JP2007188024A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【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定着装置を提供すること、このような定着装置を備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】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形成されたトナー画像を、前記記録媒体上に定着する定着装置であって、前記記録媒体上に形成された前記トナー画像に対して、熱を加える熱定着ローラF1と、前記熱定着ローラを通過した前記記録媒体に対して、紫外線を照射する紫外線照射手段F8とを有し、前記絶縁性液体が、共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含み、かつ、前記トナー粒子を構成する樹脂材料として、ポリエステル樹脂を用いた液体現像剤に適用されることを特徴とする。前記熱定着ローラにより加える熱は、前記トナー粒子を構成する樹脂成分の軟化点以上である。
【選択図】図1
【解決手段】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形成されたトナー画像を、前記記録媒体上に定着する定着装置であって、前記記録媒体上に形成された前記トナー画像に対して、熱を加える熱定着ローラF1と、前記熱定着ローラを通過した前記記録媒体に対して、紫外線を照射する紫外線照射手段F8とを有し、前記絶縁性液体が、共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含み、かつ、前記トナー粒子を構成する樹脂材料として、ポリエステル樹脂を用いた液体現像剤に適用されることを特徴とする。前記熱定着ローラにより加える熱は、前記トナー粒子を構成する樹脂成分の軟化点以上である。
【選択図】図1
Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。
従来より、記録媒体上に画像を形成する方法として、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る方法が知られている。
この液体現像剤を用いる方法は、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。
この液体現像剤を用いる方法は、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。
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方法では、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。
しかしながら、液体現像剤を用いた方法では、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。
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、ブレード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。
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。
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定着装置を提供すること、このような定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の定着装置は、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形成されたトナー画像を、前記記録媒体上に定着する定着装置であって、
前記記録媒体上に形成された前記トナー画像に対して、熱を加える熱定着ローラと、
前記熱定着ローラを通過した前記記録媒体に対して、紫外線を照射する紫外線照射手段とを有し、
前記絶縁性液体が、共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含み、かつ、前記トナー粒子を構成する樹脂材料として、ポリエステル樹脂を用いた液体現像剤に適用され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定着装置を提供することができる。
本発明の定着装置は、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形成されたトナー画像を、前記記録媒体上に定着する定着装置であって、
前記記録媒体上に形成された前記トナー画像に対して、熱を加える熱定着ローラと、
前記熱定着ローラを通過した前記記録媒体に対して、紫外線を照射する紫外線照射手段とを有し、
前記絶縁性液体が、共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含み、かつ、前記トナー粒子を構成する樹脂材料として、ポリエステル樹脂を用いた液体現像剤に適用され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定着装置を提供することができる。
本発明の定着装置では、前記熱定着ローラにより加える熱は、前記トナー粒子を構成する樹脂成分の軟化点以上であることが好ましい。
これにより、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合を進行させつつ、トナー粒子と記録媒体との密着性をより高いものとすることができる。その結果、トナーの定着強度をより高いものとすることができる。
これにより、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合を進行させつつ、トナー粒子と記録媒体との密着性をより高いものとすることができる。その結果、トナーの定着強度をより高いものとすることができる。
本発明の定着装置では、前記熱定着ローラと記録媒体とが接する部位において、前記記録媒体に対して圧力を加える加圧ローラを有することが好ましい。
これにより、絶縁性液体を記録媒体中により効率良く浸透させることができる。その結果、熱と紫外線照射によって絶縁性液体を構成する共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を記録媒体内部でより確実に硬化させることができ、アンカー効果により、記録媒体上にトナー画像をより強固に定着させることができる。
これにより、絶縁性液体を記録媒体中により効率良く浸透させることができる。その結果、熱と紫外線照射によって絶縁性液体を構成する共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を記録媒体内部でより確実に硬化させることができ、アンカー効果により、記録媒体上にトナー画像をより強固に定着させることができる。
本発明の定着装置では、トナー粒子の含有率が20〜60wt%である液体現像剤に適用されることが好ましい。
これにより、得られるトナー画像中のトナー粒子と絶縁性液体との割合を適度なものとすることができ、より効果的にトナー粒子を定着させることができる。
本発明の定着装置では、前記熱定着ローラによって加熱される前の前記記録媒体上のトナー画像中における、前記トナー粒子の量をW1[g]、前記絶縁性液体の量をW2[g]としたとき、0.25≦W2/W1≦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、適度な量の絶縁性液体を記録媒体中に染み込ませることができ、より強固にトナー粒子を定着させることができる。
これにより、得られるトナー画像中のトナー粒子と絶縁性液体との割合を適度なものとすることができ、より効果的にトナー粒子を定着させることができる。
本発明の定着装置では、前記熱定着ローラによって加熱される前の前記記録媒体上のトナー画像中における、前記トナー粒子の量をW1[g]、前記絶縁性液体の量をW2[g]としたとき、0.25≦W2/W1≦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、適度な量の絶縁性液体を記録媒体中に染み込ませることができ、より強固にトナー粒子を定着させることができる。
本発明の定着装置では、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、液体現像剤の保存性(長期安定性)を優れたものとしつつ、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。
本発明の定着装置では、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、紫外線照射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。
これにより、液体現像剤の保存性(長期安定性)を優れたものとしつつ、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。
本発明の定着装置では、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、紫外線照射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。
本発明の定着装置では、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(加熱)時や紫外線照射時において共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応をより確実に進行させることができる。
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(加熱)時や紫外線照射時において共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応をより確実に進行させることができる。
本発明の定着装置では、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、酸化重合促進剤と共役不飽和脂肪酸成分とが接触し、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応を確実に促進させることができる。
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、酸化重合促進剤と共役不飽和脂肪酸成分とが接触し、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応を確実に促進させることができる。
本発明の定着装置では、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、保存時等における液体現像剤の安定性をより確実に保持しつつ、加熱時や紫外線照射時の際に効果的に共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合を効率良く進行させることができる。
これにより、保存時等における液体現像剤の安定性をより確実に保持しつつ、加熱時や紫外線照射時の際に効果的に共役不飽和脂肪酸成分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は、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、
本発明の定着装置を備えた定着部とを有す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。
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、
本発明の定着装置を備えた定着部とを有す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。
以下、本発明の定着装置および画像形成装置の好適な実施形態について説明する。
本発明の定着装置は、共役化した不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体中に、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いた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形成されたトナー画像を定着するものである。
図1は、本発明の定着装置を示す断面図である。
本発明の定着装置は、共役化した不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体中に、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いた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形成されたトナー画像を定着するものである。
図1は、本発明の定着装置を示す断面図である。
定着装置F40は、後に詳述するような画像形成装置によって形成されたトナー画像F5aを有する記録媒体F5上に、トナー画像F5aを定着させるものである。
定着装置F40は、図1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、紫外線照射手段F8と、スプリングF9とを有している。
定着装置F40は、図1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、紫外線照射手段F8と、スプリングF9とを有している。
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。
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。
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。
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。
また、熱定着ローラ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、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。
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。圧力を加えることにより、後に詳述する絶縁性液体を記録媒体F5中により効率良く浸透させることができる。その結果、熱と後述する紫外線照射によって絶縁性液体を構成する共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分(以下、共役不飽和脂肪酸成分とも言う)を記録媒体F5内部でより確実に硬化させることができ、アンカー効果により、記録媒体F5上にトナー画像F5aをより強固に定着させることができる。
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。
前述した熱定着ローラF1の弾性体F1cと加圧ローラF2の弾性体F2cとは、略均一な弾性変形をして、いわゆる水平ニップを形成する。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。
前述した熱定着ローラF1の弾性体F1cと加圧ローラF2の弾性体F2cとは、略均一な弾性変形をして、いわゆる水平ニップを形成する。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
定着装置F40において、後述するような画像形成装置を用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が熱定着され、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。
紫外線照射手段F8は、上記のようにして排出された記録媒体F5のトナー画像F5aが形成されている面に対して、紫外線を照射する機能を有している。
ところで、従来の液体現像剤を用いた定着装置では、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。
ところで、従来の液体現像剤を用いた定着装置では、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。
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、ブレード等を用いて絶縁性液体を除去する試みが行われているが、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。
これに対し、本発明では、記録媒体上の未定着のトナー画像を熱定着ローラで加熱し、その後紫外線照射することにより、記録媒体に染み込んだ共役不飽和脂肪酸成分を確実に酸化重合させ、定着に寄与させる点に特徴を有している。これにより、従来では、染み込んだ絶縁性液体は定着強度の低下の一因であったが、染み込んだ絶縁性液体中の共役不飽和脂肪酸成分を熱と紫外線照射により固化させることにより、アンカー効果が働き、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。また、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合を利用することにより、熱定着ローラによって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、紫外線照射によって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。その結果、環境に優しい定着装置を提供することができる。
一方、加熱または紫外線照射のいずれか一方のみの場合には、前述したような効果は得られない。すなわち、加熱のみでは、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合を十分に進行させることが困難で、十分な定着強度を得ることができない。また、紫外線照射のみでは、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合を十分に進行させることが困難であるとともに、トナー粒子が軟化しないため、トナー粒子と記録媒体との密着性が十分に得られず、その結果、十分な定着強度を得ることができない。
なお、液体現像剤(共役不飽和脂肪酸成分)については、後に詳述する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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F5の送り速度(繰り出し速度)が20〜60枚/分以上であるのが好ましく、30〜60枚/分以上であるのがより好ましい。このように、本発明では、比較的高速で記録媒体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効果的に防止することができる。
熱定着ローラにより加える熱(定着温度)は、トナー粒子を構成する樹脂成分の軟化点以上であるのが好ましい。これにより、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合を進行させつつ、トナー粒子と記録媒体との密着性をより高いものとすることができる。その結果、トナーの定着強度をより高いものとすることができる。
熱定着ローラF1により加える熱(定着温度)は、具体的には、80〜200℃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、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応をより効果的に進行させつつ、トナー粒子と記録媒体との密着性をより高いものとすることができる。その結果、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。
熱定着ローラF1により加える熱(定着温度)は、具体的には、80〜200℃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、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応をより効果的に進行させつつ、トナー粒子と記録媒体との密着性をより高いものとすることができる。その結果、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。
また、熱定着ローラF1で加熱する前の前記記録媒体上のトナー画像中における、トナー粒子の量をW1[g]、絶縁性液体の量をW2[g]としたとき、0.25≦W2/W1≦1の関係を満足するよう調節されるのが好ましく、0.4≦W2/W1≦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、適度な量の絶縁性液体を記録媒体F5中に染み込ませることができ、より強固にトナー粒子を定着させることができる。なお、トナー画像は、印字率5%におけるものを指す。
<液体現像剤>
次に、本発明の定着装置に適用される液体現像剤について詳細に説明する。
本発明の定着装置に適用される液体現像剤は、共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体中に、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いたトナー粒子が分散したものである。
次に、本発明の定着装置に適用される液体現像剤について詳細に説明する。
本発明の定着装置に適用される液体現像剤は、共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体中に、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いたトナー粒子が分散したものである。
[絶縁性液体]
まず、絶縁性液体について説明する。
本発明で用いる液体現像剤を構成する絶縁性液体は、共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分(共役不飽和脂肪酸成分)を含んでいる。なお、共役不飽和結合とは、少なくとも2つの不飽和結合(2重結合、3重結合等)同士が1つの飽和結合を介して結合しているものを示し、結合を構成するπ電子が不飽和結合間で非局在化した状態となっているものを示す。
まず、絶縁性液体について説明する。
本発明で用いる液体現像剤を構成する絶縁性液体は、共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分(共役不飽和脂肪酸成分)を含んでいる。なお、共役不飽和結合とは、少なくとも2つの不飽和結合(2重結合、3重結合等)同士が1つの飽和結合を介して結合しているものを示し、結合を構成するπ電子が不飽和結合間で非局在化した状態となっているものを示す。
この共役不飽和脂肪酸成分は、定着時の熱および紫外線照射によって、酸化重合する成分である。すなわち、不飽和脂肪酸成分は、酸化重合することにより、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。特に、この共役不飽和脂肪酸成分を記録媒体に染み込ませた状態で硬化させることにより、アンカー効果が働き、記録媒体上にトナー粒子を強固に定着させることができる。また、共役不飽和脂肪酸成分が硬化することにより、定着したトナー画像に対して、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。
また、共役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、定着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、環境に優しい定着装置を提供することができる。
また、共役不飽和脂肪酸成分は、トナー粒子(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、後述するような画像形成装置の液体現像剤貯留部内等において、トナー粒子の沈降や凝集等が生じ難く、トナー粒子の沈降等が生じた場合であっても、簡易な撹拌等によって、トナーの分散性を容易に確保することができ、アイドリング時等における消費電力を小さくすることができる。
また、共役不飽和脂肪酸成分は、トナー粒子(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、後述するような画像形成装置の液体現像剤貯留部内等において、トナー粒子の沈降や凝集等が生じ難く、トナー粒子の沈降等が生じた場合であっても、簡易な撹拌等によって、トナーの分散性を容易に確保することができ、アイドリング時等における消費電力を小さくすることができる。
また、トナー粒子を構成する材料(例えば、着色剤、帯電制御剤等)として、金属元素を含むものを用いた場合、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。これは、共役不飽和結合の非局在化したπ電子が、金属原素を引きつけることにより、トナー粒子と絶縁性液体との親和性が特に高いものとなるためであると考えられる。
共役不飽和脂肪酸成分としては、共役化した不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分であれば、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、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、リシノール酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸(EPA)、ドコサヘキサエン酸(DHA)等に代表される不飽和脂肪酸成分(共役不飽和結合を有していない不飽和脂肪酸成分)から半合成されたものを用いてもよい。
共役不飽和脂肪酸成分としては、共役化した不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分であれば、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、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、リシノール酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸(EPA)、ドコサヘキサエン酸(DHA)等に代表される不飽和脂肪酸成分(共役不飽和結合を有していない不飽和脂肪酸成分)から半合成されたものを用いてもよい。
上述した中でも、共役化されたリノール酸成分(共役リノール酸成分)を用いるのが好ましい。共役リノール酸成分は、前述したような紫外線照射によって、効率良く硬化させることができ、前述したような定着装置により好適に適用することができる。その結果、より効果的にトナー粒子の定着強度を高めることができる。また、共役リノール酸成分は、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。その結果、後述する画像形成装置のアイドリング時等における消費電力をより効果的に小さくすることができる。また、共役リノール酸成分は、保存時等における化学的安定性が特に高いため、液体現像剤は長期安定性により優れたものとなる。
このような共役リノール酸成分としては、例えば、リノール酸成分を直接共役化することにより得られるものを用いてもよいし、また、リシノール酸成分を分子内脱水することにより得られるものを用いてもよい。
上述したような不飽和脂肪酸成分(共役不飽和結合を有していない不飽和脂肪酸成分)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。
上述したような不飽和脂肪酸成分(共役不飽和結合を有していない不飽和脂肪酸成分)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。
上述した中でも、ひまし油を脱水することにより得られる脱水ひまし油は、共役リノール酸成分(共役不飽和脂肪酸成分)を多く含むことから、好適に用いることができ、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、より強固にトナー画像を定着させることができる。
絶縁性液体中における全脂肪酸成分に対する共役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。
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。
また、本発明において、絶縁性液体は、共役不飽和脂肪酸成分を含むものであればよく、絶縁性液体中において、共役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、共役不飽和脂肪酸成分は、共役不飽和脂肪酸(または、共役不飽和脂肪酸塩)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。絶縁性液体中において、共役不飽和脂肪酸成分が、他の成分と結合して化合物を形成していると、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、特に優れたものとすることができる。このような化合物としては、例えば、共役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、共役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、共役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。
また、絶縁性液体中には、上述した共役不飽和脂肪酸成分等の他に、例えば、前述したような共役不飽和結合を有していない不飽和脂肪酸成分や、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。
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。
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。
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。
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。
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。
このように絶縁性液体が、共役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、共役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、共役不飽和脂肪酸成分、飽和脂肪酸成分は、それぞれ独立して、共役不飽和脂肪酸(または、共役不飽和脂肪酸塩)、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、共役不飽和脂肪酸成分、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、共役不飽和脂肪酸成分、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、共役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。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のいずれをも、特に優れたものとすることができる。
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、共役不飽和脂肪酸成分の不本意な酸化を防止することができる。
上述したような酸化防止剤としては、例えば、トコフェローラ、d−トコフェローラ、dl−α−トコフェローラ、酢酸−α−トコフェローラ、酢酸dl−α−トコフェローラ、酢酸トコフェローラ、α−トコフェローラ等のビタミン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。
上述したような酸化防止剤としては、例えば、トコフェローラ、d−トコフェローラ、dl−α−トコフェローラ、酢酸−α−トコフェローラ、酢酸dl−α−トコフェローラ、酢酸トコフェローラ、α−トコフェローラ等のビタミン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。
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。特に、ビタミンEは、前述したような共役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。
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。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、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応をより確実に進行させることができる。
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しつつ、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、共役不飽和脂肪酸成分を効果的に硬化(酸化重合反応)させることができ、トナー粒子の定着強度を十分に高いものとすることができる。
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。
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)においては共役不飽和脂肪酸成分の硬化(酸化重合反応)を効率良く進行させることができる。
また、液体現像剤中には、上述した共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応(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、熱定着ローラによる加熱時や紫外線照射時において、共役不飽和脂肪酸成分を効果的に酸化重合(硬化)させることができる。その結果、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。
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、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応に寄与せず、必要時(定着時)において共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合(硬化)反応に寄与するものであるのが好ましい。これにより、液体現像剤の保存性(長期安定性)を優れたものとしつつ、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。
このような酸化重合促進剤としては、例えば、加熱や紫外線照射で共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応(硬化反応)を促進する機能を有し、室温付近では実質的に共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応(硬化反応)を促進する機能を有さない物質、すなわち、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応(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、紫外線照射等の際に効果的に共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合を進行させることができる。特に、脂肪酸金属塩は、酸素を供給することにより、共役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、紫外線照射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。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、加熱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、前述したような共役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。
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。
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、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、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応に寄与せず、必要時において共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合(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、酸化重合促進剤と共役不飽和脂肪酸成分とが接触し、共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応を確実に促進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(比較的低温で共役不飽和脂肪酸成分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、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。
液体現像剤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、0.01〜5重量部であるのが好ましく、0.05〜3重量部であるのがより好ましく、0.1〜3重量部であるのがさらに好ましい。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、加熱時や紫外線照射時において共役不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応をより確実に進行させることができる。
上述したような絶縁性液体の室温(20℃)での電気抵抗は、1×109Ωcm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。
上述したような絶縁性液体の室温(20℃)での電気抵抗は、1×109Ωcm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。
[トナー粒子]
次に、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)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。
次に、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)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。
本発明の定着装置に適用されるトナーは、樹脂材料としてポリエステル樹脂を用いたものである。
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が良く、また、高い定着特性が得られるという特徴を有している。また、ポリエステル樹脂は、他の樹脂材料と比較して、紫外線による影響を受けにくい樹脂材料である。言い換えると、ポリエステル樹脂は、紫外線照射によって軟化しにくい材料である。このような紫外線照射によって軟化しにくい材料であっても、本発明によれば、記録媒体に強固に定着させることができる。
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が良く、また、高い定着特性が得られるという特徴を有している。また、ポリエステル樹脂は、他の樹脂材料と比較して、紫外線による影響を受けにくい樹脂材料である。言い換えると、ポリエステル樹脂は、紫外線照射によって軟化しにくい材料である。このような紫外線照射によって軟化しにくい材料であっても、本発明によれば、記録媒体に強固に定着させることができる。
また、ポリエステル樹脂は、前述したような絶縁性液体(特に、共役不飽和脂肪酸成分)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。これは、ポリエステル樹脂と、共役不飽和脂肪酸成分(特に、絶縁性液体が、グリセリンと共役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)との化学構造の類似性によるものであると考えられる。
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。
2.着色剤
また、トナーは、着色剤を含んでいてもよい。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。
また、トナーは、着色剤を含んでいてもよい。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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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=L0/L1・・・(I)
(ただし、式中、L1[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L0[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。)
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画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。
R=L0/L1・・・(I)
(ただし、式中、L1[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L0[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。)
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画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L2、短軸方向の長さをL3としたとき、トナー粒子が、1.00≦L2/L3≦1.40の関係を満足するもの(より好ましくは、1.00≦L2/L3≦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。
また、液体現像剤中におけるトナー粒子の含有率は、20〜60wt%であるのが好ましく、20〜50wt%であるのがより好ましい。これにより、得られるトナー画像中のトナー粒子と絶縁性液体との割合を適度なものとすることができ、より効果的にトナー粒子を定着させることができる。
また、液体現像剤中におけるトナー粒子の含有率は、20〜60wt%であるのが好ましく、20〜50wt%であるのがより好ましい。これにより、得られるトナー画像中のトナー粒子と絶縁性液体との割合を適度なものとすることができ、より効果的にトナー粒子を定着させることができる。
以上説明したような液体現像剤は、いかなる方法で得られたものであってもよく、例えば、トナー材料を粉砕法により粉砕して得られたトナー粒子を絶縁性液体中に分散させて製造したものであってもよいし、トナー材料が分散媒中に分散させて得られた分散液を用いて、液体現像剤を製造する方法(例えば、特願2004−370231号の明細書に記載されたような方法)により製造したものであってもよい。
<画像形成装置>
次に、前述したような本発明の定着装置を備えた画像形成装置について説明する。
記録媒体上の(未定着の)トナー画像は、例えば、以下に説明するような画像形成装置を用いて形成することができる。
図2は、接触方式の画像形成装置の一例を示す図である。
次に、前述したような本発明の定着装置を備えた画像形成装置について説明する。
記録媒体上の(未定着の)トナー画像は、例えば、以下に説明するような画像形成装置を用いて形成することができる。
図2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、前述したような定着装置(定着部)F40とを有している。
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。
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。
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。
また、感光体P2から中間転写ローラP18へのトナー画像の転写の後には、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F5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。
同様に、中間転写ローラP18(転写部)から記録媒体F5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。
感光体P2上に形成されたトナー画像は、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F5に画像が転写される。
その後、紙等の記録媒体F5上に転写されたトナー画像(転写像)は、前述した定着装置(定着部)F40に搬送され、定着が行われる。
その後、紙等の記録媒体F5上に転写されたトナー画像(転写像)は、前述した定着装置(定着部)F40に搬送され、定着が行われる。
図3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がグラビアローラであるために現像ローラP13上にはグラビアローラ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。
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2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2、図3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。
なお、図2、図3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。
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、本発明の定着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。
例えば、本発明の定着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、前述した実施形態では、紫外線照射手段が、記録媒体のトナー画像が形成されている面に対して紫外線が照射されるよう構成されている場合について説明したが、これに限定されず、例えば、紫外線照射手段は、記録媒体のトナー画像が形成されている側とは反対の面に対して紫外線が照射されるよう構成されたものであってもよい。これにより、記録媒体中に染み込んだ共役不飽和脂肪酸成分を選択的に硬化させることができ、トナーの定着強度をより高いものとすることができる。また、このような構成の場合、例えば、着色剤として紫外線に対する耐性の低いものを用いた場合であっても、トナー画像中に含まれる着色剤に対して紫外線が直接照射されないので、着色剤の劣化による色合いの低下を効果的に防止することができる。
また、前述した実施形態では、熱定着ローラ側から加熱するものとして説明したが、加圧ローラ側から加熱するものであってもよい。
また、前述した実施形態では、熱定着ローラ側から加熱するものとして説明したが、加圧ローラ側から加熱するものであってもよい。
<1>液体現像剤の製造
[液体現像剤Aの製造]
(トナー粒子の製造)
まず、ポリエステル樹脂(軟化温度:99℃、分子量:7500):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。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。
[液体現像剤Aの製造]
(トナー粒子の製造)
まず、ポリエステル樹脂(軟化温度:99℃、分子量:7500):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。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、混練物の自己分散型樹脂が溶解した溶液を得た。なお、この溶液中において、顔料は均一に微分散していた。
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、混練物の自己分散型樹脂が溶解した溶液を得た。なお、この溶液中において、顔料は均一に微分散していた。
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。
この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3.0μmの分散質が均一に分散した水系乳化液が得られた。
この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3.0μmの分散質が均一に分散した水系乳化液が得られた。
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30.5wt%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1.4μm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噴霧乾燥により乾燥することで、吐出した水系懸濁液の液滴から分散媒が除去され、乾燥トナー粒子を得た。
上記のようにして得られた懸濁液を噴霧乾燥により乾燥することで、吐出した水系懸濁液の液滴から分散媒が除去され、乾燥トナー粒子を得た。
(絶縁性液体の調製)
一方、共役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。
一方、共役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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(トナー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Aを得た。
得られた液体現像剤A中における、トナー粒子の平均粒径は1.4μm、トナー粒子の平均円形度は0.96μmであった。
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Aを得た。
得られた液体現像剤A中における、トナー粒子の平均粒径は1.4μm、トナー粒子の平均円形度は0.96μmであった。
[液体現像剤Bの製造]
ひまし油を桐油に変更した以外は、前記液体現像剤Aの製造と同様にして液体現像剤Bを製造した。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。
[液体現像剤Cの製造]
ひまし油をアマニ油に変更した以外は、前記液体現像剤Aの製造と同様にして液体現像剤Cを製造した。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、16mol%であった。
[液体現像剤Dの製造]
大豆油をそのまま絶縁性液体として用いた以外は、前記液体現像剤Aの製造と同様にして液体現像剤Dを製造した。
ひまし油を桐油に変更した以外は、前記液体現像剤Aの製造と同様にして液体現像剤Bを製造した。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。
[液体現像剤Cの製造]
ひまし油をアマニ油に変更した以外は、前記液体現像剤Aの製造と同様にして液体現像剤Cを製造した。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、16mol%であった。
[液体現像剤Dの製造]
大豆油をそのまま絶縁性液体として用いた以外は、前記液体現像剤Aの製造と同様にして液体現像剤Dを製造した。
<2>記録媒体への定着
(実施例1)
上記のようにして得られた液体現像剤Aを図2に示す画像形成装置に投入し、記録媒体(富士ゼロックスオフィスサプライ製、J紙)上に未定着のトナー画像を形成した。
次に、形成した未定着トナー画像を図1に示すような定着装置を用いて、記録媒体上に定着した。
(実施例1)
上記のようにして得られた液体現像剤Aを図2に示す画像形成装置に投入し、記録媒体(富士ゼロックスオフィスサプライ製、J紙)上に未定着のトナー画像を形成した。
次に、形成した未定着トナー画像を図1に示すような定着装置を用いて、記録媒体上に定着した。
なお、定着装置としては、アルミ芯金(外径φ30mm、長さ240mm、肉厚1mm)の表面に、厚さ30μmの離型層を形成した熱定着ローラと、熱加硫型シリコーンゴムで形成された外径φ30mm、長さ240mm、肉厚7mmの加圧ローラとを有するものを用いた。離型層としては、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)で構成されたものを用いた。
また、熱定着ローラ内の加熱源としては、発光部長さ240mm、全長292mm、850ワットのハロゲンランプを用いた。また、加圧ローラの圧接力は、4kgとし、ニップ幅は約8mmとした。また、定着温度は、180℃に設定した。また、定着装置の記録媒体の搬送速度を30枚/分とした。
また、紫外線照射手段として、高圧水銀ランプ(100W/cm2)を用い、記録媒体から2cmの距離から照射した。
また、紫外線照射手段として、高圧水銀ランプ(100W/cm2)を用い、記録媒体から2cmの距離から照射した。
(実施例2)
液体現像剤Aを液体現像剤Bに変更した以外は、前記実施例1と同様にして定着を行った。
(実施例3)
液体現像剤Aを液体現像剤Cに変更した以外は、前記実施例1と同様にして定着を行った。
液体現像剤Aを液体現像剤Bに変更した以外は、前記実施例1と同様にして定着を行った。
(実施例3)
液体現像剤Aを液体現像剤Cに変更した以外は、前記実施例1と同様にして定着を行った。
(実施例4)
記録媒体のトナー画像が設けられている側とは反対の面に対して紫外線を照射するよう、紫外線照射手段を配置した以外は、前記実施例1と同様にして定着を行った。
(実施例5)
液体現像剤Aを液体現像剤Bに変更した以外は、前記実施例4と同様にして定着を行った。
(実施例6)
液体現像剤Aを液体現像剤Cに変更した以外は、前記実施例4と同様にして定着を行った。
記録媒体のトナー画像が設けられている側とは反対の面に対して紫外線を照射するよう、紫外線照射手段を配置した以外は、前記実施例1と同様にして定着を行った。
(実施例5)
液体現像剤Aを液体現像剤Bに変更した以外は、前記実施例4と同様にして定着を行った。
(実施例6)
液体現像剤Aを液体現像剤Cに変更した以外は、前記実施例4と同様にして定着を行った。
(比較例1)
紫外線照射手段を用いなかった以外は、前記実施例1と同様にして定着を行った。
(比較例2)
液体現像剤Aを液体現像剤Dに変更した以外は、前記実施例1と同様にして定着を行った。
紫外線照射手段を用いなかった以外は、前記実施例1と同様にして定着を行った。
(比較例2)
液体現像剤Aを液体現像剤Dに変更した以外は、前記実施例1と同様にして定着を行った。
<3>定着強度
上記各実施例および各比較例で得られた記録媒体上の定着トナー画像を消しゴム(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。
上記各実施例および各比較例で得られた記録媒体上の定着トナー画像を消しゴム(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。
この結果を表1に示した。
◎ :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。
この結果を表1に示した。
表1から明らかなように、実施例では、定着強度に優れていた。また、実施例では、水性ボールペン(パイロット社製、商品名「G−knock」)での追記が可能であった。これに対し、各比較例では、満足な結果が得られなかった。
また、定着装置の定着温度を、160℃、140℃、120℃、100℃、80℃に変更し、上記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。このことから、本発明の定着装置は、低温定着に適したものであることがわかる。
また、定着装置の記録媒体の搬送速度を、30枚/分から、40枚/分、50枚/分、60枚/分と速くし、上記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。このことから、本発明の定着装置は、高速印刷に適したものであることがわかる。
また、定着装置の定着温度を、160℃、140℃、120℃、100℃、80℃に変更し、上記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。このことから、本発明の定着装置は、低温定着に適したものであることがわかる。
また、定着装置の記録媒体の搬送速度を、30枚/分から、40枚/分、50枚/分、60枚/分と速くし、上記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。このことから、本発明の定着装置は、高速印刷に適したものであることがわかる。
F40…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 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 F8…紫外線照射手段 F9…スプリング 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 P19…二次転写ローラ 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
Claims (11)
- 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形成されたトナー画像を、前記記録媒体上に定着する定着装置であって、
前記記録媒体上に形成された前記トナー画像に対して、熱を加える熱定着ローラと、
前記熱定着ローラを通過した前記記録媒体に対して、紫外線を照射する紫外線照射手段とを有し、
前記絶縁性液体が、共役不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含み、かつ、前記トナー粒子を構成する樹脂材料として、ポリエステル樹脂を用いた液体現像剤に適用されることを特徴とする定着装置。 - 前記熱定着ローラにより加える熱は、前記トナー粒子を構成する樹脂成分の軟化点以上である請求項1に記載の定着装置。
- 前記熱定着ローラと記録媒体とが接する部位において、前記記録媒体に対して圧力を加える加圧ローラを有する請求項1または2に記載の定着装置。
- トナー粒子の含有率が20〜60wt%である液体現像剤に適用される請求項1ないし3のいずれかに記載の定着装置。
- 前記熱定着ローラによって加熱される前の前記記録媒体上のトナー画像中における、前記トナー粒子の量をW1[g]、前記絶縁性液体の量をW2[g]としたとき、0.25≦W2/W1≦1の関係を満足するよう調節される請求項1ないし4のいずれかに記載の定着装置。
- 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5のいずれかに記載の定着装置。
- 前記酸化重合促進剤は、脂肪酸金属塩である請求項6に記載の定着装置。
- 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6または7に記載の定着装置。
- 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6ないし8のいずれかに記載の定着装置。
- 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9のいずれかに記載の定着装置。
- 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、
請求項1ないし10のいずれかに記載の定着装置を備えた定着部とを有することを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006008052A JP2007188024A (ja) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | 定着装置および画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006008052A JP2007188024A (ja) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | 定着装置および画像形成装置 |
Publications (1)
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JP2007188024A true JP2007188024A (ja) | 2007-07-26 |
Family
ID=38343213
Family Applications (1)
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JP2006008052A Pending JP2007188024A (ja) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | 定着装置および画像形成装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2007188024A (ja) |
-
2006
- 2006-01-16 JP JP2006008052A patent/JP2007188024A/ja active Pending
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