪酸メチル:150重量部と、分散剤としてのポリアミン脂肪酸縮重合体(日本ルーブリゾール社製、商品名「ソルスパース13900」):2.5重量部と菜種油(日清オイリオ社製、商品名「ハイオレイック菜種油」):225重量部とを用意した。
【0140】
上記各成分を、ボールミル(ボール径:10.0mm)に投入し、200時間湿式粉砕し、液体現像剤を得た。得られた液体現像剤中のトナー粒子を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察したところ、トナー粒子は、形状が不揃いで、かつ、円盤形状のものではなかった。図8に、そのSEMによる写真を示した。
以上の各実施例および比較例について、液体現像剤の製造条件および物性を表1に示した。
【0141】
【表1】

【0142】
[3]評価
上記のようにして得られた各液体現像剤について、以下の評価を行った。
[3.1]定着強度
図3に示すような画像形成装置を用いて、前記各実施例および比較例で得られた液体現像剤による所定パターンの画像を記録紙(日本製紙社製、オーロラコート紙)上に形成した。その後、図5に示すような定着装置を用いて、熱定着ローラの設定温度を120℃として、熱定着を行った。
【0143】
その後、非オフセット領域を確認した後、記録紙上の定着像を消しゴム(ライオン事務機社製、砂字消し「LION 261−11」)を押圧荷重1.2kgfで2回擦り、画像濃度の残存率をX−Rite Inc社製「X−Rite model 404」により測定し、以下の5段階の基準に従い評価した。
A :画像濃度残存率が95%以上(非常に良い)。
B :画像濃度残存率が90%以上95%未満(良い)。
C :画像濃度残存率が80%以上90%未満(普通)。
D :画像濃度残存率が70%以上80%未満(やや悪い)。
E :画像濃度残存率が70%未満(非常に悪い)。
【0144】
[3.2]定着性
前記各実施例および比較例で得られたトナーについて、以下のようにして定着良好域、低温定着性の評価を行った。
まず、定着装置を有さない以外は、図3に示すような構成を有する画像形成装置を用意した。この画像形成装置を用いて、記録媒体(日本製紙社製、オーロラコート紙)上に単色のトナー像が転写された未定着の画像サンプルを採取した。なお、採取するサンプルのベタは付着量を固形分量0.12mg/cmに調整した。
【0145】
次に、画像形成装置を構成する定着装置の定着ローラの表面温度を所定温度に設定した状態で、上記の未定着のトナー像が転写された記録媒体を、図6に示すような定着装置の内部に導入することにより、トナー像を記録媒体に定着させ、定着後におけるオフセットの発生の有無を目視で確認した。この定着装置では、定着は、毎分50枚(A4用紙のニップ部の通過枚数)に設定した。定着ローラの表面の設定温度を60℃〜160℃の範囲で順次変更していき、各温度でのオフセットの発生の有無を確認し、低温オフセットが発生した最高温度を低温オフセット発生温度とし、以下の4段階の基準に従い評価した。
A :低温オフセット発生温度が、100℃未満。
B :低温オフセット発生温度が、100℃以上、110℃未満。
C :低温オフセット発生温度が、110℃以上、130℃未満。
D :低温オフセット発生温度が、130℃以上。
【0146】
[3.3]形成されたトナー画像の光沢度(グロス)評価
図3に示すような画像形成装置を用いて、前記各実施例および比較例で得られた液体現像剤による画像を、付着量を固形分量0.24mg/cmに調整し、記録紙(日本製紙社製、オーロラコート紙)上に形成した。その後、図6に示すような定着装置を用いて、熱定着ローラの設定温度を130℃として、熱定着を行った。
このようにして得られた記録紙上の画像について、印字部とグロスメーター(村上色彩研究所製 GM−26D)を用い、光沢度(グロス)測定を行い、以下の4段階の基準に従い評価した。
【0147】
A :紙とべた部のグロス差が5%未満
B :紙とべた部のグロス差が5%以上15%未満
C :紙とべた部のグロス差が15%以上25%未満
D :紙とべた部のグロス差が25%以上
これらの結果を、トナー粒子の粒度分布、トナー粒子の長軸方向および短軸方向の平均粒径等とともに表2に示す。なお、トナー粒子の長軸方向および短軸方向の平均粒径の測定は、紙上の未定着印字を室温にて十分乾燥した後、SEM(日立S−4800)観察にて、長軸は平面状に付着した粒子を選定し、最も長い軸と最も短い軸の平均とした。短軸は縦方向に位置した粒子を選定し、その厚みを測定した。各々100個の粒子を計測し、算術平均をした。
【0148】
【表2】

【0149】
表2から明らかなように、本発明の液体現像剤は、低温定着に適したものであり、比較的低温で定着を行った場合においても、形成されたトナー画像は、強固に記録媒体へ定着していた。また、本発明の液体現像剤は、光沢性の優れる画像を形成することができるものであった。また、本発明の液体現像剤により形成された画像は、長期安定性に優れていた。これに対し、比較例の液体現像剤では、満足な結果が得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【0150】
【図1】本発明の液体現像剤中に含まれるトナー粒子の形状を立体的に表した図である。
【図2】軟化温度の求め方を説明するための図であり、(a)は、測定に用いる装置を模式的に示す速断面図、(b)は、測定結果から軟化温度(T1/2)を求める方法を説明するためのグラフである。
【図3】本発明の液体現像剤が適用される画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図4】図3に示す画像形成装置の一部を拡大した拡大図である。
【図5】現像ローラ上の液体現像剤層内におけるトナー粒子の状態を示す模式図である。
【図6】図3に示す画像形成装置に適用される定着装置の一例を示す断面図である。
【図7】実施例1で作成した液体現像剤中に含まれるトナー粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した図面代用写真である。
【図8】比較例で作成した液体現像剤中に含まれるトナー粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した図面代用写真である。
【符号の説明】
【0151】
1…トナー粒子 1000…画像形成装置 10Y、10M、10C、10K…感光体 11Y…帯電ローラ 12Y…露光ユニット 13M、13Y…感光体スクイーズローラ 14M、14Y…クリーニングブレード 15M、15Y…現像剤回収部 16Y…除電ユニット 17Y…感光体クリーニングブレード 18Y…現像剤回収部 20Y、20M、20C、20K…現像ローラ 201Y…液体現像剤層 21Y…現像ローラクリーニングブレード 22Y…現像剤圧縮ローラ 23Y…現像剤圧縮ローラクリーニングブレード 30Y、30M、30C、30K…現像部 31Y…液体現像剤貯留部 32Y…塗布ローラ 33Y…規制ブレード 34Y…現像剤撹拌ローラ 40…中間転写部 41…ベルト駆動ローラ 42…テンションローラ 46…中間転写部クリーニングブレード 47…現像剤回収部 51Y、51M、51C、51K…1次転写バックアップローラ 52Y、52M、52C、52K…中間転写部スクイーズ装置 53Y…中間転写部スクイーズローラ 54Y…中間転写部スクイーズバックアップローラ 55Y…中間転写部スクイーズクリーニングブレード 6…ノズル 60…2次転写ユニット 61…2次転写ローラ 62…クリーニングブレード 63…現像剤回収部 7…シリンダ 70Y…搬送路 8…試料 80Y、80M、80C、80K…液体現像剤補給部 81Y…回収液体現像剤貯留部 82Y…補給液体現像剤貯留部 83Y、84Y…搬送手段 85Y…ポンプ 86Y…フィルタ 9…荷重面 100Y…現像ユニット 101Y…感光体スクイーズ装置 F40…定着部(定着装置) F1…熱定着ローラ(加熱ローラ) F1a…柱状ハロゲンランプ F1b…ローラ基材 F1c…弾性体 F12…除去ブレード F2…加圧ローラ F2a…回転軸 F2b…ローラ基材 F2c…弾性体 F3…耐熱ベルト F4…ベルト張架部材 F4a…突壁 F4f…凹部 F5…記録媒体 F5a…トナー画像 F6…クリーニング部材 F7…フレーム F9…スプリング

【特許請求の範囲】
【請求項1】
脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体と、
主として樹脂材料で構成されたトナー粒子とを有し、
前記主たるトナー粒子が、円盤形状をなしていることを特徴とする液体現像剤。
【請求項2】
前記トナー粒子の長軸方向の平均径をX[μm]、短軸方向の平均径をY[μm]としたとき、0.05≦Y/X≦0.7の関係を満足する請求項1に記載の液体現像剤。
【請求項3】
前記トナー粒子の長軸方向の平均径は、1〜10μmである請求項1または2に記載の液体現像剤。
【請求項4】
前記トナー粒子の短軸方向の平均径は、0.1〜4μmである請求項1ないし3のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項5】
前記脂肪酸モノエステルは、脂肪酸成分として、炭素数が8〜22の脂肪酸を含むものである請求項1ないし4のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項6】
前記脂肪酸モノエステルは、炭素数が1〜4のアルコール成分を含むものである請求項1ないし5のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項7】
前記絶縁性液体中における前記脂肪酸モノエステルの含有量は、1.0〜50wt%である請求項1ないし6のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項8】
前記絶縁性液体は、脂肪酸トリグリセリドを含むものである請求項1ないし7のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項9】
前記絶縁性液体を除去して得られる固形分のDSC測定におけるTgが15〜35℃である請求項1ないし8のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項10】
前記樹脂材料は、ポリエステル樹脂を含むものである請求項1ないし9のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項11】
色の異なる複数の液体現像剤を用いて、各色に対応した前記単色像を形成する複数の現像部と、
複数の前記現像部で形成された複数の前記単色像が順次転写され、転写された複数の前記単色像を重ね合わせてなる中間転写像を形成する中間転写部と、
前記中間転写像を前記記録媒体に転写し、前記記録媒体上に未定着カラー画像を形成する2次転写部と、
前記未定着カラー画像を前記記録媒体上に定着する定着部とを有し、
前記液体現像剤が、脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体と、
主として樹脂材料で構成されたトナー粒子とを有し、
前記トナー粒子は、その横断面が略楕円形状をなし、その縦断面が略円形状をなすものであることを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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