CN101872137B - 图像形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及图像形成方法,其目的在于改善定影分离性能并获得高质量图像。本发明具体为,采用100℃和150℃时的损失弹性模量G”(100)和G”(150)之比为1至200、且G”(100)小于80000Pa·s的调色剂,并使用以下定影装置,其中具备:外周表面上包括至少一个拱形部(61a)和至少一个倒拱形部(61b)的定影辊(61),以及外周表面上包括至少一个拱形部(62a)和至少一个倒拱形部(62b)的加压辊(62),该定影辊(61)上的拱形部(61a)和倒拱形部(61b)分别与加压辊(62)上的倒拱形部(62b)和拱形部(62a)相对设置,以使定影辊(61)和加压辊(62)之间压力接触。

Description

图像形成方法
技术领域
本发明涉及一种使用特殊的定影装置以及特殊的调色剂的图像形成方法。具体涉及将载置未定影调色剂像的记录介质通过辊对形成的夹持部或辊与带形成的夹持部并经过加热以及加压来对记录介质上的调色剂像进行定影的定影装置、以及使用特殊调色剂的图像形成方法。该定影装置可用于复印机、打印机、传真机等电子照相方式的图像形成装置。
背景技术
在现有电子照相方式的打印装置中,用构成定影部的定影装置对全面吸附调色剂的打印图案进行定影时,如果记录纸采用薄纸,而且从图像前端起附着了调色剂,则可能发生定影卡纸或记录纸卷贴在定影部件上等故障。
针对上述问题,现有技术利用减小定影部件大小来加大定影后的曲率从定影部件上分离记录纸的方法解决。而此前是通过在定影辊上涂油,以在调色剂与定影部件之间形成离型层,来将记录纸从定影部件上分离。另外,还在调色剂中含有清漆等润滑剂,以帮助定影部件与记录纸的分离。
专利文献1至3(JP特开2008-20821、2005-284089、2001-265146号公报)公开了具有以下结构的定影装置,即定影辊以及加压辊皆在其轴向形成至少两个以上拱形部,而且定影辊的拱形部与加压辊的倒拱形部的配合以及定影辊的倒拱形部与加压辊的拱形部配合形成夹持部。该定影装置具有改善定影性能的效果。
但是,如果用薄纸作为记录纸、或者需要打印图案从图像前端开始不留空隙地全面吸附调色剂等的打印条件重复发生,则定影卡纸等问题可能无法得到充分解决。
另一方面,专利文献4至6(JP特开2005-352297号公报、JP特公平7-104636号公报、JP特许3119405号公报、JP特许3267416号公报等)提出了如下解决方案,即把定影辊和加压辊中的一方形成为具有拱形部或倒拱形部的辊结构,而另一方为外周表面平直而没有起伏的直形辊结构。然而,在这种情况下,当定影辊和加压辊以压力相接触时,平直的外周表面会受到拱形曲面或倒拱形曲面的压力接触,由此定影夹持部中产生接触压力高的部分和接触压力低的部分,从而使整个轴向的接触压力不均匀变得严重。如果定影夹持部中的接触压力不均匀如此增大,则在图像定影时记录纸中会出现,图像中通过接触压力大的部位的图像部分的光泽度趋于变高,而通过接触压力小的部位的图像部分的光泽度则趋于变低,发生图像光泽度不均匀,无法形成正常的图像。
发明内容
本发明鉴于上述问题完成以下发明内容,其目的在于改善定影分离性能,提供可获得高质量图像的图像形成方法。
本发明的发明人着眼于定影夹持部中记录纸形状,在先申请了可使得薄纸具有相当于厚纸的强度的定影装置(JP特愿2009-5710号)。该定影装置可通过提高记录介质的弯曲刚性来改善记录介质的分离性能。
但是,该定影装置存在发生异常图像的问题,即沿输纸方向出现条纹状光泽差异。
对此,本发明人通过进一步探讨发现,在对沿轴向的金属芯厚度为一定的定影辊进行加热时,该定影辊的拱形部上的表层温度和倒拱形部上的表层温度不同,由于热传导率的作用,橡胶厚度较薄的倒拱形部上的温度高于橡胶厚度较厚的拱形部上的温度。该温度差造成从定影辊中拱形部通过的调色剂比从倒拱形部通过的调色剂受到温度相对高的定影辊加热。由此高温部分光泽高,而低温部分光泽低,从而发生上述JP特愿2009-5710号申请的定影装置所特有的不利于图像质量的异常图像。
现有定影装置中不主动改变轴向的橡胶厚度,因此很少会在部分定影辊中发生温度差异。何况现有技术中存在的问题是,反复打印造成定影辊温度下降,从而影响到图像光泽,此时所发生的光泽差异是打印的第一张图像与反复打印后的图像之间的光泽差异,而无论是在第一张打印的图像中还是在反复打印后的图像中,单独一张图像中整体上不存在光泽差异,因此,光看一张图像不会有异常感觉。但是,利用上述特愿2009-5710号申请的定影装置打印得到的一张图像中却存在光泽较高部分和光泽较低部分形成的条纹状花样,可明显感到图像质量的下降。
在此基础上,本发明人展开进一步的研究,对调色剂融熔时的粘弹性(损失弹性模量)作了恰当设计,成功减少了上述定影装置特有的异常图像,完成了本发明。
本发明通过以下(1)至(12)的方面来解决上述课题。
(1)一种图像形成方法,其中包括利用接触加热方式的定影装置将使用至少含有树脂以及着色剂的调色剂所形成的调色剂图像定影到记录介质上的工序,其特征在于,所述调色剂在100℃时的损失弹性模量G”(100)和150℃时的损失弹性模量G”(150)之比G”(100)/G”(150)的值为1至200,而且该调色剂在100℃时的损失弹性模量G”(100)小于80000Pa·s,所述定影装置包括:定影部件,受热源加热;以及,加压部件,被设置为以压力接触该定影部件,该定影部件与该加压部件以压力相接触,将记录介质通过该该定影部件与该加压部件互相以压力接触所形成定影夹持部,使该记录介质上的未定影图像定影到该记录介质上,所述定影部件形成为其外周表面上包括至少一个呈拱形的拱形部和至少一个呈倒拱形的倒拱形部,所述加压部件形成为其外周表面上包括至少一个呈拱形的拱形部和至少一个呈倒拱形的倒拱形部,该定影部件上的所述拱形部与该加压部件上的所述倒拱形部相对设置,且该定影部件上的所述倒拱形部与该加压部件上的所述拱形部相对设置,以使该定影部件和该加压部件之间以压力相接触。
(2)根据(1)所述的图像形成方法,其中,在将所述定影部件和所述加压部件设置为以无负载状态使双方的所述拱形部与所述倒拱形部相互接触的情况下,相对设置的所述拱形部与所述倒拱形部之间构成为没有间隙。
(3)根据(1)所述的图像形成方法,其中,沿着所述定影部件和所述加压部件双方各自的轴向分别连续形成所述拱形部和所述倒拱形部。
(4)根据(1)所述的图像形成方法,其中,根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述定影部件和所述加压部件分别包括弹性层,在将所述定影部件和所述加压部件设置为以无负载状态使所述拱形部与所述倒拱形部相互接触情况下,轴向任意截面上的该定影部件的弹性层厚度和该加压部件的弹性层厚度之和为一定值。
(5)根据(1)所述的图像形成方法,其中,在所述定影部件以及所述加压部件中至少在对应于整个最大记录介质通过宽度的部分上设置所述拱形部和所述倒拱形部。
(6)根据(1)所述的图像形成方法,其中,在所述定影部件以及所述加压部件中至少在对应于一部分所述最大记录介质通过宽度的部分上设置所述拱形部和所述倒拱形部。
(7)根据(1)所述的图像形成方法,其中,在所述定影部件的所述拱形部和所述倒拱形部中的至少一方中设置直线形部,同时,在相对设置的所述加压部件的所述拱形部和所述倒拱形部中的至少一方中与上述直线形部相对应的位置上设置直线形部。
(8)根据(1)所述的图像形成方法,其中,在所述定影部件与所述加压部件以压力相接触的负载状态下,所述定影夹持部中所述拱形部顶部和所述倒拱形部底部之间的高度差被设在0.16mm以上且0.8mm以下的范围内。
(9)根据(1)所述的图像形成方法,其中,所述定影部件以及所述加压部件构成为在金属芯材的外周表面被覆弹性层,该定影部件中的弹性层厚度以及该加压部件中的弹性层厚度分别沿该定影部件以及该加压部件的轴向变化,以形成所述定影部件中的所述拱形部和倒拱形部以及所述加压辊中的拱形部和倒拱形部。
(10)根据(1)所述的图像形成方法,其中,所述定影部件包括定影辊,所述加压部件包括加压辊。
(11)根据(1)所述的图像形成方法,其中,所述定影部件包括定影辊,所述加压部件包括环状加压带和用于从该加压带内周表面推压该加压带以使该加压带以压力接触该定影辊的推压部件,该推压部件形成为其外周面上包括至少一个呈拱形的拱形部和至少一个呈倒拱形的倒拱形部。
(12)根据(1)至(11)中任意一项所述的图像形成方法,其中,在所述定影部件和所述加压部件中,位于轴向相同一侧的端部分别在轴向受到定位,而位于与该受到定位的端部相反一侧的端部可分别沿着轴向变位。
本发明的效果在于,用能够提高记录介质的弯曲刚性并以此改善记录介质分离性能的定影装置与特殊的调色剂相配合,来改善定影分离性能,获得高质量图像。
附图说明
图1是本发明彩色图像形成装置的大致结构的示意图。
图2本发明实施方式1的定影装置的大致结构的示意图。
图3是本发明实施方式1的定影辊的截面图。
图4是本发明实施方式1的加压辊的截面图。
图5是上述实施方式1中的定影辊和加压辊的截面图。
图6是用于说明拱形部以及倒拱形部的振幅以及高度差的模式图。
图7是本发明实施方式2的定影辊和加压辊的截面图。
图8是本发明实施方式2的定影辊和加压辊的变形例的截面图。
图9是本发明实施方式3的定影装置的结构的示意图。
图10是实施方式3的定影辊和加压带以及推压部件的截面图。
图11是用于说明记录纸表面刚性的测定方法的示意图。
图12是显示定影夹持部的弯曲个数与记录纸表面刚性之间关系的图。
图13A和图13B是显示记录至分离性能比较结果的图,其中图13A是只有一个拱形部或一个倒拱形部的结果,图13B是有一个拱形部和一个倒拱形部的结果。
标记说明
27定影装置
61定影辊
61a拱形部
61b倒拱形部
61c直线形部
62加压辊
62a拱形部
62b倒拱形部
62c直线形部
63热源
65加压带
66推压部件
66a凸面部
66b偶面部
660推压面
611芯材
612弹性层
621芯材
622弹性层
H  高度差
N  定影夹持部
P  记录纸
Q  顶部
U  底部
W  最大记录介质通过宽度
具体实施方式
以下根据附图说明本发明的实施方式。下述说明中的实施方式仅是作一些例举,其不构成对本发明权利要求范围的限制,而且,本领域技术人员可在本发明权利要求范围内容易地对本发明进行更改或改良以形成的其他实施方式,但这些实施方式也属于本发明的权利要求范围之内。
图1是涉及本发明彩色图像形成装置大致结构的示意图。图1所示的本发明图像形成装置1为行式彩色打印机。位于该图像形成装置1主机上方的罐容纳部2中分别可装卸(可交换)地设置了对应各种颜色(黄色、洋红色、青色、黑色)的四个调色剂罐2Y、2M、2C、2K。罐容纳部2的下方设有中间转印单元3。面对该中间转印单元3中的中间转印带30,并排装设了对应各种颜色(黄色、洋红色、青色、黑色)的制像部4Y、4M、4C、4K。
各个制像部4Y、4M、4C、4K中分别装设作为像载置体的感光鼓5Y、5M、5C、5K。围绕各个感光鼓5Y、5M、5C、5K,分别设置充电部6Y、6M、6C、6K、显影部7Y、7M、7C、7K、清洁部8Y、8M、8C、8K、消电部(未图示)等,用以在各个感光鼓5Y、5M、5C、5K上实行制像处理(充电工序、曝光工序、显影工序、转印工序、清洁工序),从而在各个感光鼓5Y、5M、5C、5K上形成各种颜色的图像。
感光鼓5Y、5M、5C、5K受到未图示驱动马达驱动,按图1中顺时针方向转动。在充电部6Y、6M、6C、6K的位置,各个感光鼓5Y、5M、5C、5K受到充电其表面带电(充电工序)。而后,感光鼓5Y、5M、5C、5K表面到达曝光部3Y、3M、3C、3K发射的激光照射位置,在该位置经曝光扫描形成与各种颜色相对应的静电潜像(曝光工序)。
而后,感光鼓5Y、5M、5C、5K表面到达面对显影部7Y、7M、7C、7K的位置,在该位置上静电潜像被显影,形成各色调色剂像(显影工序)。而后,感光鼓5Y、5M、5C、5K的表面到达面对中间转印带30以及第一转印偏压辊31Y、31M、31C、31K的位置,在该位置,感光鼓5Y、5M、5C、5K上的调色剂像被转印到中间转印带30上(一次转印工序)。此时,感光鼓5Y、5M、5C、5K上稍微残留未转印调色剂。
而后,感光鼓5Y、5M、5C、5K表面到达面对清洁部8Y、8M、8C、8K的位置,在该位置上,清洁部8Y、8M、8C、8K中的清洁刮片机械性地回收感光鼓5Y、5M、5C、5K上残留的未转印调色剂(清洁工序)。最后,感光鼓5Y、5M、5C、5K表面到达未图示消电部对面的位置,在该位置上感光鼓5Y、5M、5C、5K上的残留电位被消除。至此,完成了感光鼓5Y、5M、5C、5K上实行的一系列制像处理。
而后,经过显影工序后在各个感光鼓5Y、5M、5C、5K上形成的各色调色剂像被重叠转印到中间转印带78上,从而在中间转印带30上形成彩色图像。此处,中间转印单元3由中间转印带30、4个一次转印偏压辊31Y、31M、31C、31K、二次转印支持辊32、清洁支持辊33、张力辊34以及中间转印清洁部35等构成。中间转印带30由上述3个辊即32、33、34架设支撑,并受到二次转印支持辊32驱动而按图1中的箭头方向环形移动。
4个一次转印偏压辊31Y、31M、31C、31K夹着中间转印带30分别与感光鼓5Y、5M、5C、5K形成一次转印夹持部。一次转印偏压辊31Y、31M、31C、31K上施加了与调色剂极性相反的转印偏位电压。中间转印带30沿箭头方向行走,依次通过一次转印偏压辊31Y、31M、31C、31K。这样,感光鼓5Y、5M、5C、5K上的各色调色剂像被重叠地一次转印到中间转印带30上。
而后,经过各色调色剂像重叠转印的中间转印带30到达面对二次转印辊36的位置。在该位置上,二次转印支持辊32与二次转印辊36之间隔着中间转印带30形成二次转印夹持部。中间转印带78上形成的4色调色剂像被转印到送至该二次转印夹持部位置的作为记录介质的记录纸P上。此时,未转印到记录介质P上的未转印调色剂残留在中间转印带30上。而后,中间转印带30到达中间转印清洁部35的位置。在该位置,中间转印带30上的未转印调色剂被回收。至此,完成了中间转印带30上实行的一系列转印处理。
在此,被送到二次转印夹持部的记录纸P是从位于图像形成装置主机1下方的供纸部10由供纸辊11以及一对定位辊12等输送的。具体为,供纸部10中放置多张转印纸等记录纸P叠。当供纸辊11受到驱动而按图1中的逆时针方向转动时,位于最上面的记录纸P被送往一对定位辊12的辊间。
上述一对定位辊12输送的记录纸P在停止受到驱动而不作转动的该一对定位辊12的辊夹持部位置一旦停止。而后配合中间转印带30上形成彩色图像的时机,该一对定位辊30重新受到驱动而转动,将记录纸P送到二次转印夹持部。这样,所要的彩色图像便被转印到记录纸P上。
而后,在二次转印夹持部的位置,经过彩色图像转印的记录纸P被送往定影装置27。定影装置27包括如定影辊61和加压辊62,记录纸P被送入由定影辊61和加压辊62以压力接触而形成的定影夹持部中,转印到记录纸P表面上的彩色图像被固定到记录纸P上。而后,记录纸P经过一对排纸辊13的辊间被排出到装置外部。经一对排纸辊13排出到装置外部的记录纸P作为输出图像,依次堆栈到堆栈部14上。至此图像形成装置中结束了一系列图像形成处理。
以下说明本发明的特征部分即上述定影装置27的结构。
实施方式1
图2显示了本发明实施方式1的定影装置的结构。如图2所示,定影装置27包括定影辊61、以及以压力接触该定影辊61的加压辊62。定影辊61和加压辊62以压力相接触的部位形成为定影夹持部N。
定影辊61包括圆筒状金属芯材611、被覆于该芯材611外周面的弹性层612、以及被覆于该弹性层612外周面的离型层613。芯材611内部沿整个轴向设置加热灯等热源63,通过热源63发热来加热定影辊61。另外,在定影辊61周围设置温度检测装置64,用以检测定影辊61表面温度。未图示控制装置根据该温度检测装置64所检测的定影辊61表面温度,来控制加热源63的发热量,从而使得定影辊61表面温度达到预定的定影温度。加压辊62包括圆筒状金属芯材621、被覆于该芯材621外周面的弹性层622、以及被覆于该弹性层622外周面的离型层623。
图3是定影辊61的轴向截面图。在图3中用图2的标号来表示与图2中相同的部件。如图3所示,定影辊61的外周表面上形成至少一个呈拱形的拱形部61a和至少一个呈倒拱形的倒拱形部61b。本实施例中,定影辊61上沿轴向交错地连续设置多个拱形部61a和多个倒拱形部61b,从而使整个定影辊61的外周表面在轴向形成为波浪形。在此,上述“拱形”是指辊随着接近轴向两端其直径逐渐变小的形状,而“倒拱形”是指辊随着接近轴向两端其直径逐渐变大的形状。
如图3所示,定影辊61的芯材611和离型层613被分别形成为沿着轴向厚度相同,而弹性层612的厚度则在整个轴向变化。这样,沿轴向在厚度一定的芯材611上被覆厚度变化的弹性层612以及厚度均匀的离型层613,从而在定影辊61上形成拱形部61a和倒拱形部61b。
对于在上述芯材611上被覆弹性层612的方法,例如可以采用在芯材611上套嵌以圆筒状管套形成的弹性层612,或者在芯材611的外周表面上涂布弹性材形成弹性层612等方法。另外,对于在弹性层612上被覆离型层613可采用与上述被覆弹性层相同的方法。
图4是加压辊62的轴向截面图。在图4中用图2的标号来表示与图2所示相同的部件。如图4所示,加压辊62外周表面上形成至少一个呈拱形的拱形部62a和至少一个呈倒拱形的倒拱形部62b。在加压辊62上也是沿轴向交错地连续设置多个拱形部62a和多个倒拱形部62b,从而加压辊62的外周表面在整个轴向成为波浪形。在此,“拱形”和“倒拱形”的意义与上述相同。
如图4所示,在加压辊62中,芯材621和离型层623分别被形成为沿着轴向厚度均匀,而弹性层622厚度却在整个轴向上不同。这样,在本发明中,沿轴向在厚度均匀的芯材621上被覆厚度不同的弹性层622和厚度均匀的离型层623,从而在加压辊62上形成拱形部62a和倒拱形部62b。
关于在加压辊62的外周面上用波浪形弹性层622被覆芯材621、并用离型层623被覆弹性层622,其方法与上述定影辊61中说明的方法相同,在此不再重复说明。
在图3和图4中,拱形部61a、62a以及倒拱形部61b、62b被设置为至少对应于定影辊61以及加压辊62中最大记录介质(记录纸)通过宽度W的整个部分,除此之外,该拱形部61a、62a以及倒拱形部61b、62b也可以设置为仅与最大记录介质通过宽度W中的一部分相对应。
图5是实施方式1中的定影辊61和加压辊62在压力接触状态下的轴向截面图。图5中没有显示用于把加压辊62推向定影辊61的装置。如图5所示,定影辊61与加压辊62以压力相接触,其中,定影辊61的拱形部61a与加压辊62的倒拱形部62b相对设置,且定影辊61的倒拱形部61b与加压辊62的拱形部62a相对设置。
对于定影辊61中的拱形部61a以及倒拱形部61b的个数和加压辊62中的拱形部62a以及倒拱形部62b的个数,除了各自分别具有一个以上之外,没有其他限制。但是,拱形部61a、62a个数必须对应于倒拱形部61b、62b个数,以使得定影辊61与加压辊62在压力接触状态下,所有的拱形部61a、62a能够与所有倒拱形部61b、62b相对应。
优选将定影辊61和加压辊62中相对应的拱形部61a、62a和倒拱形部61b、62b形成为互相配合的形状。换而言之,优选将定影辊61和加压辊62形成为在未受到推压作用力作用(无负载状态)相互接触时,互相对应的拱形部和倒拱形部之间不存在间隙。如果定影辊61和加压辊62在无负载状态下互相接触时,互相对应的拱形部和倒拱形部之间发生间隙,则当定影辊61和加压辊62改为处于以压力接触的负载状态时,定影夹持部N中沿整个轴向会产生压力分布不均匀,从而可能引起异常图像。具体为,当定影辊61和加压辊62中一方的外周表面的轴向截面形成为正弦曲线形时,另一方的外周表面的轴向截面形成为具有与上述正弦曲线形相同振幅及相同周期的逆位相正弦曲线形。而且,上述没有间隙的范围至少需要跨越最大记录介质通过宽度。另外,定影辊61和加压辊62还可以形成为除正弦曲线形以外的其他曲线形状。
而且优选将定影辊61和加压辊62设置为,当在无负载状态下一方的拱形部触另一方的倒拱形部相互接触时,在轴向任意位置上双方的弹性层厚度的总和为定值。这是因为,如果这些弹性层的厚度总和不一定,则在整个轴向上定影辊61和加压辊62双方在各自转动方向上的压力最大值会发生变化,由此定影夹持部中产生压力分布不均匀,成为异常图像的发生原因。
图6是定影辊61或加压辊62中的拱形部61a、62a以及倒拱形部61b、62b的放大图。在图6中,标记S1表示拱形部61a、62a的顶部Q的高度(振幅),标记S2表示倒拱形部61b、62b的底部U的高度(振幅)。另外,该图中的标记H表示拱形部61a、62a的顶部与倒拱形部61b、62b的底部U之间的高度差。
本发明优选设定,在定影辊61与加压辊62以压力接触的负载状态下,定影夹持部N中的拱形部与倒拱形部之间的上述高度差H在0.16mm以上且0.8mm以下。关于优选上述高度差H设定的理由,将在以下本发明作用以及效果的说明中给出详细阐述。
在上述负载状态下,由于定影辊61和加压辊62的弹性层受到压缩,因此相比于定影辊61和加压辊62处于没有压力接触的无负载状态,此时的高度差较小。在一般的定影辊61和加压辊62中,当弹性层压缩率超过20%时,弹性层发生塑性变形,由于该变形会造成异常图像或异常声音的发生,因此通常将弹性层的压缩率设定在20%以下。在本发明中,将弹性层的压缩率设定为20%以下,因此在定影辊61与加压辊62以压力接触的状态下的高度差H为无负载状态时的高度差H的80%。这样,在没有压力接触的无负载状态下的高度差H被设为大于以压力接触的负载状态下的高度差H。在将弹性层的压缩率设定为20%的本发明中,无负载状态时的高度差H为负载状态时的高度差(0.16mm~0.8mm)的1.25倍,因此无负载状态时的高度差H被设定在0.2mm以上且1mm以下的范围内。
本实施例中,将定影辊61和加压辊62中的拱形部61a、62a的高度(振幅)S1与倒拱形部61b、62b的高度(振幅)S2设定为相同值,因此,无负载状态下的高度S1、S2被设定为上述无负载状态时的高度差H(0.2mm~1mm)的二分之一范围内。这样,无负载状态时的高度S1、S2分别被设定在0.1mm以上且0.5mm以下的范围内。
如图5所示,定影辊61和加压辊62通过滚动轴承等多个轴承73,被可转动地装配在图像形成装置中以预定间隔设置的两个侧板71、72之间。各个轴承73相对于侧板71、72固定。
图5中设在定影辊61左端的轴承73被装设为夹在定影辊61外周形成的阶梯部74与止动环75之间。即定影辊61在图中的左端受到定位,不会发生轴向变位。另一方面,设在定影辊61右端的轴承73被装设为可沿轴向相对于定影辊61变位。因此,定影辊61的图中右端可在轴向变位。
设在加压辊62左端的轴承73被装设为夹在加压辊62外周形成的阶梯部76与止动环77之间。即与上述定位辊61相同,加压辊62在图中的左端受到定位,不会发生轴向变位。另一方面,设在加压辊62右端的轴承73被装设为可沿轴向相对于加压辊61变位。因此,加压辊62的图中右端可在轴向变位。
这样,定影辊61和加压辊62分别被构成为,处于轴向相同一侧的端部受到轴向定位,而该定位端部相反一侧的端部可在轴向变位。关于用哪一端作为定位端部或变位端部,只要定影辊61和加压辊62中的定位端部处于相同一侧或变位端部处于相同一侧,无论用哪一端端部定位都可以。
实施方式2
图7显示了本发明实施方式2的定影辊61和加压辊62。实施方式2与上述实施方式1的不同之处在于,定影辊61和加压辊62的外周表面分别包括直线形部61c、62c。此时,直线形部61c、62c分别为定影辊61的拱形部61a和加压辊62的倒拱形部62b的一部分。详细为,定影辊61上的拱形部61a的顶部形成为直线形部61c,加压辊62c上的倒拱形部62b的底部形成为形成的直线形部62c。而且这些直线形部61c、62c平行于定影辊61或加压辊62的轴向。
上述直线形部61c、62c的设置位置以及方向等并不局限于图7所示,可以设定成各种设置位置以及方向等。例如,也可以设置成如图8所示,将定影辊61中的直线形部61c设置在拱形部61a的曲线部和倒拱形部61b的曲线部之间,并将加压辊62的直线形部62c设置在拱形部62a和倒拱形部62b之间,以直线形部61c、62c平滑连接双方的曲线部。
图7以及图8的实施方式与上述本发明的实施方式1相同,沿着轴向改变弹性层612、622的厚度来构成拱形部61a、62a以及倒拱形部61b、62b。
图7和图8所示的实施方式中省略显示了定影辊61以及加压辊62在图像形成装置中的装配结构。而且有关实施方式3的定影辊61和加压辊62在图像形成装置中的装配结构以及其他构成与上述实施方式1相同,在此省略说明。
实施方式3
图9显示了有关本发明实施方式3的定影装置结构。图9所示的定影装置27包括定影辊61、加压带65、以及推压部件66。该推压部件66用于推压该加压带65的内周表面,使得加压带65以压力接触定影辊61。在定影辊61与加压带65以压力接触的部位形成定影夹持部N。
定影辊61与图2所说明的本发明实施方式1相同,包括圆筒状金属芯材611、被覆该芯材611的外周面的弹性层612、以及被覆该弹性层612外周面的离型层613。定影辊61内部还设置加热灯等热源63,而且定影辊61周围设置用于检测定影辊61表面温度的温度检测装置64。
加压带65用聚酰亚胺薄膜等形成为环状带部件。加压带65被绕设为不会对推压部件66发生张力作用,并从动于定影辊61转动。推压部件66包括用硅橡胶等形成的弹性层66以及保持该弹性层661的支持体662。支持体662受到未图示弹簧等加压元件朝定影辊61一侧的作用。
图10是实施方式5的定影辊61和加压带65以及推压部件66的轴向截面图。如图10所示,实施方式3的定影辊61与实施方式1的定影辊61具有相同结构。因此,图10所示的定影辊61的外周面上包括至少一个形成为拱形的拱形部61a和至少一个形成为倒拱形的倒拱形部61b。而且,实施方式3的定影辊61也是通过沿整个轴向改变弹性层612的厚度来形成拱形部61a和倒拱形部61b。
另一方面,推压部件66中用于推压加压带65的推压面上具有至少一个形成为凸出状的凸面部66a和至少一个形成为凹入状的凹面部66b。此时,在推压面660上沿长度方向交替地连续设置多个凸面部66a和多个凹面部66b,从而使得整个推压面660长度方向形成为波浪形。
关于推压部件66,可构成为如图10所示,改变弹性层661在长度方向上的厚度,以形成凸面部66a和凹面部66b。
在图10中,将推压部件66中的凸面部66a和凹面部66b设置在至少与整个最大记录介质通过宽度W相对应的部分上,除此之外,也可以仅设置在与最大记录介质通过宽度W中的一部分相对应的部分上。
在推压部件66推压加压带65使其以压力接触定影辊61的状态下,定影辊61的拱形部61a与推压部件66的凹面部66b相对设置,且定影辊61的倒拱形部61b与推压部件66的凸面部66a相对设置。该相对设置的拱形部61a和凹面部66b以及倒拱形部61b和凸面部66a被形成为相互配合的形状。这样,用上述定影辊61和推压部件66来夹持加压带65,使加压带65在该夹持部位中形成为波浪形。但是,加压带65上解除了定影辊61与推压部件66的夹持的部位为平坦面。
对于定影辊61中的拱形部61a和倒拱形部61b的数量以及推压部件66中的凸面部66a和凹面部66b的个数,除了各自分别具有一个以上之外,没有其他限制。但是,所有拱形部61a个数和所有倒拱形部61b个数必须分别与所有凹面部66b个数和凸面部66a个数相对应,以使得在推压部件66使加压带65以压力接触定影辊61的状态下,所有的拱形部61a和倒拱形部61能够与所有凸面部66a和凹面部66b相对应。
本发明实施方式3中,定影辊61的拱形部61a和倒拱形部61b的形状、以及推压部件66的凸面部66a和凹面部66b的形状,可分别形成为正弦曲线形或者如图7以及图8所示的,包括一部分直线形部的形状。
优选相对设置的拱形部61a和凹面部66b、以及相对设置的倒拱形部61b和凸面部66a形成为相互相配合的形状。换而言之,优选构成为,定影辊61和加压带65在没有受到推压作用力(无负载状态)而互相接触时,相对设置的拱形部与凹面部之间,以及相对设置的倒拱形部与凸面部之间不会产生间隙。具体为,定影辊61和推压部件66中的一方的外周表面的轴向截面(或长度方向截面)形成为上述正弦曲线形时,另一方的外周表面的轴向截面(或长度方向截面)形成为具有与上述正弦曲线相同振幅以及相同周期的逆位相正弦曲线形(逆正弦曲线形)。而且,不产生上述间隙的范围至少跨越整个最大记录介质通过宽度。
本实施例中优选设定,当定影辊61和推压部件66以无负载状态互相凹凸接触时,轴向任意位置的弹性层厚度之和为一定值。
而且与上述各个实施方式相同,优选设定为在定影辊61和推压部件66隔着加压带65以压力接触的负载状态下,定影夹持部N内凹凸之间的高度差为0.16mm以上及0.8mm以下,并且,当设定处在该负载状态下的弹性层压缩率为20%时,无负载状态时的高度差为上述负载状态时的高低差(0.16mm~0.8mm)的1.25倍,即在0.2mm以上且1mm以下的范围内设定无负载状态下的高度差。
图10中省略了图像形成装置中定影辊61和推压部件的装配结构,但定影辊61和推压部件66中位于轴向或长度方向同一侧的端部分别受到定位,而位于该定位端部相反一侧的端部则分别可在轴向或长度方向变位。
以下说明本发明各个实施方式的作用和效果。
本发明实施方式1和2的定影装置如图2所示具有定影辊61和加压辊62。利用该定影装置对图像进行定影时,热源63发热,未图示控制装置根据温度检测装置64所检测的温度控制加热源63的发热量,使定影辊61的表面温度达到预定温度。而后,把形成了调色剂图像T的未定影记录纸P送入按箭头X方向转动的定影辊61与按箭头Y方向转动的加压辊62之间,使该记录纸P在定影夹持部中受到加热以及加压,从而记录纸P上的未定影调色剂图像T被固定到记录纸P上。
在本发明的实施方式1和2中,相对设置拱形部和倒拱形部,使定影辊61与加压辊62之间以压力接触,因而定影夹持部N被形成为弯弯曲曲的波浪形(参见图5、图7、以及图8)。记录纸P进入该弯弯曲曲的定影夹持部N后,其也变得弯曲,由此该记录纸P在其外表上的刚性得到了提高后从定影夹持部N中输出。如此,本发明的定影装置能够在记录纸P从定影夹持部N中输出时,避免记录纸P卷贴到定影辊61上,良好地输出记录纸P。
利用图9所示的本发明实施方式3的定影装置进行图像定影时,与上述相同,首先对定影辊61加热使其达到预定的表面温度。而后,把形成了调色剂图像T的未定影记录纸P送入按箭头X方向转动的定影辊61与按箭头Y方向作从动转动的加压带65之间,使该记录纸P在定影夹持部中受到加热以及加压,从而将记录纸P上的未定影调色剂图像T固定到记录纸P上。
在本发明的实施方式3中,相对设置定影辊61的拱形部和按压部件66的凹面部66b,并相对设置定影辊61的倒拱形部和推压部件66的凸面部66a,使定影辊61与加压带65之间以压力接触,因而定影夹持部N被形成为弯弯曲曲的波浪形(参见图10)。此时与上述相同,通过将记录纸P输入定影夹持部N,弯曲其表面以提高该记录纸的表面刚性,而后从定影夹持部N中输出。这样便能够在从定影夹持部N中输出记录纸P时,避免该记录纸P卷贴到定影辊61上。
如上所述,本发明的结构与现有技术不同,通过形成弯弯曲曲的定影夹持部来提高记录纸的表面刚性而后输出记录纸,以此提高记录纸的分离性能。而且,本发明人通过试验对定影夹持部的弯曲数量和记录纸从定影夹持部输出时的表面刚性之间的关系进行了调查。以下详细说明该调查试验。
试验中使用的定影装置为:本发明的定影装置,其中包括形成为具有拱形部和倒拱形部的定影辊和加压辊;以及现有定影装置,其中包括没有拱形部和倒拱形部的定影辊和加压辊。利用本发明的试验装置采用了拱形部和倒拱形部各有三个以及各有7个的两种类型,并设定该两种类型的本发明试验装置中的拱形部与倒拱形部之间在无负载状态下的振幅(高度)为0.2mm。设定所有用于实验的定影装置中的定影辊的弹性层厚度以及加压辊的弹性层厚度为1.7mm。在实验中,测定了各种定影装置中秤量(单位面积的重量)为64g/m2、69g/m2、90g/m2的各种记录纸输出时的表面刚性。
首先简单说明上述各种记录纸的表面刚性的测定方法。如图11所示,将记录纸P通过定影辊61与加压辊62之间的定影夹持部N,当记录纸P的前端受到变位测定装置70发射的激光L照射后,停止记录纸P的输送。被停止输送的记录纸P的振动消失后,变位测定装置70发射激光L照射弯曲的记录纸P,以测定该记录纸P的变位。而后,让记录纸P前进预定距离,再次向记录纸P发射激光L照射,测定此时的变位。而后根据所得的记录纸P的变位计算该记录纸P的表面刚性。
图12是显示定影夹持部的弯曲数量与各种记录纸表面刚性之间的关系的图。图12中,纵轴表示记录纸表面刚性,横轴表示定影夹持部的弯曲个数。此处的定影夹持部的弯曲个数表示拱形部和倒拱形部的个数。具体为当不存在拱形部和倒拱形部时,定影夹持部的弯曲个数为0,当拱形部和倒拱形部各为3个时,定影夹持部的弯曲个数表示为3。
从图12可知,相比于定影夹持部弯曲个数为0的现有定影装置,使用定影夹持部弯曲个数为3个或7个的本发明的定影装置时,各种记录纸的表面刚性变大。进而,从定影夹持部弯曲数量为7个时的刚性大于定影夹持部弯曲数量为3个时的刚性可推知,定影夹持部的弯曲数量越多,各种记录纸的表面刚性就越大。图12所示的试验结果虽然只是本发明的一个实施方式中显示的记录纸表面刚性增大效果,但在本发明其他的实施方式中也能够获得相同效果。
如上所述,优选设定在负载状态下拱形部(或凸面部)的顶部与倒拱形部(或凹面部)的底部之间的高度差为0.16mm以上及0.8mm以下。该高低差优选0.16mm以上的理由在于,当高低差不足0.16mm时,定影夹持部中的记录纸弯曲量小,无法获得良好分离记录纸所需的表面刚性。而高低差优选0.8mm以下的理由在于,当高低差超过0.8mm时,拱形部和倒拱形部(或凸面部和凹面部)之间的转动速度相差变大,记录纸容易发生皱折。因此,将拱形部(或凸面部)与倒拱形部(或凹面部)之间的高度差设定在上述范围之内,确保记录纸具有充分的表面刚性,避免记录纸卷贴倒定影辊上,并避免记录纸发生皱折,从而进行良好的图像形成。
而且,为了不让记录纸起皱,并确保记录纸的分离性能,优选分别在定影辊61和加压辊62中连续形成拱形部和倒拱形部。如果拱形部和倒拱形部不是连续形成,而是设置为相互分开等情况下,则在记录纸输送时容易发生皱折。出于相同理由,在图9和图10所示的采用加压带的定影装置的实施方式中,也优选在定影辊61中沿轴向连续设置拱形部和倒拱形部,并在推压部件66中沿长度方向连续设置凸面部和凹面部。
另外,本发明人对于定影辊和加压辊中仅有一个拱形部或仅有一个倒拱形部的情况下的记录纸分离性能与具有一个拱形部和一个倒拱形部时的记录纸分离性能作了比较试验,其结果如图13(图13A和图13B)所示。
图13A显示了只有一个拱形部或倒拱形部时的试验结果,图13B显示了具有一个拱形部和一个倒拱形部时的试验结果。在图13A和图13B中,纵轴表示记录纸表面刚性,横轴表示定影辊和加压辊以压力接触的状态(负载状态)下定影辊中拱形部与倒拱形部之间的高度差。同时在图13A和图13B中,一点锁线α表示能否良好地从定影辊上分离记录纸的记录纸表面刚性的分界线,一点锁线β表示记录纸是否会发生起皱的拱形部与非拱形部之间的高度差的分界线。具体为,当记录纸表面刚性大于分界线α时,可良好地分离记录纸,相反,当记录纸表面刚性小于分界线α时,无法良好地分离记录纸。另外,当拱形部与倒拱形部之间的高度差大于分界线β时记录纸上可能起皱,相反高度差小于分界线β时则记录纸不会发生起皱。
如图13A所示,当只有一个拱形部或倒拱形部时,若要使记录纸表面刚性超过分界线α,良好地分离记录纸,则必须将上述高度差设定为大于1.6mm,但此时记录纸上有可能发生皱折。对此,如图13B,在具有一个拱形部和一个倒拱形部的情况下,高度差与图15A所示相同处的记录纸表面刚性大幅度上升。为此,在具有一个拱形部和一个倒拱形部时,如图15B所示,不但可将记录纸表面刚性设定为大于分界线α,而且可在0.72mm~0.8mm的范围内设定拱形部与倒拱形部之间的高度差。这样,在具有一个拱形部和一个倒拱形部的情况下,不但能获得良好的记录纸分离性能,而且不会发生记录纸起皱,实现良好的图像形成。
如上所述,具有一个拱形部和一个倒拱形部的情况相比于只有一个拱形部或倒拱形部的情况,记录纸表面刚性增大的效果显著。为此,本发明的特征在于定影辊和加压辊中分别具有至少一个拱形部和至少一个倒拱形部。而且如上所述,拱形部和倒拱形部的数量越多,越能够进一步提高记录纸表面刚性,进一步改善分离性能。
上述图13A和图13B所示的实验结果虽然只是在本发明的一个实施方式中显示的记录纸表面刚性增大效果,但该效果在本发明其他的实施方式中也是相同的。
另外,先前在背景技术中阐述了在将定影辊和加压辊形成为其中一方具有拱形的拱形部或倒拱形的倒拱形部而另一方为没有起伏形状的情况下,定影夹持部中会产生严重的接触压力分布不均,从而发生图像光泽度不均匀的问题。
针对上述现有技术中的问题,本发明实施方式1和2的定影装置在配设定影辊和加压辊时,将拱形部和倒拱形部相对设置,并本发明实施方式3的定影装置中在配设定影辊和推压部件时将拱形部与凹面部以及倒拱形部与凸面部相对设置,这样,本发明将拱形部或凸面部所构成的凸起形状与倒拱形部或凹面部所构成的凹入形状对应设置以形成定影夹持部,减小了定影夹持部中的接触压力分布不均,形成了均匀的接触压力,从而减小了图像光泽度的不均匀,可进行良好的图像形成。
另外,如上所述,通过形成为定影辊61与加压辊62以无负载状态接触时相对设置的拱形部和倒拱形部之间不产生间隙,这样可避免在定影辊61和加压辊62以压力接触的负载状态下定影夹持部中沿整个轴向出现压力分布不均匀,由此不但减少异常图像的发生,并确保记录纸的分离性能。这在图9和图10所示的利用加压带的定影装置的实施例中也具有同样的效果。因此,该实施方式中同样优选形成为定影辊61与推压部件66无负载状态接触时相对设置的拱形部和凹面部之间以及倒拱形部与凸面部之间没有间隙的结构。
进而设定,在无负载状态下定影辊61与加压辊62以各自的拱形部和倒拱形部相接触时,轴向任意位置的弹性层厚度之和为一定值,这样在整个轴向,定影辊61和加压辊62在其各自的转动方向上的压力最大值成为一定值。这也抑制了定影夹持部中发生压力分布不均匀,并避免异常图像的发生。出于相同的理由,在使用加压带的定影装置的实施方式3中也优选设置为,在定影辊61与推压部件66以无负载状态凹凸互相接触时轴向任意位置的弹性层厚度之和为一定值。
另外,在本发明实施方式1和2的定影装置中,当加热定影辊使其温度上升到定影温度时,定影辊因热膨胀而沿轴向发生延伸。如果相对设置的拱形部和倒拱形部的位置随着该定影辊的延伸而发生错位,则定影夹持部中的接触压力分布不均会变得严重。为了消除该接触压力分布不均,本发明在定影辊和加压辊的相同端轴向定位,同时将与该定位端部相反端形成为可沿轴向变位(参见图5)。这样,即便定影辊因热膨胀而发生延伸,也能够在定影辊和加压辊的轴向相同端部一侧产生伸长(变位),从而抑制拱形部和倒拱形部之间错位,抑制定影夹持部中出现接触压力分布不均匀。
与此相同,本发明实施方式3的定影装置也是在定影辊和推压部件的相同端分别进行轴向定位,同时将与该定位端部相反端形成为可变位,以此抑制定影辊热膨胀所引起的定影夹持部中接触压力分布不均匀。
调色剂的损失弹性模量(loss elastic modulus)
以下说明本发明使用的调色剂。
调色剂在通过本发明的定影装置时受到加热而融熔,但是由于通过时间短,仅在数十ms~数百ms之间,调色剂不会被加热到与定影辊相同的温度,在本发明的定影装置中低温部分大约为100℃,高温部分大约为150℃,因此,当调色剂的损失弹性模量在100~150℃之间的温度范围中发生较大变动时,会显著发生本发明图像形成装置特有的异常图像,即沿输纸方向出现如同条纹花样的光泽差异,而当损失弹性模量较小时,该异常图像受到抑制。具体为,100℃时的损失弹性模量G”(100)与150℃时的损失弹性模量G”(150)之比G”(100)/G”(150)的值如果在1~20范围中,则能够抑制本发明定影装置特有的异常图像。因此,优选G”(100)/G”(150)为1~18,更加优选为1~16。
而且,定影后的图像需要牢固地固定在纸张等记录介质上,为此,优选100℃时的损失弹性模量G”(100)为80000Pa·s以下,进一步优选75000Pa·s以下。如果超过80000Pa·s,则调色剂在定影时不易变形,从而使得图像表面不平滑而光泽显著下降,造成打印质量变差。在此所谓打印质量变差是指调色剂没有充分渗透到记录纸等中,或者指用以形成图像的调色剂之间没有充分融化结合,使定影强度下降,并会出现因纸张之间的摩擦或类似用铅笔等尖锐的文具在打印部份上书写时发生的打印部分剥落,发生不利于打印可靠性的问题。
而如果调色剂过于渗透到纸张等记录介质中,则在全涂图像打印部分中会露出纸张衬底,造成图像浓度降低或因暴露纸张纤维而引起的浓度不均等打印质量下降等问题的发生,为此,优选150℃时的损失弹性模量G”(150)为2000Pa·s以上,进而优选3000Pa·s以上,更加优选4000Pa·s以上。
调色剂的制造方法
为了获得上述调色剂,即损失弹性模量不但在较宽的温度范围内变动小而且其大小在一定范围以内的调色剂,需要在形成调色剂的结合剂树脂中充分包含交联点间距较长的交联成分。
关于在调色剂中形成交联结构,比较适于采用在调色剂颗粒的制造过程中在结合剂树脂内形成交联结构的方法,具体地说,在溶解悬浮法中对悬浮液滴中具有分支结构的树脂进行扩链(例如酯扩链法),在悬浮聚合法中导入交联点间距为一定长度的多官能单体或宏观单体以形成交联结构,在乳化凝聚法中同样导入交联点间距为一定长度的多官能单体或宏观单体以形成交联结构,或者使用用于凝聚的多元离子以主动导入金属交联等方法。
溶解悬浮法
关于利用溶解悬浮法制造调色剂,例如有如下方法,即将至少包括树脂以及着色剂的调色剂组成物溶解或分散到有机溶剂中,并将获得溶液或分散液加入到存在分散剂的水性介质中,用普通的搅拌机、乳化均质机、均化器等进行分散,获得所需的调色剂粒度分布后,去除有机溶剂,获得调色剂糊。而后,根据公知方法,通过清洗·过滤来回收,并在干燥后提取调色剂。
<关于使用的树脂>
在溶解悬浮制造法中只要是能够在溶剂中溶解的树脂都可以使用。具体例如有现有技术中用于调色剂的树脂,如聚酯树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂、多元醇树脂、乙烯系树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、硅系树脂、苯酚树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、苯胺树脂、离聚物树脂、聚碳酸酯树脂等。其中从定影性能观点出发,优选使用聚酯树脂。
此外,为了获得具有本发明范围内的粘弹性的调色剂,优选在聚酯树脂末端具有异氰酸酯基的异氰酸酯改性聚酯树脂,并在调色剂的制造过程中通过异氰酸酯基之间的反应来扩链,从而在调色剂中形成合适的交联结构。
<异氰酸酯改性聚酯>
关于异氰酸酯改性聚酯,例如可通过以多元醇(1)和聚多元酸(2)的缩聚物且具有活性氢基的聚酯进一步与聚异氰酸(3)反应得到。该聚酯中具有的活性氢基如羟基(醇羟基以及酚羟基)、氨基、羧基、巯基等等,其中优选醇羟基。
<多元醇>
关于多元醇(1)例如有二元醇(1-1)和三元以上的多元醇(1-2),其中优选(1-1)单独、或(1-1)与少量(1-2)的混合物。
关于二元醇(1-1)例如有亚烷基二醇(乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4丁二醇、1,6己二醇等);亚烷基醚二醇(二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇等);脂环族二元醇(1,4-环己烷二甲醇、加氢双酚A等);双酚类(双酚A、双酚F、双酚S等);上述脂环族二元醇的烯化氧(氧化乙烯、氧化丙烯、氧化丁烯等)加成物;上述双酚类的烯化氧(氧化乙烯、氧化丙烯、氧化丁烯等)加成物等等。
其中优选碳原子数为2~12的亚烷基二醇以及双酚类的烯化氧加成物,尤其优选双酚类的烯化氧加成物以及同时使用该双酚类的烯化氧加成物与碳原子数2~12的亚烷基二醇。
3元以上的多元醇(1-2)例如有:3~8元或更多元的多元脂肪醇(甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇等);3元以上的酚类(三苯酚PA、苯酚醛清漆、甲酚酚醛清漆等);上述3元以上的聚酚类烯化氧加成物等。
<多元酸>
关于多元酸(2)例如有2元酸(2-1)和3元以上的多元酸(2-2),优选(2-1)单独或(2-1)与少量(2-2)的混合物。
2元酸(2-1)例如有:亚烷基二羧酸(琥珀酸,己二酸,癸二酸等);亚链烯基二羧酸(马来酸、富马酸等);芳族二羧酸(邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘二甲酸等)等等。其中优选碳原子数4~20的亚链烯基二元羧酸以及碳原子数8~20的芳族二羧酸。
3元以上的多元酸(2-2)例如有碳原子数9~20的芳族多元酸(偏苯三甲酸、均苯四甲酸等)等等。此外,上述多元酸(2)还可用上述酸的酸酐或低级烷基酯(甲酯、乙酯、异丙酯等)与多元醇反应所得到的产物。
<多元醇与多元酸的比率>
关于多元醇(1)和多元酸(2)的比率,羟基(OH)和羧基(COOH)的当量比[OH]/[COOH]一般为2/1~1/1,优选1.5/1~1/1,更加优选1.3/1~1.02/1。
<聚异氰酸酯>
聚异氰酸酯(3)例如有:脂肪族聚异氰酸酯(四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,6-二异氰酸甲基己酸酯等);脂环族聚异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯、环己酸甲基二异氰酸酯等);芳族二异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯等);芳香脂肪族二异氰酸酯(α,α,α’,α’-四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯等);异氰脲酸酯类;用酚衍生体、肟、己内酰胺等对上述聚异氰酸酯进行封端的聚合物;以及同时使用上述两种以上的混合物。
<异氰酸酯基和羟基的比率>
关于聚异氰酸酯(3)的比率,异氰酸酯基[NCO]和具有羟基的聚酯中的羟基[OH]的当量比[NCO]/[OH]一般为5/1~1/1,优选4/1~1.2/1,更加优选2.5/1~1.5/1。如果[NCO]/[OH]超过5,则残留聚异氰酸酯化合物会对调色剂充电特性产生不利影响。
<扩链剂>
可用胺类(B)对对异氰酸酯改性聚酯进行扩链。
胺类(B)例如有二胺(B1)、三元以上的多胺(B2)、氨基醇(B3)、氨基硫醇(B4)、氨基酸(B5)、以及对B1~B5的氨基进行封端所得到的产物(B6)等。
关于二胺(B1)例如有:芳族二胺(苯二胺、二乙基甲苯二胺、4,4二氨基二苯甲烷、四氟对甲苯二胺(tetrafluoro-p-xylylenediamine)、四氟对苯二胺等)、脂环族二胺(4,4’-二氨基-3,3’二甲基二环己基甲烷、环己二胺、异佛尔酮二胺等)以及脂肪族二胺(乙二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、十二氟己二胺、二十四氟十二烷基二胺等)等等。
3元以上的多胺(B2)例如有:二亚乙基三胺、三亚乙基四胺等。
氨基醇(B3)例如有:乙醇氨、羟乙基苯胺等。
氨基硫醇(B4)例如有:氨基乙基硫醇、氨基丙基硫醇等。
氨基酸(B5)例如有:氨基丙酸、氨基己酸等。
对B1~B5的氨基进行封端所得到的产物(B6)例如有:从上述B1~B5的胺类和酮类(丙酮、丁酮、甲基异丁基甲酮等)得到的酮亚胺化合物、噁唑啉化合物等。
上述胺类(B)中优选B1以及B1和少量B2的混合物。
<氨基和异氰酸酯基的比例>
关于胺类(B)的比率,具有异氢酸酯基的预聚物(A)中的异氢酸酯基[NCO]和胺类(B)中的氨基[NHx]的当量比[NCO]/[NHx]一般为1/2~2/1,优选1.5/1~1/1.5,更加优选1.2/1~1/1.2。如果[NCO]/[NHx]大于2或不足1/2,则异氰酸酯改性聚酯的扩链反应不够充分,有可能得不到本发明所需的粘弹性。
<关于同时使用异氰酸酯改性聚酯>
关于异氰酸酯改性聚酯的使用,既可以只用一种异氰酸酯改性聚酯,也可以例如组合使用一种以上直链上的异氰酸酯改性聚酯和一种以上具有分支结构的异氰酸酯改性聚酯,有利于调色剂粘弹性的设计。尤其优选将具有分支结构的异氰酸酯改性聚酯设计为分子量较低以使得调色剂中交联点间距较大的交联结构均匀分布,并同时使用在直链上的异氰酸酯改性聚酯。如果异氰酸酯改性聚酯的分子链被设得长,则可能降低调色剂的热特性。其原因在于,在调色剂制造过程中,分子链在油相中如弹簧似地任意收缩,不是在局部形成交联结构,便是分子内部的异氰酸酯基结束反应,无法在整个调色剂中形成交联结构。
 <未改性聚酯>
本发明还可将未经异氰酸酯改性的聚酯(未改性聚酯)与异氰酸酯改性聚酯一起使用。使用未改性聚酯可使得调色剂的粘弹性设计更加容易进行。未改性聚酯例如有上述多元醇(1)和多元酸(2)的缩聚物等。
<有机溶剂>
优选使用沸点为100℃以下的有机溶剂,以便于去除有机溶剂。这类有机溶剂例如有:甲苯、二甲苯、苯、四氯化碳、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯、三氯甲烷、一氯苯、偏二氯乙烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲基乙基酮、甲基异丙基甲酮等,其中既可单独使用也可两种以上组合使用。
关于水性介质,既可单独使用水,也可同时使用水和能够与水混合的溶剂。能够与水混合的溶剂例如有:甲醇、异丙醇、乙二醇等醇类、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲基溶纤剂等溶纤剂类、丙酮、甲基乙基酮等低级酮类等。水性介质相对于调色剂材料100质量份的使用量一般为50~2000质量份,优选100~1000质量份。如果水性介质的使用量低于50质量份,则调色剂材料的分散状态可能变差。而超过2000质量份则不利于成本节约。
<无机分散剂>
关于无机分散剂,可使用磷酸三钙、磷酸镁、磷酸铝、磷酸锌、碳酸镁、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、偏硅酸钙、硫酸钙、硫酸钡、膨润土、矾土(氧化铝)、碳酸钙、氧化钛、硅胶、以及羟基磷灰石等。
乳化凝聚法
利用乳化凝聚法制造调色剂例如有以下方法,即将水系介质中至少分散了树脂微粒所形成的树脂分散液与着色剂分散体以及至少含有清漆的清漆分散体等凝聚、融结来获得调色剂糊。而后可根据公知方法通过清洗·过滤来回收,并通过干燥提取调色剂。
可以用公知的调色剂用粘结剂树脂作为树脂分散体中的树脂微粒用的树脂,具体有聚酯树脂、苯乙烯丙烯酸树脂、多元醇树脂等。从便于设计用以作为分散体的树脂的观点来看,优选能够进行便于控制聚合反应的乳化聚合的苯乙烯丙烯酸树脂。
利用乳化聚合获得树脂分散体,至少可采用用乳化剂在水性介质中对单体乳化,并用聚合起始剂进行聚合的方法。
乳化聚合中使用的单体例如有乙烯基系单体。乙烯基系单体具体如有:包括苯乙烯、对甲基苯乙烯、对苯乙烯磺酸、对氯苯乙烯、对羧基苯乙烯、α-甲基苯乙烯等的苯乙烯以及苯乙烯衍生物、包括乙烯基萘、氯乙烯、溴乙烯、氟乙烯、乙酸乙烯、丙酸乙烯、苯甲酸乙烯、丁酸乙烯等乙烯酯类、包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸二十二烷基酯等(甲基)丙烯酸以及(甲基)丙烯酸酯、包括N,N-二甲基(甲基)丙烯酸酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酸酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酸酰胺、N,N-二丁基(甲基)丙烯酸酰胺等(甲基)丙烯酸酰胺、马来酸、马来酸酐、马来酸单酯、马来酸二酯、衣糠酸以及衣糠酸酯、以及各种乙烯基酯等。其中,根据反应形态优选在一定程度上可溶于水的材料。进而优选使用具有阴离子官能团的单体,例如(甲基)丙烯酸、马来酸、马来酸酐、马来酸单酯、衣糠酸、衣糠酸单酯、对苯乙烯磺酸,以用于在下述凝聚过程中与金属阳离子形成离子交联部位。
此外,为了在树脂中通过共和形成交联结构,还可同时使用二乙烯苯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,10-癸二醇二丙烯酸酯等多官能团单体,其中尤其优选交联间距较长的1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,10-癸二醇二丙烯酸酯。
关于乳化剂,可使用公知的材料,例如有:包括烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯烷基醚硫酸钠、烷基萘磺酸钠、二烷基磺基琥珀酸钠、烷基二苯醚二磺酸钠等阴离子性乳化剂、包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯链烯基醚、聚氧丙烯烷基醚、山梨聚糖脂肪酸酯等非离子性乳化剂、包括烷基三甲基氯化铵、二烷基二甲基氯化铵等阳离子性乳化剂、烷基甜菜碱等两性乳化剂。其中尤其优选乳化稳定性良好的阴离子性乳化剂。另外,利用同时具有亲水基以及可聚合的官能团的反应性乳化剂,可稳定被聚合的分散体的分散状态。
关于聚合起始剂,可使用公知的材料,例如有:包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)以及4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)的盐、2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)盐等水溶性聚合起始剂、包括2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊晴)、2,2’-偶氮双(异丁晴)、1,1’-偶氮双(环己烷-1-甲晴)、2,2’-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊晴)、偶氮双(异丁晴)等偶氮系或二偶氮系聚合起始剂、包括过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化碳酸二异丙酯(diisopropyl peroxycarbonate)、过氧化氢异丙苯、2,4-过氧化二氯苯甲酰、过氧化十二酰等油溶性聚合起始剂。
其中优选水溶性聚合起始剂或同时使用水溶性聚合起始剂与油溶性聚合起始剂。
在以树脂微粒分散到水系介质中形成的树脂分散体、着色剂分散体、以及至少具有清漆的清漆分散体等的凝聚过程中使用金属盐作为凝聚剂。该凝聚过程中金属盐中的金属阳离子与树脂微粒的阴离子官能团形成盐,并形成金属交联点,从而获得适用于本发明的具有适当粘弹性的调色剂。关于具有金属阳离子的多价金属盐例如有:氯化钙、氯化锌、硫酸铜、硫酸镁、硫酸锰等二价金属盐、氢氧化铝、氯化铝、氯化铁等三价金属盐。其中优选三价金属盐。
导入较多金属交联点会过于提高调色剂的强韧性,从而使得调色剂在定影时无法充分融熔,在记录纸上得不到足够的定影强度。此时,可在调色剂中加入不易形成金属交联结构的树脂,定影时该树脂融熔,并浸透且锚定到记录纸上,以此同时获得定影性能。不易形成金属交联结构的树脂例如有不具有阴离子性官能团或具有较少阴离子性官能团的树脂等。阴离子性官能团例如有:来自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣糠酸等的羧基团、对苯乙烯磺酸盐、2-丙烯酸酰胺-2-甲基丙磺酸等的单体,或者来自过硫酸钾、过硫酸铵等起始剂的磺酰基团。不使用这些单体或起始剂,或者减少使用量,便可获得不易形成金属交联结构的树脂。
悬浮聚合法
利用悬浮聚合法制造调色剂例如可用以下方法,在单体中加入着色剂、聚合起始剂、以及其他添加剂,用均质机、超声波分散机等均匀溶解或分散,而后用普通的搅拌机或乳化均质机、均质机等将溶解或分散后的溶液或分散液分散到含分散稳定剂的水性介质中进行聚合。优选根据所需调色剂粒径来调整单体液滴的搅拌速度和时间以进行造粒。而后,通过分散稳定剂的作用来保持离子状态在搅拌时不让离子下沉。聚合温度一般在40℃以上,优选50~90℃。此外可在聚合反应过程后期升温。进而,还可在聚合反应过程的后期或结束后蒸馏水溶性介质,以去除未反应单体以及副产物等,避免引起调色剂定影时发生臭气等。聚合结束后通过清洗·过滤来回收生成的调色剂,并进行干燥。
由于悬浮聚合中不需要移动经由水相的单体,因此用于悬浮聚合法中的单体除了可使用与上述乳化聚合法中相同的单体的以外,还可使用水溶性低或不具有水溶性的单体。还可使用分子量较大的单体,即所谓大分子单体。
进而关于用于形成交联结构的多官能单体,除了使用与乳化聚合法中相同的单体以外,还可使用分子量较大的多官能单体,其理由与上述相同。具体为,除了使用聚合时通过调整单体比率来保留羟基作为末端残基的聚酯此外,还可以将具有乙烯基单体的丙烯酸、甲基丙烯酸等多元酸反应生成的且末端为(甲基)丙烯酰基(methacryloyl group)的聚酯作为多官能聚酯来使用。
关于稳定剂,无机化合物的稳定剂例如有磷酸三钙、磷酸镁、磷酸铝、磷酸锌、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、偏硅酸钙、硫酸钙、硫酸钡、膨润土、氧化硅、矾土等,有机化合物的稳定剂例如有聚乙烯醇、凝胶、甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素的钠盐、聚丙烯酸以及聚丙烯酸盐、淀粉等。可将这些稳定剂分散到水性介质中后使用。分散稳定剂的加入量优选为相对于单体加入0.2~20质量%。利用无机化合物作为分散稳定剂时,既可直接使用市售品,也可使用在分散介质中生成的细微的无机化合物微粒。例如在使用磷酸三钙时,可在高速搅拌下混合磷酸钠水溶液和氯化钙水溶液。
可以使用与乳化聚合法相同的聚合起始剂,优选油溶性聚合起始剂,或者同时使用油溶性聚合起始剂和水溶性聚合起始剂。
实施例
实施例1异氰酸酯改性聚酯1的合成
首先,将双酚A氧化乙烯2摩尔加成物682质量份(以下称为“份”)、双酚A氧化丙烯2摩尔加成物81份、对苯二甲酸283份、偏苯三酸酐22份、以及二丁基氧化锡2份加入带有冷却管、搅拌机以及氮气导入管的反应容器中,在常压下以230℃反应8小时,进而在1.3~2.0kPa(10~15mmHg)减压中反应5小时,合成“中间体聚酯1”。
上述“中间体聚酯1”的数均分子量为2200,重均分子量为9700,玻璃化转变温度为54℃,酸值为0.5mgKOH/g,羟值为52mgKOH/g。
而后,在带有冷却管、搅拌机以及氮气导入管的反应容器中加入[中间体聚酯1]410份、异佛尔酮二异氰酸酯89份、以及乙酸乙酯500份,并以100℃反应5小时,获得[异氰酸酯改性聚酯1]。
异氰酸酯改性聚酯2的合成
首先,将双酚A氧化乙烯2摩尔加成物660质量份、双酚A氧化丙烯2摩尔加成物72份、对苯二甲酸290份、偏苯三酸酐33份、以及二丁基氧化锡2份加入带有冷却管、搅拌机以及氮气导入管的反应容器中,在常压下及230℃下反应9小时,进而在1.3~2.0kPa(10~15mmHg)减压中反应7小时,合成“中间体聚酯2”。
上述“中间体聚酯2”的数均分子量为3800,重均分子量为15000,酸值为0.5mgKOH/g,羟值为51mgKOH/g。
而后,在带有冷却管、搅拌机以及氮气导入管的反应容器中加入[中间体聚酯2]410份、异佛尔酮二异氰酸酯88份、以及乙酸乙酯500份,并以100℃反应5小时,获得[异氰酸酯改性聚酯2]。
未改性聚酯1的合成
首先,将双酚A氧化乙烯2摩尔加成物241质量份、双酚A氧化丙烯2摩尔加成物514份、对苯二甲酸106份、间苯二甲酸102份、己二酸46份、以及二丁基氧化锡2份加入带有冷却管、搅拌机以及氮气导入管的反应容器中,在常压下以230℃反应9小时。
而后在1.3~2.3kPa(10~18mmHg)减压中反应6小时后,将偏苯三酸酐41份加入到反应容器中,在常压下以180℃反应2小时,合成“未改性聚酯1”。
上述“未改性聚酯1”的数均分子量为2600,重均分子量为7100,酸值为22mgKOH/g。
母料(masterbatch)1
用亨舍尔混合机混合青颜料的颜料兰15:340份、[未改性聚酯1]60份、以及水30份,获得含有水分的颜料凝聚体的混合物。用表面温度被设为130℃的两根辊混炼该混合物45分钟后,用微粉碎机将其粉碎为1mm大小,从而获得[母料1]。
<配制颜料·清漆分散液(油相)>
在设置了搅拌棒和温度计的容器中加入[未改性聚酯树脂1]504份、石蜡(融点为74℃)55份、以及乙酸乙酯920份,在搅拌下升温至80℃,并在80℃保持5小时后,在1小时以内冷却至30℃。接着,加入[母料1]326份和乙酸乙酯100份,混合1小时后获得[原料溶液1]。
将[原料溶液1]1800份移动到其他容器中后,用珠磨机(Ultrabeadmill,IMEX Co.Ltd.,制)在输液速速1kg/hr、盘周速度6m/sec、充填0.5mm的氧化锆磨珠80体积%、以及3通道条件下分散颜料以及清漆。接着,加入含[未改性聚酯树脂1]60质量%的乙酸乙酯溶液1200份以及乙酸乙酯90份,在上述条件下珠磨并经过1通道后,获得[颜料·清漆分散液1]。而后加入乙酸乙酯,将[颜料·清漆分散液1]的固体成分浓度(130℃,30分钟)调整为50质量%。
<调制水相>
混合离子交换水970份、含分散稳定用有机树脂微粒(苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸氧化乙烯加成物硫酸酯钠盐的共聚物)25质量%的水性分散液40份、含十二烷基二苯醚二磺酸钠48.5质量%的水溶液140份、以及乙酸乙酯90份,获得[水相1]。
<乳化工序>
用TK乳化均质机(特殊机化工业株式会社制)以转速5000rpm将上述[颜料·清漆分散液1]975份以及异佛尔酮二胺7.5份混合1分钟后,加入[异氰酸酯改性聚酯1]231份以及[异氰酸酯改性聚酯2]58份,用TK乳化均质机以5000rpm混合1分钟,而后加入[水相1]1200份,用TK乳化均质机在8000~13000rpm范围内一边调整一边混合20分钟,获得[乳化糊1]。
<脱溶剂>
将[乳化糊1]加入装有搅拌机以及温度计的容器中在30℃下脱溶剂8小时,获得[分散糊1]。
<清洗及烘干>
对[分散糊1]100份减压过滤后,进行以下操作。
(1)在滤饼中加入离子交换水100份,并用TK乳化均质机混合(转动速度为12000rpm,10分钟)后过滤。
(2)在上述(1)的滤饼中加入离子交换水900份,施加超声波振动并用TK乳化均质机混合(在转速12000rpm下混合30分钟)后,减压过滤。反复该操作以将再糊状液的导电率调整为10μS/cm以下。
(3)加入10质量%盐酸,将(2)的再糊状液的pH值调整为4,并保持该状态用三一马达搅拌30分钟后过滤。
(4)在(3)的滤饼中加入离子交换水100份,用TK乳化均质机混合(在转速12000rpm下混合10分钟)后过滤。反复该操作用以将再糊状液的导电率调整为10μS/cm以下,获得[滤饼1]。
用循环风烘干机在42℃下烘干[滤饼1]48小时,而后通过孔眼为75μm的金属筛子筛选后,获得[调色剂母体1]。接着,在该调色剂母体100份中加入疏水性氧化硅0.8份和疏水化氧化钛0.2份,并用亨舍尔混合机混合,获得本发明的[调色剂1]。
使用彩色打印机(ipsio C220,理光株式会社制造),将A4型纸张纵向输纸(Type6200Y目纸),用[调色剂1]在前端5mm处打印宽度为36mm的全涂带图像(附着量10g/m2)以形成未定影图像,而后在前端6mm处剪断,获得前端没有空白的全涂带未定影图像。而后,将上述彩色打印机的定影装置中的定影辊换成图3所示的定影辊(铝制金属芯材611构成为内径29.0mm且厚度1.7mm,有机硅橡胶形成弹性层612构成为拱形部61a厚度1.7mm、倒拱形部61b厚度1.4mm、拱形部61a的周期为60mm的正弦曲线形,离型层613由PFA形成。),并将该加压辊换成图4所示的加压辊(铝制金属芯材621构成为内径29.0mm且厚度1.7mm,有机硅橡胶形成的弹性层622构成为拱形部62a顶部厚度为1.7mm、倒拱形部62b底部厚度为1.4mm、拱形部62a的周期为60mm的正弦曲线形,离型层623由PFA形成。)。利用该定影装置,在定影辊转动速度为6.8rad/s且定影辊表面温度为160±2℃的状态下输纸定影,没有发生记录纸卷贴到定影辊上。
定影后没有发现图像上存在明显的光泽条纹,而且光泽良好,具有良好且稳定的打印质量。
实施例2
与实施例1同样调制[颜料·清漆分散液1]和[水相1]后,用TK乳化均质机(特殊机化工业株式会社制)以5000rpm将该[颜料·清漆分散液1]975份以及异佛尔酮二胺7.5份混合1分钟后,加入[异氰酸酯改性聚酯1]173份以及[异氰酸酯改性聚酯2]116份,用TK乳化均质机以5000rpm混合1分钟,而后加入[水相1]1200份,用TK乳化均质机在8000~13000rpm范围内一边调整一边混合20分钟,获得[乳化糊2]。
而后与实施例1相同进行脱溶剂、清洗、干燥、以及混合无机微粒后,获得[调色剂2]。
对[调色剂2]实行与实施例1相同的评价,其结果为,相比于实施例1,定影后图像上的光泽条纹更加不明显。虽然光泽稍有降低,但打印质量没有问题。
实施例3
<配制颜料·清漆分散液(油相)>
在设置了搅拌棒和温度计的容器中加入[未改性聚酯树脂1]504份、石蜡(融点为74℃)49份、以及乙酸乙酯920份,在搅拌下升温至80℃,并保持80℃5小时后,在1小时以内冷却至30℃。接着,加入[母料1]293份和乙酸乙酯100份,混合1小时后获得[原料溶液3]。
将[原料溶液3]1800份移动到其他容器中后,用珠磨机(Ultrabeadmill,IMEX Co.Ltd.,制)在输液速速1kg/hr、盘周速6m/sec、充填0.5mm的氧化锆磨珠80体积%、以及3通道条件下分散颜料以及清漆。接着,加入含[未改性聚酯树脂1]60质量%的乙酸乙酯溶液1200份以及乙酸乙酯90份,在上述条件下珠磨并经过1通道后,获得[颜料·清漆分散液3]。而后加入乙酸乙酯,将[颜料·清漆分散液3]的固体成分浓度(130℃,30分钟)调整为50质量%。
<调制水相>
混合离子交换水970份、含分散稳定用有机树脂微粒(苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸氧化乙烯加成物硫酸酯钠盐的共聚物)25质量%的水性分散液40份、含十二烷基二苯醚二磺酸钠48.5质量%的水溶液140份、以及乙酸乙酯90份,获得[水相1]。
<乳化工序>
用TK乳化均质机(特殊机化工业株式会社制)以5000rpm将上述[颜料·清漆分散液3]975份以及异佛尔酮二胺7.5份混合1分钟后,加入[异氰酸酯改性聚酯1]124份以及[异氰酸酯改性聚酯2]31份,用TK乳化均质机以5000rpm混合1分钟,而后加入[水相1]1200份,用TK乳化均质机在8000~13000rpm范围内一边调整一边混合20分钟,获得[乳化糊3]。
而后与实施例1相同进行脱溶剂、清洗、干燥、以及混合无机微粒后,获得[调色剂3]。
对[调色剂3]实行与实施例1相同的评价,其结果发现定影后的图像上有若干光泽条纹,但对于一般的文字文件来说为许可程度,并且光泽适当,没有打印质量问题。
实施例4
<青着色剂分散液>
用研磨机(sand grinder mill)将青颜料的C.I.颜料兰15:3 50份以及十二烷基硫酸钠10份分散到离子交换水中,获得体积平均粒径(D50)为170nm的青着色剂分散液。
<配制乳胶>
乳胶1HML的配制
(1)配制核粒子(第一阶段聚合)
单体溶液1
混合苯乙烯568.00份、丙烯酸正丁酯162.00份、甲基丙烯酸68.00份、1,6-己二醇二丙烯酸酯2.00份、以及正辛硫醇16.51份以调制单体溶液1。
分散介质1
在离子交换水2500.00份中溶解十二烷基硫酸钠4.05份配制分散介质1。
将上述分散介质1注入装有搅拌装置、温度传感器、冷却管、以及氮气导入装置的5000ml可分式烧瓶(separable flask),在氮气气流下一边以搅拌速度230rpm搅拌一边将烧瓶内部温度上升至80℃,配制活性剂溶液。
将离子交换水200份中溶解聚合起始剂(过硫酸钾)9.62份的起始剂溶液加入该活性剂溶液,并在90分钟期间滴下上述单体溶液,而后对该系统进行80℃2小时加热,并通过搅拌进行聚合(第一阶段聚合)以配制乳胶。该乳胶为[乳胶(1H)]。该[乳胶(1H)]的重量平均粒径为68nm。
(2)第二阶段聚合
单体溶液2
将苯乙烯123.81份、丙烯酸正丁酯39.00份、甲基丙烯酸12.29份、1,6-己二醇二丙烯酸酯0.70份、正辛硫醇0.72份、酯蜡(ElectolWEP-2,日本油脂株式会社制)5.0份、以及石蜡(HNP-9,日本精蜡株式会社制)10.0份加入装有搅拌装置的烧瓶中,加热到80℃溶解,配制单体溶液2。
分散介质2
将结构式表示为C10H21(OCH2CH2)2OSO3 -Na+的表面活性剂0.60份溶解到离子交换水2700.00份中,配制分散介质2。
将上述分散介质2加热到98℃,加入核粒子的分散介质即上述[乳胶(1H)]换算为固态成分32份,而后利用具有循环路径的机械式分散机(CLEARMIX,Mtechnic株式会社制)对单体溶液2混合分散8小时,配制含有乳化粒子(油滴)的分散液(乳化液)。
接着,将离子交换水250份中溶解了聚合起始剂(过硫酸钾)6.12份的起始剂溶液加入该分散液(乳化液),并对该系统进行82℃12小时加热搅拌以进行聚合(第二阶段聚合),获得乳胶。该乳胶为[乳胶(1HM)]。
(3)第三阶段聚合
在82℃温度条件下用6小时将以下单体溶液和起始剂水溶液滴下到上述[乳胶(1HM)]中,该单体溶液为将苯乙烯355份、丙烯酸正丁酯95份、以及相当于上述单体1.2摩尔%的正辛硫醇均匀搅拌后得到溶液,该起始剂水溶液为8质量%过氧化氢溶液40份和8质量%抗坏血酸(ascorbic acid)水溶液40份混合形成的水溶液。滴下结束后在82℃下加热搅拌2小时进行聚合(第三阶段聚合),而后冷却至28℃获得乳胶。该乳胶为[乳胶(1HML)]。
在上述第三阶段聚合中被聚合的树脂是通过不具有阴离子性官能团的单体以及起始剂的聚合而得到的。
配制调色剂粒子
将[乳胶(1HML)]420.0份(换算为固态成分)、离子交换水900份、以及上述青着色剂分散液150份加入装有温度传感器、冷却管、氮气导入装置、以及搅拌装置的反应容器(四个烧瓶)中进行搅拌。将容器内温度调整到30℃后,在该溶液中加入5N的氢氧化钠水溶液用以将pH值调整到8~10.0。
接着,在30℃下一边搅拌一边以10分钟加入离子交换水900份中溶解硫酸铝9.0份的硫酸铝水溶液,放置3分钟后升温至92℃,生成凝聚粒子。而后在此状态下用粒度测定器(Coulter counter,TA-II,Beckman Coulter Corp.)测定凝聚粒子的粒径,当数均粒径达到6.1μm时,加入离子交换水1000份中溶解了氯化纳80.4份的氯化钠水溶液,停止粒子生长,进而加热液温至94℃并且搅拌以进行成熟处理,用以持续粒子的融合以及结晶性物质的相分离(成熟工序)。在此状态下用测定器(FPIA-2000,Sysmex Corp.制)测定融合粒子的粒径,当形状系数达到0.960时冷却至30℃并停止搅拌。
过滤生成的融合粒子,并用45℃的离子交换水反复清洗,而后,以40℃的温风干燥,获得青色调色剂粒子。再次测定青色调色剂粒子的数均粒径以及形状系数,其结果分别为6.0μm和0.962。
之后与实施例1相同,进行脱溶剂、清洗、干燥、以及混合无机微粒,从而获得[调色剂4]。
对[调色剂4]进行与实施例1相同的评价,其结果为,没有在定影后的图像上发现显著的光泽条纹。而且光泽良好,为优质打印。
比较例1
与实施例3相同配制[颜料清漆分散液3]、[水相1]后,用TK乳化均质机(特殊机化工业株式会社制)以转速5000rmp,将[颜料·清漆分散液3]977份以及异佛尔酮二胺7.5份混合1分钟后,加入[异氰酸酯改性聚酯1]155份,并用TK乳化均质机以转速5000rpm混合1分钟,而后加入[水相1]1200份,用TK乳化均质机在8000~13000rpm范围内一边调整一边混合20分钟,获得[乳化糊101]。
之后与实施例1相同,混合无机微粒,获得[调色剂101]。
对[调色剂101]进行与实施例1相同的评价,其结果为,在定影后的图像上发生了显著的光泽条纹。
比较例2
与实施例1相同配制[颜料清漆分散液1]、[水相1]后,用TK乳化均质机(特殊机化工业株式会社制)以转速5000rmp,将[颜料·清漆分散液1]975份以及异佛尔酮二胺7.5份混合1分钟后,加入[异氰酸酯改性聚酯1]115份和[异氰酸酯改性聚酯2]173份,并用TK乳化均质机以转速5000rpm混合1分钟,而后加入[水相1]1200份,用TK乳化均质机在8000~13000rpm范围内一边调整一边混合20分钟,获得[乳化糊102]。
之后与实施例1相同,混合无机微粒,获得[调色剂102]。
对[调色剂102]进行与实施例1相同的评价,其结果为,虽然没有在定影后的图像上发现显著的光泽条纹,但光泽十分差,其程度为不适宜实际使用。而且发现因定影辊上附着一部分调色剂而造成的图像缺损。进而,用手指擦拭定影后的图像可发现手指上沾有调色剂,可见具有定影不足倾向。
用以下方法对实施例以及比较例的调色剂进行评价,表1显示了该评价结果。
(1)损失弹性模量[G”(100)]以及损失弹性模量[G”(100)]
本发明通过测试普通的动粘弹性来求得调色剂的损失弹性模量[G”(100)]以及损失弹性模量[G”(100)]。
用转动平板型流变仪(Rheoplus,Anton Paar制)作为粘弹性测定装置。用颗粒成型器对调色剂加工成型,形成为直径为1.0mm且厚度为2.5±0.3mm的圆板型丸粒,作为测试用试样。加压成型条件为温度:25℃、压力:30MPa、时间:30sec。
将试样装设到测定装置的平板上,将温度设定为100℃,并将测试位置设定到丸粒试样厚度+0.1mm,而后等待正向力(normal force)逐渐下降,当正向力达到一定时,升温至140℃。将测定位置设定为丸粒厚度值,并调节圆板形状后,冷却到粘弹性测试开始温度(50℃)进行测试。
测试条件为,在上述粘弹性测定装置的自动测试模式下,设频率为1Hz,初始应变为0.1%,并在温度T为50~220℃的范围内,以2℃/分的速度持续升温,当温度达到100℃和150℃时测定损失弹性模量[G”(100)]以及损失弹性模量[G”(100)]。
(2)光泽不良
通过目视来判断光泽不良,对定影后图像上的条纹状光泽分布不均程度进行分级。
○为未观察到显著的光泽分布不均,△为虽然发现有若干光泽分布不均,但达到一般使用文件的许可程度,×为可观察到显著的光泽分布不均,而且明显不宜作为一般使用文件。
(3)光泽
用目视来判断光泽并进行分级。
○为光泽适当,△为虽然光泽低,感觉黯淡,但打印质量为许可程度,×为光泽十分低,而且在实际使用中有问题。
表1
  G”(100)   G”(150)   G”(100)/G”(150)   光泽不良   光泽(上限)
 实施例1   67000   4800   14.0   ○   ○
 实施例2   78000   6300   12.4   ○   △
 实施例3   49000   2500   19.6   △   ○
 实施例4   57000   4110   13.9   ○   ○
 比较例1   29000   1200   24.2   ×   ○
 比较例2   93000   8200   11.3   ○   ×
如上所述,本发明的图像形成方法通过将定影装置中的定影辊的拱形部和倒拱形部分别与加压部件中倒拱形部和拱形部相配合,使得定影后的记录纸发生弯曲而后输出,这样可提高定影分离性能,进而通过使用可避免该定影装置特有的图像不良的调色剂,能够形成高质量图像。
当定影装置中的所述定影辊与所述加压辊被设置为双方的拱形部与倒拱形部以无负载状态互相接触时,该拱形部与该倒拱形部之间如果发生间隙,则当定影辊与加压辊处于以压力接触的负载状态时,定影夹持部中会在整个轴向产生压力分布不均,并可能引起发生图像不良。对此如上所述,本发明的图像形成方法针对定影辊与加压辊双方的拱形部与倒拱形部被设置为以无负载状态互相接触的情况,通过将相对设置的拱形部和倒拱形部之间构成为没有间隙,不但能够避免图像不良的发生,而且可确保记录纸分离性能。
本发明的图像形成方法将定影装置形成为沿轴向连续形成拱形部和倒拱形部,从而不但避免了图像不良的发生,而且确保了记录纸分离性能。
本发明的图像形成方法在定影装置被设置为所述定影辊与所述加压辊以无负载状态互相接触时,通过将定影辊的弹性层厚度和加压辊的弹性层厚度之和设为一定,可使得定影辊以及加压辊的转动方向上的压力峰值沿轴向保持一定,从而抑制了定影夹持部中的压力分布不均,避免了图像不良的发生。
本发明的图像形成方法将定影装置设置为,至少在对应于定影辊和加压辊中最大记录介质通过宽度上设置拱形部和倒拱形部,使得记录介质发生弯曲后从定影夹持部输出,以避免记录介质卷贴到定影辊上。
本发明的图像形成方法将定影装置设置为,至少在对应于定影辊和加压辊中最大记录介质通过宽度的一部分宽度上设置拱形部和倒拱形部,使得记录介质发生弯曲后从定影夹持部输出,以避免记录介质卷贴到定影辊上。
本发明的图像形成方法可将定影装置设置为,在拱形部和倒拱形部的至少一方中形成直线部。
本发明的图像形成方法在定影装置处于定影辊与压力辊之间以压力接触的负载状态下,将定影夹持部中的拱形部顶部和倒拱形部底部之间的高度差设为0.16mm以上且0.8mm以下,而在该定影辊与压力辊以压力接触的负载状态下,如果定影夹持部中的拱形部顶部和倒拱形部底部之间的高度差不足0.16mm,则记录介质在定影夹持部中的弯曲量减少,有可能未能达到良好分离记录介质所需要的弯曲量。为此,通过将定影夹持部中的拱形部顶部和倒拱形部底部之间的高度差设为0.16mm以上,以充分确保记录介质的表面刚性,可靠防止记录介质卷贴到定影辊上。另一方面,在上述负载状态下,定影夹持部中的拱形部顶部和倒拱形部底部之间的高度差如果超过0.8mm,则可能加大拱形部和倒拱形部中的转动速度差,引起记录介质发生皱折。为此,设定拱形部顶部和倒拱形部底部之间的高度差为0.8mm以下,使记录介质在输出时不会发生皱折,良好地进行图像形成。
根据本发明的图像形成方法,在定影装置中,沿轴向改变定影辊和加压辊中的弹性层厚度,用以在该定影辊和加压辊的外周表面形成拱形部和倒拱形部。
根据本发明的图像形成方法,在定影装置中,对上述定影辊和上述加压辊的轴向同一侧端部进行轴向定位,同时将该定影辊和该加压辊的定位端部的相反端构成为可沿轴向变位,从而,即便定影辊因热膨胀而伸长,也能够使得定影辊和加压辊可在其轴向同一侧端部发生变位,抑制了拱形部和倒拱形部之间的位置偏离,抑制了定影夹持部中发生接触压力偏差。
根据本发明的图像形成方法,在定影装置中,将定影辊的拱形部和推压部件的凹面部相对设置,定影辊的倒拱形部和推压部件的凸面部相对设置,并使定影辊和加压带相互以压力接触,从而使得定影夹持部被形成为弯弯曲曲的形状。在这种情况下,与上述相同,也可通过将记录介质输入到定影夹持部中来弯曲该记录介质,以使得记录介质在提高了表面刚性以后从定影夹持部中输出,从而记录介质在从定影夹持部中输出时不会卷贴到定影辊上。而且,由于定影辊的拱形部和推压部件的凹面部相对设置,定影辊的倒拱形部和推压部件的凸面部相对设置,因此与上述相同可抑制定影夹持部中的接触压力偏差,从而抑制定影后图像上出现光泽分布不均等问题,实现良好的图像形成。

Claims (11)

1.一种图像形成方法,其中包括利用接触加热方式的定影装置将使用至少含有树脂以及着色剂的调色剂所形成的调色剂图像定影到记录介质上的工序,其特征在于,
所述调色剂在100℃时的损失弹性模量G”(100)和150℃时的损失弹性模量G”(150)之比G”(100)/G”(150)的值为1至20,而且该调色剂在100℃时的损失弹性模量G”(100)小于80000Pa·s,
所述定影装置包括:定影部件,受热源加热;以及,加压部件,被设置为以压力接触该定影部件,该定影部件与该加压部件以压力相接触,将记录介质通过该该定影部件与该加压部件互相以压力接触所形成定影夹持部,使该记录介质上的未定影图像定影到该记录介质上,
所述定影部件形成为其外周表面上包括至少一个呈拱形的拱形部和至少一个呈倒拱形的倒拱形部,
所述加压部件形成为其外周表面上包括至少一个呈拱形的拱形部和至少一个呈倒拱形的倒拱形部,
该定影部件上的所述拱形部与该加压部件上的所述倒拱形部相对设置,且该定影部件上的所述倒拱形部与该加压部件上的所述拱形部相对设置,以使该定影部件和该加压部件之间以压力相接触,
其中,在将所述定影部件和所述加压部件设置为以无负载状态使双方的所述拱形部与所述倒拱形部相互接触的情况下,相对设置的所述拱形部与所述倒拱形部之间构成为没有间隙。
2.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,沿着所述定影部件和所述加压部件双方各自的轴向分别连续形成所述拱形部和所述倒拱形部。
3.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述定影部件和所述加压部件分别包括弹性层,在将所述定影部件和所述加压部件设置为以无负载状态使所述拱形部与所述倒拱形部相互接触情况下,轴向任意截面上的该定影部件的弹性层厚度和该加压部件的弹性层厚度之和为一定值。
4.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,在所述定影部件以及所述加压部件中至少在对应于整个最大记录介质通过宽度的部分上设置所述拱形部和所述倒拱形部。
5.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,在所述定影部件以及所述加压部件中至少在对应于一部分所述最大记录介质通过宽度的部分上设置所述拱形部和所述倒拱形部。
6.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,在所述定影部件的所述拱形部和所述倒拱形部中的至少一方中设置直线形部,同时,在相对设置的所述加压部件的所述拱形部和所述倒拱形部中的至少一方中与上述直线形部相对应的位置上设置直线形部。
7.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,在所述定影部件与所述加压部件以压力接触的负载状态下,所述定影夹持部中所述拱形部顶部和所述倒拱形部底部之间的高度差被设在0.16mm以上且0.8mm以下的范围内。
8.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述定影部件以及所述加压部件构成为在金属芯材的外周表面被覆弹性层,该定影部件中的弹性层厚度以及该加压部件中的弹性层厚度分别沿该定影部件以及该加压部件的轴向变化,以形成所述定影部件中的所述拱形部和倒拱形部以及所述加压辊中的拱形部和倒拱形部。
9.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述定影部件包括定影辊,所述加压部件包括加压辊。
10.根据权利要求1所述的图像形成方法,其中,所述定影部件包括定影辊,所述加压部件包括环状加压带和用于从该加压带内周表面推压该加压带以使该加压带以压力接触该定影辊的推压部件,该推压部件形成为其外周面上包括至少一个呈拱形的拱形部和至少一个呈倒拱形的倒拱形部。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的图像形成方法,其中,在所述定影部件和所述加压部件中,位于轴向相同一侧的端部分别在轴向受到定位,而位于与该受到定位的端部相反一侧的端部可分别沿着轴向变位。
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