JP2011027870A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気絶縁性のキャリア媒体中に熱可塑性樹脂と着色剤とを含有するトナー粒子を分散してなる液体現像剤により、静電潜像を現像する現像器を有する現像装置であって、現像剤を貯蔵する貯蔵槽の底部から前記貯蔵槽の上部に液体現像剤を循環する循環回路に送液ポンプを有し、前記循環回路中に補給用の濃縮トナーを局所的に注入する注入口を有することを特徴とする現像装置。
【選択図】図1
Description
乾式現像法は粉末トナーを散布し付着させるものであり、取扱性及びトナーの保存性に優れるという長所を有している。
近年、オンデマンド、個別対応の印刷のニーズが高まってきており、版を必要としない電子写真プロセスの適用が検討されてきている。そして、本用途には解像度の高い高品位画像が要望されるため、解像度を高められる小粒子径化が検討されている。
湿式現像法は、電気絶縁性キャリア媒体中に熱可塑性樹脂と着色剤とを含有するトナー粒子を分散してなる液体現像剤を使用しているため、小粒径化してもトナー間凝集、帯電量分布の広がり、クリーニング不良などの発生がなく、高い解像度と階調性を得ることが可能である。
特許文献1は、湿式複写機の現像液タンクの底部にトナーが堆積、沈殿することを防止するため、補給パイプ、連通路、回収パイプ、及び現像液タンク内で現像液を環流させる湿式画像形成装置を開示している。現像液が現像タンク内を流れる間にかき回されることと、回収路から現像液が落下する衝撃とにより、現像液が撹拌され、現像液タンクの底部にトナーが堆積、沈殿することを防止している。
(1)電気絶縁性のキャリア媒体中に熱可塑性樹脂と着色剤とを含有するトナー粒子を分散してなる液体現像剤により、静電潜像を現像する現像器を有する現像装置であって、現像剤を貯蔵する貯蔵槽の底部から前記貯蔵槽の上部に液体現像剤を循環する循環回路に送液ポンプを有し、前記循環回路中に補給用の濃縮トナーを局所的に注入する注入口を有することを特徴とする現像装置、
(2)前記送液ポンプに加え、前記循環回路に混合を補助する補助混合手段を有する、(1)に記載の現像装置、
(3)前記貯蔵槽が円筒部に接続された円錐状の底部を有し、前記底部から液体現像剤を排出する現像剤排出口、及び、前記貯蔵槽の円筒部の円周方向に液体現像剤を戻す現像剤戻し口を有する、(1)又は(2)に記載の現像装置、
(4)前記循環回路内に、前記補給用の濃縮トナーの替わりに熱可塑性樹脂及び着色剤を含むトナー原料混合物を局所的に注入する注入口を有する、(1)〜(3)いずれか1つに記載の現像装置、
(5)(1)〜(4)いずれか1つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
上記(2)に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、より優れた再分散性を有する現像装置が提供される。
上記(3)に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、より優れた再分散性を有する現像装置が提供される。
上記(4)に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、より小型化した現像装置が提供される。
上記(5)に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、画質の優れた画像形成装置が提供される。
画像形成により液体現像剤から消費されるトナー成分を濃縮トナー液から補充するに際しては、液体現像剤中にトナーが堆積又は沈殿することなく、濃縮トナーを希釈する再分散工程が重要である。
本実施形態の現像装置は、電気絶縁性のキャリア媒体中に熱可塑性樹脂と着色剤とを含有するトナー粒子を分散してなる液体現像剤により、静電潜像を現像する現像器を有する現像装置であって、現像剤を貯蔵する貯蔵槽の底部から前記貯蔵槽の上部に液体現像剤を循環する循環回路に送液ポンプを有し、前記循環回路中に補給用濃縮トナーを局所的に注入する注入口を有することを特徴とする。
以下、本実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
より詳しくは、液体現像剤6は、貯蔵槽20から排出され、2つの異なる回路を通り貯蔵槽20に循環される。1つの回路は、現像器10を通ることなく貯蔵槽20に戻る循環回路Cであり、他の1つは、現像器10を通過して現像に必要なトナー粒子を像保持体4へ供給した後、液体現像剤6を貯蔵槽20に戻す現像回路Dである。循環回路Cと現像回路Dとの送液切り替えは、流量弁40、41及び三方弁46を用いて行われ、また、流路は完全に切替えて一方を使用する他にも、流量弁にて流量を調節して両方の流路に送液されてもよい。
なお、図1において、循環回路の配管に配設された送液用ポンプ31は、現像回路において液体現像剤を貯蔵槽20から現像器10に供給し貯蔵槽20に循環するための送液にも共用されている。別の実施形態として、循環回路と現像回路とにおいて、送液ポンプを別個のものにしてもよい。
図1において、循環回路Cには、補給用の濃縮トナー容器30からの配管が接続され、ディスペンス用ポンプ33により必要量の補給用の濃縮トナーを注入口35から循環回路Cの配管中に送液している。
上記注入口35は、局所的に注入する注入口とすることが好ましい。局所的に注入する注入口とは、被注入液の流れる配管断面よりも小さな断面積を有するノズルから濃縮トナーを注入する態様を意味する。ノズル断面積の配管断面積に対する比率は、1/4〜1/10であることが好ましい。局所的注入口の具体例には、配管中に細いノズルを設けて濃縮トナーを配管中の液体現像剤の流れに噴射するインジェクション型、及び、前記配管内のノズル近傍の管内径を小さくして、ベンチュリー効果により混合効率を向上させるベンチュリー型が含まれる。ここで、ベンチュリー効果とは、広い空間から狭い空間に流体が流れ、さらに広い空間に流体が流れると狭い空間の流速が速くなり、負圧が発生する現象をいう。
液体現像剤中のトナー粒子の濃度は、濃度センサー38により検出され、不足分の濃縮トナー相当分を適宜注入口35から循環回路に注入して、所定のトナー粒子濃度を維持する。濃度センサー38としては、光学式又は電気式のセンサーが例示できる。
補給用の濃縮トナー液の注入に使用するディスペンス用ポンプには、耐圧性、密閉性、定量性及び高粘度搬送性が必要となるため、定量送液が可能なポンプ(例えばモーノポンプやプランジャーポンプ)であって、インジェクション部の逆流及び流出防止のための機構を有することが好ましい。また、密閉型の定量ポンプも好ましく用いることができる。
循環回路に設置するポンプは、充分な送液能力があるものであれば特に限定されないが、トナー粒子の再分散性を促す場合には、剪断力が付与されるインラインホモジナイザーやギア機構を有する送液ポンプ等がより好ましく用いられる。これらの送液ポンプを使用すると、送液する液体現像剤に剪断力が付与されるので、トナー粒子が再分散される。
この場合、貯蔵槽内に新たな再分散のための機構は不要となる。
好ましく使用できる静止混合型の補助撹拌手段として、リボンタイプのスタティックミキサー((株)ノリタケカンパニーリミテド製)やピースタイプのハイミキサー(東レエンジニアリング(株)製)を例示することができる。
循環回路に補助混合手段37を併設して液体現像剤を循環させることにより、液体現像剤は、トナー粒子が均一に分散され、所定濃度の液体現像剤となる。
なお、補給用濃縮トナーを注入する場合には、液体現像剤を循環回路に循環して、トナー粒子の再分散を行い、得られた均一の液体現像剤を現像回路に補給するように、操作を制御することが好ましい。
図1において、現像回路は、循環回路に配設された送液用ポンプ31により送液された液体現像剤が流量弁41により所定の流量で現像器10に送液される。現像器10において像保持体4に形成された静電荷像をトナー像に現像し、この現像に使用された液体現像剤は、三方弁46を経て貯蔵槽20に戻される。
現像器10を通過した液体現像剤は、必要に応じて設けられたキャリア回収槽45においてキャリア媒体を回収してもよい。この場合、不図示のキャリア媒体貯蔵槽から新鮮なキャリア媒体を貯蔵槽20へ供給してもよい。使用済みの液体現像剤は、現像回路戻し口48から貯蔵槽20に戻される。
循環回路及び/又は現像回路から貯蔵槽に戻る液体現像剤は、貯蔵槽の上部において、その円筒部円周方向に戻すことが好ましい。このような円周方向へ流入させる現像剤戻し口39は、貯蔵されている現像剤が貯蔵槽の内部で回転撹拌することを助長する。この結果、貯蔵槽内に、撹拌手段を別途設けることを不要とする。
液体現像剤について説明する。
本実施形態に用いられる液体現像剤に、特に制限はなく、公知の液体現像剤が使用可能であるが、電気絶縁性キャリア媒体中にトナー粒子を含有するものである。
液体現像剤中のトナー粒子の含有量は、液体現像剤の全重量に対し、0.1〜15重量%であることが好ましい。
また、濃縮トナー液を補給用に使用する。濃縮トナー液は、液体現像剤に使用するトナー粒子の濃度を高くした液であり、液体現像剤と同じキャリア媒体を使用することが好ましい。濃縮トナー液のトナー粒子の含有量は、液体現像剤の全重量に対し、0.5〜50重量%であることが好ましい。
結着樹脂としては、液体現像剤のトナーに使用されるものであれば、特に制限はなく、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、及び、これらの共重合体などの付加重合型樹脂、ポリエステル樹脂、及び、ポリアミド樹脂などの重縮合樹脂等が例示できる。
重縮合性単量体としては、例えば、多価カルボン酸、ポリオール、ヒドロキシカルボン酸、又は、それらの混合物が挙げられ、少なくとも多価カルボン酸とポリオールとを用いることが好ましい。特に、重縮合性単量体としては、多価カルボン酸とポリオールとさらにはこれらのエステル化合物(オリゴマー及び/又はプレポリマー)であることが好ましく、直接エステル反応、又は、エステル交換反応を経て、ポリエステルを得るものがよい。この場合、重合されるポリエステル樹脂としてはアモルファス(無定形)ポリエステル樹脂(非結晶性ポリエステル樹脂)、結晶性ポリエステル樹脂などのいずれかの形態、又は、それらの混合形態をとることができる。
また、ジカルボン酸以外の多価カルボン酸としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸等が挙げられ、さらにまた、これら多価カルボン酸の低級エステルなどが挙げられる。また、これらの酸塩化物も挙げられる。
これらは1種単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
なお、低級エステルとは、エステルのアルコキシ部分の炭素数が1以上8以下であることを示す。具体的には、メチルエステル、エチルエステル、n−プロピルエステル、イソプロピルエステル、n−ブチルエステル及びイソブチルエステル等が挙げられる。
ジオールは1分子中に水酸基を2個含有する化合物であり、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、テトラデカンジオール、オクタデカンジオール等を挙げられる。
また、ジオール以外のポリオールとしては、グリコール、ペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラエチロールベンゾグアナミン等を挙げられる。
また、環状構造を有するポリオールとしては次の単量体を挙げることができる。例えば、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールP、ビスフェノールS、ビスフェノールZ、水素添加ビスフェノール、ビフェノール、ナフタレンジオール、1,3−アダマンタンジオール、1,3−アダマンタンジメタノール、1,3−アダマンタンジエタノール等を挙げることができる。
本実施形態では、上記ビスフェノール類が少なくとも1つのアルキレンオキサイド基を有することが好ましい。アルキレンオキサイド基としては、エチレンオキサイド基、プロピレンオキサイド基、ブチレンオキサイド等を挙げることができる。好適には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドが挙げられ、その付加モル数は1以上3以下であることが好ましい。この範囲である場合、作製するポリエステルの粘弾性やガラス転移温度が液体現像剤として使用するために適切に制御される。
上述の単量体のうち、好適に使用される単量体としては、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、及び、ビスフェノールA、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールS、ビスフェノールZの各アルキレンオキサイド付加物が挙げられる。
重縮合触媒としては、公知のものを用いることができ、ブレンステッド酸やルイス酸等の酸系触媒や、スズ化合物等の金属触媒などが挙げられる。
付加重合性単量体としては、例えば、カチオン重合性単量体及びラジカル重合性単量体が挙げられるが、ラジカル重合性単量体であることが好ましい。
この場合に用いられるラジカル重合性単量体としては、具体的には、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン等のα−置換スチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン等の核置換スチレン、p−クロロスチレン、p−ブロモスチレン、ジブロモスチレン等の核置換ハロゲン化スチレン等のビニル芳香族類、(メタ)アクリル酸(なお、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及びメタクリルを意味するものとし、以下も同様とする。)、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸類、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の不飽和カルボン酸エステル類、(メタ)アクリルアルデヒド、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド等の不飽和カルボン酸誘導体類、N−ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物類、蟻酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル化合物類、N−メチロールアクリルアミド、N−エチロールアクリルアミド、N−プロパノールアクリルアミド、N−メチロールマレインアミド酸、N−メチロールマレインアミド酸エステル、N−メチロールマレイミド、N−エチロールマレイミド等のN−置換不飽和アミド類、ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルシクロヘキサン等の多官能ビニル化合物類、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ソルビトールトリ(メタ)アクリレート、ソルビトールテトラ(メタ)アクリレート、ソルビトールペンタ(メタ)アクリレート、ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多官能アクリレート類等が挙げられる。なお、これらの中で、N−置換不飽和アミド類、共役ジエン類、多官能ビニル化合物類、及び、多官能アクリレート類等は、生成された重合体に架橋反応を生起させることもできる。これらを、単独で、あるいは組み合わせて使用できる。
また、付加重合時に連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤としては、特に制限はなく、具体的には炭素原子と硫黄原子との共有結合を持つものが好ましく、例えば、チオール類が好ましく挙げられる。
なお、結着樹脂の重量平均分子量は、例えばゲル・パーミュエーション・クロマトグラフィ(GPC)等により測定することができる。
トナーの体積平均粒径は、0.1〜6μmであることが好ましく、0.5〜4μmであることがより好ましい。
トナー等のような粒子の平均粒径の測定には、コールターカウンターTA−II型(コールター社製)を用いることが好ましい。この場合、粒子の粒径レベルにより、最適なアパーチャーを用いて測定する。測定した粒子の粒径は体積平均粒径で表す。
また、粒子の粒径がおよそ3μm以下の場合や、
ナノメターオーダーの場合は、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置(LS13 320、ベックマン・コールター社製)を用いて測定することが好ましい。
着色剤としては、特に制限はなく、公知の着色剤を用いることができる。
着色剤として、イエロー、マゼンタ、シアン及び黒の4色を選び、各色のトナー粒子を含有する液体現像剤を組み合わせてフルカラーの再現に使用することができる。さらに、ブルー、グリーン、レッド、オレンジなどの特色を含有するトナー粒子を追加して色再現域の拡大を図ることができる。
具体的には例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドCローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレート、チタンブラックなどの種々の顔料や、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、チオインジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアジン系、チアゾール系、キサンテン系などの各種染料などが挙げられる。前記着色剤として、具体的には、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、アニリンブルー(C.I.No.50405)、カルコオイルブルー(C.I.No.Azoic Blue3)、クロムイエロー(C.I.No.14090)、ウルトラマリンブルー(C.I.No.77103)、デュポンオイルレッド(C.I.No.26105)、キノリンイエロー(C.I.No.47005)、メチレンブルークロライド(C.I.No.52015)、フタロシアニンブルー(C.I.No.74160)、マラカイトグリーンオクサレート(C.I.No.42000)、ランプブラック(C.I.No.77266)、ローズベンガル(C.I.No.45435)、これらの混合物などを好ましく用いることができる。
前記の着色剤の使用量は、トナーの全重量に対して、0.1〜20重量%であることが好ましく、0.5〜10重量%であることが特に好ましい。また、着色剤として、これらの顔料や染料等を1種単独で使用する、又は、2種以上を併せて使用することができる。
これらの分散方法としては、任意の方法、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用することができ、なんら制限されるものではない。
分散剤としては、特に制限はなく、低分子量の分散剤であっても、高分子量の分散剤であってもよいが、高分子分散剤であることが好ましい。
また、顔料誘導体としては、顔料等と高分子材料とが結合した顔料誘導体であってもよい。
顔料誘導体として具体的には、ソルスパース5000、ソルスパース22000(以上、日本ルーブリゾール(株)製)等が挙げられる。
帯電制御剤としては、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、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よりなる群から選ばれる化合物、及び、これらを二種以上組み合わせたものが好ましく使用できる。
これら帯電制御剤の添加量は、トナーの全重量に対し、0.1〜10重量%であることが好ましく、0.5〜8重量%であることがより好ましい。0.1重量%以上であると、帯電制御効果が十分得られ、また、10重量%以下であると、液体現像剤の電導度の過度な上昇を抑制される。
さらに、前記帯電制御剤と共に、金属石鹸、無機又は有機金属塩を併用することができる。そのような金属石鹸としては、トリステアリン酸アルミニウム、ジステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸マンガン、リノレン酸鉛、リノレン酸亜鉛、オクタン酸アルミニウム、オクタン酸カルシウム、オクタン酸コバルト、オレイン酸カルシウム、オレイン酸コバルト、パルミチン酸亜鉛、ナフテン酸カルシウム、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸鉛、ナフテン酸亜鉛、レジン酸カルシウム、レジン酸コバルト、レジン酸マンガン鉛、レジン酸亜鉛等を用いることができる。金属石鹸は帯電制御性も有するが、着色樹脂粒子の分散性の観点から有用である。また、無機及び有機金属塩としては、例えば金属塩中のカチオン性成分は、周期律表(IUPAC無機化学命名法改訂版1989年)の第1族、第2族、及び、第13族の金属よりなる群から選ばれ、それらのハロゲン化物、炭酸塩、酢酸塩、硫酸塩、ホウ酸塩、硝酸塩、及び、リン酸塩よりなる群から選ばれる塩である。
ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、ポリエチレンワックスポリプロピレンワックス、エチレン共重合体、プロピレン共重合体等が挙げられる。
上述の帯電制御剤やワックス等のような助剤は、着色剤を含有する前の結着樹脂中に配合して用いることもできる。
前記キャリアとしては、一般に液体現像剤の分散媒として用いられるものであれば特に限定されるものではないが、体積固有抵抗値が1010Ω・cm以上のものが好ましく用いられる。また、誘電率は3.5以上のものが好ましく用いられる。
このようなキャリアとしては、例えば、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ポリシロキサン類等が挙げられ、揮発性や安全性、毒性、臭気等の点からは、イソパラフィン系石油溶剤が適している。
このようなイソパラフィン系石油溶剤としては、アイソパーM、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーK(いずれもエクソンモービル社製)、シェルゾール71(シェル石油社製)等を挙げることができる。
キャリアの沸点としては、常圧(1気圧)において、140〜320℃であることが好ましく、160〜260℃であることがより好ましい。
キャリア中に含有される帯電制御剤としては、キャリア液中に存在し、ミセル形成能を有するイオン性、又は、非イオン性の帯電制御剤としては、リン脂質、油溶性石油スルフォネート、油溶性合成スルフォネート、イオン性、非イオン性の界面活性剤、親油性部と親水性部からなるブロック若しくはグラフト共重合体類、さらにまた環状、星状、樹状高分子(デンドリマー)等の高分子鎖骨格をもつ化合物を用いることができるが、中でも特に好ましいものは、液体現像剤の加熱条件や各種の熱履歴に対して化合物自体が熱的に安定であり、塩構造の帯電制御剤を用いた場合には、カチオンの安定化機能を有し、安定した分散性が得られるリン脂質、及び、油溶性石油スルフォネートや、不純物の排除が比較的容易な合成高分子化合物、例えば親油性部と親水性部からなるブロック又はグラフト共重合体類が好適に用いられる。
親油性部と親水性部からなるブロック又はグラフト共重合体類としては、親油性部として、ブタジエン、イソプレン、及び、アクリル酸、メタクリル酸を代表例とするα,β−エチレン不飽和酸のアルキルエステル等を単量体とするポリマーが好ましく用いられる。親水性部としては、四級化されたトリアルキルアミノポリマー、四級化されたピリジニウムポリマー等が好都合に用いられる。さらにまたポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロック共重合体も好ましく使用できる。これら親油性部と親水性部からなるブロックもしくはグラフト共重合体は、全体で1,000以上50,000以下の数平均分子量を持ち、ブロック共重合体の場合は、その構造がAB型、ABA型、BAB型のいずれでもよく、また、グラフト共重合体の場合は、櫛形のグラフト構造であってもよい。さらにまた、クラウンエーテル、大環状アミン、ポリノルボルネン等の環状高分子、スチレン星状高分子、ポリアルキルアミド−アルポロール等の樹状高分子(デンドリマー)等の高分子鎖骨格をもった化合物であってもよい。
ノニオン活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルキロールアミド等が挙げられる。
アニオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、アルキルナフタリンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸等がある。
カチオン界面活性剤としては、第一級ないし第三級のアミン塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
これら帯電制御剤の使用量は、前記着色樹脂粒子に対して、0.01重量%以上20重量%以下が好ましく、0.05重量%以上10重量%以下が特に好ましい。上記範囲であると、帯電制御効果が充分得られ、また、液体現像剤の電導度が適度である。また、帯電制御剤のキャリアに対する含有量としては、キャリアの重量あたり、0.01重量%以上10重量%以下であることが好ましく、0.05重量%以上1重量%以下であることがより好ましい。上記範囲であると、帯電制御効果が充分得られ、また、液体現像剤の電導度が適度である。
また、少量の添加で十分な帯電制御効果を発揮するため、これら帯電制御剤が前述したトナー粒子中の帯電制御剤と組み合わせて用いることも好ましい。
酸化防止剤としてはより具体的に、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、ジラウリルチオジプロピオネート、トリフェニルフォスファイト等を挙げられる。
ラジカル重合禁止剤としてはより具体的に、1,4−ジヒドロキシベンゼン、1,4−ナフトキノン、ジフェニルピクリルヒドラジル、N−(3−N−オキシアニリノ−1,3−ジメチルブチリデン)アニリンオキシド等を挙げられる。
現像装置の前記循環経路内に、濃縮トナーの替わりに、熱可塑性樹脂及び着色剤を含むトナー原料混合物を注入口から注入することができる。
トナー原料混合物は、着色剤及び熱可塑性樹脂の粒子を含む混合物でもよく、また、着色剤を内包する熱可塑性樹脂の粒子を用いてもよく、樹脂と着色剤とを着色樹脂溶解物としてもよい。注入に先立って、前記いずれかの熱可塑性樹脂の粒子、界面活性剤類及び帯電制御剤等をキャリア媒体と予め撹拌混合してもよい。
本実施形態の画像形成装置は、本実施形態の現像装置を備えたことを特徴とする。
本実施形態の現像方法は、電気絶縁性キャリア媒体中に熱可塑性樹脂と着色剤とを含有するトナー粒子を分散してなる液体現像剤により静電潜像を現像する現像器を用いた現像方法であって、現像剤貯蔵槽から前記現像器へ液体現像剤を送液ポンプにより供給する工程、前記現像剤貯蔵槽の底部から液体現像剤を排出して送液ポンプにより前記現像剤貯蔵槽の上部に戻す循環工程、及び、前記現像剤貯蔵槽と送液ポンプを含む循環回路の配管中に補給用濃縮トナーを局所的に注入する工程を有する。
本実施形態の画像形成方法は、像保持体表面に潜像を形成する潜像形成工程、前記像保持体表面に形成された潜像をトナー及びキャリアを含む液体現像剤により現像してキャリアを含むトナー像を形成する現像工程、前記像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程、被転写体表面にトナー像を定着する定着工程、を含むことが好ましい。
本実施形態の画像形成方法は、モノクロ画像の形成に使用できる他、イエロー、マゼンタ、シアン及び黒のトナーを使用してフルカラー画像の形成にも使用できる。フルカラー画像を形成する場合には、転写工程に、中間転写工程を含んでもよい。
本実施形態の画像形成方法は、像保持体表面に潜像を形成する潜像形成工程、及び、前記像保持体表面に形成された潜像をトナー及びキャリアを含む液体現像剤により現像してキャリアを含むトナー像を形成する現像工程を含むことが好ましい。
前記潜像形成工程、及び、前記現像工程は、特に制限はなく、電子写真法において公知の方法が挙げられ、湿式現像法において公知の方法が好ましく挙げられる。
また、前記現像工程に使用することができる液体現像剤としては、トナー(着色粒子)及びキャリアを含む公知の液体現像剤を使用でき、前記の液体現像剤が好ましく挙げられる。
前記潜像形成工程、及び、前記現像工程としては、例えば、特開平8−194387号公報、特開平9−15995号公報、及び、特開2002−296914号公報等に記載されているものが挙げられる。
本実施形態の画像形成方法は、前記像保持体表面に形成されたキャリアを含むトナー像を被転写体表面に転写する中間転写工程を含むことが好ましい。
前記中間転写工程としては、トナー像を被転写体表面に転写することが可能な方法であれば特に制限はなく、公知の方法が用いられる。
被転写体としては、前述したものが好適に用いられる。
前記中間転写工程では、2次転写などの2回以上の転写を行う工程であってもよく、また、被転写体として、1次及び2次転写部材等を備えていてもよい。
本実施形態の画像形成方法は、前記被転写体表面にトナー像を定着する定着工程を含むことが好ましい。
前記定着工程は、特に制限はなく、電子写真法において公知の定着方法が用いられ、湿式現像法において公知の定着方法が好ましく挙げられる。
また、前記定着工程における定着方法は、特に制限はなく、熱により定着しても、圧力により定着しても、熱及び圧力を組み合わせて定着してもよく、必要に応じて、他の公知の方法を使用、又は、更に組み合わせてもよい。
前記定着工程としては、例えば、特開平8−194387号公報、特開平9−15995号公報、及び、特開2002−296914号公報等に記載されているものが挙げられる。
図1に示した現像装置を使用して、装置構成と液体現像剤の性能評価を行った。
液体現像剤の組成は以下の通りであった。
シアン顔料を含有するポリエステル樹脂(Tg:55℃、Mw:31,000)
2重量部
アイソパーG(エクソンモービル社製) 97重量部
シアン顔料を含有するポリエステル樹脂(Tg:55℃、Mw:31,000)
20重量部
油溶性合成スルフォネートナトリウム塩(スルホール400、松村油脂社製)
0.1重量部
アイソパーG(エクソンモービル社製) 75重量部
現像剤の貯蔵槽を含む循環回路に濃縮トナー液を注入しながら、液体現像剤を数回循環して最終的に得られた液体現像剤の分散性能を後記のような評価基準により観察して、結果を表1に記入した。
実施例2は、実施例1の装置構成を基準として、以下の変更を行った。局所的注入口をベンチュリー型からインジェクション型(配管内に枝管を挿入加工して作製)に変更し、送液ポンプをホモジナイザー型からギア型(マーグ社製)に変更し、さらに補助混合手段としてスタティックミキサー(ノリタケ社製)を設けた。これらの変更以外は、実施例1と全く同様にして、液体現像剤を同じ回数循環して最終的に得られた液体現像剤の分散性能を観察して、得られた結果を表1に記入した。
なお、トナー原料混合物としては以下の混合物を使用した。
シアン顔料(PB15:3、大日精化(株)製) 0.3重量部
ポリエステル樹脂(Tg:51℃、Mw:24000) 5重量部
メチルエチルケトン(和光純薬工業(株)製) 2重量部
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.1重量部
ノルパー15(エクソンモービル社製) 92重量部
比較例1は、実施例1の装置構成を基準として、以下の変更を行った。濃縮トナー液を循環回路に注入することなく、貯蔵槽に注入し、送液ポンプを実施例2と同じくギア型に変更した。これらの変更以外は、実施例1と全く同様にして、液体現像剤を同じ回数循環して最終的に得られた液体現像剤の分散性能を観察して、得られた結果を表1に記入した。
比較例2は、トナー原料混合物を循環回路ではなくて現像剤貯蔵槽に注入した以外は比較例1と同様にして試験を行った。
(沈殿性の評価)
調液した液体現像剤を現像装置から排液して、配管内特に現像剤貯蔵部における堆積量を以下のように評価した。
評価1:付着も堆積も認められず
評価2:多少の付着が認められたが、堆積は認められず
評価3:付着を認められ、粗粉の堆積が認められた
評価4:付着が多く認められ、堆積も多少あり
評価5:付着が多く認められ、層状の堆積がある
分散処理後の液体現像剤を回収して、トナー粒子の粒度分布を調べた。
評価1:1ピークの粒度分布
評価2:多少広めの1ピークの粒度分布
評価3:幅広ではあるが1ピークの粒度分布
評価4:複数ピークの粒度分布を有し、中心粒径も大きい
評価5:複数ピークの粒度分布を有し、粗分も存在した
評価1:特に良好
評価2:実用上問題なく、良好
評価3:実用に耐えない
(備考)
表1中、「ホモジ」はホモジナイザーを示し、「スタテッィク」はスタティックミキサーを示す。
4:像保持体
6:液体現像剤
10:現像器
20:貯蔵槽
21:現像剤排出口
30:濃縮トナー容器
31:送液用ポンプ
33:ディスペンス用ポンプ
35:注入口
37:補助混合手段
38:濃度センサー
39:現像剤戻し口
40:流量弁
41:流量弁
42:現像回路配管
45:キャリア回収槽
46:三方弁
48:現像回路戻し口
C:循環回路
D:現像回路
Claims (5)
- 電気絶縁性のキャリア媒体中に熱可塑性樹脂と着色剤とを含有するトナー粒子を分散してなる液体現像剤により、静電潜像を現像する現像器を有する現像装置であって、
現像剤を貯蔵する貯蔵槽の底部から前記貯蔵槽の上部に液体現像剤を循環する循環回路に送液ポンプを有し、
前記循環回路中に補給用の濃縮トナーを局所的に注入する注入口を有することを特徴とする
現像装置。 - 前記送液ポンプに加え、前記循環回路に混合を補助する補助混合手段を有する、請求項1に記載の現像装置。
- 前記貯蔵槽が円筒部に接続された円錐状の底部を有し、前記底部から液体現像剤を排出する現像剤排出口、及び、前記貯蔵槽の円筒部の円周方向に液体現像剤を戻す現像剤戻し口を有する、請求項1又は2に記載の現像装置。
- 前記循環回路内に、前記補給用の濃縮トナーの替わりに熱可塑性樹脂及び着色剤を含むトナー原料混合物を局所的に注入する注入口を有する、請求項1〜3いずれか1つに記載の現像装置。
- 請求項1〜4いずれか1つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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