JP2008310021A - 液体現像剤、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、作像プロセスにおいて、印刷画質が高い液体現像剤と、前記液体現像剤を、洗浄、乾燥、溶媒置換等の工程を必要とせず、簡易に製造する製造方法を目的とする。
【解決手段】非水系絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤において、トナー粒子が実質上球形で、体積基準粒子径（Ｄ５０）が０．５〜４．０μｍで、体積基準粒度分布におけるＤ７５／Ｄ２５が１．３以下である、液体現像剤を提供する。このような液体現像剤は、非水系絶縁性液体中にて着色剤の存在下、スチレン、又はアクリル系モノマーの分散重合によって得ることができる。また、この製造方法においては、トナー粒子が分散した非水系絶縁性液体を、溶媒置換せずに、キャリア液として使用可能である。
【選択図】なし

Description

本発明は、液体現像剤、及びその製造方法に関する。

静電潜像を現像する方法は、乾式現像法と湿式現像法に大別され、共に、作像プロセスにおいて、印刷画質の向上のため、トナー粒子の粒度分布がシャープであること、形状が球形であること、粒径が小さいこと等が求められている。
しかし、乾式現像法では、粉末の現像剤の粒径が小さくなるにつれ、粉末間における凝集作用等により、微粒子の保存が困難となる。

湿式現像法では、トナー粒子を非水系絶縁性液体からなるキャリア液に分散させ、液体現像剤として使用している。この方法では、トナー粒子間における凝集作用を防ぐことができ、より小さなトナー粒子の使用が可能となる。

一般に液体現像剤は、粉砕法によって作製された１０μｍ程度のトナー母粒子を非水系絶縁性液体であるキャリア液中にボールミル、サンドミル等の分散メディアを使用して、湿式分散する方法で得られる。しかし、粉砕法によってトナー母粒子をより小さい粒子状にするために加熱を行いながら粉砕すると、熱によってトナー母粒子が変形してしまうという問題が発生し、一方、熱をかけずに粉砕すると粉砕に長時間必要となる。
また、粉砕法ではトナー粒子が分散メディアに付着する他、分散メディアの磨耗によるコンタミネーションが現像剤性能に悪影響を及ぼす可能性がある。更に、粒度分布がブロードとなったり、トナー粒子形状が不定形になる等の問題が発生する。

そこで、特許文献１においては、懸濁重合法により水系溶媒体中にてトナー母粒子を合成し、洗浄乾燥工程を経て得られたトナー粒子を、キャリア液である非水系絶縁性液体中に分散させ、液体現像剤を作成する方法、そして、特許文献２においては、水系溶媒体中に存在する自己分散型樹脂からなるトナー母粒子を、スプレードライ法により噴霧乾燥させてトナー粒子とした後、非水系絶縁性液体中に分散させて液体現像剤とする方法が開示されている。
特開平４−１６８６３号公報 特開２００６−１９５０９９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された液体現像剤の作成法では、懸濁重合法による水系媒体中でのトナー母粒子合成であるため、トナー粒子として使用するには、煩雑な乾燥工程が必要なだけでなく、親水性分散安定剤の除去を完全に行うのが困難なため、キャリア液である非水系絶縁性液体中にトナー粒子を分散させることが難しい。また、一般的に懸濁重合法により、１μｍ程度の微粒子を合成するには多量の水系分散安定剤が必要で、粒度分布もブロードになりやすい。

特許文献２に開示された液体現像剤の作成方法においては、水系溶媒中にトナー母粒子を精製するまでの溶媒置換過程が複雑であり、かつ、非水系絶縁性液体中にトナー粒子を分散させることが難しい。また、スプレードライ法で作成された粒子の粒度分布は非常にブロードになりやすい。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、作像プロセスにおいて、印刷画質が高い液体現像剤と、前記液体現像剤を、洗浄、乾燥、溶媒置換等の工程を必要とせず、簡易に製造する製造方法を目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、非水系絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤において、前記トナー粒子が実質上球形で、体積基準粒子径（Ｄ５０）が０．５〜４．０μｍであり、体積基準粒度分布におけるＤ７５／Ｄ２５が１．３以下である、液体現像剤である。また、前記トナー粒子は、非水系絶縁性液体中にて着色剤の存在下、スチレン、及び／又はアクリル系モノマーの分散重合によって得られる液体現像剤であることが好ましい。

本発明の液体現像剤の製造方法は、トナー粒子を、非水系絶縁性液体中にて着色剤の存在下、スチレン、及び／又はアクリル系モノマーの分散重合によって得ることを特徴とする。また、この製造方法においては、トナー粒子が分散した非水系絶縁性液体を、溶媒置換せずに、キャリア液として使用することが好ましい。

本発明によれば、作像プロセスにおいて、印刷画質が高い液体現像剤を得ることができる。また、液体現像剤の製造方法によれば、洗浄、乾燥、及び溶媒置換等の工程を省いて簡易に液体現像剤を製造できる。

以下本発明を詳細に説明する。
液体現像剤において、一般的に用いられる非水系絶縁性液体には、パラフィンオイル、イソパラフィンオイル等が挙げられ、具体例としてアイソパー等がある。前記非水系絶縁性液体は、極性の低い、非水溶性のスチレン、及び／又はアクリル系モノマーとは相溶し、これらモノマーの重合体であるポリマーを溶解しない特性を持つ。本発明では上記の特性に着目し、分散重合によりトナー粒子を作製するものである。

重合には少なくとも、モノマー、重合開始剤、架橋剤、及び着色剤を使用するほか、トナー粒子を安定して分散させるために、分散剤、及び電荷付与剤を加えてもよい。

モノマーには、スチレン系又はアクリル系モノマー、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、２−エチルヘキシルメタクリレート、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体；（メタ）アクリル酸；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸イソボニル、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリルアミド等の（メタ）アクリル酸の誘導体；エチレン、プロピレン、ブチレン等のモノオレフィン単量体等が挙げられる。（メタ）アクリル酸は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味し、これらを一種以上使用できる。また、特に限定はしないが、スチレン系モノマー５０部〜９０部に対し、アクリル系モノマー５０部〜１０部を混合して使用することが好ましい。

着色剤としては、従来公知の顔料、又は染料を使用することができる。例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、スピリットブラック、マグネタイト等の黒色顔料。Ｃ．Ｉ．パーマネントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー３、ネフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、Ｃ．Ｉ．バットイエロー等の黄色顔料。Ｃ．Ｉ．パーマネントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、ピグメントバイオレット１９等の赤色顔料。Ｃ．Ｉ．パーマネントブルー、フタロシアニンブルー、Ｃ．Ｉ．バットブルー、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー等の青色顔料、等が挙げられる。
また、着色剤は上記モノマー１００質量部に対し、０．１〜５０質量部使用することが好ましい。

架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、これらの誘導体等の芳香族ジビニル単量体；エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート等の（メタ）アクリル酸と多価アルコールとのエステル；Ｎ，Ｎ−ジビニルアニリン、ジビニルエーテル等のジビニル単量体；ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアクリレート等の多官能単量体等が挙げられ、その使用量は、上記モノマー１００質量部に対し、０．５〜４．５質量部使用することが好ましい。

重合開始剤としては、例えば、２，２’−アゾビス(２，４−ジメチルバレロニトリル)、２，２’−アゾビス〔２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド〕、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）等のアゾ化合物；ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート、１，１’，３，３’−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート等の過酸化物類、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩；等が挙げられ、その使用量は、上記モノマー１００質量部に対し、０．１〜２０質量部使用することが好ましい。

電荷付与剤としては、例えばナフテン酸ジルコニウム等、ナフテン酸金属塩に代表される金属石鹸、脂肪酸などが挙げられ、その使用量は、上記モノマー１００質量部に対し、０．１〜３質量部使用することが好ましい。

分散剤としては、例えば、フローレンＤＯＰＡ（共栄社化学製）、Ｄｉｓｐｐｅｒｂｙｋ（ＢＹＫ社製）等、アクリル系オリゴマー等が一般的に用いられており、その使用量は、上記モノマー１００質量部に対し、０．１〜２０質量部使用することが好ましい。分散安定剤の量が少なすぎると、充分な重合安定性を得ることが困難となり、重合凝集物が生成しやすくなる。分散安定剤の量が多すぎると、溶液粘度が大きくなって重合安定性が低くなる。

本発明の液体現像剤の製造方法としては、まず、液体現像剤のキャリア液となる非水系絶縁性液体を重合媒体とし、上記のモノマー、重合開始剤、架橋剤、及び着色剤等を溶解させ、更に、分散剤及び電荷付与剤等を加えた上で、モノマーを加温によりラジカル重合させ、ポリマー微粒子を析出させる。この際、析出したポリマー微粒子に、分散剤が吸着し、粒子の分散が安定化する。
その後、このポリマー微粒子が液体中に溶解したモノマーにより、膨潤し成長し、液体中のモノマーの重合が進行、完結すると、ポリマー微粒子がトナー粒子となる。こうして溶媒置換することなく、キャリア液にトナー粒子が分散した液体現像剤となる。

本発明の液体現像剤は、トナー粒子が実質上球形で、体積基準粒子径（Ｄ５０）が０．５〜４．０μｍであり、体積基準粒度分布におけるＤ７５／Ｄ２５が１．３以下であることを特徴としている。
尚、実質上球形とは、円形度が０．９８以上であることを示している。
円形度とは、粒子の円形度を下記式（１）により求め、さらに測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数で除した値である。本発明では東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定を行った。
円形度ａ＝Ｌ0／Ｌ （１）〔式中、Ｌ0は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Ｌは粒子像の周囲長を示す。〕
トナー粒子が球形に近いほど画質が向上し、画像形成時の文字の中抜け等が少なくなる。更に、体積基準粒子径が０．５μｍ以上だと体積基準粒度分布がシャープになり、４．０μｍ以下であると、粒子径が小さいため、トナー消費効率が良く、かつ画像形成時のリソッド均一性が良好となる。また、体積基準粒度分布におけるＤ７５／Ｄ２５が１．３以下であると粒子の分散が均一となり、画像形成時のリソッド均一性が良好となる。

分散重合法は、乳化重合同様、粒子の析出、成長による重合メカニズムである為、粒度分布が極めてシャープな球状粒子を得ることができる。
また、粒子径の制御因子は重合初期の重合速度であり、重合速度が速い、つまり、重合開始剤濃度が高く、重合温度が高い程、初期に析出する粒子数が多くなり、粒子径の小さいトナー粒子を得ることができる。特に限定はしないが、重合温度は５０〜９０℃、重合時間は１〜２０時間程度が好ましい。

本発明の液体現像剤は、非水系絶縁性液体中において、溶解したモノマーをポリマー微粒子として析出させることで、トナー粒子を得、重合媒体であった非水系絶縁液体をキャリア液として、液体現像剤とする。この製法では、トナー母粒子を分散重合により得るため、トナーを粉砕する必要が無いだけでなく、重合媒体である非水系絶縁性液体がキャリア液であるため、粒子形成後の洗浄、乾燥、溶媒置換等の工程を省くことができる。
また、本発明液体現像剤中のトナー粒子は、分散重合法による合成であるので、実質上球形なトナー粒子が得られ、転写効率を向上させることが可能である。更に、上記製法によれば、粒度分布が極めてシャープで粒径の小さいトナー粒子が得られ、ソリッド均一性に代表される画質の向上を実現できる。

ここで、本発明の液体現像剤を使用した画像形成装置の一例を図１に示す。
湿式画像形成装置１は、給紙機構１１、垂直搬送路１２、レジストローラ対１３、ベルト搬送機構１４、画像形成機構１５〜１８、二次転写機構１９、定着機構２０、排出搬送路２１、排出トレイ２２、中間転写クリーニングユニット２３、キャリアタンク５１、貯留タンク５２〜５５、及び廃液タンク５６を有して概略構成されている。
給紙機構１１内にセットされた用紙は、垂直搬送路１２からレジストローラ対１３を介して、二次転写機構１９に搬送される。

画像形成機構１５〜１８は、図１において、左からブラック（ＢＫ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の順に配列され、ほぼ同一の構成のユニットからなる。各画像形成機構は、感光体ドラム３１、主帯電装置３２、ＬＰＨ（ＬＥＤ ＰＲＩＮＴ ＨＥＡＤ）３３、液体現像装置３４、一次転写機構３５、クリーニング機構３６から構成されている。
感光体ドラム３１は、主帯電装置３２によって帯電され、帯電した感光体ドラム３１の表面にＬＰＨ３３から画像情報に応じた光が照射されることにより、感光体ドラム３１の表面に静電潜像が形成される。

液体現像装置２８では、キャリアタンク５１及び貯留タンク５２〜５５から供給された、キャリア液及び液体現像剤４２を、調合ポット４１で攪拌・混合し、くみ上げローラ４３、塗布ローラ４４、現像ローラ４５を経て、感光体ドラム３１の静電潜像部に適用し、トナー像を形成する。
そして、感光体ドラム３１上で静電潜像から現像されたトナー像は、一次転写機構３５とのニップによってベルト搬送機構１４の中間転写ベルト１４ａに転写される。
前記転写操作が、画像形成機構１５〜１８各々で行われ、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックに対応する画像が感光体ドラム３１上に現像され、中間転写ベルト１４ａ上に位置ずれなく繰り返して転写され、二次転写機構１９によって、垂直搬送路１２、レジストローラ１３を介して搬送された用紙に、中間転写ベルト１４ａから、フルカラー画像が転写される。
フルカラー画像転写後の用紙は、定着機構２０に搬送され、画像の定着を行った後、排出経路２１を介して、排出トレイ２２に送られる。

なお、中間転写クリーニングユニット２３、及びクリーニング機構３６等で回収された廃液は、廃液タンク５６に回収されるものとする。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕
モノマーとして、スチレン：８０質量部、２−エチルヘキシルメタクリレート：２０質量部、着色剤として、カーボンブラック：２０質量部、架橋剤として、ジビニルベンゼン：０．５質量部の混合溶液をボールミルで十分に分散させた後、重合開始剤２，２−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）：６質量部を加え、以上の混合物を非水系絶縁性液体であるアイソパーＧ（エクソンモービル製）：３６０質量部に加えて溶解し、更に分散安定剤として、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ−１１６（ＢＹＫ社製）：３質量部と、電荷付与剤として、ナフテン酸ジルコニウム：１．０質量部とを加えた後、窒素雰囲気下において、温度：７０℃、圧力：１００ｒｐｍの条件で１０時間重合反応を行い、重合を完結させ、Ｄ５０：１．５μｍ、Ｄ７５／Ｄ２５：１．１５である、ブラック液体現像剤を得た。

〔実施例２〕
実施例１において、着色剤であるカーボンブラック：２０質量部をＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ１７：２０質量部に変えた他は同様にして、Ｄ５０：１．５μｍ、Ｄ７５／Ｄ２５：１．２２である、イエロー液体現像剤を得た。

〔実施例３〕
実施例１において、着色剤であるカーボンブラック：２０質量部をＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ１２２：２０質量部に変えた他は同様にして、Ｄ５０：１．５μｍ、Ｄ７５／Ｄ２５：１．２５である、マゼンダ液体現像剤を得た。

〔実施例４〕
実施例１において、着色剤であるカーボンブラック：２０質量部をＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５−３：２０質量部に変えた他は同様にして、Ｄ５０：１．５μｍ、Ｄ７５／Ｄ２５：１．２０である、シアン液体現像剤を得た。

〔実施例５〕
実施例１において、重合開始剤２，２−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）：６質量部を３質量部に変えた他は同様にして、Ｄ５０：３．８μｍ、Ｄ７５／Ｄ２５：１．０９である、ブラック液体現像剤を得た。

〔比較例１〕
実施例１において、重合開始剤２，２−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）：６質量部を２．５質量部とし、重合反応条件を、温度：６５℃、反応時間：１５時間に変えた他は同様にして、Ｄ５０：４．３μｍ、Ｄ７５／Ｄ２５：１．０３である、ブラック液体現像剤を得た。

〔比較例２〕
モノマーとして、スチレン：８０質量部、２−エチルヘキシルメタクリレート：２０質量部、着色剤として、カーボンブラック：２０質量部、架橋剤として、ジビニルベンゼン：０．５質量部の混合溶液をボールミルで十分に分散させた後、重合開始剤２，２−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）：５質量部を加え、以上の混合物を、精製水：４００質量部に加え、更に懸濁安定剤とし第三リン酸カルシウム：１０質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム：１．０質量部を加え、ＴＫホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数８０００ｒｐｍで２０分攪拌した後、窒素雰囲気下において、温度：７０℃、圧力：１００ｒｐｍの条件で１０時間重合反応を行い、ろ過、洗浄、乾燥することで、Ｄ５０：２．５μｍ、Ｄ７５／Ｄ２５：１．３２である、トナー母粒子を得た。このトナー母粒子を、アイソパーＧ（エクソンモービル製）３６０質量部に加え、更に、分散安定剤としてＤｉｓｐｅｒＢＹＫ−１１６（ＢＹＫ社製）：３質量部と、電荷付与剤としてナフテン酸ジルコニウム：１．０質量部を加え、混合攪拌することで、Ｄ５０：２．３μｍ、Ｄ７５／Ｄ２５：１．３９のブラック液体現像剤を得た。

〔比較例３〕
通常の混錬粉砕法により、カーボンブラックをバインダー樹脂１００質量部に対して、２０質量部含有する、平均粒子径７．０μｍのトナー母粒子を得た。このトナー母粒子をアイソパーＧ（エクソンモービル製）：３６０質量部に加え、更に分散安定剤としてＤｉｓｐｅｒＢＹＫ−１１６（ＢＹＫ社製）：３質量部と、電荷付与剤としてナフテン酸ジルコニウム：１．０質量部を加え、ボールミルで２４時間湿式分散することで、Ｄ５０：２．８μｍ、Ｄ７５／Ｄ２５：１．４７のブラック液体現像剤を得た。

上記、実施例、比較例で得られた液体現像剤について、以下の方法で測定、及び評価を行い、表１のような結果を得た。

〔粒子径、粒度分布〕
液体現像剤の粒度分布計測は、液体現像剤をアイソパーＧを用いて希釈した後、レーザー回折式粒度分測定器：ＬＡ−７００（堀場製作所）にて、測定を行った。

〔実機印字試験〕
得られた液体現像剤を、図１に示す画像形成装置に入れ、実写テストを行い、以下のように目視により評価を行った。

〔ソリッド（ベタ部）均一性〕
○：濃度のムラ無し
△：濃度ムラ若干あり
×：濃度ムラあり
〔転写性〕
○：文字の中抜け無し
×：文字の中抜け発生

表１に示したように、実施例の液体現像剤は比較例より、トナー形状に優れ、粒度分布がシャープなものが得られており、転写性、ソリッド均一性、に代表される画質についても良好な結果を得られている。
一方、体積基準粒子径（Ｄ５０）が大きい比較例１においては、リソッド均一性において、濃度のムラが若干見られた。また、懸濁重合を行った比較例２においては、粒度分布がブロードとなり、リソッド均一性において、濃度のムラが若干見られた。
更に、粉砕法を行った比較例３においては、粒度分布がブロードとなり、リソッド均一性において、濃度のムラが見られただけでなく、トナー粒子の形状が不定形なため、転写の際、文字の中抜けが発生した。

湿式画像形成装置の概略構成図である。

符号の説明

１・・・湿式画像形成装置
４２・・・液体現像剤

Claims (4)

1. 非水系絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤であり、
   前記トナー粒子が実質上球形で、
   体積基準粒子径（Ｄ５０）が０．５〜４．０μｍであり、
   体積基準粒度分布におけるＤ７５／Ｄ２５が１．３以下である、液体現像剤。
2. 前記トナー粒子が、非水系絶縁性液体中にて着色剤の存在下、スチレン、及び／又はアクリル系モノマーの分散重合によって得られる、請求項１記載の液体現像剤。
3. 請求項１記載の液体現像剤の製造方法であって、トナー粒子を得る際、非水系絶縁性液体中にて着色剤の存在下、スチレン、及び／又はアクリル系モノマーを分散重合することを特徴とする液体現像剤の製造方法。
4. トナー粒子が分散した非水系絶縁性液体を、溶媒置換せずに、キャリア液として使用することを特徴とする、請求項３記載の液体現像剤の製造方法。

Images