JP2012181481A - 画像形成方法、画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】トナーで形成された箔転写面上に箔を転写する際、箔転写面と箔との間に十分な接着強度が得られ、かつ、加熱による箔転写面の変形がなく忠実な箔画像形成を行う画像形成方法と画像形成装置を提供する。
【解決手段】120℃における貯蔵弾性率が1.0×10N/m以上1.0×10N/m以下となるトナーを用いて箔転写面を形成し、ニップ部通過時間tに対して0.1t以上0.6t以下のタイミングで最大圧力を付与する画像形成方法、画像形成装置。
【選択図】図1

Description

本発明は、基体(画像支持体)上に箔画像を形成する画像形成方法と画像形成装置に関し、電子写真方式により箔転写面と呼ぶトナー画像を形成し、形成したトナー画像上に箔を転写させて箔画像を形成する画像形成方法と画像形成装置に関する。
たとえば、製本、商業印刷分野やカードビジネス分野、あるいは、化粧品容器等のプラスチック成形等の分野では、「箔押し」と呼ばれる処理技術が行われている。この技術は、「ホットスタンプ法」とも呼ばれ、金属製の押し型と呼ばれる圧着部材を用いて熱と圧力の作用で基体表面に箔で作製された文字や絵柄を転写させ、一般印刷で表現が困難な金属感や光沢のある高級なイメージを付与することができる。また、最近ではキャッシュカードやクレジットカード等の偽変造防止やセキュリティのために設けられるホログラムにも箔転写の技術が展開されている。
箔押しに使用される転写箔は、たとえば、樹脂製のフィルム状基材面に離型剤層を設け、その上に保護層や転写材層、接着剤層を配置させた構造を有し、箔を含有する転写材層は主に金属蒸着やインクを用いて形成されるものである。この様な構造を有する転写箔は、箔を転写させる素材や用途が拡大に伴って改良が進められてきた。たとえば、有機ケイ素化合物と反応性有機化合物を含有した保護層を設けることにより箔画像の耐久性を向上させたものや、基材から剥離した後に電子線照射を行って強固な保護層を形成する様にした転写箔等が検討された(たとえば、特許文献1、2参照)。また、前述したキャッシュカードやクレジットカード用の転写箔は、精密な模様を正確に、かつ、バリや欠け等の不良を発生させない転写が求められ、たとえば、高分子液晶材料を転写材層に含有させてこの課題を解消している(たとえば、特許文献3参照)。
一方、手間をかけずに箔転写を行う方法も検討され、その中に、トナーを用いて基体上に樹脂層を形成し、その上に箔を転写する技術が検討されていた。この技術は、加熱によりトナーと転写箔の接着層を軟化、溶融させ、樹脂層と転写箔を接着させるもので、基体と箔の間に強固な接着力を発現させることができる。具体的な技術として、たとえば、基体上にトナーを用いて凸状の画像や意匠模様の画像を形成し、形成したトナー画像面に転写箔を重ね合わせて熱圧着して、箔を転写させ、箔画像を形成するものが挙げられる(たとえば、特許文献4参照)。
また、基材上に予めトナーを付着させておき、この上に蒸着箔シートを重ね、その上からアイロンでホットプレスした後、蒸着箔シートを基材から剥がすことにより、基材上に金属箔の画像を形成する技術もある(たとえば、特許文献5参照)。そして、トナーを用いて箔を転写する技術は、従来技術では必要とされていた押し型を使用せずに箔の転写が行えるので、箔転写作業の短縮化や箔の転写を行う装置を簡素化することができる。
この様に、トナーを用いて箔転写面と呼ばれる樹脂層を基材上に形成し、この上に転写箔を接触させた状態で加熱を行い、箔転写面上へ箔を接着させることにより、基材上に箔画像を形成する技術がある。
特開平9−1995号公報 特開2007−15159号公報 特開2009−90464号公報 特開平1−200985号公報 特開2000−127691号公報
上記方法では、箔を転写するときに一度トナー画像を定着させて形成した箔転写面を再び加熱して軟化させるので、せっかく箔転写面を精度よく形成しても変形するおそれがあった。そして、変形した箔転写面に箔を転写すると、所定形状から逸脱した形状の箔画像が形成され、箔画像の忠実な再現性に影響を与えた。具体的には、箔を転写するときの加熱により箔転写面が溶融、変形して所定よりも太い線画像や輪郭の変形したドット画像が形成され、とりわけ、細線画像や微細なドット画像を用いる複雑で細緻な箔画像の形成に影響を与えた。
そこで、箔転写面の変形を防ぐために溶融しにくいトナーを使用することも検討したが、形成した箔画像は転写箔との間に良好な接着性が得られず、箔転写面より剥がれ易くなった。この結果から、箔転写面形成用トナーは、転写箔を転写するときには加熱により変形しないものの箔を強固に接着させる軟化性を発現することが必要なものであることが分かった。
本発明は、トナーで形成された箔転写面上に箔を転写する際、箔転写面と箔との間に十分な接着強度が得られ、かつ、加熱により箔転写面が変形することなく箔画像を忠実に形成する画像形成方法と画像形成装置を提供することを目的とするものである。具体的には、線画像や微細ドット画像では線や点が太いものにならず、四角形や三角形あるいは星形等のかどのある画像ではかどが丸みを帯びずに忠実に再現させる箔画像形成の画像形成方法と画像形成装置を提供することを目的とする。また、形成した箔画像上にシワや破断等の画像不良がみられない良好な仕上がりの箔画像を形成する画像形成方法と画像形成装置を提供することを目的とするものである。
本発明者は、上記課題が以下に記載のいずれかの構成により解消されるものであることを見出した。すなわち、請求項1に記載の発明は、
『少なくとも、
感光体を露光して静電潜像を形成する工程と、
静電潜像が形成された前記感光体にトナーを供給して箔転写面を形成する工程と、
前記感光体に形成された箔転写面を基体に転写する工程と、
前記基体に転写された箔転写面を定着する工程と、
前記箔転写面が定着された基体に転写箔を供給する工程と、
前記転写箔を前記箔転写面に接触させた状態のもとで加熱して前記箔転写面に箔を転写する工程を有する画像形成方法であって、
前記箔転写面の形成に使用されるトナーは、120℃における貯蔵弾性率G′が1.0×10N/m以上1.0×10N/m以下であり、
前記箔転写面に箔を転写する工程は、
前記転写箔と前記箔転写面が加熱部材と加圧部材で形成されるニップ部を通過するときに箔転写面に箔を転写するものであり、
前記転写箔と前記箔転写面が前記ニップ部を通過する時間をtとしたとき、0.1t以上0.6t以下の時間内に前記転写箔と前記箔転写面へ最大圧力が付与されるものであることを特徴とする画像形成方法。』というものである。
請求項2に記載の発明は、
『前記転写箔と前記箔転写面へ付与される最大圧力が200kPa以上450kPa以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。』というものである。
請求項3に記載の発明は、
『前記加熱部材が加熱ロールであり、前記加圧部材が少なくともベルト部材と前記ベルト部材を押圧する押圧部材を有するものであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成方法。』というものである。
請求項4に記載の発明は、
『前記加熱部材が加熱ロールであり、前記加圧部材が加圧ロールであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成方法。』というものである。
請求項5に記載の発明は、
『前記箔転写面の形成に使用されるトナーに含有される結着樹脂は、
少なくとも、カルボキシル基を有するビニル系単量体を用いて形成される重合体を含有するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成方法。』というものである。
請求項6に記載の発明は、
『前記箔転写面の形成に使用されるトナーに含有される結着樹脂が、
少なくとも、メタクリル酸を用いて形成される重合体を含有するものであることを特徴とする請求項5に記載の画像形成方法。』というものである。
請求項7に記載の発明は、
『前記箔転写面の形成に使用されるトナーは、
少なくとも、スチレン、n−ブチルアクリレート、メタクリル酸を用いて形成される共重合体樹脂を含有するものであることを特徴とする請求項6に記載の画像形成方法。』というものである。
請求項8に記載の発明は、
『前記箔転写面の形成に使用されるトナーは、
少なくとも、複数回の重合反応を行う工程を経て前記共重合体樹脂を含有する樹脂微粒子を作製する工程と、
前記工程で作製した前記樹脂微粒子を水系媒体中で凝集、融着させる工程を経て作製されるものであることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の画像形成方法。』というものである。
請求項9に記載の発明は、
『少なくとも、
露光手段による露光により静電潜像を形成する感光体と、
静電潜像が形成された前記感光体にトナーを供給して箔転写面を形成する箔転写面形成手段と、
前記感光体に形成された箔転写面を基体に転写する転写手段と、
前記基体に転写された箔転写面を定着する定着手段と、
前記定着手段により箔転写面が定着された基体に転写箔を供給する転写箔供給手段と、
前記転写箔供給手段により供給された転写箔を前記箔転写面に接触させ、前記箔転写面に前記転写箔が接触した状態の下で加熱を行って前記箔転写面へ箔を転写する箔転写手段を有する画像形成装置であって、
前記箔転写面形成手段より供給されるトナーは、120℃における貯蔵弾性率G′が1.0×10N/m以上1.0×10N/m以下であり、
前記箔転写手段は、少なくとも、
前記箔転写面と前記転写箔を接触させた状態で通過させるニップ部を形成する加熱部材と加圧部材を有するものであり、
前記加熱部材と前記加圧部材は、
前記転写箔と前記箔転写面が前記ニップ部を通過する時間をtとすると、0.1t以上0.6t以下の時間内に最大圧力を前記転写箔と前記箔転写面に付与するものであることを特徴とする画像形成装置。』というものである。
請求項10に記載の発明は、
『前記箔転写手段により、前記転写箔と前記箔転写面へ付与される最大圧力が200kPa以上450kPa以下であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。』というものである。
請求項11に記載の発明は、
『前記箔転写手段は、
加熱部材として加熱ロールを有し、加圧部材として少なくともベルト部材と前記ベルト部材を押圧する押圧部材を有するものであることを特徴とする請求項9または10に記載の画像形成装置。』というものである。
請求項12に記載の発明は、
『前記箔転写手段は、
加熱部材として加熱ロールを有し、加圧部材として加圧ロールを有するものであることを特徴とする請求項9または10に記載の画像形成装置。』というものである。
請求項13に記載の発明は、
『前記箔転写面の形成に使用されるトナーに含有される結着樹脂は、
少なくとも、カルボキシル基を有するビニル系単量体を用いて形成される重合体を含有するものであることを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載の画像形成装置。』というものである。
請求項14に記載の発明は、
『前記箔転写面の形成に使用されるトナーに含有される結着樹脂が、
少なくとも、メタクリル酸を用いて形成される重合体を含有するものであることを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。』というものである。
請求項15に記載の発明は、
『前記箔転写面の形成に使用されるトナーは、
少なくとも、スチレン、n−ブチルアクリレート、メタクリル酸を用いて形成される共重合体樹脂を含有するものであることを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。』というものである。
請求項16に記載の発明は、
『前記箔転写面の形成に使用されるトナーは、
少なくとも、複数回の重合反応を行う工程を経て前記共重合体樹脂を含有する樹脂微粒子を作製する工程と、
前記工程で作製した前記樹脂微粒子を水系媒体中で凝集、融着させる工程を経て作製されるものであることを特徴とする請求項13〜15のいずれか1項に記載の画像形成装置。』というものである。
本発明によれば、トナーで形成された箔転写面上に箔を転写すると、箔転写面と箔との間に十分な接着強度が得られ、かつ、加熱による箔転写面の変形を起こさずに箔画像を忠実に形成することを可能にしている。具体的には、線画像や微細ドット画像を形成したときには線画像やドット画像が太くならず、四角形や三角形あるいは星形等のかどのある画像を形成したときにはシャープなかどを有する箔画像を忠実に作製することを可能にしている。また、形成した箔画像上にシワや破断等の画像不良がみられず、良好な仕上がりの箔画像を安定して形成することを可能にしている。
加熱ローラとシームレスの加圧ベルトを有する箔転写装置の概略図である。 加熱ローラと加圧ローラを有する箔転写面装置の概略図である。 基体上に形成された箔転写面上に箔を転写する手順を示す模式図である。 静電潜像方式により箔転写面を形成する箔転写面形成装置の概略図である。 箔画像とフルカラートナー画像の形成が可能な画像形成装置の断面構成図である。 中間転写ベルト、箔転写装置、転写箔供給部の配置例を示す概略図である。 転写箔の断面構造を示す模式図である。 ニップ部における圧力分布を測定する圧力分布システムの概略図である。 実施例で使用した評価用試料(プリント物)の箔画像レイアウトを示す模式図である。
本発明は、基体上の箔を転写する個所に箔転写面と呼ぶ層を形成し、当該層上に箔を転写して箔画像を形成する画像形成方法に関する。本発明では、120℃における貯蔵弾性率G′が1.0×10N/m以上1.0×10N/m以下となるトナーを用いて箔転写面が形成され、形成した箔転写面への箔の転写は、加熱部材と加圧部材で形成されるニップ部に転写箔と箔転写面を通過させて行っている。そして、転写箔と箔転写面がニップ部を通過する時間をtとすると、0.1t以上0.6t以下の時間内に最大圧力が転写箔と箔転写面に加わるものである。本発明では、これらの構成により上記課題が解消されることを見出した。
本発明者は、トナーで作製された箔転写面上に箔を精度よく転写させるには、転写箔を箔転写面にぴったりと保持、固定させることが必要で、これはニップ部通過開始直後の早い段階で行うのがよいと考えた。すなわち、転写箔が箔転写面にぴったりと固定されていれば、両者は一体化した状態で狭いニップ部を通過できるので、ニップ部を通過するときに生ずるストレスで転写箔がずれてシワを発生させる様なことを回避できると考えた。
また、ニップ部通過開始直後は箔転写面の接着力がまだ弱く、箔転写面が転写箔を強固に保持することが困難なものと予想されたことから、通過開始直後はニップ部へ加える圧力を大きくして箔転写面の接着力をカバーしようと考えた。そして、箔転写面が十分に加熱されて軟化した段階では、ニップ部へ加える圧力を小さくして箔転写面の変形を回避しようと考えた。
この様な思想に基づいて、本発明者は検討を進め、箔転写面を形成するトナーの貯蔵弾性率と箔転写面に箔を転写する際にニップ部へ加えられる圧力をそれぞれ上述した様に規定することで、本発明の課題が解消されることを見出したのである。
以下、本発明について詳細に説明する。
ここで、本発明で用いられている用語について説明する。先ず、「箔転写面」とは、画像支持体やプラスチック成形品等の基体上で箔を転写させる領域のことをいい、本発明ではトナーを用いて形成されるものである。
また、本発明では、「製品」や「基体」という用語を用いているが、いずれも公知の画像形成方法により画像を形成することが可能な「画像支持体」と呼ばれる支持体より構成されるものである。ここで、「製品」とは、「基体」の上に少なくとも箔を転写させ、箔により装飾された形態を有するもので、ユーザが使用可能な状態のものをいう。また、「基体」とは、箔による装飾を施すもののことをいい、具体的には、紙やPET(ポリエチレンテレフタレート)ベース等の画像支持体と呼ばれるものが代表的であるが、立体形状のプラスチック成形品等もその範疇に含むものとする。さらに、本発明では、箔転写面が形成されたものや箔を転写したもの等、ユーザへの提供可能な状態の前段階におかれているものも「基体」と呼んでいる。
さらに、本発明でいう「箔」とは、「転写箔」とも呼ばれるもので、一般印刷では表現が困難な金属感や光沢感を有する文字や絵柄を画像支持体上に付与するために使用されるものである。転写箔は表現の種類により、金銀箔、カラー顔料箔、ホログラム箔等、様々な種類のものがあるが、本発明ではその種類は限定されるものではない。これら転写箔を用いることにより、金色や銀色の画像や金属光沢をもったカラー画像表現、あるいはホログラム画像の形成を可能にしている。また、転写箔の構成は、たとえば、後述する図7に示す様な層構造を有するものである。すなわち、ベースとなる支持体の上に、離型層、箔の層、接着層等が設けられた構成を有するもので、画像支持体上にトナーで形成された箔転写面に接着可能にしたものである。なお、箔の層は着色層や蒸着層等から構成されるものであり、また、離型層は剥離層とも呼ばれるものである。
最初に、本発明に係る画像形成方法について簡単に説明する。本発明に係る画像形成方法は、少なくとも、
感光体を露光して静電潜像を形成する工程、
静電潜像が形成された上記感光体にトナーを供給して箔転写面を形成する工程、
上記感光体に形成された箔転写面を基体に転写する工程、
上記基体に転写された箔転写面を定着する工程、
上記箔転写面が定着された基体に転写箔を供給する工程、
上記転写箔を上記箔転写面に接触させた状態のもとで加熱して上記箔転写面に箔を転写する工程を有するものである。
本発明に係る画像形成方法は、120℃における貯蔵弾性率G′が1×10N/m以上1×10N/m以下となるトナーを用いて箔転写面を形成するものである。また、上述の「上記転写箔を上記箔転写面に接触させた状態のもとで加熱して上記箔転写面に箔を転写する工程」は、加熱部材と加圧部材で形成されるニップ部に転写箔と箔転写面を通過させるものである。そして、転写箔と箔転写面がニップ部を通過する時間をtとすると、0.1t以上0.6t以下の時間内に最大圧力が転写箔と箔転写面に付与される。なお、当該最大圧力は、たとえば、200kPa以上450kPa以下にすることが好ましい。
ここで、本発明でいう箔転写手段に該当するトナーで形成された箔転写面上へ箔を転写する箔転写装置について説明する。本発明で使用される箔転写装置は、加熱部材と加圧部材で形成されるニップ部へ箔転写面を有する基体と転写箔を重ねた状態で搬送されてきたものを、当該ニップ部で加熱、加圧することにより箔転写面上へ箔を転写するものである。加熱部材と加圧部材により形成されるニップ部で箔転写面と転写箔を加熱して箔転写面上へ箔を転写する装置の具体例としては、たとえば、電子写真方式の画像形成装置で使用される定着装置等がある。
そして、本発明で使用される箔転写装置は、転写箔と箔転写面のニップ部通過時間をtとすると、0.1t以上0.6t以下というニップ部通過開始より初期の段階に転写箔と箔転写面へ最大圧力が加わる様にしているものである。上記タイミングで最大圧力を受けることは、箔転写面にとっては十分に軟化する前の状態なので圧力による変形が回避され、転写箔にとっては接着層が接着可能なレベルに溶融している段階なので最大圧力を受けて箔転写面へ強固に接着することができる。したがって、最大圧力の加わるタイミングが0.1t未満の場合は、転写箔の接着層が十分に溶融していない状態なので箔転写面に箔が接着せずに転写できないことや箔が転写しても接着力が弱くて剥がれ易い仕上がりになるおそれがある。
本発明では、箔転写装置を構成する加熱部材と加圧部材により形成されるニップ部の最大圧力を規定するものであるが、最大圧力の測定はたとえば市販の圧力分布測定システムを用いて行うことが可能である。市販の圧力分布測定システムは、たとえば、2枚のフィルム状樹脂シートで構成されるセンサシートと呼ばれる検知手段を測定部位にセットし、当該センサを測定部位に接触させて圧力の変化を検知する触覚型のセンサを用いて測定が行われる。
センサシートを用いた圧力分布測定システムについてさらに説明する。図8は加熱部材と加圧部材により形成されるニップ部Nにおける圧力分布の測定を行うことが可能な圧力分布測定システムの概略図で、図8(a)はシステム構成図、図8(b)はセンサシートの概要図である。図8(a)に示す圧力分布測定システム80は、コンピュータ81、センサコネクタ82、センサシート83より構成される。
また、センサシート83は、図8(b)に示す様に、2枚の樹脂フィルム831にそれぞれ一定間隔で電極832が設けられ、片方の樹脂フィルムに設けられた電極ともう片方の樹脂フィルムに設けられた電極は直交する様に配置されている。電極832はこの直交配置から行電極と列電極と呼ばれ、行電極と列電極の交点が測定点を形成する。この様に配置される電極832は、導電性ペースト層833と感圧導電性インク層834より形成されている。
樹脂フィルム831は厚さ約0.1mmのポリエチレンテレフタレート(PET)製のものである。また、導電性ペースト層833は、樹脂中に銀粒子やカーボンブラックを導電性フィラーとして分散させたペースト物で形成されているもので、感圧導電性インク層834は、公知の感圧抵抗性物質を含有するインクを用いて形成されているものである。
図2の圧力分布測定システムで行われる圧力分布の測定は、行電極と列電極の交点である測定点の抵抗値を測定することにより行われる。すなわち、センサシート83に負荷が加えられていないとき、測定点では行電極と列電極を構成する感圧導電性インク層834同士が軽く接触し、このときの測定点における抵抗値は数MΩレベルの値になる。次に、センサシート83の両面より負荷が加えられているとき、測定点では感圧導電性インク層834同士が押し付けられて導通が生じて抵抗値が低下することになり、加えられる負荷が大きくなるほど抵抗値は低下する。
この様に、測定点における電気抵抗値の変化を読み取ることにより、各測定点に付与される圧力を検知することができる。本発明で使用可能な圧力分布測定システムの具体例としては、たとえば、蒲田工業株式会社とニッタ株式会社より提供される「タクタイルセンサシステム」があり、当該測定装置にはニッタ株式会社製のセンサシート「PINCH A3−40」が用いられる。
センサシート「PINCH A3−40」を用いた「タクタイルセンサシステム」で加熱部材と加圧部材で形成されるニップ部の測定を行う場合、当該ニップ部に前記センサシートをセットした後、加熱部材と加圧部材を加圧状態にして30秒間静置する。その後、基体搬送方向の座標x(単位;mm)におけるニップ部の圧力値p(x)(単位;kPa)を計測し、基体搬送方向の座標xを搬送速度で除すことにより、基体のニップ部通過時間tを算出する。そして、最も高い圧力値を最大圧力とし、その時間をtmaxとする。
図1と図2に本発明で使用可能な箔転写装置の具体例を示す。図1(a)は加熱ローラと加圧ベルトによりニップ部を形成する構成の箔転写装置である。図1(a)の箔転写装置50は、加熱部材である加熱ロール51と加圧部材であるシームレスベルト(加圧ベルト)52より構成され、シームレスベルト52の使用によりニップ部Nを拡く確保することが可能である。
また、シームレスベルト52内部には、シームベルト52を加熱ロール51へ接触、押圧させてニップ部Nを形成する圧力パッド53aと53b等より構成される押圧部材53、及び、潤滑剤供給部材54が設けられている。また、図中の56は分離爪、Pは箔転写面Hが形成されている基体、Fは転写箔を表すものである。分離爪56は、ニップ部Nを通過してきた基体Pや転写箔Fが加熱ロール51に巻き付くのを防ぐために設けられているものである。
加熱ロール51は、金属製のコア(円筒状芯金)51aの周囲に耐熱性弾性体層51b、及び離型層(耐熱性樹脂層)51cより形成され、コア51aの内部には加熱源としてハロゲンランプ55が配置されている。加熱ロール51の表面温度は温度センサ55により計測され、その計測信号に基づいて図示しない温度コントロールによりハロゲンランプ54がフィードバック制御され、加熱ロール51表面が一定温度になる様に調整される。
金属製のコア51aは、たとえば、鉄やアルミニウム、銅等の金属やこれらの合金で作製されるもので、厚さは消費エネルギーと強度とのバランスを考慮して0.1〜2mm程度が好ましい。また、離型層51c表面にはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)や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)等のフッ素樹脂が用いられ、厚さは10〜500μmが好ましい。また、離型層51cはLTV、RTV、HTV等の耐熱性のシリコンゴムやシリコンスポンジゴム等の弾性体で構成され、厚さは0.1〜30mmが好ましい。
次に、シームレスベルト52は、加熱ロール51に巻き付く様に接触してニップ部Nを形成している。シームレスベルト52の内側に設けられている押圧部材53は、表面に低摩擦層を有する圧力パッド53a等がシームレスベルト52を介して加熱ロール51を押圧する様に配置されている。図中の押圧部材53は、強いニップ圧を付与する圧力パッド53aと、弱いニップ圧を付与する圧力パッド53bが設けられ、金属等で作製されるホルダ53cに保持されている。
ホルダ53cには、シームレスベルト52がスムーズに摺動回転するようにベルト走行ガイドが取り付けられている。ベルト走行ガイドはシームレスベルト52内面と摺擦するため摩擦係数が低い材質が望ましく、かつ、シームレスベルト52から熱を奪いにくいように熱伝導性の低い材質のものが好ましい。なお、シームレスベルト52の材質の具体例としては、たとえばポリイミド等が挙げられる。
前述の図1に示す押圧部材53は、圧力パッド53aが本発明でいう最大圧力を付与するもので、圧力パッド53aは転写箔Fと箔転写面Hを有する基体Pがニップ部Nを搬送中に最大圧力を付与する様に配置されている。そして、転写箔Fと箔転写面Hを有する基体Pがニップ部Nを搬送し始めた直後から中盤にかけてのタイミングで最大圧力を付与するものである。
本発明では、転写箔と箔転写面のニップ部通過時間tのうち0.1t以上0.6t以下のタイミングで最大圧力を付与するものであるが、上記範囲で最大圧力を付与するタイミングはたとえば圧力パッド53aの断面形状を変える等の公知の方法で対応する。圧力パッド53aの断面形状を変えたものの例を図1(b)に模式的に示すが、図ではシームレスベルト52と接触する面、すなわち前述の低摩擦層を有する表面に該当する部位を2つの矢印で挟んで示している。
図1の箔転写装置50の押圧部材53を構成する圧力パッド53aは、図1(b)に示す様に、シームレスベルト52と接触する面上の任意の個所に尖った部位を有するもので、この尖った部位より付与される押圧力が最大圧力となるものである。図中、最大圧力を付与する尖った部位の位置を矢印で示している。たとえば、図1(b)中の圧力パッド53aaは接触面上の尖った部位を右寄りに配置したもので、図1(a)の箔転写装置50にセットしたときに0.1tのタイミングで最大圧力を付与することが可能である。また、(b)中の圧力パッド53abは接触面上の尖った部位を中央に配置したもので、図1(a)の箔転写装置50にセットしたときに0.3tのタイミングで最大圧力を付与することを可能にするものである。さらに、図1(b)中の圧力パッド53acは接触面上の尖った部位を図の左寄りに配置したもので、図1(a)の箔転写装置50にセットしたときに0.6tのタイミングで最大圧力を付与することが可能である。
また、図2に示す加熱ロールと加圧ロールより構成される箔転写装置を使用することも可能である。図2に示すタイプの箔転写装置は、転写箔と箔転写面のニップ部通過時間tとしたとき、ほぼ0.5tのタイミングで転写箔と箔転写面に最大圧力を付与するものである。
図2の箔転写装置50は、加熱ロール51と、これに当接する加圧ロール58とを有している。図中の加熱ロール51は、前述した図1の箔転写装置で説明したものと同じ構成を有するので説明を省略し、以下、加圧ロール58について説明する。
加圧ロール58は、芯金58a表面に弾性体製の被覆層58bを有し、被覆層58bを構成する弾性体には、たとえば、ウレタンゴム、シリコンゴム等の各種軟質ゴムやスポンジゴムが用いられ、この中でもシリコンゴムとシリコンスポンジゴムが好ましい。また、被覆層58bの厚さは0.1〜30mmが好ましい。
また、加熱ロール51と加圧ロール58の間に形成されるニップ部Nの幅(ニップ幅)は8〜40mmのもので、好ましくは11〜30mmに設定するものである。
前述した様に、本発明では転写箔と箔転写面が前記ニップ部Nを通過する時間をtとしたとき、0.1t以上0.6t以下のタイミングで転写箔と箔転写面に最大圧力が付与されるものである。そして、ニップ部Nを通過中の転写箔と箔転写面へ付与される最大圧力は200kPa以上450kPa以下であることが好ましい。最大圧力を200kPa以上450kPa以下とすることにより、加熱を開始してそれほど時間が経過していない段階で接着力があまり発現されていない箔転写面に箔を強固に接着させることが可能である。また、圧力が箔転写面を変形あるいは破損させるレベルではないのでストレスによる画像劣化を起こすおそれがないので好ましいものである。
次に、本発明に係る画像形成方法で使用される箔転写面形成用のトナーの貯蔵弾性率G′について説明する。本発明で使用されるトナーは、前述した様に、120℃における貯蔵弾性率G′が1×10N/m以上1×10N/m以下となるものである。本発明では、120℃における貯蔵弾性率G′の値が上記範囲内となるトナーを用いることにより、箔を転写する際に加熱しても箔転写面は変形せず、しかも箔を強固に接着させるための軟化性を発現することを可能にしている。
この様に、本発明者は箔転写面を形成するトナーの粘弾性に着目し、箔転写面を形成するトナーの120℃における貯蔵弾性率G′の値を前述の様に規定することで、箔転写の際に加わるストレスで変形することのない箔転写面が得られることを見出している。したがって、120℃における貯蔵弾性率G′が1×10N/m未満のトナーを用いた場合は、形成される箔転写面は箔を転写するときに受けるストレスにより変形するおそれがあり、細線や微細ドット等の精緻な箔画像を正確に形成することができなくなる。また、貯蔵弾性率G′が1×10N/mよりも大きなトナーを用いた場合は、形成される箔転写面は箔を転写するときに受けるストレスで変形するおそれはないものの十分な軟化性が得られず、箔と箔転写面の間で良好な接着性が得られなくなる。たとえば、箔を転写する工程で箔が箔転写面に接着しないことや、たとえ箔を転写する工程で箔転写面に箔を接着させることができても接着力が弱いのでユーザが使用中に箔がはげおちることが想定される。
本発明で使用されるトナーの120℃における貯蔵弾性率G′は、公知の粘弾性測定装置により測定が可能で、具体例としては、たとえば、後述するソリキッドメータ「MR−500型((株)レオロジ社製)」等がある。
貯蔵弾性率G′についてさらに説明する。本発明で使用されるトナーの貯蔵弾性率G′は、以下に述べる様に、トナーの動的粘弾性に関する概念に基づくものである。動的粘弾性は、正弦振動の様に時間とともに変化する歪みあるいは応力を試料に与えて、それに対する応力やひずみを測定することにより試料の粘弾性を評価するものである。この様に、正弦振動を介して得られる粘弾性のことを動的粘弾性といい、正弦振動により得られる弾性率は、通常、複素数の形で表されるものである。
弾性率Gは、物体の変形しにくさを表す物理量で、加えられる応力σと応力σの作用で生ずるひずみγとの比で表されるものである。そして、動的粘弾性における弾性率は複素弾性率Gと呼ばれ、動的粘弾性における複素弾性率Gは、応力をσ、ひずみをγとすると、
=σ/γ
で表される。
そして、複素弾性率Gの実数部を貯蔵弾性率、虚数部を損失弾性率という。以下、本発明で使用されるトナーを特定する因子となる貯蔵弾性率の概念を説明する。
試料に振幅γ、角振動数ωの正弦的歪みγを試料に与えた場合、正弦的歪みγは次の様に表される。すなわち、
γ=γcosωt
このとき、試料には、同じ角振動数の応力が生ずる。応力σは歪みγより位相がδだけ進むので、以下の様に表される。
σ=σcos(ωt+δ)
ここで、オイラーの公式 exp(iωt)=cosωt+isinωtを用いて、これらの式を複素数で表示すると、正弦的歪みγは、γ=γexp(iωt)、これにより生じた応力σは、σ=σexp(i(ωt+δ))と表される。
前述した複素弾性率G=σ/γに上記式を入れると、
=(σ/γ)expδ
=(σ/γ)(cosδ+isinδ)
ここで、複素弾性率Gを実数部と虚数部で表すと、すなわち、G=G′+iG″とすると、
G′=(σ/γ)cosδ
G″=(σ/γ)sinδ
となる。これは、一周期の間に粘弾性体に貯えられる弾性エネルギーがG′に比例し、粘弾性体が熱として失うエネルギーがG″に比例することを意味するもので、このことから、実数部分であるG′を貯蔵弾性率、虚数部分であるG″を損失弾性率と呼んでいる。
本発明で使用されるトナーの貯蔵弾性率G′は、たとえば、以下に示す手順で測定を行うことにより算出することが可能である。
(1)クリアトナー0.5gを圧縮成型器に装填し、3tの荷重を30秒間加えることにより、直径1cmのペレットにする。
(2)ペレットを直径1cmのパラレルプレートに装填する。
(3)測定部温度を120℃、パラレルプレートギャップを3mmに設定する。この設定により、測定部は120℃に加熱され、ギャップが3mmになるまでペレットは圧縮される。その後、液体窒素で−20℃まで冷却する。
(4)測定部温度を液体窒素で−20℃に設定した後、周波数1.0Hzの正弦波振動を加えながら、測定部を毎分5℃の昇温速度で200℃まで昇温し、所定の温度における複素弾性率Gを測定する。ひずみ角は自動ひずみ制御にて行う。自動ひずみ制御は、測定データの読み込み開始後、約2〜4周期ごとに測定状態を確認し、そのときのトルクピーク(0からピークまでのトルク波形の値を平均したもの)によりひずみ角を調整するものである。
上記手順をまとめると、本発明で使用されるトナーの貯蔵弾性率G′は以下の条件の下で測定することにより得られる。すなわち、
測定装置:MR−500ソリキッドメータ((株)レオロジ社製)
周波数 :1.0Hz
プレート径 :1.0cm(パラレルプレート)
ギャップ :3.0mm
ひずみ角 :自動ひずみ制御に設定
測定温度範囲:−20℃〜200℃
上記測定装置では、貯蔵弾性率G′はdyn/cmの単位で測定され、1dyn/cm=1×10−1N/mに換算される。
120℃における貯蔵弾性率G′の値が本発明で規定する範囲となるトナーは、たとえば後述する実施例にも記載の様に、トナーを構成する結着樹脂中にたとえば重量平均分子量300,000レベルの高分子量成分を含有させることにより実現が可能である。これは、トナーを構成する結着樹脂中に高分子量成分が存在することで、結着樹脂を構成する分子鎖同士の絡み合いが強化されて分子鎖間凝集力が向上するので、形成されたトナー層は耐久性が向上し加熱されても変形しなくなるものと考えられる。
また、結着樹脂中に高分子量成分を添加することに加え、結着樹脂を重合する際の反応条件を公知の方法で制御して作製することも可能である。たとえば、後述する実施例では、多段重合を経て樹脂微粒子を作製し、当該樹脂微粒子を凝集、融着してトナーの母体粒子を作製する乳化会合法によりトナーを作製するもので、トナー作製に使用する各種化合物の添加量を調整してトナーを作製している。すなわち、多段重合により樹脂微粒子を作製する際、重合性単量体や重合開始剤、連鎖移動剤等の化合物の添加量を調整することや、樹脂微粒子を凝集するときの凝集剤の添加量を調製すること等が挙げられる。
また、トナー粒子を作製する場合、複数種類の重合性単量体を用いて樹脂微粒子を作製することが多いので、これら重合性単量体の組成比を調整することも実現方法の1つに挙げられる。さらに、重合性単量体の重合反応により樹脂微粒子を作製するものであることから、重合反応時の温度や時間を調整することも実現方法の1つに挙げられる。
次に、本発明で使用されるトナーを構成する樹脂について説明する。本発明で使用されるトナーを構成する樹脂は、たとえば、スチレン系単量体や(メタ)アクリル酸系単量体を用いて形成される共重合体の樹脂等のビニル系の重合性単量体を用いて形成される公知の樹脂に代表される熱可塑性樹脂が挙げられる。具体的には、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル酸系樹脂、スチレン(メタ)アクリル酸系共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等のビニル系樹脂が挙げられる。そして、本発明では、上記スチレン系単量体や(メタ)アクリル酸系単量体とともに「カルボキシル基(−COOH)」を有するビニル系の重合性単量体を用いて形成される樹脂が好ましく用いられる。また、ポリエステル樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することも可能である。
ここで、箔転写面形成用トナーの作製に使用可能な「カルボキシル基(−COOH)を有する重合性単量体」の具体的な例としては、たとえば、アクリル酸やメタクリル酸等の様に分子構造中にカルボキシル基を1個有するビニル系の重合性単量体が挙げられる。また、カルボキシル基を2個有するビニル系の重合性単量体としては、たとえば、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等があり、カルボキシル基を3個有するビニル系の重合性単量体としてはアコニット酸等がある。以下に、分子構造中にカルボキシル基(−COOH)を有するビニル系の重合性単量体の具体例を示す。
Figure 2012181481
上記カルボキシル基(−COOH)を有する重合性単量体を用いることにより、結着樹脂中のカルボキシル基の極性によるものと推測されるが、箔転写時に転写箔を箔転写面の形状に沿って転写し易くなる。したがって、細線が多く使用される複雑なデザインの箔画像を形成する際、箔の欠落やバリ発生を懸念することなく、複雑な形状のデザインを箔で忠実に再現することが可能である。また、細線の箔画像は箔の接触面積が狭くて接着力を確保することが形状的に困難なものであるが、形成された箔画像では強固な接着力が発現されて箔転写面上から箔が剥離するおそれがない。この様に、カルボキシル基を有する重合性単量体を用いて形成した結着樹脂を含有するトナーを用いることにより、複雑な形状の箔画像をバリや欠けの発生を懸念せずに高精度に形成し、強固な接着力で製品上に維持することができる。したがって、高級な美的外観とともに個人情報記録にも使用される身分証明証用のホログラムの作成に最適なものといえる。
上記カルボキシル基(−COOH)を有する重合性単量体を用いて形成される重合体の中でも、メタクリル酸を用いて形成される共重合体樹脂が好ましい。特に、メタクリル酸に加えてイタコン酸やアコニット酸等の2個以上のカルボキシル基を有する重合性単量体を用いて形成される共重合体樹脂がより好ましい。
ここで、「スチレン系単量体」とは、分子構造中の官能基にベンゼン環を有するビニル系重合性単量体のことで、スチレンの他に、ベンゼン環にメチル基やフェニル基等の炭化水素基やハロゲン基等の各種官能基を結合したスチレン誘導体が含まれるものである。また、「(メタ)アクリル酸系単量体」とは、分子構造中の官能基としてカルボキシル基(−COOH)及びカルボン酸エステル構造(−COOR)のいずれか一方を含有するビニル系重合性単量体のことである。
また、「(メタ)アクリル」とは、単量体の構造がメタクリル基(CH=C(CH)COO−)及びアクリル基(CH=CHCOO−)のいずれか一方の構造であることを意味し、「メタクリル酸系単量体」と「アクリル酸系単量体」に分類される。したがって、「メタクリル酸系単量体」の具体例としては、メタクリル酸(CH=C(CH)COOH)と下記に示すメタクリル酸エステル誘導体等がある。また、「アクリル酸系単量体」の具体例としては、アクリル酸(CH=CHCOOH)と下記に示すアクリル酸エステル誘導体等がある。
本発明に使用可能なトナーを構成する好ましい樹脂の具体例としては、たとえば、スチレン系単量体にスチレンを用い、(メタ)アクリル酸系単量体にn−ブチルアクリレートとメタクリル酸を用いて形成されたものが挙げられる。具体的には、後述する実施例に記載されているスチレン、n−ブチルアクリレート、メタクリル酸を用いて形成したビニル系の共重合体樹脂等が挙げられる。後述する実施例には、重合性単量体にスチレン、n−ブチルアクリレート、メタクリル酸を用いて乳化会合法で形成された共重合体樹脂を含有するトナー粒子が本発明で規定する120℃における貯蔵弾性率G′の値を有していることが記載されている。
以下、本発明で使用することが可能なトナーを作製することが可能なビニル系の重合性単量体の具体例を示すが、本発明で使用可能なトナーを作製することが可能なビニル系重合性単量体は下記のものに限定されるものではない。
(1)スチレン系単量体(スチレンあるいはスチレン誘導体)
スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等
(2)メタクリル酸系単量体(メタクリル酸あるいはメタクリル酸エステル誘導体)
メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等
(3)アクリル酸系単量体(アクリル酸あるいはアクリル酸エステル誘導体)
アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等。
また、以下のビニル系の重合性単量体を上記スチレン系単量体及び上記(メタ)アクリル酸系単量体と併用して樹脂を形成することも可能である。すなわち、
(4)オレフィン類
エチレン、プロピレン、イソブチレン等
(5)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等
(6)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等
(7)ビニルケトン類
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等
(8)N−ビニル化合物類
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等
(9)その他
ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体等。
さらに、以下に示す多官能性ビニル類を使用して架橋構造の樹脂を作製することも可能である。多官能性ビニル類の具体例を以下に示す。すなわち、
エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジ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アクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート等。
次に、本発明で箔転写面の形成に使用可能なトナーの製造方法について説明する。
本発明で使用可能なトナーは、公知の電子写真方式の画像形成に使用されるトナーを作製する公知の製造方法で作製が可能である。具体的には、混練、粉砕、分級工程を経てトナーを作製するいわゆる粉砕法や、重合性単量体を重合させ、同時に、形状や大きさを制御しながら粒子を形成するいわゆる重合法等により、箔転写面形成用のトナーを作製することが可能である。すなわち、これら公知の方法により、120℃における貯蔵弾性率G′が1×10N/m以上1×10N/m以下となるトナーの作製が可能である。
その中でも、重合法は、大きさや形状の揃ったトナー粒子を作製する上で有利な方法で、懸濁重合や乳化重合等の重合反応による樹脂粒子の形成工程を経てトナー粒子を作製するものである。そして、重合法の中でも、重合反応によりたとえば100nm程度の樹脂微粒子を作製し、この樹脂微粒子を凝集、融着することによりトナーの母体粒子を作製する会合法による製造方法が特に好ましい。
以下に、本発明で使用可能なトナーの作製方法の一例として、乳化会合法、すなわち、乳化重合により樹脂微粒子を作製し、作製した樹脂微粒子を凝集、融着する工程を経てトナーの母体粒子を作製する方法について説明する。乳化会合法による箔転写面形成用のトナーの作製は、たとえば、以下の工程を経て行われる。
(1)樹脂微粒子分散液の作製工程
(2)樹脂微粒子の凝集・融着工程(会合工程)
(3)熟成工程
(4)冷却工程
(5)洗浄工程
(6)乾燥工程
(7)外添剤処理工程
以下、各工程について説明する。
(1)樹脂微粒子分散液の作製工程
この工程は、箔転写面形成用トナーを構成する結着樹脂を形成する工程である。具体的には、たとえば、水系媒体中に、少なくとも、前述したビニル系の重合性単量体を添加、分散させておき、この状態でビニル系の重合性単量体を乳化重合により重合反応して、大きさが100nm程度の樹脂微粒子を形成するものである。
この工程では、先ず、水系媒体中に前述したビニル系の重合性単量体を添加して、乳化分散処理を施すことにより、ビニル系の重合性単量体の油滴を分散させた水系媒体が形成される。そして、水系媒体中に分散された油滴中ではラジカル重合反応が行われて樹脂微粒子が形成される。
この工程では、重合反応に用いられるビニル系の重合性単量体の他にワックス等のトナー構成材料を水系媒体中に添加し、分散処理によりワックス等のトナー構成材料を溶解させた重合性単量体の油滴を形成して、これをラジカル重合反応させることも可能である。この様な油滴をラジカル重合反応することにより、ワックス等のトナー構成材料を含有する樹脂微粒子を形成することが可能である。
ラジカル重合反応は、油滴中に重合開始剤が取り込まれ、熱や光の作用で重合開始剤よりラジカルが生成され、このラジカルによりビニル系の重合性単量体が重合反応を開始するもので、連鎖反応的に重合反応が進行して樹脂微粒子が形成されるものである。あるいは、水系媒体中に存在する重合開始剤より生成されたラジカルが油滴中に取り込まれてラジカル重合が開始して樹脂微粒子が形成される方法もある。
ラジカル重合を行うときの温度は、ビニル系の重合性単量体の種類やラジカルを生成する重合開始剤の種類にもよるが、通常50℃から100℃が好ましく、55℃から90℃がより好ましい。また、重合反応時間は、ビニル系の重合性単量体やラジカルの反応速度にもよるが2時間から12時間が好ましい。
この工程は、ビニル系の重合性単量体を水系媒体中に添加した後、水系媒体に機械的エネルギーを付与して分散処理を行って重合性単量体の油滴を形成する。機械的エネルギーを付与して重合性単量体の油滴を形成する分散装置は、特に限定されるものではなく、たとえば高速回転するロータを備えた市販の撹拌装置「クレアミックス(CLEARMIX)(エム・テクニック(株)製)」等が代表的な分散装置として挙げられる。高速回転可能なロータを備えた前述の撹拌装置の他にも、超音波分散装置や機械式ホモジナイザ、マントンゴーリン、圧力式ホモジナイザ等の装置がある。これらの分散装置により水系媒体中には100nm前後の油滴の分散粒子が形成されることになる。
ここで、「水系媒体」とは、水と水に溶解可能な有機溶剤から構成される液体のことで、少なくとも水を50質量%以上含有するものである。水系媒体を構成する「水に溶解可能な有機溶剤」には、たとえば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等がある。これらの中でも、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の樹脂に対して安定性を示すアルコール系有機溶剤が好ましい。
箔転写面形成用のトナーを構成する樹脂微粒子は、ある程度の分子量分布を有するものであることから、樹脂微粒子は分子量分布の異なる複数の相を形成する様に複数回に分けて重合反応を行うことが好ましい。この様に、複数回の重合反応を段階的に行って樹脂微粒子を形成する方法を多段重合と呼んでいる。多段重合を行うことにより、形成された樹脂微粒子に、たとえば、粒子中心より粒子表面に向かって勾配の様な分子量変化を付与することが可能である。また、最初に高分子量の樹脂微粒子分散液を作製した後、この樹脂微粒子分散液に重合性単量体と連鎖移動剤を新たに添加することにより、低分子量の表層を形成することが可能である。
樹脂微粒子を作製する場合、製造における安定性や形成されるトナーに十分な破砕強度の付与、ワックス等の確実な添加等の観点より、二段重合法や三段重合法等の複数回の重合反応を行って樹脂微粒子を形成する多段重合法と呼ばれる方法を採ることが好ましい。以下、多段重合法の代表的な形態である二段重合法と三段重合法について説明する。
〈二段重合法〉
二段重合法は、たとえば、高分子量の樹脂で構成される中心部と低分子量の樹脂で構成される外層を有する樹脂微粒子の様に、2つの領域を有する樹脂微粒子を製造する方法である。二段重合法は、第一段重合と第二段重合という2回の重合反応を行って樹脂微粒子を形成するものである。
たとえば、分子量分布の異なる樹脂微粒子を形成する場合、最初に高分子量の樹脂微粒子を作製するための重合性単量体を用意し、これを水系媒体に添加後、水系媒体に機械的エネルギーを付与して重合性単量体の油滴を形成する。そして、重合性単量体の油滴を前述した様に重合(第一段重合)を行って高分子量の樹脂微粒子分散液を作製する。
次に、作製した樹脂微粒子分散液中に、重合開始剤と低分子量樹脂を形成するための重合性単量体を添加し、高分子量の樹脂微粒子の存在下で重合性単量体の重合(第二段重合)を行う。この様にして、高分子量の樹脂微粒子表面に低分子量の樹脂相が被覆されて2層構造の樹脂微粒子を形成することができる。
〈三段重合法〉
三段重合法は、たとえば、高分子量の樹脂で構成される中心部と、ワックス等のトナー構成材料を含有する樹脂で構成される中間層、低分子量の樹脂で構成される外層を有する樹脂微粒子の様に、3つの領域を有する樹脂微粒子を製造する方法である。三段重合法は、第一段重合、第二段重合、及び、第三段重合という3回の重合反応を行って樹脂微粒子を形成するものである。
たとえば、分子量分布が異なり、かつ、ワックス等のトナー構成材料を含有する樹脂微粒子を形成する場合、最初に高分子量の樹脂微粒子を作製するための重合性単量体を用意し、前述の二段重合のときと同様に1回目の重合反応(第一段重合)を行って高分子量の樹脂微粒子分散液を作製する。
次に、作製した樹脂微粒子分散液を水系媒体に添加するとともに、ワックス等のトナー構成材料を溶解させた重合性単量体溶液も水系媒体に添加して単量体溶液を油滴分散させ、この状態で2回目の重合反応(第二段重合)を行う。この様にして、高分子量の樹脂微粒子表面にワックス等のトナー構成材料を含有する樹脂相の中間層が形成された複合構造の樹脂微粒子(以下、複合樹脂微粒子という)の分散液を作製する。
次に、第二段重合を経て形成された複合樹脂微粒子の分散液に、重合開始剤と低分子量樹脂を形成するための重合性単量体を添加し、複合樹脂粒子の存在下で重合性単量体の重合(第三段重合)を行う。この様にして、複合樹脂粒子表面に、低分子量の樹脂相が被覆されて3層構造の樹脂微粒子を形成することができる。
(2)樹脂微粒子の凝集・融着工程(会合工程)
この工程は、前述の工程で形成した樹脂微粒子を水系媒体中で凝集させて粒子を形成し、凝集により形成した粒子を加熱して融着させて粒子(外添処理する前のトナーの母体粒子)を作製する工程で、会合工程とも呼ばれるものである。すなわち、ビニル系の重合性単量体を前述した乳化重合法により重合して形成した樹脂微粒子を凝集、融着することによりトナーの母体粒子を作製する工程である。
この工程では、樹脂微粒子を含有する水系媒体中に、塩化マグネシウム等に代表されるアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等の凝集剤を添加して、前記樹脂微粒子を凝集させる。次いで、水系媒体を前記樹脂微粒子のガラス転移温度以上の温度に加熱して凝集を進行させ、同時に凝集させた樹脂粒子同士を融着させる。そして、凝集の進行により樹脂粒子の大きさが目標になったときに、食塩等の塩を添加して凝集を停止させる。
(3)熟成工程
この工程は、前述の凝集・融着工程に引き続いて反応系を加熱処理することにより樹脂粒子の形状を所望の平均円形度になるまで熟成する工程で形状制御工程とも呼ばれるものである。
(4)冷却工程
この工程は、前記樹脂粒子の分散液を冷却処理(急冷処理)する工程である。冷却処理条件としては、1℃/分から20℃/分の冷却速度で冷却する。冷却処理方法は、特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法等により処理が可能である。
(5)洗浄工程
この工程は、上記工程で所定温度まで冷却された前記樹脂粒子分散液より樹脂粒子を固液分離する工程と、固液分離されてウェットのトナーケーキと呼ばれるケーキ状集合体となった樹脂粒子表面より界面活性剤や凝集剤等の付着物を除去する洗浄工程を有する。
洗浄処理は、ろ液の電気伝導度がたとえば10μS/cm程度になるまで水洗浄する。固液分離方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用する減圧ろ過法、フィルタプレス等を使用するろ過法等がある。
(6)乾燥工程
この工程は、洗浄処理された前記樹脂粒子を乾燥処理する工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤ、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。
また、乾燥された樹脂粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは2質量%以下とされる。なお、乾燥処理された樹脂粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサ、コーヒーミル、フードプロセッサ等の機械式の解砕装置を使用することができる。
以上の乾燥工程までの工程を経て、トナーの母体粒子が形成される。
(7)外添剤処理工程
この工程は、乾燥処理を経て得られたトナーの母体粒子に外添剤や滑剤を添加する工程である。前記乾燥工程を経て得られた母体粒子は、そのまま箔転写面形成用のトナー粒子として使用することも可能であるが、外添剤の添加によりトナーの帯電性や流動性、クリーニング性をより向上させることができる。これら外添剤には、公知の無機微粒子や有機微粒子、脂肪族金属塩を使用することができ、その添加量はトナー全体に対して0.1〜10.0質量%、好ましくは0.5〜4.0質量%である。また、外添剤は種々のものを組み合わせて添加することができる。なお、外添剤を添加する際に使用する混合装置としては、たとえば、タービュラミキサ、ヘンシェルミキサ、ナウタミキサ、V型混合機、コーヒーミル等の公知の機械式の混合装置がある。
公知の無機微粒子としては、たとえば、シリカ、チタニア、アルミナ、チタン酸ストロンチウム微粒子等がある。なお、これら無機微粒子を疎水化処理したものを使用することも可能である。
シリカ微粒子の具体例としては、たとえば、日本アエロジル社製の市販品R−805、R−976、R−974、R−972、R−812、R−809、ヘキスト社製のHVK−2150、H−200、キャボット社製の市販品TS−720、TS−530、TS−610、H−5、MS−5等がある。
チタニア微粒子としては、たとえば、日本アエロジル社製の市販品T−805、T−604、テイカ社製の市販品MT−100S、MT−100B、MT−500BS、MT−600、MT−600SS、JA−1、富士チタン社製の市販品TA−300SI、TA−500、TAF−130、TAF−510、TAF−510T、出光興産社製の市販品IT−S、IT−OA、IT−OB、IT−OC等がある。
アルミナ微粒子としては、たとえば、日本アエロジル社製の市販品RFY−C、C−604、石原産業社製の市販品TTO−55等がある。
また、有機微粒子としては数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の球形の有機微粒子を使用することができる。具体的には、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体やこれらの共重合体を使用することができる。
これら外添剤の添加量は、トナー全体に対して0.1〜10.0質量%が好ましい。
以上の工程を経ることにより、乳化会合法により本発明に係る箔転写面形成用トナーを作製することができる。
次に、箔転写面形成用トナーを上述した乳化会合法で作製する際に使用される重合開始剤、分散安定剤、界面活性剤等について説明する。
箔転写面形成用トナーを構成する結着樹脂は、公知の重合性単量体を重合して形成されるものであり、重合を行うに際して公知の油溶性あるいは水溶性の重合開始剤を使用することが可能である。油溶性の重合開始剤としては、具体的には、以下に示すアゾ系またはジアゾ系重合開始剤や過酸化物系重合開始剤がある。すなわち、
(1)アゾ系またはジアゾ系重合開始剤
2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等
(2)過酸化物系重合開始剤
ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンペルオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキサイド、t−ブチルヒドロペルオキサイド、ジ−t−ブチルペルオキサイド、ジクミルペルオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルペルオキシ)トリアジン等
また、乳化重合法で樹脂粒子を形成する場合は水溶性ラジカル重合開始剤が使用可能である。水溶性重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸及びその塩、過酸化水素等がある。
また、樹脂粒子の分子量調整のために、公知の連鎖移動剤を用いることもできる。具体的には、n−オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル、ターピノーレン、四臭化炭素、α−メチルスチレンダイマー等がある。
また、本発明では、前述した様に、極性基を複数有するビニル系モノマーと他のビニル系モノマーを水系媒体中に分散させた状態下で重合し、重合により得られた樹脂粒子を水系媒体中に分散させ、これを凝集、融着して箔転写面形成用トナーを作製する。これらトナー材料を水系媒体中に安定して分散させておく分散安定剤を使用することが好ましい。分散安定剤としては、たとえば、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等のものがある。また、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、エチレンオキサイド付加物、高級アルコール硫酸ナトリウム等、一般に界面活性剤として使用されるものも分散安定剤として使用できる。
また、水系媒体中で重合性単量体を用いて重合を行う場合、界面活性剤を使用して前記重合性単量体の油滴を水系媒体中に均一に分散させる必要がある。このとき、使用可能な界面活性剤は、特に限定されるものではないが、たとえば、以下に示すイオン性界面活性剤が好ましいものとして使用できる。イオン性界面活性剤には、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、脂肪酸塩等があり、スルホン酸塩には、たとえば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム等がある。
また、硫酸エステル塩には、たとえば、ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム等があり、脂肪酸塩には、オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等がある。
また、ノニオン性界面活性剤を使用することも可能で、具体的には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等がある。
次に、前述した本発明に係る画像形成方法について詳細に説明する。本発明に係る画像形成方法をより具体的に説明すると、以下に示す(1)から(6)の工程を有するものである。すなわち、
(1)感光体を露光して静電潜像を形成する工程
(2)静電潜像が形成された感光体に箔転写面形成用のトナーを供給して箔転写面を形成する工程
(3)感光体上に形成された箔転写面を基体に転写する工程
(4)基体上に転写された箔転写面を加熱して定着する工程
(5)箔転写面を有する基体に少なくとも接着層を有する転写箔を供給する工程
(6)供給した転写箔の接着層を基体に接触させ、この状態の下で加熱して箔転写面上に箔を転写する工程
を有するものである。すなわち、本発明に係る画像形成方法は、先ず、感光体を露光して製品上に形成する箔転写面の形状の静電潜像を形成し、静電潜像が形成された感光体上に箔転写面形成用のトナーを供給して箔転写面を形成する。次に、感光体上に形成された箔転写面を基体に転写し、転写した箔転写面を加熱して定着を行い、基体上に箔転写面を形成する。そして、基体に転写箔を供給して箔転写面と転写箔を接触させ、この状態で加熱して箔転写面上へ箔を転写させるものである。
上記各工程を、図3と図4を用いて具体的に説明する。図3は上記(1)〜(6)の工程のうち、(5)と(6)の工程を詳細に説明した模式図で、箔転写面Hが形成された基体Pに転写箔Fを供給して箔転写面H上に接触させ、この状態で加熱して箔転写面H上に箔f2を転写させることを説明したものである。以下、図3の(a)〜(e)を説明する。なお、上記(1)〜(4)の工程は後述する図4を用いて説明する。
図3(a)は、シート状の基体P上にトナーを用いて箔転写面Hが形成された状態を示す基体Pの断面図である。基体P上への箔転写面Hの形成は、上記(1)〜(4)の工程を経て行われるものであるが、ここではその説明は省略する。次に、図3(b)は基体Pに少なくとも接着層f1を有する転写箔Fを供給した状態を示すもので、転写箔Fは接着層f1が箔転写面Hと接触状態を形成する様に供給される。ここで、供給された転写箔Fの接着層f1は、基体表面に凸状に存在する箔転写面Hに接触状態を形成している。
本発明で使用される転写箔Fは、ベースとなるフィルムf0上に少なくとも接着層f1と箔層f2を有するもので、ここでは接着層f1と箔層f2以外の層構成を省略してある。また、本発明に使用可能な転写箔Fの詳細な説明は後で行う。
図3(c)は、転写箔Fを基体Pに接触させた状態で前述した図1や図2に示す箔転写装置にも設けられている加熱加圧手段R1とR2の間に形成されるニップ部を通過させる状態を示すものである。前述した様に、転写箔Fと箔転写面Hを有する基体Pを加熱加圧手段R1とR2の間に形成されるニップ部を通過させると、転写箔Fのうち箔転写面Hに接触している領域の接着層f1が箔転写面Hとの間に接着状態を形成する。そして、箔転写面Hとの間に接着状態を形成した領域の箔層f2を箔転写面Hの形状に忠実に対応した形状に転写させる。
次に、図3(d)は、転写箔Fを基体P上より除去する状態を示すもので、転写箔Fを除去すると、図3(e)に示す様に基体P上の箔転写面H上にのみ箔層f2が接着層f1とともに転写される。この様に、本発明では箔転写面をトナーで作製することにより、箔層f2は箔転写面Hの形状に対応する形状に転写し、金属製の押し型を使用せずに欠けやバリを発生させずに所定形状の箔層f2を精度よく形成することが可能である。
次に、本発明に係る画像形成方法で行われる基体P上への箔転写面Hの形成方法について図4を用いて説明する。図4は本発明で使用可能な画像形成装置の一例である。図4の画像形成装置1は、箔画像を形成する前記(1)〜(6)の工程のうち(1)〜(4)の工程を行うもので、露光により静電潜像を形成する感光体を有し、当該感光体に箔転写面形成用のトナーを供給して静電潜像に対応した箔転写面を形成する。そして、形成された箔転写面を感光体より基体Pへ転写し、さらに、基体P上の箔転写面を加熱して定着するものである。
図4の画像形成装置1は、図中の帯電ローラ12Hにより帯電された感光体11H上に露光光Lが照射されて静電潜像が形成される。感光体11H上に形成された静電潜像は、感光体11Hの近傍に配置されている箔転写面形成用トナー供給装置21Hより箔転写面形成用トナーの供給を受けることにより箔転写面を形成する。このとき、箔転写面形成用トナー供給装置21H内では内蔵されているトナー供給ローラ14が回転し、トナー供給ローラ14に付着させたトナーが感光体11Hに供給され、感光体11H上に箔転写面を形成する。
次に、除電ランプ22により感光体11H上の電荷が除電されると、感光体11H上の箔転写面は感光体11Hと転写ローラ13Hとが近接する転写部で基体P上に転写される。図4に示す基体Pは、転写紙に代表されるシート形状のもので図示しない給紙カセットより搬送ローラ23により転写部へ搬送され、転写ローラ13Hにより箔転写面形成用のトナーと逆極性の電荷が付与される。基体Pは転写ローラ13Hにより付与された逆極性を有する電荷の静電作用により感光体11Hより箔転写面を転写することが可能になる。
箔転写面が転写された基体Pは、感光体11Hより分離された後、搬送ベルト24により図示しない定着装置に搬送される。定着装置には、たとえば加熱ローラと加圧ローラより構成されるローラ定着装置等の公知の定着手段があり、基体P上に形成された箔転写面を加熱、溶融した後、定着させる。
以上の手順により、図4の画像形成装置1では、感光体11H上に箔の形状に対応した静電潜像が形成され、箔転写面形成用トナーの供給により感光体11H上に箔転写面が形成される。そして、感光体11H上に形成された箔転写面は転写ローラ13Hにより基体Pに転写され、図示しない定着装置により加熱、溶融して箔転写面Hを形成する。
なお、図中の帯電ローラ12Hは、たとえば、以下の手順により感光体11Hを帯電することが可能である。すなわち、帯電ローラ12Hは電源27より直流(DC)成分と交流(AC)成分からなるバイアス電圧の印加を受けて感光体ドラム11Hを帯電する。図4に示す帯電ローラ12を用いる帯電はいわゆる接触方式と呼ばれるもので、本発明では図4に示す帯電方式の他に、後述する図5の装置で使用される非接触方式の帯電を感光体に行うことも可能である。帯電ローラ12Hに印加されるバイアス電圧は、たとえば、直流成分である±500〜1000VのDCバイアスと、交流成分である100Hz〜10kHz、200〜3500VのACバイアスとを重畳させてなるもの等がある。
なお、図4中の転写ローラ13Hも帯電ローラ12Hと同様、電源28より直流(DC)成分と交流(AC)成分からなるバイアス電圧の印加を受け、転写部位で感光体11H上に形成された箔転写面を基体p1上に転写させる。転写ローラ13Hに印加されるバイアス電圧の具体例としては、帯電ローラ12Hに印加されるバイアス電圧の具体例と同様、直流成分の±500〜1000VのDCバイアスと交流成分の100Hz〜10kHz、200〜3500VのACバイアスとを重畳させたものがある。
帯電ローラ12Hと転写ローラ13Hは、感光体11Hに圧接した状態で従動あるいは強制回転している。これらローラの感光体ドラム11Hへの押圧力は、たとえば、9.8×10−2〜9.8×10−1N/cmであり、ローラの回転速度は、たとえば、感光体11の周速の1〜8倍である。なお、前記ローラの感光体11Hへの押圧力は、たとえば、帯電ローラ12の両端に1N〜10N程度の押圧力を加えることで実現が可能である。
なお、基体Pへ箔転写面を転写した感光体11Hは、クリーニング装置25に設けられたクリーニングブレード25bにより除去され、次の箔転写面形成を行う状態にする。
なお、本発明では箔転写面を形成する製品上に箔の画像と可視画像を形成することも可能である。製品上に可視画像を形成する方法は、特に限定されるものではなく、たとえば、電子写真方式、印刷方式、インクジェット方式、銀塩写真方式等の公知の画像形成方法を用いて作製することが可能である。たとえば、製品上に箔転写面を形成し、当該箔転写面上に箔を転写した後に、転写した箔の周囲に電子写真方式の画像形成方法でトナー画像を作成することができる。また、箔の上にもカラートナーを載せて色味を変えた画像を作成することも可能で、これらの方法により、箔を転写した製品にさらなる光輝表現を付与することが可能である。
図5は、前述した図3の箔転写面の形成と電子写真方式のフルカラー画像形成を行うことが可能な画像形成装置の断面構成図である。図5に示す画像形成装置は、図4に示す箔転写面形成装置1と同様、形成した箔転写面Hを加熱、加圧して硬化させる定着を行うとともに、固化させた箔転写面H上に箔を転写させる箔転写装置50を搭載しているものである。
図5に示す画像形成装置1は、いわゆる「タンデム型カラー画像形成装置」と呼ばれる電子写真方式の画像形成装置と同じ構成を有し、箔転写面形成部20Hと、複数組のトナー画像形成部20Y、20M、20C、20Bk、ベルト状の中間転写ベルト26と給紙装置40、箔転写装置50等から構成されるものである。特に、図5の画像形成装置1には、中間転写ベルト26の下方に転写箔供給部70が設けられており、箔転写面Hを定着させた基体P上に転写箔Fが供給され、箔転写装置50を通過することにより箔転写面H上に箔が転写される。
この様に、図5に示す画像形成装置1では、基体P上に箔転写面Hを形成し、形成した箔転写面H上に転写箔を転写させることができる。そして、箔を転写させた基体p1上にカラートナーを用いてフルカラー画像を形成することができる。なお、図5の画像形成装置1では転写箔供給部70を中間転写ベルト26の下方に配置させているが、転写箔供給部の配置個所はこれに限定されるものではなく、転写箔を供給後、箔転写装置50による加熱と加圧で箔転写が可能な個所であればよい。また、図5や後述する図6に示す画像形成装置1に設けられる箔転写装置50は、箔転写面やトナー画像を基体P上に定着させる定着装置として使用することを併用するものである。
中間転写ベルト26、箔転写装置50、転写箔供給部70の配置は、図5に示す画像形成装置の他に、たとえば、図6に示す配置が好ましい形態として挙げられる。図6の箔転写面形成装置1では、中間転写ベルト26、箔転写装置50、転写箔供給部70が順次配置されている。また、図中の矢印は基体Pの搬送方向を表す。図6の転写箔供給部70は、転写箔供給ロール71、箔転写ローラ73a、73b、転写箔巻き取りローラ72を有し、転写箔供給ロール71より転写箔Fが供給され、箔転写の行われた使用済みの転写箔Fは転写箔巻き取りローラ72に巻き取られる。なお、図6では箔転写面形成部20Hやトナー画像形成部20Y、20M、20C、20Bk等は省略してある。また、図6については後で詳細に説明する。
画像形成装置1の上部には、画像読取部60が設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取部60の原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、制御手段においてアナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光部30H、30Y、30M、30C、30Bkに入力される。
図5では、構成要素を総称する場合にはアルファベットの添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成要素を指す場合にはH(箔転写面用)、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の添え字を付した参照符号で示す。
箔転写面形成用トナーを供給する箔転写面形成用トナー供給部21H、イエロー色のトナー画像形成を行うイエロー画像形成部20Y、マゼンタ色のトナー画像形成を行うマゼンタ画像形成部20M、シアン色のトナー画像形成を行うシアン画像形成部20C、及び黒色のトナー画像を形成する黒色画像形成部20Bkは、それぞれ以下の構成を有する。すなわち、
(1)ドラム状の感光体11(11H、11Y、11M、11C、11Bk)
(2)帯電極12(12H、12Y、12M、12C、12Bk)
(3)露光部30(30H、30Y、30M、30C、30Bk)
(4)箔転写面形成用トナー供給装置21H及び現像装置21(21Y、21M、21C、21Bk)
(5)クリーニング装置25(25H、25Y、25M、25C、25Bk)。
感光体11は、たとえば、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層がドラム状の金属基体の外周面に形成されてなる有機感光体よりなり、搬送される製品Qを構成する基体Pの幅方向(図5において紙面に対して垂直方向)に伸びる状態で配設されている。感光層を構成する樹脂には、たとえば、ポリカーボネート樹脂等の公知の感光層形成用樹脂が用いられる。なお、図5に示す実施形態では、ドラム状の感光体11を用いた構成例を説明しているが、これに限られずベルト状の感光体を用いてもよい。
箔転写面形成用トナー供給装置21Hは、本発明に係る箔転写面形成用トナー(T)とキャリアからなる2成分箔転写面形成剤を内包する。また、現像装置21はそれぞれイエロートナー(Y)、マゼンタトナー(M)、シアントナー(C)及び黒色(Bk)の異なる色のトナーとキャリアからなる2成分現像剤を内包する。2成分箔転写面形成剤は、フェライトをコアとしてその周りに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと箔転写面形成用トナーとから構成されるものである。また、2成分現像剤は、フェライトをコアとしてその周りに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと公知の結着樹脂と公知の顔料やカーボンブラック等の着色剤、荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を含有してなる各色のトナーとから構成される。
キャリアは、たとえば平均粒径が10〜50μm、飽和磁化10〜80emu/gを有しトナーは粒径4〜10μmである。また、本発明に係るクリアトナーを含めて、図3に示す箔転写面形成装置で使用される各トナーの帯電特性は、負帯電特性であり平均電荷量としては−20〜−60μC/gであることが好ましい。2成分箔転写面形成剤及び2成分現像剤は、これらキャリアとトナーとをトナー濃度が4質量%〜10質量%にとなる様に混合、調整したものである。
中間転写体である中間転写ベルト26は、複数のローラにより回転可能に支持されている。中間転写ベルト26はたとえば10〜1012Ω・cmの体積抵抗を有する無端形状のベルトである。中間転写ベルト26は、たとえば、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)等の公知の樹脂材料を用いて形成することができる。中間転写ベルト26の厚みは50〜200μmが好ましい。
箔転写面形成用トナー供給装置21Hより感光体11H上に形成された箔転写面Hは、回転する中間転写ベルト26上に一次転写ローラ13Hにより転写される(一次転写)。中間転写ベルト26上に転写された箔転写面Hは、後述する給紙装置40より供給された基体p1上に転写され(二次転写)、箔転写面Hが転写された基体p1は後述する箔転写装置50を通過することで箔転写面Hが定着される。
そして、箔転写面Hが定着された基体Pは、一度排紙ローラ47を有する排紙搬送路を搬送された後、搬送路48を経由して転写箔供給路51に搬送され、ここで転写箔供給部70より転写箔の供給を受ける。さらに、基体Pは転写箔が供給された状態で再び箔転写装置50を通過し、箔転写装置50の加熱、加圧により箔転写面H上に箔が転写される。
この様に、箔転写面Hの形成、及び、箔の転写が行われた基体Pは、前述の両面搬送路48を経由して中間転写ベルト26の前に搬送され、今度は、トナー画像形成が行われる。先ず、トナー供給装置21Y、21M、21C、21Bkからの各色トナーにより各感光体11Y、11M、11C、11Bk上に形成された各色トナー画像も回転する中間転写ベルト26上に一次転写ローラ13Y、13M、13C、13Bkにより順次転写され、中間転写ベルト26上には合成されたフルカラー画像が形成される。一方、箔転写面Hを転写した感光体11Hとトナー画像を転写した感光体11Y、11M、11C、11Bkは各クリーニング装置25(25H、25Y、25M、25C、25Bk)により残留トナーが除去される。
給紙装置40を構成する基体収納部(トレイ)41内に収容された基体Pは、第1給紙部42により給紙され、給紙ローラ43、44、45A、45B、レジストローラ(第2給紙部)46等を経て、2次転写ローラ13Aに搬送され、基体P上に箔転写面Hとカラー画像が転写される(二次転写)。
なお、画像形成装置1の下部に鉛直方向に縦列配置された3段の基体収納部41は、ほぼ同一の構成を有するので同符号を付した。また、3段の給紙部42もほぼ同一の構成を有するので同符号を付した。基体収納部41と給紙部42を含めて給紙装置40という。
基体P上に転写された箔転写面Hとフルカラー画像は、箔転写面Hとフルカラー画像を加熱、加圧して溶融、硬化する箔転写装置50により基体P上に固定される。基体Pは、搬送ローラ対57に挟持されて搬送され、排紙搬送路に設けられた排紙ローラ47から排出され、装置外の排紙トレイ90上に載置される。
一方、二次転写ローラ13Aにより基体P上に箔転写面Hとフルカラートナー画像を転写し、さらに、基体Pを曲率分離させた中間転写ベルト26は、中間転写ベルト用のクリーニング装置261により残留したトナーが除去される。
なお、基体Pの両面に箔転写面Hとフルカラー画像を形成する場合は、基体Pの第1面に箔転写面とフルカラー画像を形成し、さらに、これらを溶融、硬化した後、基体Pを分岐板49により排紙搬送路から分岐させる。そして、搬送路48に導入して表裏反転して再び給紙ローラ45Bに搬送させる。基体Pは箔転写面形成部20H、各色の画像形成部20Y、20M、20C、20Bkにより第2面上にも箔転写面Hとフルカラートナー画像を形成し、定着装置50により加熱加圧処理されて排紙ローラ47により装置外に排出される。この様にして、基体Pの両面に箔画像を有するフルカラー画像を形成することができる。
また、図6の様に中間転写ベルト26、箔転写装置50、転写箔供給部70を配置した画像形成装置1は、たとえば、以下の手順で箔転写面Hの形成、箔の転写、トナー画像形成を行うことができる。すなわち、
(1)二次転写ローラ13Aの個所で中間転写ベルト26上に形成された箔転写面Hを基体Pに転写させる。
(2)箔転写装置50を定着装置として使用し、基体Pを通過させて箔転写面Hを定着させる。
(3)転写箔供給部70で基体P上に転写箔Fを供給し、搬送路48を経由して箔転写装置50で箔を転写する。
(4)搬送路48経由で箔を転写した基体Pを中間転写ベルト26に搬送し、フルカラートナー画像を基体P上に転写させる。
(5)箔転写装置50を定着装置として使用し、基体Pを通過させてフルカラートナー画像を定着させる。
(6)基体Pは転写箔供給部70をそのまま通過させ、排紙ローラ47を介して装置外に排紙する。
以上の手順により、図5あるいは図6に示す画像形成装置1は、基体P上に箔転写面Hを形成し、形成した箔転写面H上に箔を転写させる。そして、箔を転写させた基体P上にカラートナーを用いてフルカラー画像を形成することが可能である。
次に、本発明で使用可能な転写箔について図7を用いて説明する。図7は本発明に使用可能な代表的な転写箔の断面構造を示す模式図である。本発明に使用可能な転写箔Fは、少なくとも、樹脂等からなるフィルム状の支持体f0と、着色剤や金属等を含有する箔層f2、接着性を発現する有機材料を含有する接着層f1を有し、箔層f2と接着層f1が製品P上に転写する。接着層f1は、転写箔Fの最表面に設けられ、転写により基体P表面に直接接触して箔層f2を基体P表面に強固に付着させる様に配置されている。また、図7に示す転写箔Fは、支持体f0と箔層f2の間に離型層f3を有するものである。以下、支持体f0、箔層f2、接着層f1の各層について説明する。
先ず、支持体f0は、樹脂等からなるフィルムまたはシートである。支持体f0の材料としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリイミド樹脂等の公知の樹脂材料が挙げられる。また、これら樹脂材料の他に紙等の材料を使用することも可能である。
また、支持体f0は、単層構造あるいは多層構造のいずれの構造を有するものを使用することができる。支持体f0に多層構造を採用する場合、支持体f0は箔層f2側の最表面層として剥離抵抗の調節に利用可能な離型層f3を含むものが好ましい。離型層f3の材料としては、たとえば、メラミンもしくはイソシアネートを硬化剤として用いた熱硬化性樹脂、アクリレートもしくはエポキシ樹脂を含有した紫外線または電子線硬化性樹脂に公知の離型剤を添加したものが挙げられる。離型層f3に添加可能な公知の離型剤としては、たとえば、フッ素系またはシリコン系のモノマーまたはポリマー等が挙げられる。
箔層f2は、着色剤や金属材料等を含有し製品P上に転写後は美的外観を発現するものであり、製品P上に転写する時には支持体f0よりスムーズに剥離する性能が求められるとともに転写後は製品Pの最表面を形成するものなので耐久性も求められている。箔層f2は、上記性能を満たす公知の樹脂を、たとえば、グラビアコータ、マイクログラビアコータ及びロールコータ等のコータを用いて支持体f0上に塗布することにより形成が可能である。この様な公知の樹脂としては、たとえば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、メラミン樹脂等が挙げられ、当該樹脂中に公知の染料や顔料等を添加して着色することも可能である。
また、メタリックな光沢を有する仕上がりの箔を形成する場合は、金属等を用いて公知の方法で前述の樹脂に反射層を設けることにより形成することが可能である。反射層を形成する金属材料としては、たとえば、アルミニウム、スズ、銀、クロム、ニッケル、金等の担体の他に、ニッケル−クロム−鉄合金や青銅、アルミ青銅等の合金を使用することも可能である。上記金属材料を用いて反射層を形成する方法としては、たとえば、蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法等の公知の方法が挙げられ、厚さ約10nmから約100nmの反射層を形成することが可能である。また、反射層には、たとえば、水洗シーライト加工、エッチング加工、レーザ加工等の公知の加工方法を利用して規則的な模様を付与するパターニング処理を施すことも可能である。
接着層f1は、たとえば、加熱により粘着性を発現させるいわゆるホットメルトタイプと呼ばれる感熱性の接着剤を含有するもの等がある。感熱性の接着剤としては、たとえば、アクリル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エポキシ樹脂及びエチレン−ビニルアルコール共重合体等のホットメルトタイプの接着剤に使用可能な公知の熱可塑性樹脂が挙げられる。また、接着層f1の形成方法としては、たとえば、グラビアコータ、マイクログラビアコータ及びロールコータ等のコータを用いて上述した樹脂を箔層f2上に塗布することにより形成することが可能である。
以下、実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、下記文中に「部」と記載されている個所があるが「質量部」を表すものである。
1.「箔転写面形成用トナーA〜H」及び「箔転写面形成用現像剤A〜H」の作製
前述した多段重合法による樹脂微粒子の作製工程と乳化会合法による凝集、融着工程を経て、120℃における貯蔵弾性率G′が異なる8種類の「箔転写面形成用トナーA〜H」を作製した。さらに、これら箔転写面形成用トナーを後述する手順で樹脂コートキャリアと混合して「箔転写面形成用現像剤A〜H」を作製した。
1−1.「箔転写面形成用トナーA」の作製
(1)「樹脂微粒子A2」の作製
下記に示す様に、三段階の重合反応を経て、すなわち多段重合法により「樹脂微粒子A3」を作製した。
(第一段重合)
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器にポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム4質量部とイオン交換水3000質量部を投入し、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら液温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム(KPS)5質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、液温を75℃にして下記化合物を含有する単量体混合溶液を1時間かけて滴下した。すなわち、
スチレン 567質量部
n−ブチルアクリレート 165質量部
メタクリル酸 68質量部
上記単量体混合溶液を滴下後、液温75℃の下で2時間加熱、撹拌して重合反応を行うことにより、「樹脂微粒子A1」の分散液を作製した。なお、「樹脂微粒子A1」の重量平均分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフ法で測定したところ300,000であった。
(第二段重合)
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器にポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム2質量部とイオン交換水1270質量部を投入し、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら液温を80℃に昇温させた。昇温後、前記「樹脂微粒子A1」分散液を固形分換算で40質量部と下記化合物を含有する混合溶液を添加して、循環経路を有する機械式分散機「CLEARMIX(エム・テクニック(株)製)」で1時間混合分散処理し、乳化粒子を含有する分散液を調製した。なお、混合溶液に含有される化合物は、以下のものである。すなわち、
スチレン 123質量部
n−ブチルアクリレート 45質量部
メタクリル酸 10質量部
アクリル酸 10質量部
n−オクチルメルカプタン 0.5質量部
パラフィンワックス「HNP−57」(日本精鑞社製) 82質量部
上記分散液に、過硫酸カリウム(KPS)5質量部をイオン交換水100質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、液温を80℃にして1時間加熱、撹拌して重合反応を行うことにより、「樹脂微粒子A2」の分散液を作製した。
(第三段重合)
上記「樹脂微粒子A2」の分散液中に、過硫酸カリウム(KPS)10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加した後、80℃の温度条件下に、下記化合物を溶解させた混合溶液を1時間かけて滴下した。なお、混合溶液に含有される化合物は以下のものである。すなわち、
スチレン 390質量部
n−ブチルアクリレート 143質量部
メタクリル酸 37質量部
n−オクチルメルカプタン 13質量部
滴下終了後、液温80℃の下で2時間にわたり加熱、撹拌を行って重合反応を行った後、28℃まで冷却して「樹脂微粒子A3」の分散液を作製した。
(2)「箔転写面形成用トナーA」の作製
(凝集・融着工程)
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、
「樹脂微粒子A3」 450質量部(固形分換算)
イオン交換水 1100質量部
ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム 2質量部
を投入、撹拌した。反応容器内の温度を30℃に調整後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
次に、凝集剤である塩化マグネシウム・6水和物60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を撹拌の下で30℃にて10分間かけて添加した。添加後、3分間放置した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて85℃まで昇温させ、85℃に保持したままの状態で上記「樹脂微粒子A3」の凝集、融着を継続した。この状態で「マルチサイザー3(ベックマンコールター社製)」を用いて形成されている粒子の粒径測定を行い、粒子の体積基準メディアン径が6.7μmになったときに、塩化ナトリウム200質量部をイオン交換水860質量部に溶解させた水溶液を添加して凝集を停止させた。
凝集停止後、熟成処理として液温を95℃にして8時間加熱撹拌を行い、「FPIA−2100(シスメックス社製)」を用いて凝集粒子の平均円形度が0.960になるまで融着を継続させて「トナー母体粒子A」を形成した。前記熟成処理を行った後、液温を30℃に冷却し、塩酸を使用して液中のpHを2に調整して撹拌を停止した。
上記工程を経て作製した「トナー母体粒子A」をバスケット型遠心分離機「MARKIII 型式番号60×40(松本機械(株)製)」で固液分離し、「トナー母体粒子A」のウェットケーキを形成した。このウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機でろ液の電気伝導度が5μS/cmになるまで40℃のイオン交換水で洗浄した後「フラッシュジェットドライヤ(セイシン企業(株)製)」に移し、水分量が0.5質量%になるまで乾燥処理を行って「トナー母体粒子A」を作製した。
(外添処理)
作製した「トナー母体粒子A」100質量部に対して下記外添剤を以下の量添加し、ヘンシェルミキサ(三井三池鉱業社製)で外添処理を行うことにより「箔転写面形成用トナーA」を作製した。
ヘキサメチルシラザン処理したシリカ(平均一次粒径12nm、疎水化度68)
1.0質量部
n−オクチルシラン処理した二酸化チタン(平均一次粒径20nm、疎水化度63)
0.3質量部
なお、ヘンシェルミキサによる外添処理は、撹拌羽根の周速35m/秒、処理温度35℃、処理時間15分の条件の下で行った。
以上の手順により、「箔転写面形成用トナーA」を作製した。なお、上記手順で作製した「箔転写面形成用トナーA」は、体積基準メディアン径が6.7μm、前記測定方法で120℃における貯蔵弾性率G′を測定すると4.4×10N/mであった。
1−2.「箔転写面形成用トナーB〜I」の作製
(1)「箔転写面形成用トナーB」の作製
前記「箔転写面形成用トナーA」の作製で、「樹脂微粒子A1」を作製する第一段重合で使用したメタクリル酸68質量部をイタコン酸68質量部に変更した。また、「樹脂微粒子A2」を作製する第二段重合で使用したメタクリル酸とアクリル酸を、
イタコン酸 10質量部
メタクリル酸 5質量部
アクリル酸 5質量部
に変更した。その他は同じ手順を採り「箔転写面形成用トナーB」を作製した。作製した「箔転写面形成用トナーB」は、体積基準メディアン径が6.7μm、前記測定方法で120℃における貯蔵弾性率G′を測定すると5.4×10N/mであった。
(2)「箔転写面形成用トナーC」の作製
前記「箔転写面形成用トナーA」の作製で、「樹脂微粒子A1」を作製する第一段重合で使用したメタクリル酸68質量部を以下の化合物に変更した。すなわち、
イタコン酸 28質量部
アコニット酸 40質量部
また、「樹脂微粒子A2」を作製する第二段重合で使用したメタクリル酸とアクリル酸を、
イタコン酸 6質量部
アコニット酸 4質量部
メタクリル酸 5質量部
アクリル酸 5質量部
に変更した。その他は同じ手順を採り「箔転写面形成用トナーC」を作製した。作製した「箔転写面形成用トナーC」は、体積基準メディアン径が6.7μm、前記測定方法で120℃における貯蔵弾性率G′を測定すると6.3×10N/mであった。
(3)「箔転写面形成用トナーD」の作製
前記「箔転写面形成用トナーA」の作製で、「樹脂微粒子A1」を作製する第一段重合で使用したメタクリル酸68質量部を以下の化合物に変更した。すなわち、
フマル酸 34質量部
アコニット酸 34質量部
また、「樹脂微粒子A2」を作製する第二段重合で使用したメタクリル酸とアクリル酸を、
フマル酸 5質量部
アコニット酸 5質量部
メタクリル酸 5質量部
アクリル酸 5質量部
に変更した。その他は同じ手順を採り「箔転写面形成用トナーD」を作製した。作製した「箔転写面形成用トナーD」は、体積基準メディアン径が6.6μm、前記測定方法で120℃における貯蔵弾性率G′を測定すると6.1×10N/mであった。
(4)「箔転写面形成用トナーE」の作製
前記「箔転写面形成用トナーA」の作製で、「樹脂微粒子A2」を作製する第二段重合でn−オクチルメルカプタンの添加量を4.0質量部に変更した他は同じ手順で重合反応を行った。また、「樹脂微粒子A3」を作製する第三段重合で樹脂微粒子分散液中に添加する混合溶液を構成する化合物の添加量を、
スチレン 428質量部
n−ブチルアクリレート 131質量部
メタクリル酸 11質量部
n−オクチルメルカプタン 13質量部
に変更した。その他は同じ手順をとることにより「箔転写面形成用トナーE」を作製した。上記手順で作製した「箔転写面形成用トナーE」は、体積基準メディアン径が6.7μm、前記測定方法で120℃における貯蔵弾性率G′を測定すると1.0×10N/mであった。
(5)「箔転写面形成用トナーF」の作製
前記「箔転写面形成用トナーA」の作製で、「樹脂微粒子A2」を作製する第二段重合で「樹脂微粒子A1」分散液の添加量を固形分換算で200質量部に変更した。また、「樹脂微粒子A3」を作製する第三段重合で樹脂微粒子分散液中に添加する混合溶液を構成する化合物の添加量を、
スチレン 353質量部
n−ブチルアクリレート 148質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチルメルカプタン 13質量部
に変更した。その他は同じ手順を採ることにより「箔転写面形成用トナーF」を作製した。上記手順で作製した「箔転写面形成用トナーF」は、体積基準メディアン径が6.6μm、前記測定方法により120℃における貯蔵弾性率G′を測定すると1.0×10N/mであった。
(6)「箔転写面形成用トナーG」の作製
前記「箔転写面形成用トナーA」の作製で、「樹脂微粒子A2」を作製する第二段重合でn−オクチルメルカプタンの添加量を5.0質量部に変更した。また、「樹脂微粒子A3」を作製する第三段重合で樹脂微粒子分散液中に添加する混合溶液を構成する単量体の添加量を、
スチレン 430質量部
n−ブチルアクリレート 131質量部
メタクリル酸 9質量部
n−オクチルメルカプタン 13質量部
に変更した。その他は同じ手順を採り「箔転写面形成用トナーG」を作製した。上記手順で作製した「箔転写面形成用トナーG」は、体積基準メディアン径が6.7μm、前記測定方法で120℃における貯蔵弾性率G′を測定すると5.5×10N/mだった。
(7)「箔転写面形成用トナーH」の作製
前記「箔転写面形成用トナーA」の作製で、「樹脂微粒子A2」を作製する第二段重合で「樹脂微粒子A1」分散液の添加量を固形分換算で200質量部に変更するとともにn−オクチルメルカプタンの添加量を0.2質量部に変更した。また、「樹脂微粒子A3」を作製する第三段重合で樹脂微粒子分散液中に添加する混合溶液を構成する単量体の添加量を、
スチレン 331質量部
n−ブチルアクリレート 154質量部
メタクリル酸 86質量部
n−オクチルメルカプタン 13質量部
に変更した。その他は同じ手順をとり「箔転写面形成用トナーH」を作製した。上記手順で作製した「箔転写面形成用トナーH」は、体積基準メディアン径が6.5μm、前記測定方法で120℃における貯蔵弾性率G′を測定したところ4.3×10N/mであった。
(8)「箔転写面形成用トナーI」の作製
前記「箔転写面形成用トナーA」の作製で、「樹脂微粒子A2」を作製する第二段重合でアクリル酸を使用せずメタクリル酸20質量部に変更した他は同じ手順をとることにより、「箔転写面形成用トナーI」を作製した。上記手順で作製した「箔転写面形成用トナーI」は、体積基準メディアン径が6.7μm、前記測定方法で120℃における貯蔵弾性率G′を測定したところ4.9×10N/mであった。
以上の手順で作製した「箔転写面形成用トナーA〜I」を作製する際に用いたカルボキシル基(−COOH)を有する重合性単量体の種類と、120℃における貯蔵弾性率G′を表1に示す。
Figure 2012181481
1−3.「箔転写面形成用現像剤A〜H」の調製
前記「箔転写面形成用トナーA〜H」各々とアクリル樹脂を被覆した体積平均粒径40μmのフェライトキャリアをV型混合機により混合処理して、トナー濃度が6質量%の二成分現像剤の形態をとる「箔転写面形成用現像剤A〜H」を調製した。
2.評価用機器
2−1.評価用機器と評価条件
図5の画像形成装置の構成を有する市販のデジタルカラー複合機「bizhub C353(コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株)製)」に箔画像形成手段と箔転写装置を搭載させた改造機を用いて評価を行った。
箔画像を形成する画像支持体Pは、基体である市販のB4サイズの画像支持体「OKトップコート+(坪量157g/m、紙厚131μm)(王子製紙(株)製)」を用いた。また、箔転写面形成に使用するトナーの供給量を4g/mに設定し、転写箔には図7の層構成を有する市販の転写箔「BL 2号金2.8((株)村田金箔製)」を使用した。
さらに、評価を行う際の画像支持体搬送方向はB4サイズ画像支持体縦方向とし、画像支持体の搬送速度を73mm/sec、常温常湿環境(温度20℃、相対湿度50%RH)下で評価を行うものとした。
2−2.箔転写装置の仕様
前記画像形成装置に搭載する箔転写装置には、図1(a)に示す加熱ローラと加圧ベルトより構成され加圧ベルト内に圧力パッド53aと53bを配置したものと、図2に示す加熱ローラと加圧ローラより構成されるものを用意した。なお、加熱ローラと加圧ベルト及び加圧ローラの仕様は以下のとおりである。
(1)図1(a)の箔転写装置仕様
加熱ローラ;幅357mm、外径62mm、厚さ5mmのアルミニウム製基体上に厚さ1.5mmのシリコーンゴム層を配置したもの
加圧ベルト;幅357mm、厚さ50μmのポリイミド樹脂製基体上に厚さ10μmのシリコーンゴム層を配置したもの
押圧パッド53a;図1(b)に示す53aa(0.1t)、53ab(0.3t)、53ac(0.6t)を使用。前記カッコ記載は最大圧力付与タイミング
ニップ幅;7.5mm
ニップ通過時間t;0.1sec
加圧ベルトを構成するポリイミド樹脂基体は以下の手順で作製した。市販のポリイミド前駆体である「宇部興産(株)製のuワニスS(商品名)」をジメチルアセトアミド/ナフサ(9/1)に溶解させて得た粘度1500ポアズのポリイミド前駆体溶液をアルミニウム製芯体表面にダイスコートした。そして、前記ポリイミド前駆体溶液をコートした芯体を、温度250℃で25分間熱処理して、厚さ50μmのポリイミド樹脂基体を作製した。また、シリコーンゴム層は加熱ローラに用いたものと同じものを公知の方法で前記ポリイミド樹脂基体表面に厚さ10μmとなる様に形成した。
(2)図2の箔転写装置仕様
・加熱ローラ;幅357mm、外径62mm、厚さ5mmのアルミニウム製基体上に厚さ1.5mmのシリコーンゴム層を配置したもの
・加圧ローラ;幅357mm、外径52mm、厚さ5mmのアルミニウム製基体上に厚さ1.5mmのシリコーンゴム層を配置したもの
・ニップ幅;7mm
・ニップ通過時間t;0.096sec
(3)加熱条件
加熱ローラ、加圧ベルト、加圧ローラの内部に熱源(サーミスタ温度制御)を配置し、
加熱ローラ表面温度;160℃に設定
加圧ベルト、加圧ローラ表面温度;100℃に設定
(4)加圧条件
バネ荷重により可変で加圧部材(押圧部材53)より付与(980Nで最大圧力が390kPaとなる様に設定)
3.評価実験
3−1.評価条件
(1)「実施例1〜15」と「比較例1〜5」の設定
前記「箔転写面形成用現像剤A〜H」、評価に用いた箔転写装置、最大圧力を付与するタイミング圧力値を表2に示す様に組み合わせ、前記市販のデジタルカラー複合機に搭載した。ここで、貯蔵弾性率と最大圧力を付与するタイミングのいずれもが本発明で規定する範囲内にある現像剤と箔転写装置を組み合わせたものを「実施例1〜15」とし、本発明の構成を満たしていない組み合わせのものを「比較例1〜5」とした。
ここで、比較例1は最大圧力を付与するタイミングが0.8tのものであるが、図1(a)に示す押圧パッド53aと53bの配置を逆転させ、かつ、押圧パッド53abを使用することで0.8tのタイミングで最大圧力を付与するものにした。また、比較例2は、比較例1と同様、図1(a)に示す押圧パッド53aと53bの配置を逆転させ、かつ、押圧パッド53acを使用することで1.0tのタイミングで最大圧力を付与するものにした。
さらに、比較例5は最大圧力を付与するタイミングが0tのものであるが、最大圧力を付与する押圧パッド53aとして図1(b)の53adで表される形状のものを使用することにより0tのタイミングで最大圧力を付与するものにした。
Figure 2012181481
3−2.評価用画像試料
前記画像支持体P上に形成する評価用の箔画像Sは、図9に示す9種類の箔画像サンプルより構成されるものである。具体的には、線の箔画像SaとSb、ドットの箔画像Sc、三角形箔画像Sd、四角形箔画像Se、ひし形箔画像Sf、星形箔画像Sg、二円箔画像Sh、三日月形箔画像Siである。
3−2.評価項目
1つの評価につき、300枚の連続プリントを行い、作成した300枚のプリント物より10枚を任意に選択し、作成した箔画像Sa〜Siの仕上がりを目視評価するとともに、箔画像Seの耐剥離性を評価した。
〈箔画像仕上がりの目視評価〉
箔画像の目視評価は、線画像Sa、Sbとドット画像Scは線間やドット間でのバリ発生の有無を評価した。三角形画像Sd、四角形画像Se、ひし形画像Sf、星形画像Sg、三日月画像Siは角の部位が丸みを有さず所定形状を再現していることと当該部位でのバリ発生の有無を評価した。また、ひし形画像Sfについてはひし形間の隙間でのバリ発生の有無を評価した。さらに、二円画像Shは2つの円が重なっている部位におけるバリ発生の有無を評価した。そして、選択した10枚のプリント物中、上記評価をクリアしたものが4枚以上のものを合格とし、8枚以上のものを優れたものとした。
〈耐剥離性評価〉
選択した10枚のプリント物について、四角形画像Seにテープを貼り付けた後、手でそのテープを剥がす。テープを剥がしたときの箔画像の状態を肉眼及び倍率10倍のルーペで観察して以下の様に評価した。なお、テープは「スコッチメンディングテープ MP−18(住友スリーエム(株)製)」を使用した。
○;ルーペ観察で確認可能な微細な剥離を起こしたものはなかった
△;ルーペ観察で確認可能な微細な剥離を起こしたものがあるが、肉眼では問題ないレベルと判断した
×;肉眼で剥離を確認できるものがあった
上記ランクに基づいて以下の様に評価した。すなわち、
優秀;10枚全てが○のもの
良好;10枚中に△が5枚以下で残りは○のもの
合格;10枚中に△が6枚から10枚で残りは○のもの
不合格;10枚中に×が1枚でもあるもの。
以上の結果を下記表3に示す。
Figure 2012181481
表3に示す様に、本発明の構成を有する「実施例1〜15」で作成された箔画像は、線画像やドット画像で線やドットが太いものにならず、四角形や三角形あるいは星形等の角のある画像は角に丸みが帯びることなく、箔画像を忠実に形成された。また、形成した箔画像は良好な強度を有するものであることも確認された。一方、本発明の構成を有さない「比較例1〜5」で作成された箔画像は、良好な仕上がりと耐剥離性が両立しないものであることが確認された。
1 画像形成装置
11(11H、11Y、11M、11C、11Bk) 感光体
12(12H、12Y、12M、12C、12Bk) 帯電ローラ、帯電極
13(13A、13H、13Y、13M、13C、13Bk) 転写ローラ
14 トナー供給ローラ
20H 箔転写面形成部
20Y、20M、20C、20Bk トナー画像形成部
21H 箔転写面形成用トナー供給装置
21Y、21M、21C、21Bk トナー供給装置(現像装置)
23 搬送ローラ
25(25H、25Y、25M、25C、25Bk) クリーニング装置
26 中間転写ベルト
30(30H、30Y、30M、30C、30Bk) 露光部
50 箔転写装置
51(R1) 加熱ロール
52(R2) シームレスベルト
53 押圧部材
53a、53b 圧力パッド
58(R2) 加圧ロール
N ニップ部
60 画像読取部
70 転写箔供給部
71 転写箔供給ローラ
72 転写箔巻き取りローラ
73a、73b 箔転写ローラ
80 圧力分布測定システム
81 コンピュータ
82 センサコネクタ
83 センサシート
831 樹脂シート
832 電極(行電極、列電極)
833 導電性ペースト層
834 導電性インク層
F 転写箔
f0 支持体
f1 接着層
f2 箔層
f3 離型層
H 箔転写面
P 基体(画像支持体)
Q 製品
R1、R2 加熱加圧手段
S 箔画像サンプル
Sa、Sb 線の箔画像
Sc ドットの箔画像
Sd 三角形箔画像
Se 四角形箔画像
Sf ひし形箔画像
Sg 星形箔画像
Sh 二円箔画像
Si 三日月形箔画像
T 箔転写面形成用トナー(トナー)

Claims (16)

  1. 少なくとも、
    感光体を露光して静電潜像を形成する工程と、
    静電潜像が形成された前記感光体にトナーを供給して箔転写面を形成する工程と、
    前記感光体に形成された箔転写面を基体に転写する工程と、
    前記基体に転写された箔転写面を定着する工程と、
    前記箔転写面が定着された基体に転写箔を供給する工程と、
    前記転写箔を前記箔転写面に接触させた状態のもとで加熱して前記箔転写面に箔を転写する工程を有する画像形成方法であって、
    前記箔転写面の形成に使用されるトナーは、120℃における貯蔵弾性率G′が1.0×10N/m以上1.0×10N/m以下であり、
    前記箔転写面に箔を転写する工程は、
    前記転写箔と前記箔転写面が加熱部材と加圧部材で形成されるニップ部を通過するときに箔転写面に箔を転写するものであり、
    前記転写箔と前記箔転写面が前記ニップ部を通過する時間をtとしたとき、0.1t以上0.6t以下の時間内に前記転写箔と前記箔転写面へ最大圧力が付与されるものであることを特徴とする画像形成方法。
  2. 前記転写箔と前記箔転写面へ付与される最大圧力が200kPa以上450kPa以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
  3. 前記加熱部材が加熱ロールであり、前記加圧部材が少なくともベルト部材と前記ベルト部材を押圧する押圧部材を有するものであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成方法。
  4. 前記加熱部材が加熱ロールであり、前記加圧部材が加圧ロールであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成方法。
  5. 前記箔転写面の形成に使用されるトナーに含有される結着樹脂は、
    少なくとも、カルボキシル基を有するビニル系単量体を用いて形成される重合体を含有するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  6. 前記箔転写面の形成に使用されるトナーに含有される結着樹脂が、
    少なくとも、メタクリル酸を用いて形成される重合体を含有するものであることを特徴とする請求項5に記載の画像形成方法。
  7. 前記箔転写面の形成に使用されるトナーは、
    少なくとも、スチレン、n−ブチルアクリレート、メタクリル酸を用いて形成される共重合体樹脂を含有するものであることを特徴とする請求項6に記載の画像形成方法。
  8. 前記箔転写面の形成に使用されるトナーは、
    少なくとも、複数回の重合反応を行う工程を経て前記共重合体樹脂を含有する樹脂微粒子を作製する工程と、
    前記工程で作製した前記樹脂微粒子を水系媒体中で凝集、融着させる工程を経て作製されるものであることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  9. 少なくとも、
    露光手段による露光により静電潜像を形成する感光体と、
    静電潜像が形成された前記感光体にトナーを供給して箔転写面を形成する箔転写面形成手段と、
    前記感光体に形成された箔転写面を基体に転写する転写手段と、
    前記基体に転写された箔転写面を定着する定着手段と、
    前記定着手段により箔転写面が定着された基体に転写箔を供給する転写箔供給手段と、
    前記転写箔供給手段により供給された転写箔を前記箔転写面に接触させ、前記箔転写面に前記転写箔が接触した状態の下で加熱を行って前記箔転写面へ箔を転写する箔転写手段を有する画像形成装置であって、
    前記箔転写面形成手段より供給されるトナーは、120℃における貯蔵弾性率G′が1.0×10N/m以上1.0×10N/m以下であり、
    前記箔転写手段は、少なくとも、
    前記箔転写面と前記転写箔を接触させた状態で通過させるニップ部を形成する加熱部材と加圧部材を有するものであり、
    前記加熱部材と前記加圧部材は、
    前記転写箔と前記箔転写面が前記ニップ部を通過する時間をtとすると、0.1t以上0.6t以下の時間内に最大圧力を前記転写箔と前記箔転写面に付与するものであることを特徴とする画像形成装置。
  10. 前記箔転写手段により、前記転写箔と前記箔転写面へ付与される最大圧力が200kPa以上450kPa以下であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
  11. 前記箔転写手段は、
    加熱部材として加熱ロールを有し、加圧部材として少なくともベルト部材と前記ベルト部材を押圧する押圧部材を有するものであることを特徴とする請求項9または10に記載の画像形成装置。
  12. 前記箔転写手段は、
    加熱部材として加熱ロールを有し、加圧部材として加圧ロールを有するものであることを特徴とする請求項9または10に記載の画像形成装置。
  13. 前記箔転写面の形成に使用されるトナーに含有される結着樹脂は、
    少なくとも、カルボキシル基を有するビニル系単量体を用いて形成される重合体を含有するものであることを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  14. 前記箔転写面の形成に使用されるトナーに含有される結着樹脂が、
    少なくとも、メタクリル酸を用いて形成される重合体を含有するものであることを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。
  15. 前記箔転写面の形成に使用されるトナーは、
    少なくとも、スチレン、n−ブチルアクリレート、メタクリル酸を用いて形成される共重合体樹脂を含有するものであることを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。
  16. 前記箔転写面の形成に使用されるトナーは、
    少なくとも、複数回の重合反応を行う工程を経て前記共重合体樹脂を含有する樹脂微粒子を作製する工程と、
    前記工程で作製した前記樹脂微粒子を水系媒体中で凝集、融着させる工程を経て作製されるものであることを特徴とする請求項13〜15のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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