説明

画像形成装置

【課題】トナー粒子を記録媒体に強固に定着させることが可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】本発明の画像形成装置は、絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤を用いて、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、前記液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部と、前記液体現像剤貯留部より供給された前記液体現像剤を用いて現像する現像部と、前記現像部で形成された像を記録媒体上に転写し、転写像を形成する転写部と、前記記録媒体上に形成された前記転写像を前記記録媒体上に定着させる定着部とを有し、前記定着部において、前記転写像中の前記絶縁性液体の少なくとも一部を酸化重合反応させることにより、前記転写像中の前記トナー粒子を前記記録媒体上に定着させることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤を用いて、画像を形成する画像形成装置が知られている。
液体現像剤は、トナーを乾式状態で用いる乾式トナーに比べ、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、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、液体現像剤を用いた画像形成装置では、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た画像を得ることができるという特徴を有している。
【0003】
液体現像剤に用いる絶縁性液体としては、一般に、化学的安定性が高いことから、石油系炭化水素やシリコーンオイル等が用いられている。
しかしながら、液体現像剤を用いた画像形成装置では、定着の際にトナー粒子の表面に付着した絶縁性液体が、記録媒体中に染み込み、定着強度を低下させるという問題があった。また、この染み込みにより、記録媒体に対してボールペン等で追記するのが困難となるという問題もあった。
【0004】
このような問題を解決するために、トナー粒子を記録媒体に転写する前に、スクイーズローラ等を用いて絶縁性液体を除去する試みが行われている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、このような方法では、十分に絶縁性液体を除去するのは困難であり、十分な定着強度を得るのが困難であった。また、トナーの定着強度を向上させるために、比較的高い温度で、長時間加熱してトナー粒子を定着させることも考えられるが、近年の画像形成のさらなる高速化、省エネルギー化という要望を満足させるのが困難であった。
【0005】
【特許文献1】特開2004−286859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、トナー粒子を記録媒体に強固に定着させることが可能な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。
本発明の画像形成装置は、絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤を用いて、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
前記液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部と、
前記液体現像剤貯留部より供給された前記液体現像剤を用いて現像する現像部と、
前記現像部で形成された像を記録媒体上に転写し、転写像を形成する転写部と、
前記記録媒体上に形成された前記転写像を前記記録媒体上に定着させる定着部とを有し、
前記定着部において、前記転写像中の前記絶縁性液体の少なくとも一部を酸化重合反応させることにより、前記転写像中の前記トナー粒子を前記記録媒体上に定着させることを特徴とする。
これにより、トナー粒子を記録媒体に強固に定着させることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【0008】
本発明の画像形成装置では、前記液体現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤を構成する前記絶縁性液体は、不飽和脂肪酸成分を含むものであることが好ましい。
これにより、定着時において、比較的低い温度で酸化重合反応を効果的に進行させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記定着部は、紫外線照射手段を有していることが好ましい。
これにより、未定着の像中の絶縁性液体の酸化重合反応をより効果的に進行させることができる。その結果、より確実にトナー粒子を定着させることができると共に、より高速に画像を形成することが可能となる。
【0009】
本発明の画像形成装置では、前記液体現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤中におけるトナー粒子の含有率は、20〜60wt%であることが好ましい。
これにより、より効果的にトナー粒子を定着させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記液体現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤を構成する前記絶縁性液体中の前記トナー粒子の下記式(I)で表される平均円形度は、0.94〜0.99であり、かつ、
前記トナー粒子を平面視した際の、前記トナー粒子の長軸方向の長さをL、短軸方向の長さをLとしたとき、1.00≦L/L≦1.40の関係を満足することが好ましい。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
これにより、記録媒体上に転写した未定着の像中に絶縁性液体を適度に含ませることができ、トナー粒子の定着強度をより高いものとすることができる。
【0010】
本発明の画像形成装置では、転写像中における前記絶縁性液体の量を調整する液量調整手段を備えていることが好ましい。
これにより、記録媒体上に転写される像中の絶縁性液体の量をより最適なものとすることができ、定着後のトナーの定着強度をより高いものとすることができる。
本発明の画像形成装置では、前記記録媒体上に転写される前記トナー粒子の量をW[g]、前記絶縁性液体の量をW[g]としたとき、0.25≦W/W≦1の関係を満足するよう調節されることが好ましい。
これにより、定着部において、記録媒体上により強固にトナー粒子を定着させることができる。
【0011】
本発明の画像形成装置では、前記液体現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤は、定着時における前記絶縁性液体の酸化重合反応を促進する酸化重合促進剤を含むものであることが好ましい。
これにより、定着時において、絶縁性液体を効果的に酸化重合(硬化)させることができる。
【0012】
本発明の画像形成装置では、前記酸化重合促進剤は、脂肪酸金属塩であることが好ましい。
これにより、液体現像剤貯留部内における液体現像剤の安定性をより確実に保持しつつ、定着の際に効果的に絶縁性液体の酸化重合を効率良く進行させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記酸化重合促進剤の含有量は、前記絶縁性液体100重量部に対して、0.01〜15重量部であることが好ましい。
これにより、液体現像剤貯留部内での酸化重合反応をより確実に防止しつつ、定着時において絶縁性液体の酸化重合反応をより効率良く進行させることができる。
【0013】
本発明の画像形成装置では、前記酸化重合促進剤は、カプセル化された状態で前記絶縁性液体中に含まれることが好ましい。
これにより、液体現像剤の保存時における酸化重合反応をより確実に防止するとともに、定着時においてカプセルが定着時の圧力等によって潰れ、絶縁性液体の酸化重合反応を確実に進行させることができる。
【0014】
本発明の画像形成装置では、前記液体現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤は、酸化防止剤を含むものであることが好ましい。
これにより、液体現像剤貯留部内における液体現像剤の安定性をより確実に保持しつつ、定着の際に効果的に絶縁性液体の酸化重合を効率良く進行させることができる。
本発明の画像形成装置では、前記酸化防止剤の熱分解温度は、定着時における定着温度以下であることが好ましい。
これにより、液体現像剤貯留部内等において、絶縁性液体の劣化を効果的に防止するとともに、定着時においては、トナー粒子の表面に付着した絶縁性液体中の酸化防止剤を熱分解させ、絶縁性液体を効果的に硬化(酸化重合反応)させることができ、記録媒体に対するトナー粒子の定着性を十分に優れたものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、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。
《画像形成装置》
本発明の画像形成装置は、絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤を用いて、記録媒体上に画像を形成するものである。また、絶縁性液体として、定着の際に酸化重合反応し得る成分を含むものを用いる。
【0016】
図1は、接触方式の画像形成装置の一例を示す図である。
画像形成装置P1は、液体現像剤を貯留する現像剤容器(液体現像剤貯留部)P11と、像(トナー像)を現像する円筒状の感光体(現像部)P2と、現像剤容器P11から感光体P2に液体現像剤を供給する現像器P10と、記録媒体に感光体P2で現像された像を転写する中間転写(転写部)ローラP18と、記録媒体上に転写された転写像を記録媒体上に転写する定着装置(定着部)F40とを有している。
【0017】
感光体P2は、エピクロロヒドリンゴム等で構成された帯電器P3によりその表面が均一に帯電された後、レーザーダイオード等によって記録すべき情報に応じた露光P4が行なわれることにより、静電潜像が形成されるものである。
現像器P10は、現像剤容器P11中にその一部が浸漬された塗布ローラP12と、現像ローラP13とを有している。塗布ローラP12は、例えば、ステンレス等の金属製のグラビアローラであり、現像ローラP13と対向して回転する。また、塗布ローラP12の表面には、液体現像剤塗布層P14が形成され、メータリングブレードP15によってその厚さが一定に保持される。
【0018】
そして、塗布ローラP12から現像ローラP13に対して液体現像剤が転写される。現像ローラP13は、ステンレス等の金属製のローラ芯体P16上に低硬度シリコーンゴム層を有し、その表面には導電性のPFA(ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合体)製の樹脂層が形成されており、感光体P2と等速で回転して液体現像剤を潜像部に転写する。感光体P2へ転写後に現像ローラP13に残った液体現像剤は、現像ローラクリーニングブレードP17によって除去されて現像剤容器P11内へ回収される。
【0019】
また、感光体P2から中間転写ローラP18へのトナー像の転写の後には、感光体P2は、除電光P21によって除電されるとともに、感光体P2上に残留した転写残りトナーは、ウレタンゴム等で構成されたクリーニングブレードP22によって除去される。
同様に、中間転写ローラP18(転写部)から記録媒体P20へ転写後に中間転写ローラP18に残留した転写残りトナーは、ウレタンゴム等で構成されたクリーニングブレードP23によって除去される。
【0020】
感光体P2上に形成されたトナー像は、中間転写ローラP18に対して転写された後に、二次転写ローラP19に転写電流を通電して、両者の間を通過する紙等の記録媒体P20に画像が転写される。
その後、紙等の記録媒体P20上に転写されたトナー像(転写像)は、後に詳述する定着装置F40を使用して定着が行われる。
【0021】
図2は、非接触方式の画像形成装置の一例を示すものである。非接触方式にあっては、現像ローラP13には0.5mm厚のリン青銅板で構成された帯電ブレードP24が設けられる。帯電ブレードP24は液体現像剤層に接触して摩擦帯電させる機能を有すると共に、塗布ローラP12がグラビアロールであるために現像ローラP13上にはグラビアロール表面の凹凸に応じた現像剤層が形成されるので、その凹凸を均一に均す機能を果たすものであり、配置方向としては現像ローラの回転方向に対してカウンタ方向でもトレイル方向のいずれでもよく、また、ブレート形状ではなくローラ形状でもよい。
【0022】
また、現像ローラP13と感光体P2との間は、200μm〜800μmの間隔が設けられると共に、現像ローラP13と感光体P2との間には直流電圧200〜800Vに重畳される500〜3000Vpp、周波数50〜3000Hzの交流電圧が印加されるのが好ましい。それ以外は、図1を参照しつつ説明した画像形成装置と同様である。
なお、図1、図2共に一色の液体現像剤による画像形成について説明したが、複数色のカラートナーを用いて画像形成する場合には、複数色の現像器を用いて各色の画像を形成してカラー画像を形成することができる。
【0023】
また、中間転写ローラP18には、記録媒体P20上に転写されるトナー像中の絶縁性液体の量を調整する液量調整手段が設けられていてもよい。これにより、記録媒体P20上に転写されるトナー像中の絶縁性液体の量をより最適なものとすることができ、定着後のトナーの定着強度をより高いものとすることができる。
このような液量調整手段としては、例えば、図4に示すような調整ローラP181があげられる。
【0024】
記録媒体P20上に転写されたトナー粒子の量をW[g]、絶縁性液体の量をW[g]としたとき、0.25≦W/W≦1の関係を満足するよう調節されるのが好ましく、0.4≦W/W≦1の関係を満足するよう調節されるのがより好ましい。これにより、後述する定着装置F40において、記録媒体P20上により強固にトナー粒子を定着させることができる。
【0025】
図3は、定着部(定着装置)の断面図であり、F1は熱定着ロール、F1aは柱状ハロゲンランプ、F1bはロール基材、F1cは弾性体、F2は加圧ロール、F2aは回転軸、F2bはロール基材、F2cは弾性体、F3は耐熱ベルト、F4はベルト張架部材、F4aは突壁、F5はシート材、F5aは未定着トナー像、F6はクリーニング部材、F7はフレーム、F9はスプリング、Lは押圧部接線である。
【0026】
図に示すように、定着装置F40は、熱定着ロール(以下、加熱ロールとも言う)F1、加圧ロールF2、耐熱ベルトF3、ベルト張架部材F4、およびクリーニング部材F6を備えている。
熱定着ロールF1は、外径25mm程度、肉厚0.7mm程度のパイプ材をロール基材F1bとして、その外周に厚み0.4mm程度の弾性体F1cを被覆して形成され、ロール基材F1bの内部に、加熱源として1,050W、2本の柱状ハロゲンランプF1aが内蔵されており、図に矢印で示す反時計方向に回転可能になっている。また、加圧ロールF2は、外径25mm程度、肉厚0.7mm程度のパイプ材をロール基材F2bとして、その外周に厚み0. 2mm程度の弾性体F2cを被覆して形成し、熱定着ロールF1と加圧ロールF2の圧接力を10kg以下、ニップ長を10mm程度で構成し、熱定着ロールF1に対向して配置し、図に矢印で示す時計方向に回転可能になっている。
【0027】
このように、熱定着ロールF1および加圧ロールF2の外径が25mm程度の小径に構成されているため、定着後のシート材F5が熱定着ロールF1または耐熱ベルトF3に巻き付くことがなく、シート材を強制的に剥がすための手段が不要となっている。また、熱定着ロールF1の弾性体F1cの表層には約30μmのPFA層を設けることで、その分剛性が向上する。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、熱定着ロールF1の周速に対して耐熱ベルトF3またはシート材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。
【0028】
また、熱定着ロールF1の内部に、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、耐熱ベルトF3が熱定着ロールF1に巻き付いた定着ニップ部位とベルト張架部材F4が熱定着ロールF1に摺接する部位との異なる条件や、幅の広いシート材と幅の狭いシート材との異なる条件下での温度コントロールが容易に行われるようになっている。
【0029】
耐熱ベルトF3は、加圧ロール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、熱定着ロールF1と加圧ロール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(シート材F5が接触する側の面)をPFAで形成し、また、裏面(加圧ロール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。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。
【0030】
ベルト張架部材F4は、熱定着ロールF1と加圧ロールF2との定着ニップ部よりもシート材F5搬送方向上流側に配設されるとともに、加圧ロール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、シート材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を熱定着ロールF1の接線方向に張架するように構成されている。シート材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、シート材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を熱定着ロールF1の接線方向に張架する構成にすることで、シート材F5の進入がスムーズに行われるシート材F5の導入口部が形成でき、安定したシート材F5の定着ニップ部への進入が可能となる。
【0031】
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ル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が熱定着ロールF1と加圧ロールF2との押圧部接線Lより熱定着ロール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の熱定着ロール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が熱定着ロールF1に軽く押圧され、ベルト張架部材F4が熱定着ロールF1に摺接して位置決めされる。
【0032】
耐熱ベルトF3を加圧ロールF2とベルト張架部材F4とにより張架して加圧ロールF2で安定して駆動するには、加圧ロール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と加圧ロール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と加圧ロール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。
【0033】
そこで、加圧ロール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、加圧ロール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を加圧ロールF2で安定して駆動することができるようになる。
【0034】
更に、クリーニング部材F6が加圧ロールF2とベルト張架部材F4との間に配置されており、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、この凹部F4fは、耐熱ベルトF3から除去した異物や摩耗粉等の収納に好適である。
【0035】
ベルト張架部材F4が熱定着ロールF1に軽く押圧される位置がニップ初期位置とされ、また、熱定着ロールF1に加圧ロールF2が押圧する位置がニップ終了位置とされる。そして、シート材F5は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と熱定着ロールF1との間を通過し、ニップ終了位置から抜け出ることで、シート材F5上に形成された未定着トナー像F5aが定着され、その後、熱定着ロールF1への加圧ロールF2の押圧部の接線方向Lに排出される。
【0036】
本発明では、定着部において定着する際に、未定着の転写像(トナー像)中の絶縁性液体の少なくとも一部を酸化重合反応させることにより、転写像中のトナー粒子を記録媒体上に定着させる点に特徴を有している。このように転写像の記録媒体への定着に絶縁性液体の酸化重合反応を利用することにより、特に高い温度に加熱しなくても、トナー粒子を記録媒体上に強固に定着させることができる。さらに、定着に大きな熱量を必要としないため、前述した定着ニップ部を通過する時間を比較的短いものとしても、十分にトナー粒子を記録媒体上に定着させることができる。すなわち、定着に時間がかからないため、印刷速度のさらなる高速化を図ることができる。また、定着に大きい熱量を必要としないため、省エネルギー化も図ることができる。
【0037】
なお、液体現像剤については、後に詳述する。
トナー粒子が定着ニップ部位を通過するのに要する時間(ニップ時間)は、0.02〜0.2秒であるのが好ましく、0.03〜0.1秒であるのがより好ましい。トナー粒子が定着ニップ部を通過するのに要する時間がこのように短い時間であっても、十分に定着させることができ、印刷速度の高速化を図ることができる。
【0038】
また、定着装置F40は、高速印刷(高速定着、高速画像形成)に適したものであり、具体的には、記録媒体P20(シート材F5)の送り速度(繰り出し速度)が0.05〜1.0m/秒であるのが好ましく、0.2〜0.5m/秒であるのが好ましい。このように、本発明では、比較的高速で記録媒体P20にトナーを定着した場合であっても、トナー粒子の定着不良が発生するのを防止することができる。
【0039】
未定着トナー像を定着する際の定着温度は、80〜200℃であるのが好ましく、80〜180℃であるのがより好ましい。このような定着温度であると、絶縁性液体の酸化重合反応をより効果的に進行させることができ、トナー粒子の定着強度をより効果的に向上させることができる。このような傾向は、液体現像剤中に後述する酸化重合促進剤が含まれる場合において、より顕著に発揮される。
【0040】
なお、上記のような定着部(画像形成装置)は、記録媒体上の未定着のトナー像に紫外線を照射する紫外線照射手段を有していてもよい。これにより、未定着のトナー像中の絶縁性液体の酸化重合反応をより効果的に進行させることができる。その結果、より確実にトナー粒子を定着させることができると共に、より高速に画像を形成することが可能となる。
【0041】
《液体現像剤》
次に、本発明の画像形成装置の液体現像剤貯留部に貯留される液体現像剤について詳細に説明する。
本発明の画像形成装置に用いる液体現像剤は、絶縁性液体中にトナー粒子が分散したものである。
液体現像剤貯留部に貯留される液体現像剤中におけるトナー粒子の含有率は、20〜60wt%であるのが好ましい。これにより、より効果的にトナー粒子を定着させることができる。
【0042】
<トナー粒子>
まず、トナー粒子について説明する。
[トナー粒子の構成材料]
トナー粒子(トナー)は、少なくとも、結着樹脂(樹脂材料)と着色剤とを含むものである。
【0043】
1.樹脂材料
液体現像剤を構成するトナーは、主成分としての樹脂材料を含む材料で構成されている。
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、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−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−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられる。これらのうちの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。この中でも、ポリエステル樹脂を用いた場合、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。これは、ポリエステル樹脂と、後に詳述する絶縁性液体(特に、絶縁性液体が、グリセリンと不飽和脂肪酸成分とのエステルで構成されるものである場合)と化学構造の類似性によるものであると考えられる。
【0044】
樹脂(樹脂材料)の軟化温度は、特に限定されないが、50〜130℃であるのが好ましく、50〜120℃であるのがより好ましく、60〜115℃であるのがさらに好ましい。なお、本明細書で、軟化温度とは、高化式フローテスター(島津製作所製)における測定条件:昇温速度:5℃/min、ダイ穴径1.0mmで規定される軟化開始温度のことを指す。
【0045】
2.着色剤
また、トナーは、着色剤を含んでいる。着色剤としては、例えば、顔料、染料等を使用することができる。このような顔料、染料としては、例えば、カーボンブラック、スピリットブラック、ランプブラック(C.I.No.77266)、マグネタイト、チタンブラック、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、カルコオイルブルー、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、ファイナルイエローグリーンG、ローダミン6G、キナクリドン、ローズベンガル(C.I.No.45432)、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー5:1、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー162、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、金属錯塩染料、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料等が挙げられ、これらのうち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。
【0046】
3.その他の成分
また、トナーは、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、ワックス、帯電制御剤、磁性粉末等が挙げられる。
ワックスとしては、例えば、オゾケライト、セルシン、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー・トロプシュワックス等の炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、キャンデリラワックス、綿ロウ、木ロウ、ミツロウ、ラノリン、モンタンワックス、脂肪酸エステル等のエステル系ワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス、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等のアミド系ワックス、ラウロン、ステアロン等のケトン系ワックス、エーテル系ワックス等が挙げられ、これらのうち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。
【0047】
帯電制御剤としては、例えば、安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、カテコールの金属塩、含金属ビスアゾ染料、ニグロシン染料、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸等が挙げられる。
【0048】
磁性粉末としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料で構成されたもの等が挙げられる。
また、混練物の構成材料(成分)としては、上記のような材料のほかに、例えば、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、脂肪酸金属塩等を用いてもよい。
【0049】
[トナー粒子の形状]
上記のような材料で構成されたトナー粒子の平均粒径は、0.1〜5μmであるのが好ましく、0.1〜4μmであるのがより好ましく、0.5〜3μmであるのがさらに好ましい。トナー粒子の平均粒径が前記範囲内の値であると、液体現像剤(トナー)により形成される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、液体現像剤を構成するトナー粒子についての下記式(I)で表される円形度Rの平均値(平均円形度)は、0.94〜0.99であるのが好ましく、0.96〜0.99であるのがより好ましい。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
【0050】
トナー粒子の平均円形度がこのような範囲のものであると、記録媒体上に転写した未定着のトナー像中に絶縁性液体を適度に含ませることができ、トナー粒子の定着強度をより高いものとすることができる。
特に、トナー粒子を平面視した際の、トナー粒子の長軸方向の長さをL、短軸方向の長さをLとしたとき、トナー粒子が、1.00≦L/L≦1.40の関係を満足するもの(より好ましくは、1.00≦L/L≦1.25の関係を満足するもの)であると、前述した効果をより顕著なものとすることができる。
【0051】
<絶縁性液体>
次に、絶縁性液体について説明する。
本発明の画像形成装置に用いる液体現像剤を構成する絶縁性液体としては、定着の際に酸化重合反応を起こし得るものであれば、特に限定されないが、不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含むものを用いるのが好ましい。絶縁性液体が不飽和脂肪酸成分を含むものであると、定着時において、比較的低い温度で酸化重合反応を効果的に進行させることができる。すなわち、不飽和脂肪酸成分は、酸化されることにより(定着時における定着温度で酸化されることにより)、それ自体が硬化し、トナー粒子の定着性を向上させる機能を有する成分である。また、不飽和脂肪酸成分が硬化することにより、定着したトナー像に対して、水性ボールペンでの追記を容易かつ確実に行うことができる。
【0052】
また、不飽和脂肪酸成分は、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等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、環境に優しい画像形成装置を提供することができる。
また、不飽和脂肪酸成分は、トナー粒子(トナー粒子を構成する樹脂材料)との親和性が高いため、本発明のように、絶縁性液体として不飽和脂肪酸成分を含むものを用いることにより、トナー粒子の分散性を向上させることができる。その結果、画像形成装置を長時間稼働しない場合であっても、液体現像剤貯留部内でのトナー粒子の沈降や凝集等を効果的に防止することができる。
【0053】
不飽和脂肪酸成分を構成する不飽和脂肪酸としては、例えば、オレイン酸、パルミトレイン酸、リシノール酸等に代表される一価不飽和脂肪酸や、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)等に代表される多価不飽和脂肪酸が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。
【0054】
上述した中でも、共役化された不飽和脂肪酸成分(共役不飽和脂肪酸成分)を用いるのが好ましに進行させることができる。また、共役不飽和脂肪酸成分は、トナー粒子を構成する樹脂材料との親和性が特に高いことから、液体現像剤中におけるトナー粒子の分散性を特に高いものとすることができる。
このような共役不飽和脂肪酸成分としては、共役不飽和結合を有するものであれば、いかなるものを用いてもよく、例えば、合成されたものを用いてもよいし、植物油等から直接抽出したものを用いてもよいし、不飽和脂肪酸成分を共役化することにより得られるものを用いてもよい。
【0055】
上述したような不飽和脂肪酸成分は、例えば、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、大豆油、ごま油、トウモロコシ油、大麻油、月見草油、ブラックカラント油、ボリジ油(ボラージ油)、イワシ油、サバ油、ニシン油等の植物由来の油脂、各種動物由来の油脂等の天然由来の油脂から得ることができる。
絶縁性液体中における全脂肪酸成分に対する不飽和脂肪酸成分の割合は、特に限定されないが、10mol%以上であるのが好ましく、20mol%以上であるのがより好ましく、20〜90mol%であるのがさらに好ましい。これにより、定着時において、酸化重合反応をより効果的に進行させることができる。
【0056】
また、絶縁性液体中において、不飽和脂肪酸成分は、いかなる形態をとっていてもよい。例えば、絶縁性液体中において、不飽和脂肪酸成分は、不飽和脂肪酸(または、共不飽和脂肪酸塩)として存在するものであってもよいし、他の成分と結合して化合物を形成していてもよい。このような化合物としては、例えば、不飽和脂肪酸成分とアルコール成分(多価アルコール成分)とのエステル、不飽和脂肪酸成分とアミン成分(多価アミン成分)とのアミド等が挙げられるが、中でも、エステルが好ましく、グリセリンと、不飽和脂肪酸成分とのエステル(以下、「グリセリド」とも言う)がより好ましい。絶縁性液体中において、上記のようなエステルが形成されていることにより、液体現像剤の保存性、長期安定性、および、記録媒体へのトナー粒子の定着特性を、より優れたものとすることができる。
【0057】
また、絶縁性液体中には、上述した成分の他に、例えば、以下に示すような飽和脂肪酸成分を含んでいてもよい。
飽和脂肪酸成分は、液体現像剤の化学的安定性を高く保つ機能を有する成分である。従って、絶縁性液体中に、飽和脂肪酸成分を含む場合、液体現像剤の化学変化を効果的に防止することができ、その結果、得られる液体現像剤の保存性、長期安定性をより高いものとすることができる。
【0058】
また、飽和脂肪酸成分は、電気絶縁性、粘度を高く保つ機能を有している。従って、絶縁性液体中に、飽和脂肪酸成分を含む場合、液体現像剤の電気抵抗をより高い状態に維持することができる。また、適度な粘度により液体現像剤の搬送性がより良好となる。
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。
【0059】
上記のような飽和脂肪酸成分は、例えば、パーム油(特に、パーム核油)、ココナッツ油、ヤシ油等の植物由来の油脂、各種動物由来の油脂(例えば、バター等)等の天然由来の油脂から効率良く得ることができる。
絶縁性液体中に飽和脂肪酸成分が含まれている場合、絶縁性液体中における全脂肪酸成分に対する飽和脂肪酸成分の割合は、特に限定されないが、0.5〜40mol%であるのが好ましく、1〜30mol%であるのがより好ましい。これにより、絶縁性液体の電気絶縁性を高いものとしつつ、定着時において、酸化重合反応をより効果的に進行させることができる。
【0060】
このように絶縁性液体が、不飽和脂肪酸成分と飽和脂肪酸成分とを含むものである場合、絶縁性液体中において、不飽和脂肪酸成分と飽和脂肪酸成分とは、いかなる形態をとっていてもよい。例えば、絶縁性液体中において、不飽和脂肪酸成分、飽和脂肪酸成分は、それぞれ独立して、不飽和脂肪酸(または、不飽和脂肪酸塩)、飽和脂肪酸(また、飽和脂肪酸塩)として存在するものであってもよいし、他の成分と結合して化合物を形成していてもよい。このような化合物としては、例えば、不飽和脂肪酸成分、飽和脂肪酸成分とアルコール成分(多価アルコール成分)とのエステル、不飽和脂肪酸成分、飽和脂肪酸成分とアミン成分(多価アミン成分)とのアミド等が挙げられるが、中でも、エステルが好ましく、グリセリンと、不飽和脂肪酸成分および飽和脂肪酸成分とのエステル(以下、「グリセリド」とも言う)がより好ましい。
【0061】
絶縁性液体が、このようなエステル(グリセリド)を含むものである場合、絶縁性液体中における前記エステルの含有率は、90wt%以上であるのが好ましく、95wt%以上であるのがより好ましく、97wt%以上であるのがさらに好ましい。これにより、環境への負荷を特に低いものとしつつ、定着時において、酸化重合反応をより効果的に進行させることができる。
また、液体現像剤(絶縁性液体)中には、絶縁性液体の酸化を防止・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、画像形成装置の液体現像剤貯留部内において、絶縁性液体の不本意な酸化を防止することができる。
【0062】
上述したような酸化防止剤としては、例えば、トコフェロール、d−トコフェロール、dl−α−トコフェロール、酢酸−α−トコフェロール、酢酸dl−α−トコフェロール、酢酸トコフェロール、α−トコフェロール等のビタミンE、ジブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、アスコルビン酸、アスコルビン酸塩類、アスコルビン酸ステアリン酸エステル等のビタミンC、緑茶抽出物、生コーヒー抽出物、セサモール、セサミノール等が挙げられ、これらのうち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。
【0063】
上述した中でも、ビタミンEを用いた場合、以下のような効果が得られる。すなわち、ビタミンEは、環境に優しい成分であるとともに、それ自身が酸化されて生じる物質の液体現像剤へ与える影響が小さい成分である。その結果、画像形成装置の液体現像剤貯留部内において、絶縁性液体の不本意な酸化をより効果的に防止することができる。特に、ビタミンEは、前述したような不飽和脂肪酸成分を含む液体(特に、グリセリド)への分散性が高いことから、酸化防止剤として好適に用いることができる。また、ビタミンEと前述したようなグリセリドとを併用することにより、絶縁性液体とトナー粒子との親和性をさらに向上させることができる。その結果、液体現像剤の保存性、記録媒体に対するトナー粒子の定着性等が特に優れたものとなる。
【0064】
また、上述した中でも、ビタミンCを用いた場合、以下のような効果が得られる。すなわち、前述したビタミンEと同様に、ビタミンCは、環境に優しい成分であるとともに、それ自身が酸化されて生じる物質の液体現像剤へ与える影響が小さい成分である。その結果、画像形成装置の液体現像剤貯留部内において、絶縁性液体の不本意な酸化をより効果的に防止することができる。また、ビタミンCは、熱分解温度が比較的低いため、液体現像剤の保存時等(画像形成装置のアイドリング時等を含む)においては、酸化防止剤としての機能を十分に発揮させることができるとともに、定着時においては、酸化防止剤としての機能を低下させ、絶縁性液体の酸化重合反応をより確実に進行させることができる。
【0065】
酸化防止剤の熱分解温度は、定着時における定着温度以下であるのが好ましい。これにより、液体現像剤の保存時等において、絶縁性液体の劣化を効果的に防止するとともに、定着時においては、トナー粒子の表面に付着した絶縁性液体中の酸化防止剤を熱分解させ、絶縁性液体を効果的に硬化(酸化重合反応)させることができ、記録媒体に対するトナー粒子の定着性を十分に優れたものとすることができる。
【0066】
酸化防止剤の熱分解温度は、具体的には、200℃以下であるのが好ましく、180℃以下であるのがより好ましい。これにより、酸化防止剤としての機能を十分に保持しつつ、トナー粒子の定着強度をより効果的に向上させることができる。
絶縁性液体中における前記酸化防止剤の含有量は、絶縁性液体100重量部に対して、0.01〜15重量部であるのが好ましく、0.1〜7重量部であるのがより好ましく、1〜7重量部であるのがより好ましい。これにより、液体現像剤の保存時等における絶縁性液体の酸化による劣化をより確実に防止しつつ、必要時(定着時)においては絶縁性液体の硬化(酸化重合反応)を効率良く進行させることができる。
【0067】
また、液体現像剤中には、上述した絶縁性液体の酸化重合反応(硬化反応)を促進する酸化重合促進剤(硬化促進剤)が含まれていてもよい。これにより、定着時において、絶縁性液体を効果的に酸化重合(硬化)させることができる。
液体現像剤中に酸化重合促進剤が含まれる場合、当該酸化重合促進剤は、特に限定されないが、保存時等(画像形成装置のアイドリング時等を含む)においては、実質的に、絶縁性液体の酸化重合反応に寄与せず、定着時において絶縁性液体の酸化重合(硬化)反応に寄与するものであるのが好ましい。
【0068】
このような酸化重合促進剤としては、例えば、加熱条件下で絶縁性液体の酸化重合反応(硬化反応)を促進する機能を有し、室温付近では実質的に絶縁性液体の酸化重合反応(硬化反応)を促進する機能を有さない物質、すなわち、絶縁性液体の酸化重合反応(硬化反応)における活性化エネルギーが比較的高い物質を用いることができる。
このような物質(酸化重合促進剤)としては、例えば、各種の脂肪酸金属塩等が挙げられ、これらのうち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。このような物質(酸化重合促進剤)を用いることにより、保存時等における液体現像剤の安定性を保持しつつ、定着の際に効果的に絶縁性液体の酸化重合を進行させることができる。特に、絶縁性液体が不飽和脂肪酸成分を含む場合、脂肪酸金属塩は、定着時に酸素を供給することにより、不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応を促進することができるため、定着時等の加熱時において酸化重合反応を効果的に促進することができる。したがって、保存時等においては酸化重合反応が生じるのをより確実に防止しつつ、定着時等において酸化重合反応をより効果的に促進することができる。また、脂肪酸金属塩は、前述したような不飽和脂肪酸成分を含む液体(特に、グリセリド)への分散性が高いから、絶縁性液体中において均一に分散させることができ、その結果、定着時において、酸化重合反応を全体的に効率良く進行させることができる。
【0069】
このような脂肪酸金属塩としては、例えば、樹脂酸金属塩(例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩等)、リノレン酸金属塩(例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩等)、オクチル酸金属塩(例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩、カルシウム塩等)、ナフテン酸金属塩(例えば、亜鉛塩、カルシウム塩等)等が挙げられ、これらのうち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。
【0070】
また、酸化重合促進剤は、カプセル化された状態で、絶縁性液体中に含まれるものであってもよい。これにより、上記と同様に、酸化重合促進剤を、画像形成装置のアイドリング時等においては、実質的に、絶縁性液体の酸化重合反応に寄与せず、必要時において絶縁性液体の酸化重合(硬化)反応に寄与するものとすることができる。すなわち、液体現像剤の保存時等における酸化重合反応をより確実に防止するとともに、定着時においては、カプセルが定着時の圧力等によって潰れることにより、酸化重合促進剤と絶縁性液体とが接触し、絶縁性液体の酸化重合反応を確実に進行させることができる。また、このような構成であると、酸化重合促進剤の材料の選択の幅が広がる。言い換えると、反応性の高い酸化重合促進剤(比較的低温で絶縁性液体の酸化重合反応に寄与する酸化重合促進剤)であっても好適に用いることができ、記録媒体への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。
なお、酸化重合促進剤のカプセル化は、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず、酸化重合促進剤を用意する。
【0071】
次に、酸化重合促進剤を溶媒に溶解させる。
このような溶媒としては、酸化重合促進剤が溶解するものであれば、特に限定されず、例えば、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、2−ヘプタノン等のケトン系溶媒、ペンタノール、n−ヘキサノール、1−オクタノール、2−オクタノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、アニソール等のエーテル系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン、オクタン、イソプレン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒、フラン、チオフェン等の芳香族複素環化合物系溶媒、クロロホルム等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、アクリル酸エチル等のエステル系溶媒、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ系溶媒等の有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を混合したものを用いることができる。
【0072】
次に、得られた溶液に、親水性シリカ、親水性アルミナ、親水性酸化チタン等の多孔質体を加え、多孔質体に溶液を吸着させる。
次に、溶液を吸着させた多孔質体とポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリエーテルとを加温しつつ混合する。
多孔質体とポリエーテルとの混合比は、重量比で、1:0.5〜1:10程度であるのが好ましく、1:1〜1:5程度であるのがより好ましい。
また、多孔質体とポリエーテルとを混合する際の温度は、5〜80℃であるのが好ましく、20〜80℃であるのがより好ましい。
【0073】
次に、得られた混合物を、石油系炭化水素中に十分に分散した後、冷却し、多孔質体の表面にポリエーテルを沈着させる。これにより、多孔質体の表面にポリエーテルの膜が形成される。
その後、ろ過して石油系炭化水素を除去することにより、カプセル化した酸化重合促進剤が得られる。
【0074】
絶縁性液体中における酸化重合促進剤の含有量は、絶縁性液体100重量部に対して、0.01〜15重量であるのが好ましく、0.05〜7重量部であるのがより好ましく、0.1〜5重量部であるのがより好ましい。これにより、液体現像剤の保存時等における酸化重合反応を十分に防止しつつ、定着時において絶縁性液体の酸化重合反応をより確実に進行させることができる。
【0075】
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、絶縁性液体中に不飽和脂肪酸成分が含まれる場合、絶縁性液体のヨウ素価は、50〜200であるのが好ましく、60〜190であるのがより好ましい。これにより、絶縁性液体の化学的な劣化を十分に防止しつつ、酸化重合反応を効率良く進行させることができ、トナー粒子を記録媒体に定着した際の定着強度をより向上させることができる。
【0076】
《液体現像剤の製造方法》
本発明の画像形成装置に用いる液体現像剤は、いかなる方法で得られたものであってもよく、例えば、前述したようなトナー粒子を構成する材料が分散した分散液を用いて、液体現像剤を製造する方法(特願2004−370231号明細書に記載されたような方法)により得ることができる。
【0077】
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、本発明の画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
また、本発明の画像形成装置に用いる液体現像剤は、前述したような方法により製造されたものに限定されず、いかなる方法で製造されたものであってもよい。
【実施例】
【0078】
[1]液体現像剤の製造
(実施例1)
[乾燥微粒子の作製]
まず、結着樹脂としてのポリエステル樹脂(軟化温度:124℃):80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):20重量部とを用意した。
【0079】
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・混練し、混練物を得た。
得られた混練物を粗粉砕し、平均粒径:1.5mmの粉末とした。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた。
次に、混練物の粗粉砕物:100重量部をトルエン:250重量部に添加し、超音波ホモジナイザー(出力:400μA)を用いて、1時間処理することにより、混練物のポリエステル樹脂が溶解した溶液を得た。なお、このよう溶液中において、顔料は均一に微分散していた。
【0080】
一方、分散剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:1重量部と、イオン交換水:700重量部とを均一に混合した水系液体を用意した。
前記水系液体をホモミキサー(特殊機化工業社製)で攪拌回転数を調整した。
このような攪拌状態の水系液体中に、上記溶液(混練物のトルエン溶液)を滴下した。これにより、平均粒径が3μmの分散質が均一に分散した水系乳化液が得られた。
【0081】
その後、温度:100℃、雰囲気圧力:80kPaの条件下で、水系乳化液中のトルエンを除去し、さらに、室温まで冷却した後、所定量の水を加えて濃度調整することにより、固形微粒子が分散した水系懸濁液を得た。得られた水系懸濁液中には、実質的にトルエンは残存していなかった。得られた水系懸濁液の固形分(分散質)濃度は28.8wt%であった。また、懸濁液中に分散している分散質(固形微粒子)の平均粒径は1.2μmであった。なお、分散質の平均粒径の測定は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA−920)を用いて行った。
上記のようにして得られた懸濁液を、濾過した後、50℃のオーブン中で乾燥し、乾燥微粒子を得た。なお、乾燥微粒子の平均円形度は0.95であった。また、乾燥微粒子を平面視した際の、長軸方向の長さをL、短軸方向の長さをLとしたとき、L/Lは、1.01であった。
【0082】
[酸化重合促進剤のカプセル化]
一方、以下のようにして、カプセル化された酸化重合促進剤を用意した。
まず、酸化重合促進剤としてのオクチル酸亜鉛:10gをアセトン15mlに溶解させ、得られた溶液を多孔質親水性シリカゲルに吸着させ、芯材を得た。
次に、得られた芯材10gとポリエチレングリコール(PEG)20gとを加温混合し、混合物を得た。
次に、この混合物を日石三菱社製AF6号ソルベント400ml中に入れ、ホモミキサーにて十分分散させた後、徐冷してPEGを沈着させた。
その後、ろ過により溶剤を除去してカプセル化された酸化重合促進剤を得た。
【0083】
[絶縁性液体の調製]
一方、不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体を以下のようにして得た。
まず、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ひまし油を粗精製した。
次に、粗精製したひまし油(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。
【0084】
次に、フラスコを振り、上記のひまし油(第1の粗精製油)と沸騰した水とを混合した。
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。
【0085】
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。
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。
【0086】
その後、沈殿物を除去し、不飽和脂肪酸成分としてのリシノール酸成分を含む(主としてリシノール酸グリセリドで構成された)液体(以下、「リシノール酸グリセリド液」とも言う)を得た。
得られたリシノール酸グリセリド液100重量部に対し、硫酸15重量部を添加し、120〜150℃に加熱して2時間反応を行った。
【0087】
次に、これらの反応物から、水洗により硫酸を除去した後、温度110℃、減圧度10mmHgで減圧脱水した。
これにより、共役リノール酸(共役不飽和脂肪酸)成分を含む液体(以下、「共役リノール酸グリセリド液」とも言う)が得られた。
次に、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パーム核油を粗精製した。
【0088】
次に、粗精製したパーム核油: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、上記のパーム核油と沸騰した水とを混合した。
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、フラスコを冷蔵庫に移し、24時間放置した。
その後、凍結成分を分離した。
【0089】
得られた凍結成分について、上記と同様な処理を3回繰り返し施すことにより、飽和脂肪酸成分を含む(主として飽和脂肪酸グリセリドで構成された)液体(以下、「飽和脂肪酸成分液」とも言う)を得た。
その後、共役リノール酸グリセリド液:470重量部と、飽和脂肪酸成分液:30重量部と、酸化防止剤としてのα−トコフェロール(ビタミンE:熱分解温度:300℃以上):5重量部とを混合し、絶縁性液体を得た。なお、絶縁性液体中における全脂肪酸成分に対する共役リノール酸成分の割合は、42mol%であった。
得られた絶縁性液体の室温(20℃)での電気抵抗は6.0×1014Ωcmであった。
【0090】
[乾燥微粒子および酸化重合促進剤の分散]
上記のようにして得られた絶縁性液体:505重量部と、界面活性剤(ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド):1重量部と、カプセル化された酸化重合促進剤:1.25重量部(酸化重合促進剤として1重量部)と、上記乾燥微粒子:75重量部とを、ホモミキサー(特殊機化工業製)で10分間撹拌・混合することにより、液体現像剤を得た。
【0091】
(実施例2)
絶縁性液体を以下のようにして調製した以外は、前記実施例1と同様にして液体現像剤を製造した。
[絶縁性液体の調製]
不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体を以下のようにして得た。
まず、桐油に対して前記実施例1と同様にして処理を施し、共役不飽和脂肪酸成分を含有するグリセリド液を調製した。
【0092】
次に、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パーム核油を粗精製した。
次に、粗精製したパーム核油: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、上記のパーム核油と沸騰した水とを混合した。
【0093】
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、フラスコを冷蔵庫に移し、24時間放置した。
その後、凍結成分を分離した。
得られた凍結成分について、上記と同様な処理を3回繰り返し施すことにより、飽和脂肪酸成分を含む(主として飽和脂肪酸グリセリドで構成された)液体(以下、「飽和脂肪酸成分液」とも言う)を得た。
【0094】
その後、グリセリド液:470重量部と、飽和脂肪酸成分液:30重量部と、酸化防止剤としてのα−トコフェロール:5重量部とを混合し、絶縁性液体を得た。なお、絶縁性液体中における全脂肪酸成分に対する共役リノール酸成分の割合は、72mol%であった。
得られた絶縁性液体の室温(20℃)での電気抵抗は6.0×1014Ωcmであった。
【0095】
(実施例3〜5)
絶縁性液体の調製における、リシノール酸グリセリド液に対する硫酸の量および反応時間等を調整することにより、絶縁性液体中における全脂肪酸成分に対する共役不飽和脂肪酸成分の割合を表1に示すようにした以外は、前記実施例2と同様にして液体現像剤を製造した。
【0096】
(実施例6)
以下のようにして絶縁性液体を調製した以外は、前記実施例1と同様にして液体現像剤を製造した。
[絶縁性液体の調製]
まず、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イワシ油を粗精製した。
次に、粗精製したイワシ油(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、上記の紅花油(第1の粗精製油)と沸騰した水とを混合した。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
その後、沈殿物を除去し、エイコサペンタエン酸成分を含む(主としてエイコサペンタエン酸グリセリドで構成された)液体を得た。得られた液体(以下、「エイコサペンタエン酸グリセリド液」とも言う)は、主としてエイコサペンタエン酸グリセリドを構成するエイコサペンタエン酸の二重結合が共役していないものであった。
次に、エチレングリコール:150重量部に水酸化カリウム:50重量部を溶解し、溶解後20分間窒素バブリングを行い、100℃まで昇温した。昇温後、非共役エイコサペンタエン酸グリセリド液:100重量部を加え、窒素気流下で100℃、2.5時間反応させた。反応終了後、反応溶液を室温まで冷却し、塩酸を加えて中性にし、15分間撹拌した。続いて、反応溶液をpH3に調整し、蒸留水を加えて5分間撹拌した。次いで、ヘキサン抽出を3回行い、ヘキサン溶液を5wt%塩化ナトリウム水溶液および蒸留水で洗浄し、脱水ろ過を行った。ろ過後、ヘキサンを留去することにより、主として共役エイコサペンタエン酸(共役不飽和脂肪酸)のグリセリドで構成された液体(共役エイコサペンタエン酸グリセリド液)を得た。
【0100】
その後、エイコサペンタエン酸グリセリド液:470重量部と、飽和脂肪酸成分液:30重量部と、酸化防止剤としてのα−トコフェロール:5重量部とを混合し、絶縁性液体を得た。なお、絶縁性液体中における全脂肪酸成分に対する共役エイコサペンタエン酸成分の割合は、43mol%であった。
得られた絶縁性液体の室温(20℃)での電気抵抗は6.0×1014Ωcmであった。
【0101】
(実施例7、8)
混練物の調製において、結着樹脂として表1に示すものを用いるとともに、液体現像剤中における共役不飽和脂肪酸成分、飽和脂肪酸成分、酸化防止剤、酸化重合促進剤の含有量を表1に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にして液体現像剤を調製した。
(実施例9)
酸化防止剤として、アスコルビン酸(ビタミンC:熱分解温度:50℃以下)を用いた以外は、前記実施例8と同様にして液体現像剤を製造した。
【0102】
(実施例10)
酸化重合促進剤として、カプセル化していないオクチル酸亜鉛を用いた以外は、前記実施例2と同様にして液体現像剤を調製した。
(実施例11)
酸化重合促進剤を用いなかった以外は、前記実施例2と同様にして液体現像剤を調製した。
(実施例12)
酸化重合促進剤および酸化防止剤を用いなかった以外は、前記実施例2と同様にして液体現像剤を調製した。
【0103】
(比較例1)
絶縁性液体として、酸化重合反応を生じ得ないアイソパーGを用いた以外は、前記実施例11と同様にして液体現像剤を製造した。
(比較例2)
絶縁性液体として、酸化重合反応を生じ得ないシリコーンオイルを用いた以外は、前記実施例11と同様にして液体現像剤を製造した。
【0104】
以上の各実施例および各比較例について、液体現像剤の条件を表1に示した。なお、表中、ポリエステル樹脂をPEs、エポキシ樹脂をEP、スチレン−アクリル共重合体をSt−Ac、リノール酸をLN、エイコサペンタエン酸をEPA、カプリン酸をCA、ラウリン酸をLA、ミスチリン酸をMY、パルミチン酸をPA、ステアリン酸をST、オクチル酸亜鉛をO−Zn、α−トコフェロールをVE、アスコルビン酸をVCで示した。
【0105】
【表1】

【0106】
[2]評価
上記のようにして得られた各液体現像剤について、定着強度の評価を行った。
[2.1]定着強度
図1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前記各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(セイコーエプソン社製、上質紙 LPCPPA4)上に形成し、定着温度180℃にて、記録紙上に形成された画像を定着した。
【0107】
その後、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1.0kgf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。
◎◎:画像濃度残存率が95%以上。
◎ :画像濃度残存率が90%以上95%未満。
○ :画像濃度残存率が80%以上90%未満。
△ :画像濃度残存率が70%以上80%未満。
× :画像濃度残存率が70%未満。
【0108】
これらの結果を、トナー粒子の平均円形度R、L/Lとともに表2に示す。なお、円形度の測定は、フロー式粒子像解析装置(東亜医用電子社製、FPIA−2000)を用いて行った。ただし、円形度Rは、下記式(I)で表されるものとする。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象の粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象の粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
【0109】
[2.2]印刷速度
各実施例および各比較例で得られた液体現像剤を用いて、画像形成装置の定着温度を180℃に設定して印刷を行い、水性ボールペンでの追記が十分に可能な速度を求めた。
また、記録媒体に転写した転写像に対し、紫外線を照射する紫外線照射手段を設けた以外は、上記と同様にして、水性ボールペンでの追記が十分に可能な速度を求めた。
【0110】
【表2】

【0111】
表2から明らかなように、絶縁性液体の酸化重合を利用したものは、定着強度に優れていた。これに対し、各比較例の液体現像剤では、満足な結果が得られなかった。
また、画像形成装置の定着温度を、160℃、140℃、120℃、100℃、80℃に変更し、前述した評価2.1と同様にして定着強度を評価したところ、同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【0112】
【図1】接触方式の画像形成装置の一例を示す断面図である。
【図2】非接触方式の画像形成装置の一例を示す断面図である。
【図3】本発明の画像形成装置の定着部の一例を示す断面図である。
【図4】本発明の画像形成装置の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0113】
P1…画像形成装置 P2…感光体 P3…帯電器 P4…露光 P10…現像器 P11…現像剤容器 P12…塗布ローラ P13…現像ローラ P14…液体現像剤塗布層 P15…メータリングブレード P16…ローラ芯体 P17…現像ローラクリーニングブレード P18…中間転写ローラ P181…調整ローラ P19…二次転写ローラ P20…記録媒体 P21…除電光 P22…クリーニングブレード P23…クリーニングブレード P24…帯電ブレード F40…定着装置 F1…熱定着ロール(加熱ロール) F1a…柱状ハロゲンランプ F1b…ロール基材 F1c…弾性体 F2…加圧ロール F2a…回転軸 F2b…ロール基材 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…シート材 F5a…未定着トナー像 F6…クリーニング部材 F9…スプリング

【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤を用いて、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
前記液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部と、
前記液体現像剤貯留部より供給された前記液体現像剤を用いて現像する現像部と、
前記現像部で形成された像を記録媒体上に転写し、転写像を形成する転写部と、
前記記録媒体上に形成された前記転写像を前記記録媒体上に定着させる定着部とを有し、
前記定着部において、前記転写像中の前記絶縁性液体の少なくとも一部を酸化重合反応させることにより、前記転写像中の前記トナー粒子を前記記録媒体上に定着させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記液体現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤を構成する前記絶縁性液体は、不飽和脂肪酸成分を含むものである請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記定着部は、紫外線照射手段を有している請求項1または2に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記液体現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤中におけるトナー粒子の含有率は、20〜60wt%である請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記液体現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤を構成する前記絶縁性液体中の前記トナー粒子の下記式(I)で表される平均円形度は、0.94〜0.99であり、かつ、
前記トナー粒子を平面視した際の、前記トナー粒子の長軸方向の長さをL、短軸方向の長さをLとしたとき、1.00≦L/L≦1.40の関係を満足する請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
【請求項6】
転写像中における前記絶縁性液体の量を調整する液量調整手段を備えている請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記記録媒体上に転写される前記トナー粒子の量をW[g]、前記絶縁性液体の量をW[g]としたとき、0.25≦W/W≦1の関係を満足するよう調節される請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記液体現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤は、定着時における前記絶縁性液体の酸化重合反応を促進する酸化重合促進剤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画像形成装置。
【請求項9】
前記酸化重合促進剤は、脂肪酸金属塩である請求項8に記載の画像形成装置。
【請求項10】
前記酸化重合促進剤の含有量は、前記絶縁性液体100重量部に対して、0.01〜15重量部である請求項8または9に記載の画像形成装置。
【請求項11】
前記酸化重合促進剤は、カプセル化された状態で前記絶縁性液体中に含まれる請求項8ないし10のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項12】
前記液体現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤は、酸化防止剤を含むものである請求項1ないし11のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項13】
前記酸化防止剤の熱分解温度は、定着時における定着温度以下である請求項12に記載の画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−94178(P2007−94178A)
【公開日】平成19年4月12日(2007.4.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−285405(P2005−285405)
【出願日】平成17年9月29日(2005.9.29)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】