JP2013072893A - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】感光体10と、帯電装置20と、露光装置12と、熱可塑性エラストマーを少なくとも含有するトナーがキャリア液中に分散された液体現像剤を貯留し且つ感光体10の表面に形成された静電潜像を液体現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置14と、転写装置の機能を有し且つ記録媒体上のトナー像に加熱および加圧を施して記録媒体に定着されたトナー画像を形成し更に該トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を第一の残存量にまで低減する定着装置の機能を備えた転写定着ローラ28と、定着後にトナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を第一の残存量よりも低い第二の残存量にまで低減する残存量調整装置としての乾燥装置32と、を有する画像形成装置。
【選択図】図1
Description
また、少なくともトナー粒子を中間部材からコピーシートへ転写すると同時にトナー粒子を像の形状でコピーシートへ定着して原稿書類のコピーを作成する転写定着手段を備えた電子写真式印字機が開示されている(例えば特許文献2参照)。
また、画像支持体に転写されたトナー画像の粘弾性動的測定値が強制振動1Hz、振幅応力10Paで測定したときに、貯蔵弾性率が1.0E5Paから1.0E8Paの範囲で、かつ、損失弾性率が1.0E5Paから1.0E8Paとなるよう制御する粘弾性制御手段を備え、該粘弾性制御手段として、あらかじめ、上記の粘弾性動的測定値の条件を満たすトナー画像の温度を測定しておき、画像支持体である中間転写体にヒーターを内蔵し、このヒーターにより前記温度にトナー画像を加熱する液体電子写真装置が開示されている(例えば特許文献4参照)。
請求項1に係る発明は、
静電潜像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
前記静電潜像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、
前記静電潜像保持体の表面に形成された静電潜像を、熱可塑性エラストマーを少なくとも含有するトナーがキャリア液中に分散された液体現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体上の前記トナー像に加熱および加圧を施して記録媒体に定着されたトナー画像を形成し且つ該トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を第一の残存量にまで低減する定着工程と、
前記定着工程後に前記トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を前記第一の残存量よりも低い第二の残存量にまで低減する残存量調整工程と、
を有する画像形成方法である。
前記残存量調整工程が、前記記録媒体に定着された前記トナー画像に対し該記録媒体の反対の面側から加熱を施す工程である請求項1に記載の画像形成方法である。
静電潜像保持体と、
前記静電潜像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
前記静電潜像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
熱可塑性エラストマーを少なくとも含有するトナーがキャリア液中に分散された液体現像剤を貯留し且つ前記静電潜像保持体の表面に形成された静電潜像を前記液体現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記記録媒体上の前記トナー像に加熱および加圧を施して記録媒体に定着されたトナー画像を形成し且つ該トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を第一の残存量にまで低減する定着装置と、
前記定着後に前記トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を前記第一の残存量よりも低い第二の残存量にまで低減する残存量調整装置と、
を有する画像形成装置である。
前記残存量調整装置が、前記記録媒体に定着された前記トナー画像に対し該記録媒体の反対の面側から加熱を施す装置である請求項3に記載の画像形成装置である。
本実施形態に係る画像形成方法は、静電潜像保持体の表面を帯電する帯電工程と、前記静電潜像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記静電潜像保持体の表面に形成された静電潜像を、熱可塑性エラストマーを少なくとも含有するトナーがキャリア液中に分散された液体現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体上の前記トナー像に加熱および加圧を施して記録媒体に定着されたトナー画像を形成し且つ該トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を第一の残存量にまで低減する定着工程と、前記定着工程後に前記トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を前記第一の残存量よりも低い第二の残存量にまで低減する残存量調整工程と、を有する。
尚、記録媒体上のトナー像に加熱および加圧を施す定着工程(定着装置)では、トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量(第一の残存量)を、トナーの全量に対し15質量%以上の範囲とすることが好ましい。この範囲とすることで、より効果的にホットオフセットの発生が抑制される。
尚、トナー画像中のキャリア液の残存量は、島津製作所製TGA−50を用いて熱分析を行うことで測定する。より具体的には、トナーを25℃から500℃の範囲で10℃/minの変化率で加熱していき、その前後での質量を測定することでトナー中に含まれる残存キャリア液の量を算出し、トナー質量に対する質量比として算出する。
画像形成装置100は、感光体(静電潜像保持体)10、帯電装置20、露光装置(潜像形成装置)12、現像装置14、中間転写体16、クリーナ18、転写定着ローラ(転写および定着を兼ねた転写定着装置)28、乾燥装置(残存量調整装置)32を含んで構成される。感光体10は円柱形状を有し、前記感光体10の外周に、帯電装置20、露光装置12、現像装置14、中間転写体16、およびクリーナ18が順次に設けられ、中間転写体16に転写されたトナー像26が用紙(記録媒体)30に転写され且つ定着される位置に転写定着ローラ28が設けられ、更に用紙30の進行方向の転写定着ローラ28よりも下流側に乾燥装置(残存量調整装置)32が設けられる。
以下、この画像形成装置100の動作について簡単に説明する。
現像装置14は、現像ローラ14aと現像剤収納容器14bとを含んで構成される。現像ローラ14aは、現像剤収納容器14bに収納される液体現像剤24に一部が浸るようにして設けられる。液体現像剤24は、キャリア液に熱可塑性エラストマーを含むトナー粒子が分散されてなる。
液体現像剤24中では、トナー粒子は分散されているが、例えば液体現像剤24を、さらに現像剤収納容器14b内に設けられる攪拌部材によって攪拌してもよい。
転写定着ローラ28は、中間転写体16と共に用紙30を挟んでトナー像26を加圧し、中間転写体16上のトナー像を用紙30に密着させる。これによって用紙30にトナー像を転写し、用紙上にトナー像が定着され、トナー画像29となる。尚、トナー像26の定着は、転写定着ローラ28に発熱体を設けて加圧および加熱を施すにより行う。
画像形成装置100は、さらに、転写後かつ次の帯電までに感光体10の表面を除電する除電装置(図示せず)を備えていてもよい。
画像形成装置100に備えられる帯電装置20、露光装置12、現像装置14、中間転写体16、転写定着ローラ28、クリーナ18、および、乾燥装置32は、すべて感光体10の回転速度と同期をとって動作されている。
図2に示す画像形成装置は、シアン現像ユニット101−C、マゼンタ現像ユニット101−M、イエロー現像ユニット101−Y、黒現像ユニット101−Kを有する。各現像ユニットは、現像剤タンク102、現像剤供給ロール103、供給量規制手段104、現像ロール(現像装置)105、現像ロールクリーナ106、感光体(静電潜像保持体)107、帯電装置108、露光装置(潜像形成装置)109、一次転写装置110、および感光体クリーナ111を有する。また、4つの各現像ユニットの感光体107それぞれに接するよう中間転写体125が設けられ、更に中間転写体125に転写されたトナー像を用紙(記録媒体)127に転写する二次転写装置124、126が設けられる。用紙127の進行方向の二次転写装置124、126よりも下流側には定着ユニット(定着装置)131が設けられ、更に定着ユニット131の下流側には乾燥装置(残存量調整装置)135が設けられる。
また、残存量調整装置として、図1では板状の加熱装置を、図2ではロール状の加熱装置を示したが、これに限定されるものではなく、乾燥風を吹き付ける送風装置や、赤外光を照射する照射装置等を適用してもよい。
該液体現像剤は、熱可塑性エラストマーを少なくとも含有するトナーがキャリア液中に分散されてなる。尚、さらに熱可塑性エラストマー以外の結着樹脂、着色剤、ワックス、電荷制御剤、シリカ粉末、金属酸化物など他の添加剤を含有していてもよい。これら添加剤は、結着樹脂に混練するなどして内添してもよいし、粒子としてトナーを得たのち混合処理を施すなどして外添してもよい。なお、通常、着色剤を含むが、透明のトナーとする場合は、着色剤を含まなくてもよい。
−熱可塑性エラストマー−
本実施形態のトナー粒子に含まれる熱可塑性エラストマーは、例えば、常温(25℃)においてゴムの性質を有し、高温において熱可塑性プラスチックと同じく軟化する性質を有するものが挙げられる。該熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリメタクリル酸メチル−ポリアクリル酸nブチル−ポリメタクリル酸メチルブロック共重合体、ポリメタクリル酸メチル−ポリメタクリル酸ドデシル−ポリメタクリル酸メチルブロック共重合体、ポリメタクリル酸メチル−ポリメタクリル酸2エチルヘキシル−ポリメタクリル酸メチルブロック共重合体、ポリメタクリル酸メチル−ポリメタクリル酸ラウリル−ポリメタクリル酸メチルブロック共重合体等が挙げられる。
本実施形態のトナー粒子に含まれる結着樹脂としては、まずアクリル系熱可塑性樹脂が挙げられる。該アクリル系熱可塑性樹脂としては、メタクリル酸エステル単量体の重合体やアクリル酸エステル単量体の重合体を構成単位として含有するビニル系共重合体が挙げられる。以下、「(メタ)アクリル」とはアクリルまたはメタクリルのいずれかまたは両方であることを意味する。
上記(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、例えば、(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n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル等の(メタ)アクリル酸のアルキルエステルの他、アクリル酸2−クロルエチル、(メタ)アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、ビスグリシジルメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、メタクリロキシエチルホスフェートなどが挙げられる。中でも、メタクリル酸メチル、(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n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル等が望ましく用いられる。
また、スチレン系単量体との共重合体を使用してもよく、樹脂全体の10質量%以内で使用することが望ましい。
マゼンタの顔料としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。
シアンの顔料としては、銅フタロシアニン化合物およびその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用される。
黒の顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、鉄黒等が用いられる。
なお、アクリル系熱可塑性エラストマーとアクリル系熱可塑性樹脂以外の成分は、50質量%以下であることが望ましい。
本実施形態のトナー粒子を製造する方法は特に限定されず、例えば、粉砕トナー、液中乳化乾燥トナー、もしくは重合トナーの製造方法で製造したトナーをキャリア液中で微粉砕して得られる。
例えば、熱可塑性エラストマーを含む結着樹脂、着色剤、必要に応じて、他の添加剤をヘンシェルミキサー等の混合装置に投入して混合し、この混合物を二軸押出機、バンバリーミキサー、ロールミル、ニーダー等で溶融混練した後、ドラムフレーカー等で冷却し、ハンマーミル等の粉砕機で粗粉砕し、さらにジェットミル等の粉砕機で微粉砕した後、風力分級機等を用いて分級することにより、粉砕トナーが得られる。
キャリア液は、トナー粒子を分散させるための絶縁性の液体であり、特に制限はないが、例えば、パラフィンオイル等の脂肪族系炭化水素溶媒(市販品では、松村石油社製モレスコホワイトMT−30P、モレスコホワイトP40、モレスコホワイトP70、エクソン化学社製アイソパーL、アイソパーMなど)、ナフテン系オイル等の炭化水素系溶媒(市販品では、エクソン化学社製 エクソールD80、エクソールD110、エクソールD130、日本石油化学社製 ナフテゾールL、ナフテゾールM、ナフテゾールH、Newナフテゾール160、Newナフテゾール200、Newナフテゾール220、NewナフテゾールMS−20Pなど)が挙げられ、それらの中に、トルエン等の芳香族化合物を含有させてもよい。
上記引火点は、JIS K 2265−4(2007年)により測定される。
液体現像剤は、既述のトナー粒子とキャリア液とを、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ビーズミル等の分散機を用いて混合し、粉砕して、トナー粒子をキャリア液中に分散することにより得られる。
なお、トナー粒子のキャリア液中への分散は分散機に限られず、ミキサーのごとく、特殊な攪拌羽根を高速で回転させ分散してもよいし、ホモジナイザーとして知られるローター・ステーターの剪断力で分散してもよいし、超音波によって分散してもよい。
<現像剤の作製>
スチレンアクリル樹脂(藤倉化成(株)製FSR−051、重量平均分子量38万)60質量部にシアン顔料C.I.ピグメントブルー15:3(クラリアント(株)製)40質量部を加え、加圧ニーダーで混練した。この混練物を粗粉砕して、シアン顔料マスターバッチを作製した。
・上記シアン顔料マスターバッチ:25質量部
・スチレンアクリル樹脂
(藤倉化成(株)製FSR−053、重量平均分子量32万、酸価10):57質量部
・スチレン系熱可塑性エラストマー(旭化成社製「SOE−L605」、
スチレン・ブタジエンブロック共重合体の水素添加品):18質量部
以上の混練物をジェットミルで粉砕し、分級して平均粒径16μmのシアントナー1を得た。このシアントナー1:15質量部に、難揮発性のパラフィンオイル(松村石油(株)製、モレスコホワイトP40、引火点:130℃)85質量部の混合物をボールミルで微粉砕して平均粒径1.1μmの液体現像剤1を得た。
上記液体現像剤1を用い、画像単位面積当たりのトナー量が4g/m2になるようテフロン(登録商標)フィルター(Millipore社製PTFE Membraneフィルター(孔径0.2μm、JGWP04700))上に濾過した後、王子製紙製OKトップコート+127gsmにトナー像を形成した。
・定着工程
直径50mmのロール対を有する定着装置を用いて定着画像を作製した。各定着ロールは、ステンレス製の芯金の表面に厚さ5mm、ゴム硬度50度(JIS−A)のシリコーンゴムを形成し、厚さ30μmのフッ素樹脂(PFA)層で被覆されている。各ロールの内部にはハロゲンヒータが設けられ、ロール表面温度を加熱制御する。このロール対を最大圧力が0.3MPa、ニップ幅が10mmになるように加圧機構により荷重を調整し、速度384mm/sで駆動しているときに上記未定着像をロール間に挿入し、定着画像を得た(尚、定着温度については後述する)。
図1に示す板状の加熱装置を乾燥装置としてを用い、第二の残存量が下記表1に示す量となるよう乾燥の際の温度および乾燥の時間を調整して、上記定着画像に加熱を施し乾燥させた。
前記定着画像におけるキャリア液の残存量(第一の残存量)、および前記最終トナー画像におけるキャリア液の残存量(第二の残存量)を、それぞれ前述の島津製作所製TGA−50を用いた熱分析による方法によって測定した。
・定着温度
前記定着工程での定着温度は、グロス測定装置としてBYK−Gardner社製Micro−TRI−Glossで60°を用いて測定された画像グロスが20となるときの温度に設定した。この定着温度を元に以下評価基準で評価を行なった。
○:145℃以下
△:145℃を超え160℃以下
×:161℃を超える
前記定着工程で、定着部材に溶融したトナーが転移しトナー画像の分断が生じるホットオフセットが発生しているか否かを目視にて確認し、以下の評価基準で評価した。
○:画像の定着工程より下流側の用紙にて画像の付着が確認されない
×:画像の定着工程より下流側の用紙に画像の付着がある
前記最終トナー画像が形成された面を内側にして用紙を折り曲げ、折り曲げた部分を軽く拭きとった後の画像の破壊具合を観察して、以下の評価基準により評価した。
○:剥れがないか、軽微で不連続な画像の剥がれがある
△:不連続な破損がある
×:連続した破損がある
前記最終トナー画像が形成された用紙サンプル2枚を用い、50℃50%RH環境にて画像面同士を400Paの圧力で押しつけ、1週間放置した後にサンプルを剥がした時の画像の劣化具合を観察して、以下の評価基準により評価した。
○:画像劣化なし
△:軽微な画像剥がれが見られる
×:著しい画像剥がれが見られる
前記定着温度、ホットオフセット、耐折り曲げ強度、ドキュメントオフセットの4項目での評価結果に基づき、以下の評価基準で評価した。
○:4項目で「○」評価
△:3項目で「○」、1項目で「△」評価
×:1項目でも「×」評価がある
実施例1において混合するキャリア液を「モレスコホワイトP40」から「エクソン化学社製アイソパーM(引火点92℃)」に変更した以外は、実施例1に記載の方法により液体現像剤を調製し、定着画像、最終トナー画像を作製して評価を行なった。
実施例1において「残存量調整工程」を行わなかったこと以外、実施例1に記載の方法により液体現像剤を調製し、定着画像を作製して評価を行なった。
実施例2において「残存量調整工程」を行わなかったこと以外、実施例2に記載の方法により液体現像剤を調製し、定着画像を作製して評価を行なった。
比較例1において、定着工程後における第一の残存量が下記表1の量となるよう定着温度を調整したこと以外、比較例1に記載の方法により液体現像剤を調製し、定着画像を作製して評価を行なった。
比較例2において、定着工程後における第一の残存量が下記表1の量となるよう定着温度を調整したこと以外、比較例2に記載の方法により液体現像剤を調製し、定着画像を作製して評価を行なった。
一方、定着工程後に残存量調整工程を設けておらず且つ定着の際の温度を比較例1,2よりも高温とした比較例3,4では、ドキュメントオフセットの発生は抑制されているもののホットオフセットが発生していた。
これに対し、残存量調整工程を設けた実施例1,2では、ホットオフセットの発生は抑制され、且つドキュメントオフセットの発生も抑制されることが分かった。
12 露光装置(潜像形成装置)
14 現像装置
16 中間転写体
18 クリーナ
20 帯電装置
24 液体現像剤
26 トナー像
28 転写定着ローラ(転写および定着を兼ねた転写定着装置)
29 トナー画像
30 用紙(記録媒体)
32 乾燥装置(残存量調整装置)
100 画像形成装置
101−C シアン現像ユニット
101−M マゼンタ現像ユニット
101−Y イエロー現像ユニット
101−K 黒現像ユニット
102 現像剤タンク
103 現像剤供給ロール
104 供給量規制手段
105 現像ロール
106 現像ロールクリーナ
107 感光体(静電潜像保持体)
108 帯電装置
109 露光装置(潜像形成装置)
110 一次転写装置
111 感光体クリーナ
112 液体現像剤
121 駆動ロール
122 支持ロール
124,126 二次転写装置
125 中間転写体
127 用紙(記録媒体)
131 定着ユニット(定着装置)
132 ヒートロール
133 プレッシャーロール
134 ヒータ
135 乾燥装置(残存量調整装置)
Claims (4)
- 静電潜像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
前記静電潜像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、
前記静電潜像保持体の表面に形成された静電潜像を、熱可塑性エラストマーを少なくとも含有するトナーがキャリア液中に分散された液体現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体上の前記トナー像に加熱および加圧を施して記録媒体に定着されたトナー画像を形成し且つ該トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を第一の残存量にまで低減する定着工程と、
前記定着工程後に前記トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を前記第一の残存量よりも低い第二の残存量にまで低減する残存量調整工程と、
を有する画像形成方法。 - 前記残存量調整工程が、前記記録媒体に定着された前記トナー画像に対し該記録媒体の反対の面側から加熱を施す工程である請求項1に記載の画像形成方法。
- 静電潜像保持体と、
前記静電潜像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
前記静電潜像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
熱可塑性エラストマーを少なくとも含有するトナーがキャリア液中に分散された液体現像剤を貯留し且つ前記静電潜像保持体の表面に形成された静電潜像を前記液体現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記記録媒体上の前記トナー像に加熱および加圧を施して記録媒体に定着されたトナー画像を形成し且つ該トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を第一の残存量にまで低減する定着装置と、
前記定着後に前記トナー画像中に含まれるキャリア液の残存量を前記第一の残存量よりも低い第二の残存量にまで低減する残存量調整装置と、
を有する画像形成装置。 - 前記残存量調整装置が、前記記録媒体に定着された前記トナー画像に対し該記録媒体の反対の面側から加熱を施す装置である請求項3に記載の画像形成装置。
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