JP2015004816A - 画像形成装置、および画像形成方法 - Google Patents

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Kazunari Komatsuzaki
一成 小松崎
修弘 勝田
Sanehiro Katsuta
修弘 勝田
辰浦 智
Satoshi Tatsuura
智 辰浦
野上 豊
Yutaka Nogami
豊 野上
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Abstract

【課題】光沢性に優れた画像を形成し得る画像形成装置の提供。【解決手段】像保持体10と帯電手段20と静電潜像形成手段30と現像手段40と転写手段50と、定着用の第一回転体80aおよび第二回転体80bが接してニップを形成する定着用の回転体対を有し、前記トナー像が転写された記録媒体94を前記ニップに挿通して加熱および加圧を施し記録媒体94に前記トナー像を定着する定着手段と、を備え、下記条件(A)を満たす画像形成装置。条件(A):前記記録媒体の進行方向における最下流の回転体対のニップを通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m2以下【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成装置、および画像形成方法に関する。
従来、キャリア液中にトナーが分散された液体現像剤を用いた電子写真方式の画像形成装置、画像形成方法が知られている。
例えば、特許文献1には、一部もしくは全てが不揮発性である溶媒中にトナーを分散させてなる液体現像剤を用いて形成された記録媒体上の未定着画像を加熱定着する画像定着装置であって、上記記録媒体上の未定着画像を形成する液体現像剤中の溶媒を加熱により該画像の表面に析出させる溶媒析出手段と、該溶媒析出手段により析出せしめられた被析出溶媒を該画像表面から除去する溶媒除去手段とを有する画像定着装置が開示されている。
また、特許文献2には、液体トナーを現像剤として用いて、静電潜像の形成される画像支持体上に接触して現像剤を供給し、かつ前記画像支持体との間に生成される電界に応じて、該現像剤のトナー粒子を前記画像支持体に付着させてトナー画像を形成する現像部と、該画像支持体上のトナー画像を転写するための中間転写部と、中間転写部に転写されたトナー画像を、印刷媒体との接触部において加熱溶融して、印刷媒体に溶融転写する転写定着部とから成る液体現像電子写真装置において、前記中間転写部に画像を形成するトナー層から余剰なオイルを除去するための余剰キャリア除去機構を備え、該余剰キャリア除去機構は、溶融温度以上に加熱されたトナー層に接触し、かつ、画像を保持する前記中間転写部に、トナー粒子を押し付ける方向にバイアス電圧を印加した半導電性キャリア除去ローラまたはベルトから構成される液体現像電子写真装置が開示されている。
また、特許文献3には、液体キャリアとトナーとを含む液体現像剤を用いて現像した現像画像から該液体キャリアを除去して得られるトナー画像を記録媒体に転写する画像形成方法であって、該トナー画像に光照射して反射光量を測定し、該反射光量によって該トナー画像の液体キャリアの除去が適切であるか否かを判断して当該液体キャリアの除去を調整する画像形成方法が開示されている。
特開2003−167456号公報 特開2001−305887号公報 特開2002−091174号公報
本発明の課題は、光沢性に優れた画像を形成し得る画像形成装置を提供することにある。
上記課題は、以下に示す手段により解決される。
請求項1に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
不揮発性のオイルを含むキャリア液およびトナーを含有する液体現像剤を収容し、且つ、該液体現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
定着用の第一回転体および第二回転体が接してニップを形成する定着用の回転体対を少なくとも1組有し、前記トナー像が転写された前記記録媒体を前記ニップに挿通して加熱および加圧を施し前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、
を備え、下記条件(A)を満たす画像形成装置。
条件(A):前記記録媒体の進行方向における最下流の前記回転体対のニップを通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下
請求項2に係る発明は、
前記トナーが離型剤を含有し、
前記トナー中における前記離型剤の濃度をY(質量%)、前記トナー像に対して前記離型剤が溶融する温度以上の加熱を施す直前の前記トナー像およびキャリア液における固形分濃度をZ(質量%)とした場合に、下記条件(B)を満たす請求項1に記載の画像形成装置。
条件(B):前記記録媒体の進行方向における最下流の前記回転体対のニップを通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が、下記式(1)で表されるa(g/m)以上
式(1)
a=0.005/(〔0.01×Z〕×〔0.01×Y〕/{1−〔0.01×Z〕×[1−〔0.01×Y〕]})
請求項3に係る発明は、
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
不揮発性のオイルを含むキャリア液およびトナーを含有する液体現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体の表面に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、
定着用の第一回転体および第二回転体が接してニップを形成する定着用の回転体対を少なくとも1組有する定着装置により、前記トナー像が転写された前記記録媒体を前記ニップに挿通して加熱および加圧を施し前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、
を備え、下記条件(A)を満たす画像形成方法。
条件(A):前記記録媒体の進行方向における最下流の前記回転体対のニップを通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下
請求項4に係る発明は、
前記トナーが離型剤を含有し、
前記トナー中における前記離型剤の濃度をY(質量%)、前記トナー像に対して前記離型剤が溶融する温度以上の加熱を施す直前の前記トナー像およびキャリア液における固形分濃度をZ(質量%)とした場合に、下記条件(B)を満たす請求項3に記載の画像形成方法。
条件(B):前記記録媒体の進行方向における最下流の前記回転体対のニップを通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が、下記式(1)で表されるa(g/m)以上
式(1)
a=0.005/(〔0.01×Z〕×〔0.01×Y〕/{1−〔0.01×Z〕×[1−〔0.01×Y〕]})
請求項1に係る発明によれば、条件(A)を満たさない場合に比べ、光沢性に優れた画像を形成し得る画像形成装置が提供される。
請求項2に係る発明によれば、条件(B)を満たさない場合に比べ、ドキュメントオフセットの発生を抑制し得る画像形成装置が提供される。
請求項3に係る発明によれば、条件(A)を満たさない場合に比べ、光沢性に優れた画像を形成し得る画像形成方法が提供される。
請求項4に係る発明によれば、条件(B)を満たさない場合に比べ、ドキュメントオフセットの発生を抑制し得る画像形成方法が提供される。
本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 従前の画像形成装置において定着手段のニップにてトナーにかけられる圧力の状態を説明する概略図である。 本実施形態に係る画像形成装置において定着手段のニップにてトナーにかけられる圧力の状態を説明する概略図である。
以下、本発明の画像形成装置、および画像形成方法の実施形態について詳細に説明する。
≪画像形成装置および画像形成方法≫
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、不揮発性のオイルを含むキャリア液およびトナーを含有する液体現像剤を収容し、且つ、該液体現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備える。
前記定着手段は、定着用の第一回転体および第二回転体が接してニップを形成する定着用の回転体対を少なくとも1組有し、前記トナー像が転写された前記記録媒体を前記ニップに挿通して加熱および加圧を施し前記記録媒体に前記トナー像を定着する。
そして、上記画像形成装置では下記条件(A)を満たす。
また、本実施形態に係る画像形成方法は、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、不揮発性のオイルを含むキャリア液およびトナーを含有する液体現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体の表面に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、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、を備える。
前記定着工程は、定着用の第一回転体および第二回転体が接してニップを形成する定着用の回転体対を少なくとも1組有する定着装置により、前記トナー像が転写された前記記録媒体を前記ニップに挿通して加熱および加圧を施し前記記録媒体に前記トナー像を定着する。
そして、上記画像形成方法では下記条件(A)を満たす。
−条件(A)−
前記記録媒体の進行方向における最下流の回転体対のニップ(以下単に「最下流のニップ」とも称す)を通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下
液体現像剤を用いて画像を形成する場合に、得られた画像において光沢(グロス)が得られず、求められる品質の画像が得られないことがある。
このメカニズムは、必ずしも明確ではないものの以下のように推察される。即ち、定着の際に定着用の回転体対のニップを通過するトナー層の表面に特定の量を超えるキャリア液が存在すると、図2に示すごとく、定着用の第一回転体2と第二回転体6とのニップによる圧力Nがトナー92に対して一方向からかかるのではなく、キャリア液4を介してトナー92の様々な方向から作用するものと考えられる。その結果、トナー像の表面が滑らかな形状に固定されずに凹凸を有する形状となり、光沢性(グロス)が得られないものと思われる。
これに対し、本実施形態に係る画像形成装置および画像形成方法では前記条件(A)を満たす。最下流のニップ内でのトナー像表面のキャリア液量を0.7g/m以下とすることで、図3に示すごとく、トナー像におけるトナー92の一部がキャリア液4に浸らないためニップによる圧力Nが直接トナー92にかかり、つまりトナー92に対してニップによる圧力Nが一方向からかかるものと考えられる。そのため、トナー像の表面が滑らかな形状に固定され、得られた画像において光沢性(グロス)が得られるものと推察される。
尚、最下流のニップを通過する際のトナー像表面のキャリア液の量は、更に0.4g/m以下であることがより好ましく、0.2g/m以下であることが更に好ましい。
また、前記回転体対を2組有する場合には、最下流のニップに加えて記録媒体の進行方向における最下流の一つ前の回転体対におけるニップでも、トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下との条件を満たすことが好ましく、更に該キャリア液量は0.4g/m以下であることがより好ましく、0.2g/m以下であることが更に好ましい。
また、前記回転体対を3組有する場合であれば、最下流のニップに加えて記録媒体の進行方向における最下流の一つ前の回転体対におけるニップでも、トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下との条件を満たすことが好ましく、更に該キャリア液量は0.4g/m以下であることがより好ましく、0.2g/m以下であることが更に好ましい。更には、最下流およびその一つ前のニップに加えて記録媒体の進行方向における最下流の二つ前の回転体対におけるニップでも、トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下との条件を満たすことが好ましく、更に該キャリア液量は0.4g/m以下であることがより好ましく、0.2g/m以下であることが更に好ましい。
つまり、前記回転体対を複数組有する場合には、最下流側から順に極力多くの回転体対におけるニップで、トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下との条件を満たすことが好ましく、更に該キャリア液量は0.4g/m以下であることがより好ましく、0.2g/m以下であることが更に好ましい。尚、複数組の回転体対の全てのニップで上記条件を満たすことがよい。
また、前記トナーが離型剤を含有し、前記トナー中における前記離型剤の濃度をY(質量%)、前記トナー像に対して前記離型剤が溶融する温度以上の加熱を施す直前の前記トナー像およびキャリア液における固形分濃度をZ(質量%)とした場合に、下記条件(B)を満たすことが好ましい。
−条件(B)−
条件(B):前記記録媒体の進行方向における最下流の回転体対のニップを通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が、下記式(1)で表されるa(g/m)以上
式(1)
a=0.005/(〔0.01×Z〕×〔0.01×Y〕/{1−〔0.01×Z〕×[1−〔0.01×Y〕]})
液体現像剤を用いて画像が形成された記録媒体を重ねて放置すると、画像が該画像に接するもう一方の記録媒体に転移する、いわゆるドキュメントオフセットが発生することがある。前記ドキュメントオフセットを抑制する方法としては、トナーに離型剤を含有させ、定着の際にトナーから前記離型剤を溶け出させて画像表面を覆う手法が考えられる。
しかし定着を行うニップにおいて、トナー像の表面の離型剤の量が少な過ぎる場合、ドキュメントオフセットを抑制するための量の離型剤がトナー像表面に存在しなくなる恐れがある。
これに対して、本実施形態に係る画像形成装置および画像形成方法が前記条件(B)を満たすことで、ドキュメントオフセットの発生が効果的に抑制される。
これは、前記条件(B)を満たすことにより、最下流のニップ内でトナー像表面のキャリア液中に溶け込む離型剤量が0.005g/m以上になるものと考えられ、これによって適切な量の離型剤がトナー像表面に存在することによると推察される。
・ニップを通過する際のトナー像表面のキャリア液の量の測定方法
1組の回転体対のニップにトナー像を有する記録媒体を通過させ、通過前のトナー像および記録媒体の単位面積当たりの質量(g/m)から、通過後のトナー像および記録媒体の単位面積当たりの質量(g/m)を差し引いた量を2倍し、ニップを通過する際のトナー像表面のキャリア液量とする。
尚、2倍する理由について説明すると、キャリア液を除去する(およそ半分の量のキャリア液を回収する)機能を有する第一回転体(例えば図1に示す画像形成装置100であればブレード72bおよびキャリア液回収部74bを備える加熱ロール80a)を備える回転体対のニップでは、キャリア液の泣き別れによりトナー像表面のキャリア液のおよそ半分の量が、トナー像に接触する回転体(第一回転体)に付着すると考えられる為である。また、キャリア液を除去する(およそ半分の量のキャリア液を回収する)機能を有さない第一回転体(例えばブレード等のキャリア液を回収する機構を備えない定着用のロール)を備える回転体対のニップでは、回転体(第一回転体)表面に付着したキャリア液の量とトナー像表面のキャリア液の量とが平衡状態に達しているものと考えられる。このニップを通過する際のキャリア液の量は、該ニップに挿通される前のトナー像表面に存在するキャリア液の量と、該ニップに突入する前の第一回転体表面に存在するキャリア液の量との合計量であり、且つこのキャリア液のおよそ半分の量が、再び泣き別れによりトナー像に接触する第一回転体に付着すると考えられる為である。
トナー像および記録媒体の質量測定は、一定面積を切り出して質量を測定することで行う。尚、本測定方法に用いるニップ通過前後の記録媒体サンプルは、必ずしも同一の記録媒体から切り出したものでなくてもよく、例えば枚葉式の画像形成装置の場合であれば、ニップを通過させる前の記録媒体サンプルとは別に、ニップ通過後の記録媒体サンプルを採取し、それらを上記方法により比較すればよい。
また、ここで言う「トナー像表面のキャリア液の量」とは、キャリア液中に離型剤が溶け込んでいる場合であれば、その溶け込んでいる離型剤も含んだ量をさす。
・トナー中における離型剤の濃度Y
トナー中における離型剤の濃度Yは、以下の方法により測定される。まず、現像手段内に収容されている液体現像剤を取り出し、キャリア液を分離してトナーを得る。尚、トナーとキャリア液との分離は、まず液体現像剤を減圧ろ過することで、現像剤に含まれるキャリア液を大幅に除去する。揮発性のオイル(キャリア液)は、減圧ろ過後の現像剤を乾燥させることで除去される。尚、本実施形態においては少なくともキャリア液として不揮発性のオイルが含まれており、この不揮発性のオイルは、ろ過後の現像剤を、トナーが分散し且つキャリア液と混合し得る揮発性の溶媒と混合させることで、現像剤中に残留している不揮発性のオイル(キャリア液)を前記揮発性溶媒中に抽出する。この時用いる揮発性溶媒の量を、ろ過後の現像剤の10倍以上の量とすることで、キャリア液が十分に除去されるようにする。その後、揮発性オイルと混合した現像剤を再び減圧ろ過し、さらに、ろ過後の現像剤中に含まれる揮発性オイルを乾燥させることで、キャリア液が除去されたトナーを得る。
次いで、以下の方法によりトナー中における離型剤の濃度(質量%)を算出する。具体的には、まず一定量のトナーを質量が既知である容器(容器A)に入れる。容器Aに入れたトナーの質量Wを測定する。容器Aに、結着樹脂と離型剤が溶融する温度以上において、トナーに含まれる成分の中で離型剤のみが溶解する、十分に多量(具体的にはトナーの質量Wの100倍以上の質量)の溶媒(溶媒B)を投入する。ここで、全てのトナーは溶媒B中に浸された状態となるようにする。その後、溶媒に結着樹脂と離型剤が溶融する温度を十分に超える温度(具体的には20℃以上超える)を長時間(具体的には10分以上)保つことで、トナー中に含まれる離型剤を溶媒B中に溶解させる。上述のように、結着樹脂と離型剤が溶融する温度を20℃以上超える温度を10分以上保つ事で、トナー中に含まれる離型剤のほぼ全てが溶媒B中に溶かし出される。その後容器Aから、離型剤が溶解された溶媒Bを、容器A中の溶解後のトナー量を減少させない方法(例えば、溶媒Bのみ吸引する等)で除去し得るだけ除去する。その後、溶媒Bが揮発性であれば、容器Aにさらに溶媒Bを十分に多量(具体的には容器A中に残ったトナーと溶媒Bの質量の10倍以上)に投入して、離型剤が溶解した溶媒Bを希釈する。溶媒Bが不揮発性であれば、溶媒Bと混合し得る十分に多量(具体的には容器A中に残ったトナーと溶媒Bの質量の10倍以上)の揮発性の溶媒Cを容器Aに投入し、離型剤が溶解した溶媒Bを溶媒Cと混合する。その後容器Aから、溶媒Bもしくは溶媒Cを、容器A中のトナー量を減少させない方法(例えば、溶媒Bのみ吸引する等)で除去し得るだけ除去する。最後に容器A中に残留している揮発性の溶媒Bもしくは溶媒Cを蒸発させることで、離型剤が除去されたトナーを得、その質量Wを測定する。そして下記式により、トナー中の離型剤の濃度Y(質量%)が算出される。
Y=100×(W−W)/W
・固形分濃度Z
「トナー像に対して前記離型剤が溶融する温度以上の加熱を施す直前の前記トナー像およびキャリア液における固形分濃度Z」について説明する。本実施形態では、定着手段(定着工程)において少なくとも1組の回転体対によってトナー像に対し加熱が行われるが、この少なくとも1組の回転体対の内の少なくとも1つによって離型剤が溶融する温度以上の加熱が施される。また、回転体対を複数有する場合には、その内の2つ以上の回転体対によって離型剤が溶融する温度以上の加熱を施してもよい。更には、定着手段(定着工程)よりも前にトナー像に対して加熱を行う加熱手段(加熱工程)を設ける場合(例えば後述の図1に示す画像形成装置100であれば加熱装置60など)であれば、該加熱手段(加熱工程)で離型剤が溶融する温度以上の加熱を施してもよい。これらの加熱の中で最も先に離型剤が溶融する温度以上の加熱を施す直前の単位面積当たりのトナー像とキャリア液の合計量中における固形分濃度を、Zとする。
また、本実施形態では、後述する通り定着用の第一回転体や、回転体対の記録媒体進行方向の上流側に設けてもよいキャリア液除去部材、その他像保持体表面や中間転写体表面上に設けてもよいキャリア液除去部材等によって、トナー像上のキャリア液を除去してもよい。従って、上記固形分濃度Zにおける「直前」とはトナー像に対して離型剤が溶融する温度以上の加熱を施す前であって且つキャリア液がそれ以上除去されない段階をさす。
尚、離型剤と結着樹脂が溶融する温度(つまり離型剤と結着樹脂の溶融温度)は、DSC測定機(示差操作熱量計DSC−7、パーキンエルマー社製)を用いてASTMD3418−8に準拠して測定される。装置の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の溶融温度を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。試料の測定には、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度10℃/minにて測定を行う。
ここで、溶融温度は、上記のような測定を行って得られた吸熱ピーク(主体極大ピーク)の頂点の温度とする。
・キャリア液量の調整方法
本実施形態では、後述する通り、定着手段(定着工程)において少なくとも1組の回転体対を有し、この回転体対のうちトナー像に接触する第一回転体にキャリア液を除去する機能を持たせてもよい(例えば、1つの方法として図1に示す画像形成装置100に示すごとくブレード72bおよびキャリア液回収部74bを加熱ロール(第一回転体)80aに備えさせる方法が挙げられる)。また、定着手段(定着工程)の記録媒体進行方向の上流側にキャリア液除去手段(例えば図1に示す画像形成装置100であればキャリア液除去ロール対70)を設けてもよく、その他像保持体表面や中間転写体表面上にキャリア液除去手段を設けてもよい。
これらのキャリア液を除去する機能やキャリア液除去手段によって除去されるキャリア液の量を調整すること、現像手段(現像工程)において像保持体表面に付与されるキャリア液の量を調整すること等により、定着手段(定着工程)に少なくとも1組有する回転体対の各ニップを通過する際のトナー像表面のキャリア液の量が調整される。
<画像形成装置および画像形成方法の構成>
本実施形態に係る画像形成装置は、前述したように、像保持体と、帯電手段と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、を備えるものである。
また、本実施形態に係る画像形成方法は、帯電工程と、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程と、を有する方法である。
以下、本実施形態に係る画像形成装置について図面を用いて詳細に説明しつつ、かかる画像形成装置を用いた画像形成方法についても合わせて説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
画像形成装置100は、感光体(像保持体)10、帯電装置(帯電手段)20、露光装置(静電潜像形成手段)30、現像装置(現像手段)40、中間転写体52、感光体クリーナ12、転写ローラ(転写手段)50、非接触型の加熱装置(加熱手段)60、キャリア液除去ロール対(キャリア液除去手段)70、加熱ロール(第一回転体)80aと加圧ロール(第二回転体)80bとで構成される加熱加圧ロール対(定着用の回転体対)で構成される定着手段を有する。
感光体10は円柱形状を有し、感光体10の外周に、帯電装置20、露光装置30、現像装置40、中間転写体52、および感光体クリーナ12が順次に設けられている。
また、中間転写体52に転写されたトナー像92が用紙(記録媒体)94に転写される位置には転写ローラ50が設けられている。
更に、用紙94の進行方向において、転写ローラ50よりも下流側に非接触型の加熱装置60が設けられ、加熱装置60の下流側にキャリア液除去ロール対70が設けられ、キャリア液除去ロール対70の下流側に加熱ロール80aと加圧ロール80bとで構成される加熱加圧ロール対が設けられている。また、加熱ロール80aには、表面に接触して表面に付着したキャリア液を除去するブレード72bと該キャリア液を回収するキャリア液回収部74bとが設けられ、キャリア液を除去する機能を持たせている。
尚、図1には図示しないが、感光体10表面の現像装置40よりも下流側であって中間転写体52よりも上流側の位置にキャリア液除去手段(例えばキャリア液除去ロール)を接触させてもよい。また、中間転写体52表面の感光体10よりも下流側であって転写ローラ50よりも上流側の位置にキャリア液除去手段(例えばキャリア液除去ロール)を接触させてもよい。
続いて、この画像形成装置100の動作について簡単に説明する。
帯電装置20は感光体10の表面を予め定められた電位に帯電させる。
その後、帯電した感光体10の表面に対し、露光装置30が例えばレーザー光線によって画像信号に基づく露光を行い、静電潜像を形成する。
次いで、感光体10の表面に形成された静電潜像を現像装置40により現像する。この現像について、具体的に説明する。
ここで、現像装置40は、現像ローラ42と現像剤収納容器44と規制部材46とを含んで構成されている。現像ローラ42は、現像剤収納容器44に収納される液体現像剤90に一部が浸るよう設けられる。液体現像剤90中ではトナーが分散されているが、例えば、液体現像剤90を、更に現像剤収納容器44内に設けられる攪拌部材によって攪拌してもよい。現像ローラ42表面に供給された液体現像剤90は、現像ローラ42が矢印A方向に回転することで、規制部材46によって定められた供給量に制限された状態で感光体10に搬送され、現像ローラ42と感光体10とが向かい合う(または接触する)位置で静電潜像に供給される。これによって静電潜像は顕像化されてトナー像92となる。尚、この際、トナー像92の周辺にはキャリア液が存在した状態である。
上記のようにして得られたトナー像92は、キャリア液と共に矢印B方向に回転する感光体10により搬送され、用紙(記録媒体)94に転写されるが、本実施形態では、用紙94に転写する前に一旦中間転写体52にトナー像を転写する。このとき、感光体10および中間転写体52間に周速差を設けてもよい。
次いで、中間転写体52により矢印C方向に搬送されたトナー像92は、キャリア液と共に転写ローラ50との接触位置において用紙94に転写される。
そして、用紙94上に転写されたトナー像92は、以下のような動作を経ることで定着画像となる。
まず、転写ローラ50の用紙94の進行方向下流には、非接触型の加熱装置60が設けられており、これによりトナー像92に対し予備的な加熱を行う。この非接触型の加熱装置60により、トナー像92は加熱される。
加熱装置60による加熱温度としては、トナー中に含まれる離型剤が溶融する温度以上であってもよいし、離型剤が溶融する温度未満であってもよい。具体的には、トナー中の結着樹脂を溶融しうる温度で加熱することが望ましい。また、加熱時間は、トナー像とキャリア液との分離状態を考慮し、上記加熱温度、加熱装置60の用紙94進行方向長さ、プロセススピードに応じて決定される。
本実施形態では、非接触型の加熱装置60は、板状の加熱装置であり表面が金属でなる板状体の内部にはヒータを備えている。
加熱装置60に用いられるヒータとしては、図1に示す態様のごとく、例えば、加熱対象となるトナー像92側から当該トナー像に非接触で加熱する場合は、ハロゲンヒータ、熱風乾燥機等が挙げられる。また、熱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。
また、加熱対象となるトナー像92の背面(つまり、用紙94のトナー像が形成されていない面)から加熱する態様であってもよく、その場合は加熱装置60に用いられるヒータとしては、当該背面に接触する加熱板、加熱ロール等が挙げられる。
更に、トナー像92の表裏両面側から加熱を行ってもよい。
上記のごとく予備加熱されたトナー像92は、加熱装置60の用紙94の進行方向下流に設けられたキャリア液除去ロール対70に供される。 キャリア液除去ロール対70の実施形態の例としては、表面に弾性層を備えたロール対が用いられる。キャリア液除去ロール対70はニップを形成しており、キャリア液除去ロール対70のニップを用紙94が通過すると、トナー像側に配置される第一ロール70aにトナー像92から分離したキャリア液が転移することで、トナー像92からキャリア液が除去される。
本実施形態では、具体的には、弾性層として耐熱性のシリコーンゴムを用い、最表面に離型層としてPFA層を配置したロール対が用いられる。
なお、キャリア液除去手段としては、ロール対の形態に限定されるものではなく、トナー像上に分離したキャリア液を除去し得るものであればよく、ベルト状の部材をトナー像92の表面のキャリア液に接触させる形式等も用いられる。
また、キャリア液除去ロール対70における第一ロール70aは、弾性層を備えない構成(例えば金属ロール)としてもよい。
また、キャリア液除去ロール対70はニップを形成せず、間隔を有して配置される構成としてもよい。ニップを形成しない構成とすることで、第一ロール70aはトナー像92から分離したキャリア液にのみ接触し、トナー像92に外的応力をかけずに、トナー像92を乱さないといった利点がある。
キャリア液除去ロール対70中の第一ロール70aには、ブレード72が接触されており、更にキャリア液回収部74が設けられている。上部ロール70a表面に回収されたキャリア液は、ブレード72により回収されキャリア液回収部74へと入る。
キャリア液回収部74に回収されたキャリア液は、不図示の配管を通じて、キャリア液の供給部(不図示)へと搬送され、再利用されてもよい。
図1に示す本実施形態では、上記のようなキャリア液除去ロール対70が1つ設けられているが、キャリア液の回収能や装置のサイズ等に応じてその数は決定されればよく、キャリア液除去ロール体を複数有していてもよい。また、キャリア液除去ロール対70の内部に加熱手段を備えるようにしてもよい。加熱手段を備える事でトナー層の溶融を促進し、トナー層とキャリア液の分離が促進され、キャリア液の除去能力を向上させ得る。
また、形態の異なるキャリア液除去手段を複数設けてもよい。
上記のごとく、トナー像上に分離したキャリア液が除去された後、トナー像は加熱ロール80aと加圧ロール80bとで構成される加熱加圧ロール対によって、加熱しつつ加圧が施され、用紙94に定着される。
加熱ロール80aおよび加圧ロール80bは、金属ロールに弾性ゴム層、およびトナー離型のための離型層を形成し、定められた圧力とニップ幅が得られるよう図示しない加圧機構によって用紙94を挟み込んでいる。また、少なくとも加熱加圧ロール対の一方(図1では加熱ロール80a)にヒータを備えているが、該ヒータは加圧ロール80bに備えていても、加熱加圧ロール対の両方が備えていてもよい。
また、図1に示す本実施形態では、上記のような加熱加圧ロール対が1組設けられているが、定着性能や装置のサイズ等に応じてその数は決定されればよく、加熱加圧ロール対を複数有していてもよい。例えば、加熱加圧ロール対として、用紙94の進行方向上流側から順に、最上流ロール対、中流ロール対、および最下流ロール対と3組の加熱加圧ロール対を備え、それぞれのロール対が用紙94を挟んでニップを形成するような構成としてもよい。
加熱加圧ロール対中の加熱ロール80aには、ブレード72bが接触されており、更にキャリア液回収部74bが設けられている。加熱ロール80a表面に回収されたキャリア液は、ブレード72bにより回収されキャリア液回収部74bへと入る。
キャリア液回収部74bに回収されたキャリア液は、不図示の配管を通じて、キャリア液の供給部(不図示)へと搬送され、再利用されてもよい。
尚、本実施形態では、少なくとも加熱ロール80aと加圧ロール80bとで構成される最下流ロール対のニップにおいて前述の条件(A)を満たす。
また、加熱加圧ロール対を2組以上有する場合であれば、更に最下流ロール対に加えて用紙94の進行方向における最下流の一つ前(前記の加熱加圧ロール対を3組有する態様であれば中流ロール対)におけるニップでも、トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下との条件を満たすことが好ましい。更には、その一つ前(前記の加熱加圧ロール対を3組有する態様であれば最上流ロール対)のニップでも、トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下との条件を満たすことが好ましい。つまり、加熱加圧ロール対(回転体対)を複数組有する場合には、用紙94の進行方向における最下流側から順に極力多くの加熱加圧ロール対(回転体対)におけるニップで、トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下との条件を満たすことが好ましい。
また、定着用の第一回転体および第二回転体としては、加熱加圧ロール対の形態でなくともよく、例えば、加熱ロールと加圧ベルトとを組合せた装置や、加圧ロールと加熱ベルトとを組合せた装置、加熱ベルトと加圧ベルトとを組合せた装置等であってもよい。
加熱加圧ロール対による加熱温度としては、少なくとも一組の加熱加圧ロール対での加熱温度がトナー中に含まれる離型剤および結着樹脂が溶融する温度以上であることが好ましい。
加熱加圧ロール対による加熱温度について具体的には、110℃以上150℃以下の範囲が望ましく、120℃以上140℃以下の範囲がより望ましい。
また、加熱加圧ロール対により印加される圧力は、1.5kg/cm以上5kg/cm以下であることが望ましく、更には2kg/cm以上3.5kg/cm以下であることがより望ましい。
加熱加圧ロール対の位置で用紙94にトナー像が定着されて定着画像96が形成され、その後用紙94は不図示の排出部まで搬送される。
一方、中間転写体52にトナー像92を転写した感光体10では、転写残トナー粒子が感光体クリーナ12との接触位置まで運ばれ、感光体クリーナ12によって回収される。なお、転写効率が100%に近く、残留トナーの発生が低減されている場合は、感光体クリーナ12は設けなくともよい。
画像形成装置100は、更に、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30、現像装置40、中間転写体52、転写ローラ50、感光体クリーナ12、および、加熱装置60、キャリア液除去ロール対70、加熱加圧ロール対は、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。
また、図1に示す画像形成装置においては、画像形成装置に脱着される液体現像剤カートリッジ(不図示)から液体現像剤を現像剤収納容器44に供給する方式としてもよい。
更に、図1における現像装置40は画像形成装置100に脱着されるプロセスカートリッジの方式としてもよい。
本実施形態に係る画像形成装置は、上記のような構成に限定されるものではなく、前述した液体現像液を用い、定着工程が行わるような構成の画像形成装置であればよく、例えば、現像色の異なる感光体を並列に配列したタンデム型の画像形成装置であってもよい。
<液体現像剤>
本実施形態に適用される液体現像剤は、不揮発性のオイルを含むキャリア液と、トナーと、を含有する。
以下においては、本実施形態に適用される液体現像剤を構成する成分(トナー、キャリア液、その他の成分)について詳細に説明する。
[トナー]
トナーは、特に限定されるものではないが、例えば結着樹脂、着色剤、離型剤、その他の添加成分等を含んで構成される。
(結着樹脂)
結着樹脂は、特に制限されないが、重付加反応または重縮合反応により合成されたものであることが、低温定着性、保存安定性の点で望ましい。具体的には、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂等が挙げられる。この中では、組み合わせて用いる結晶性樹脂との相溶性、離型剤の内包性の観点からポリエステル樹脂が望ましく用いられる。
結着樹脂としては、結晶性樹脂と非晶性樹脂とを併用することが、定着の際のシャープな溶融特性を得る観点から望ましい。
「結晶性樹脂」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものをいうが、少なくとも重量平均分子量が5000を超える結晶性の樹脂を意味し、通常は、重量平均分子量が10000以上の結晶性の樹脂を意味する。
また、「非晶性樹脂」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、ガラス転移に対応した階段状の吸熱点の他に、溶融温度に対応した明確な吸熱ピークを有しないものをいう。
−結晶性樹脂−
結晶性樹脂は、溶融温度を有するため特定温度における粘度の低下が大きく、定着の際にトナーが加熱された際に、結晶性樹脂分子が熱的に活動を開始してから定着し得る領域までの温度差を小さくし得るため、更に優れた低温定着性を付与し得る。トナー粒子中の結晶性樹脂の望ましい含有量は、1質量%以上10質量%以下の範囲、更に望ましくは2質量%以上8質量%以下の範囲である。
結晶性樹脂は、低温定着性とトナーの保存安定性を確保するために、45℃以上110℃以下の範囲に溶融温度を有するものが適当である。より望ましい溶融温度の範囲は50℃以上100℃以下であり、更に望ましい範囲は55℃以上90℃以下である。この溶融温度は、ASTMD3418−8に準拠した方法で求めた。
結晶性樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上であることが望ましく、4000以上であることがより望ましい。
結晶性樹脂としては、重量平均分子量が5000を超え、且つ結晶性を持つ樹脂が望ましく、具体的には、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ビニル系樹脂が挙げられ、中でも結晶性ポリエステル樹脂が望ましい。また、適度な溶融温度をもつ脂肪族系の結晶性ポリエステル樹脂がより望ましい。
結晶性ビニル系樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸ミリスチル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸オレイル、(メタ)アクリル酸ベヘニル等の長鎖アルキル、アルケニルの(メタ)アクリル酸エステルを用いたビニル系樹脂が挙げられる。なお、本明細書において、“(メタ)アクリル”なる記述は、“アクリル”および“メタクリル”のいずれをも含むことを意味するものである。
一方、結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、カルボン酸(ジカルボン酸)成分と、アルコール(ジオール)成分とから合成されるものである。以下、カルボン酸成分、およびアルコール成分について、更に詳しく説明する。なお、本実施形態では、結晶性ポリエステル樹脂の主鎖に対して、他成分を50質量%以下の割合で共重合した共重合体も結晶性ポリエステル樹脂とする。
カルボン酸成分は、脂肪族ジカルボン酸が望ましく、特に直鎖型のカルボン酸が望ましい。例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸など、またはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。
カルボン酸成分としては、前述の脂肪族ジカルボン酸成分のほか、二重結合を持つジカルボン酸成分、スルホン酸基を持つジカルボン酸成分等の構成成分が含まれていることが望ましい。なお、二重結合を持つジカルボン酸成分には、二重結合を持つジカルボン酸に由来する構成成分のほか、二重結合を持つジカルボン酸の低級アルキルエステルまたは酸無水物等に由来する構成成分も含まれる。また、スルホン酸基を持つジカルボン酸成分には、スルホン酸基を持つジカルボン酸に由来する構成成分のほか、スルホン酸基を持つジカルボン酸の低級アルキルエステルまたは酸無水物等に由来する構成成分も含まれる。
二重結合を持つジカルボン酸は、その二重結合を利用して樹脂全体を架橋させ得るもので、好適に用いられる。こうしたジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、マレイン酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、フマル酸、マレイン酸等が望ましい。
スルホン酸基を持つジカルボン酸は、顔料等の着色剤の分散を良好にし得る点で有効である。また、樹脂全体を水に乳化または懸濁して、粒子を作製する際にスルホン酸基があれば、後述するごとく、界面活性剤を使用しないで乳化または懸濁し得る。こうしたスルホン酸基を持つジカルボン酸としては、例えば、2−スルホテレフタル酸ナトリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ナトリウム塩等が挙げられるがこれらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩等が望ましい。
これらの脂肪族ジカルボン酸成分以外のカルボン酸成分(二重結合を持つジカルボン酸成分やスルホン酸基を持つジカルボン酸成分)の、カルボン酸成分における含有量としては、1構成モル%以上20構成モル%以下が望ましく、2構成モル%以上10構成モル%以下がより望ましい。
なお、本実施形態において「構成モル%」とは、ポリエステル樹脂における各構成成分(カルボン酸成分、アルコール成分)を1単位(モル)したときの百分率を指す。
一方、アルコール構成成分としては脂肪族ジオールが望ましく、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール等が挙げられるが、この限りではない。
アルコール成分は、脂肪族ジオール成分の含有量が80構成モル%以上であることが望ましく、またその他の成分を含んでもよい。アルコール成分としては、脂肪族ジオール成分の含有量が90構成モル%以上であることがより望ましい。
その他の成分としては、二重結合を持つジオール成分、スルホン酸基を持つジオール成分等の構成成分が挙げられる。
二重結合を持つジオールとしては、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,6−ジオール、4−ブテン−1,8−ジオール等が挙げられる。一方、スルホン酸基を持つジオールとしては、1,4−ジヒドロキシ−2−スルホン酸ベンゼンナトリウム塩、1,3−ジヒドロキシメチル−5−スルホン酸ベンゼンナトリウム塩、2−スルホ−1,4−ブタンジオールナトリウム塩等が挙げられる。
これらの直鎖型脂肪族ジオール成分以外のアルコール成分を加える場合(二重結合を持つジオール成分や、スルホン酸基を持つジオール成分)の、アルコール成分における含有量としては、1構成モル%以上20構成モル%以下が望ましく、2構成モル%以上10構成モル%以下がより望ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の製造方法としてはとくに制限はなく、カルボン酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造され、例えば、直接重縮合、エステル交換法等が挙げられ、モノマーの種類によって使い分けて製造する。酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、通常1/1である。
結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度180℃以上230℃以下の間で行われ、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。なお、反応系内を減圧にして行ってもよい。モノマーが、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は予め相溶性の悪いモノマーと、そのモノマーと重縮合予定のカルボン酸成分またはアルコール成分とを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
結晶性ポリエステル樹脂の製造の際に使用し得る触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物、リン酸化合物、およびアミン化合物等が挙げられ、具体的には、以下の化合物が挙げられる。
例えば、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等の化合物が挙げられる。
結晶性樹脂の溶融温度、分子量等の調整の目的で上記の重合性単量体以外に、より短鎖のアルキル基、アルケニル基、芳香環等を有する化合物を使用してもよい。
具体例としては、ジカルボン酸の場合、コハク酸、マロン酸、シュウ酸等のアルキルジカルボン酸類、およびフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ホモフタル酸、4,4’−ビ安息香酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸類、ジピコリン酸、ジニコチン酸、キノリン酸、2,3−ピラジンジカルボン酸等の含窒素芳香族ジカルボン酸類が挙げられ、ジオール類の場合、コハク酸、マロン酸、アセトンジカルボン酸、ジグリコール酸等の短鎖アルキルのジオール類が挙げられ、短鎖アルキルのビニル系重合性単量体の場合、(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)アクリル酸ブチル等の短鎖アルキル、アルケニルの(メタ)アクリル酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン類、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類等が挙げられる。これらの重合性単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結晶性樹脂としての結晶性ポリエステル樹脂は、トナーの保管性や低温定着性の観点から、溶融温度が50℃以上100℃以下であることが望ましく、溶融温度が55℃以上90℃以下であることがより望ましく、溶融温度が60℃以上85℃以下であることが更に望ましい。
−非晶性樹脂−
非晶性樹脂としては、公知のトナー用の非晶性樹脂が利用され、例えば、スチレン−アクリル樹脂等を利用し得るが、非晶性ポリエステル樹脂を用いることが好適である。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は50℃以上80℃以下の範囲が望ましく、55℃以上65℃以下の範囲がより望ましい。また、重量平均分子量は8000以上30000以下の範囲であることが望ましく、8000以上16000以下の範囲であることがより望ましい。そして、第三成分を共重合してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂は、これと組み合わせて用いる結晶性ポリエステル化合物と共通のアルコール成分またはカルボン酸成分を持つことが混和性を高める上で望ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の製造方法は、特に制限はなく、前述のごとき一般的なポリエステル重合法で製造し得る。
非晶性ポリエステル樹脂の合成に用いるカルボン酸成分としては、結晶性ポリエステル樹脂に関して挙げた種々のジカルボン酸が用いられる。アルコール成分としても、非晶性ポリエステル樹脂の合成に用いる種々のジオールが用いられるが、結晶性ポリエステル樹脂に関して挙げた脂肪族ジオールに加えて、ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物や水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSプロピレンオキサイド付加物等を用いてもよい。
更に、トナー製造性・耐熱性・透明性の観点から、ビスフェノールS、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSプロピレンオキサイド付加物等のビスフェノールS誘導体を用いることが特に望ましい。また、カルボン酸成分、アルコール成分とも複数の成分を含んでもよく、特に、ビスフェノールSは耐熱性を高める効果をもつ。
次に、結着樹脂として用いられる非晶性樹脂や結晶性樹脂の架橋処理や、結着樹脂の合成に際して用い得る共重合成分等について説明する。
結着樹脂の合成に際しては、他の成分を共重合させてもよく、親水性極性基を有する化合物を用いてもよい。
具体例としては、結着樹脂がポリエステル樹脂である場合、スルホニル−テレフタル酸ナトリウム塩、3−スルホニルイソフタル酸ナトリウム塩等の芳香環に直接スルホニル基が置換したジカルボン酸化合物が挙げられる。また結着樹脂がビニル系樹脂の場合は、(メタ)アクリル酸、イタコン酸等の不飽和脂肪族カルボン酸類、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、脂肪酸変性グリシジル(メタ)アクリレート、ジンクモノ(メタ)アクリレート、ジンクジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸とアルコール類等とのエステル類、オルト、メタ、パラ位のいずれかにスルホニル基を有するスチレンの誘導体、スルホニル基含有ビニルナフタレン等のスルホニル基置換芳香族ビニル等が挙げられる。
また、結着樹脂には、架橋剤を添加してもよい。
架橋剤の具体例としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族の多ビニル化合物類、フタル酸ジビニル、イソフタル酸ジビニル、テレフタル酸ジビニル、ホモフタル酸ジビニル、トリメシン酸ジビニル/トリビニル、ナフタレンジカルボン酸ジビニル、ビフェニルカルボン酸ジビニル等の芳香族多価カルボン酸の多ビニルエステル類、ピリジンジカルボン酸ジビニル等の含窒素芳香族化合物のジビニルエステル類、ピロール、チオフェン等の不飽和複素環化合物類、ピロムチン酸ビニル、フランカルボン酸ビニル、ピロール−2−カルボン酸ビニル、チオフェンカルボン酸ビニル等の不飽和複素環化合物カルボン酸のビニルエステル類、ブタンジオールメタクリレート、ヘキサンジオールアクリレート、オクタンジオールメタクリレート、デカンジオールアクリレート、ドデカンジオールメタクリレート等の直鎖多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシ、1,3−ジアクリロキシプロパン等の分枝、置換多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート類、コハク酸ジビニル、フマル酸ジビニル、マレイン酸ビニル/ジビニル、ジグリコール酸ジビニル、イタコン酸ビニル/ジビニル、アセトンジカルボン酸ジビニル、グルタル酸ジビニル、3,3’−チオジプロピオン酸ジビニル、trans−アコニット酸ジビニル/トリビニル、アジピン酸ジビニル、ピメリン酸ジビニル、スベリン酸ジビニル、アゼライン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル、ドデカン二酸ジビニル、ブラシル酸ジビニル等の多価カルボン酸の多ビニルエステル類等が挙げられる。
また、特に結晶性ポリエステル樹脂においては、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、trans−アコニット酸等の不飽和の多カルボン酸類を、ポリエステル中に共重合させ、その後樹脂中の多重結合部分同士、または他のビニル系化合物を用いて架橋させる方法を用いてもよい。本実施形態において、これらの架橋剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
これら架橋剤により架橋させる方法としては、重合性単量体(モノマー)の重合の際に架橋剤と共に重合し架橋させる方法でもよいし、不飽和部分は結着樹脂中に残留させ、結着樹脂を重合させた後、またはトナー作製の後、不飽和部分を架橋反応により架橋させる方法でもよい。
結着樹脂がポリエステル樹脂である場合、重合性単量体は、縮重合により重合し得る。縮重合用の触媒としては、公知のものが使用され、具体例としては、チタンテトラブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、二酸化ゲルマニウム、三酸化アンチモン、酢酸スズ、酢酸亜鉛、二硫化スズ等が挙げられる。結着樹脂が、ビニル系樹脂である場合、重合性単量体は、ラジカル重合により重合し得る。
ラジカル重合用開始剤としては、乳化重合し得るものであれば、特に制限はない。具体的には、過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化tert−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピルテトラリンヒドロペルオキシド、1−フェニル−2−メチルプロピル−1−ヒドロペルオキシド、過トリフェニル酢酸−tert−ブチルヒドロペルオキシド、過蟻酸tert−ブチル、過酢酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチル、過フェニル酢酸tert−ブチル、過メトキシ酢酸tert−ブチル、過N−(3−トルイル)カルバミン酸tert−ブチル等の過酸化物類、2,2’−アゾビスプロパン、2,2’−ジクロロ−2,2’−アゾビスプロパン、1,1’−アゾ(メチルエチル)ジアセテート、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)硝酸塩、2,2’−アゾビスイソブタン、2,2’−アゾビスイソブチルアミド、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルプロピオン酸メチル、2,2’−ジクロロ−2,2’−アゾビスブタン、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル、1,1’−アゾビス(1−メチルブチロニトリル−3−スルホン酸ナトリウム)、2−(4−メチルフェニルアゾ)−2−メチルマロノジニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸、3,5−ジヒドロキシメチルフェニルアゾ−2−メチルマロノジニトリル、2−(4−ブロモフェニルアゾ)−2−アリルマロノジニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルバレロニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸ジメチル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1’−アゾビスシクロヘキサンニトリル、2,2’−アゾビス−2−プロピルブチロニトリル、1,1’−アゾビス−1−クロロフェニルエタン、1,1’−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリル、1,1’−アゾビス−1−シクロへプタンニトリル、1,1’−アゾビス−1−フェニルエタン、1,1’−アゾビスクメン、4−ニトロフェニルアゾベンジルシアノ酢酸エチル、フェニルアゾジフェニルメタン、フェニルアゾトリフェニルメタン、4−ニトロフェニルアゾトリフェニルメタン、1,1’−アゾビス−1,2−ジフェニルエタン、ポリ(ビスフェノールA−4,4’−アゾビス−4−シアノペンタノエート)、ポリ(テトラエチレングリコール−2,2’−アゾビスイソブチレート)等のアゾ化合物類、1,4−ビス(ペンタエチレン)−2−テトラゼン、1,4−ジメトキシカルボニル−1,4−ジフェニル−2−テトラゼン等が挙げられる。これらの重合開始剤は、架橋反応の際の開始剤としても、使用される。
なお、結着樹脂としては、主に結晶性ポリエステル樹脂および非晶性ポリエステル樹脂を中心に上述したが、その他にも、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル系単量体;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−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のメタクリル系単量体;更にアクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルフォン酸ナトリウム等のエチレン系不飽和酸単量体;更にアクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのオレフィン類単量体の単独重合体、それらの単量体を2種以上組み合せた共重合体、またはそれらの混合物、更には、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合系樹脂、または、それらとビニル系樹脂との混合物、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等を用いてもよい。
なお、後述のごとくトナーを乳化重合凝集法により作製する場合、上記樹脂は樹脂粒子分散液として調製される。該樹脂粒子分散液は、乳化重合法およびそれに類似の不均一分散系における重合法で容易に得られる。また、予め溶液重合法や隗状重合法等でムラなく重合した重合体をその重合体が溶解しない溶媒中へ安定剤と共に添加して機械的に混合分散する方法など方法でも得られる。
例えば、ビニル系単量体を用いる場合は、イオン性界面活性剤などを用い、望ましくはイオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤を併用して乳化重合法やシード重合法により、樹脂粒子分散液を作製し得る。
ここで用いる界面活性剤は、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン系界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、アルキルアルコールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン性界面活性剤、および、種々のグラフトポリマー等が挙げられるが、特に制限されるものではない。
乳化重合で樹脂粒子分散液を作製する場合は、不飽和酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、スチレンスルフォン酸等を単量体成分の一部として添加することにより、粒子表面に保護コロイド層が形成され、ソープフリー重合を行い得るので特に望ましい。
樹脂粒子の体積平均粒径は、1μm以下であることが望ましく、より望ましくは0.01μm以上1μm以下である。なお、樹脂粒子の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD2000A)を用い測定される。
(離型剤)
トナーに用いられる離型剤としては、特に制限はないが、例えば下記に示す各種のワックスが用いられる。
離型剤として具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類のワックス;シリコーン類、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類のワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウのごとき動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物系、石油系のワックス、およびそれらの変性物などが挙げられる。
なお、乳化重合凝集法を利用してトナーを作製する場合、離型剤も、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散し、溶融温度以上に加熱すると共に、強い剪断力を付与し得るホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて微粒子化し、平均粒径1μm以下の離型剤粒子を含む離型剤分散液として用いてもよい。
これらの離型剤粒子は、トナーの作製に際して、その他の樹脂粒子成分と共に混合溶媒中に一度に添加してもよいし、分割して多段に添加してもよい。
これらの離型剤の添加量としては、トナー粒子全体に対して0.5質量%以上50質量%以下の範囲が望ましい。より望ましくは1質量%以上30質量%以下の範囲、更に望ましくは5質量%以上15質量%以下の範囲が適当である。
また、トナー粒子中に分散含有される離型剤粒子の平均分散径は、0.3μm以上0.8μm以下の範囲内であることが望ましく、0.4μm以上0.8μm以下の範囲内であることがより望ましい。
また、離型剤粒子の分散径の標準偏差は0.05以下であることが望ましく、0.04以下であることがより望ましい。
なお、トナー粒子中に分散含有される離型剤粒子の平均分散径は、TEM(透過型電子顕微鏡)写真を、画像解析装置(ニレコ社製、Luzex画像解析装置)で解析し、100個のトナー中の離型剤の分散径(=(長径+短径)/2)の平均値を計算することで求められ、標準偏差はこのとき得られた個々の分散径を元に求められる。
また、トナー粒子の離型剤の露出率は、5atom%以上12atom%以下の範囲内が望ましく、6atom%以上11atom%以下の範囲内が更に望ましい。
ここで露出率はXPS(X線光電子分光)測定により求められる。XPS測定装置としては、日本電子社製、JPS−9000MXを使用し、測定は、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を30mAに設定して実施される。ここで、C1Sスペクトルのピーク分離法によってトナー表面の離型剤量を定量する。ピーク分離法は、測定されたC1Sスペクトルを、最小二乗法によるカーブフィッティングを用いて各成分に分離する。分離のベースとなる成分スペクトルには、トナーの作製に用いた離型剤、結着樹脂、結晶性樹脂を単独に測定して得られたC1Sスペクトルを用いる。
(着色剤)
着色剤としては、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、デュポンオイルレッド、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ート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、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、チアゾール系などの各種染料などを、1種または2種以上を併せて使用し得る。
なお、乳化重合凝集法を利用してトナー粒子を作製する場合、これらの着色剤も、溶媒中に分散させ、着色剤分散液として用いる。この場合の着色剤粒子の体積平均粒径は、0.8μm以下であることが望ましく、より望ましくは0.05μm以上0.5μm以下である。
また、着色剤分散液中の体積平均粒径0.8μm以上の粗大粒子の存在割合は、10個数%未満が望ましく、0個数%が望ましく、着色剤分散液中の平均粒径0.05μm以下の微小粒子の存在割合は、5個数%以下が望ましい。
なお、着色剤粒子の体積平均粒径も、レーザ回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD2000A)を用い測定される。着色剤の添加量は、トナー全体に対し、1質量%以上20質量%以下の範囲に設定するのが望ましい。
これらの着色剤の溶媒への分散方法としては、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、いかなる方法でもよくなんら制限されるものではない。
また、着色剤は、ロジン、ポリマー等により表面改質処理したものも利用し得る。表面改質処理がなされた着色剤は、着色剤分散液中で安定化されており、着色剤が着色剤分散液中で求められる平均粒径に分散された後、樹脂粒子分散液との混合の際、凝集工程等においても着色剤同士が凝集することがなく、良好な分散状態を維持し得る点で有利である。
なお、着色剤の表面処理に用いるポリマーとしては、アクリロニトリル重合体、メチルメタクリレート重合体等が挙げられる。
表面改質の条件としては、一般に、着色剤(顔料)存在下にモノマーを重合させる重合法、ポリマー溶液中に着色剤(顔料)を分散させ、該ポリマーの溶解度を低下させて着色剤(顔料)表面に析出させる相分離法等が用いられる。
(その他の添加成分)
その他の添加成分としては、種々の周知の添加成分が挙げられる。
具体的には、トナーを磁性トナーとして用いる場合は、その他の添加成分として磁性粉を含有させる。
磁性粉としては、フェライトやマグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金またはこれら金属を含む化合物などが挙げられる。更に、4級アンモニウム塩、ニグロシン系化合物やトリフェニルメタン系顔料など、通常使用される種々の帯電制御剤を添加してもよい。
また、トナーには、無機粒子を含有させてもよい。この無機粒子としては、中心粒子が5nm以上30nm以下の無機粒子と、中心粒径が30nm以上100nm以下である無機粒子とが、トナーに対して0.5質量%以上10質量%以下の範囲で含有されることが、耐久性の点でより望ましい。
無機粒子は、シリカ、疎水化処理シリカ、酸化チタン、アルミナ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウム、コロイダルシリカ、カチオン表面処理コロイダルシリカ、アニオン表面処理コロイダルシリカ等が用いられる。これらの無機粒子は、予め超音波分散機などを用いてイオン性界面活性剤の存在下分散処理されるが、この分散処理が不要なコロイダルシリカの使用がより望ましい。
(外添剤)
トナーは、トナー粒子に公知の外添剤を外添したものであってもよい。
ここで、外添剤としては、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウムなどの無機粒子が利用される。例えば、流動性助剤やクリーニング助剤としてはシリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウムなどの無機粒子や、ビニル系樹脂、ポリエステル、シリコーンなどの樹脂粒子が利用される。
外添剤の添加方法は特に限定されないが、乾燥状態で剪断力を加えてトナー粒子表面に添加してもよい。
(トナー粒子の製造方法)
次に、トナー粒子の製造方法について説明する。
トナー粒子は、公知のいかなるトナー製造方法によって作製してもよいが、特に、所謂、湿式製法、即ち、水若しくは有機溶媒中、またはそれらの混合溶媒中で、結着樹脂と着色剤とを含む着色剤粒子を造粒する造粒工程と、着色剤粒子を洗浄・乾燥する洗浄・乾燥工程とを経て製造されることが望ましい。
こうした湿式製法としては、着色剤、離型剤、その他の成分等を、非晶性樹脂等の結着樹脂を形成する重合性単量体と共に懸濁させ、重合性単量体を重合する懸濁重合法、イオン性解離基を有する化合物、結着樹脂、着色剤、離型剤等のトナー構成材料を有機溶媒に溶解させ、水系溶媒中に懸濁状態で分散させた後に有機溶媒を除去する溶解懸濁法、非晶性樹脂等の結着樹脂成分を乳化重合により作製し、着色剤(顔料)、離型剤等の分散液と共にヘテロ凝集させ、その後融合し合一する乳化重合凝集法などが挙げられるが、これらに限定されることはない。なお、これらの中で、トナーの粒径制御性、狭粒度分布、形状制御性、狭形状分布、内部分散制御性等が優れていることから乳化重合凝集法が最適である。
乳化重合凝集法を利用する場合、トナー粒子は、例えば、非晶性樹脂や結晶性樹脂等の結着樹脂を分散させた樹脂粒子分散液、着色剤を分散させた着色剤分散液、および離型剤を分散させた離型剤分散液を混合した原料分散液中にて、凝集粒子を形成する凝集工程と、凝集粒子が形成された原料分散液中を結着樹脂のガラス転移温度(または結晶性樹脂の溶融温度)以上の温度に加熱して、凝集粒子を融合する融合工程と、を少なくとも経て製造し得る。なお、原料分散液には、無機粒子分散液等のその他の分散液を加えてもよい。特に、表面を疎水化させた無機粒子分散液を添加する場合、疎水化度の程度によりトナー内部の離型剤、結晶性樹脂の分散性を制御し得る。
以下、トナー粒子の製造方法について、乳化重合凝集法を具体例としてより詳細に説明する。
トナー粒子を乳化重合凝集法により作製する場合、凝集工程と、融合工程とを少なくとも経て作製されるものであるが、凝集工程を経て形成された凝集粒子(コア粒子)の表面に樹脂粒子を付着させたコア−シェル構造を有する凝集粒子を形成する付着工程を設けてもよい。
−凝集工程−
凝集工程においては、非晶性樹脂や結晶性樹脂等の結着樹脂を分散させた樹脂粒子分散液(なお、非晶性樹脂や結晶性樹脂等をそれぞれ別々の分散液として準備してもよい)と、着色剤を分散させた着色剤分散液と、離型剤を分散させた離型剤分散液と、を混合した原料分散液中にて、凝集粒子を形成する。
具体的には、各種の分散液を混合して得た原料分散液を加熱し、原料分散液中の粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。なお、加熱は、非晶性樹脂のガラス転移温度を下回る温度で実施する。望ましい温度範囲は、5℃から25℃下回る範囲である。
凝集粒子の形成は、回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(23℃)で凝集剤を添加し、原料分散液のpHを酸性にすることによってなされる。
凝集工程に用いられる凝集剤は、原料分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、すなわち無機金属塩の他、2価以上の金属錯体が好適に用いられる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上するため特に望ましい。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの金属塩、および、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体などが挙げられる。その中でも特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。よりシャープな粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
凝集工程においては、無機金属塩を無機粒子分散液としたものを加えると共に凝集させることが望ましい。これにより、結着樹脂の分子鎖末端に有効に作用し、架橋構造の形成に寄与する。
無機粒子分散液は前述の着色剤分散液等における方法で作製され、無機粒子の分散平均粒径は100nm以上500nm以下の範囲とすることが望ましい。
凝集工程では無機粒子分散液を段階的に添加してもよく、また、連続的に投入してもよい。これらの方法は、トナー表面から内部にかけてムラのない存在割合を達成するために有効である。段階的に添加する場合は、3段階以上、連続的に添加する場合は、分散液を0.1g/m以下のゆっくりとした速度で添加していくことが特に望ましい。
また、無機粒子分散液の添加量は、必要とされる金属の種類や架橋構造形成の程度により異なるが、結着樹脂成分100質量部に対して0.5質量部以上10質量部以下の範囲とすることが望ましく、1質量部以上5質量部以下の範囲とすることがより望ましい。
凝集工程を経た後には、付着工程を実施してもよい。付着工程では、上記した凝集工程を経て形成された凝集粒子の表面に、樹脂粒子を付着させることにより被覆層を形成する。これにより、いわゆるコア層とこのコア層を被覆するコア−シェル構造を有するトナー粒子が得られる。
被覆層の形成は、凝集工程において凝集粒子(コア粒子)を形成した分散液中に、通常、非晶性樹脂粒子を含む分散液を追添加することにより行われる。なお、付着工程で利用する非晶性樹脂は、凝集工程で利用するものと同一であっても異なっていてもよい。
なお、一般的に付着工程は、離型剤と共に結着樹脂として結晶性樹脂が主成分として含まれるコア−シェル構造を有するトナー粒子を作製する場合に用いられ、その主たる目的は、コア層に含まれる離型剤や結晶性樹脂のトナー粒子表面への露出の抑制や、トナー粒子の強度を補うことにある。
−融合工程−
凝集工程、または、凝集工程および付着工程を経た後に実施される融合工程は、これらの工程を経て形成された凝集粒子を含む懸濁液のpHを必要な範囲にすることにより、凝集の進行を止めた後、加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。
pHの調整は、酸やアルカリを添加することによって行なわれる。酸は特に限定されないが、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸の0.1%以上50%以下の水溶液が望ましい。アルカリは特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物の0.1%以上50%以下の水溶液が望ましい。pHの調整に於いて、局所的なpHの変化が起こると、局所的な凝集粒子自体の破壊や局所的な過剰凝集を引き起こし、また、形状分布の悪化をも招く。特にスケールが大きくなる程、酸やアルカリ量は多くなる。一般的には酸およびアルカリの投入箇所は1箇所であるので、同一時間で処理するならば投入箇所の酸およびアルカリの濃度はスケールが大きくなる程高くなる。
第IA族元素(水素除く)の存在割合を本実施形態の範囲とするためには、pHを6.0以上8.0以下の範囲とすることが望ましく、6.5以上7.5以下の範囲とすることがより望ましい。
上記の組成コントロールを行った後、凝集粒子を加熱して融合合一させる。そして、この加熱の際に各元素と樹脂の分子鎖末端が反応して架橋構造を形成する。
なお、融合は、非晶性樹脂のガラス転移温度(または結晶性樹脂の溶融温度)以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。
融合の際の加熱に際して、または融合が終了した後に、その他の成分により架橋反応を行わせてもよい。また、融合と共に架橋反応を行ってもよい。架橋反応を行わせる場合には、トナー粒子の作製に際して、上述の架橋剤や重合開始剤を用いる。
重合開始剤は、原料分散液を作製する段階で予めこの分散液に混合しておいてもよいし、凝集工程で凝集粒子に取り込ませてもよい。更には、融合工程、または、融合工程の後に導入してもよい。凝集工程、付着工程、融合工程、または融合工程の後に導入する場合は、重合開始剤を溶解、または乳化した液を、分散液に加える。これらの重合開始剤には、重合度を制御する目的で、公知の架橋剤、連鎖移動剤、重合禁止剤等を添加してもよい。
−洗浄、乾燥工程等−
凝集粒子の融合合一工程を終了した後、洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程等を行なってもよく、これらの工程を経て求められるトナー粒子が得られる。
洗浄工程は帯電性を考慮すると、イオン交換水で置換洗浄することが望ましい。また、固液分離工程には特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が好適である。更に、乾燥工程も特に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が望ましく用いられる。
上述のようにして得られたトナー粒子に対し、種々の外添剤を添加することでトナーが得られる。
(トナーの物性)
次に、トナーの物性について説明する。
トナーの体積平均粒径D50vは0.1μm以上が望ましく、0.5μm以上がより望ましく、2μm以上が更に望ましい。また、その上限値としては10μm以下が望ましく、6μm以下がより望ましく、4μm以下が更に望ましい。
トナーの体積粒度分布指標GSDvは1.28以下が望ましい。一方、個数粒度分布指標GSDpは1.30以下であることが望ましい。体積粒度分布指標GSDvは1.25以下であること、個数粒度分布指標GSDpは1.25以下であることがより望ましい。
ここで、トナーの体積平均粒径D50vや各種の粒度分布指標は、例えば、マルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用して測定される。測定に際しては、分散剤として界面活性剤、望ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、マルチサイザーII型により、アパーチャー径として100μmアパーチャーを用いて、粒径が2.0μmから60μmの範囲の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
こうして測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を累積体積粒径D16v、累積数粒径D16p、累積50%となる粒径を累積体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を累積体積粒径D84v、累積数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2の式によって求められる。
トナーの平均円形度は、0.940以上0.980以下の範囲であることが望ましく、0.950以上0.970以下の範囲であることがより望ましい。
なお、トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製)により計測される。具体的な測定方法としては、予め不純固形物を除去した水100mlから150ml中に、分散剤として界面活性剤、望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1ml以上0.5ml以下加え、更に測定試料を0.1g以上0.5g以下の範囲で加える。測定試料を分散した懸濁液は越音波分散器で1分から3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000万個/μl以上1万個/μl以下として装置によりトナーの平均円形度を測定する。
トナーのガラス転移温度は、特に制限はないが、40℃以上70℃以下の範囲が好適に選択される。
なお、トナーのガラス転移温度は、結着樹脂のガラス転移温度の測定方法と同じ測定方法で測定される値である。
[キャリア液]
本実施形態に適用されるキャリア液としては、少なくとも不揮発性のオイルを含んだキャリア液が用いられる。
なお、本明細書における「揮発性」とは引火点が100℃以下であることを、「不揮発性」とは引火点が130℃以上であることを意味する。
好適な不揮発性オイルとしては、例えば、シリコーンオイル、パラフィンオイル、植物油等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。
不揮発性のシリコーンオイルとしては、例えば、信越化学工業社製、KF−96(動粘度10mm/s以上のもの)、東レダウコーニング社製、SH200(動粘度10mm/s以上のもの)等が挙げられる。
不揮発性のパラフィンオイルとしては、例えば、松村石油社製、モレスコホワイトP−40(不揮発性)、エクソン化学社製、アイソパーV等が挙げられる。
尚、本実施形態では、キャリア液に揮発性のオイルを含有してもよい。但し、不揮発性オイルと揮発性オイルとを併用する場合には、不揮発性オイルの割合が50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、不揮発性オイルのみであることが更に好ましい。
併用される揮発性オイルとしては、例えばシリコーンオイル、パラフィンオイル、植物油等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。
揮発性のシリコーンオイルとしては、例えば、信越化学工業社製、KF−96L(動粘度2mm/s以下のもの)、東レダウコーニング社製、SH200(動粘度2mm/s以下のもの)等が挙げられる。
揮発性のパラフィンオイルとしては、例えば、松村石油社製、モレスコホワイトMT−30P、エクソン化学社製、アイソパーL、アイソパーH等が挙げられる。
本実施形態においては、キャリア液としては不揮発性のオイルのみを用いることが望ましく、特に、その中でも、トナーの結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いる場合結着樹脂との親和性の点から、シリコーンオイルが望ましい。
なお、キャリア液の引火点としては150℃以上であることが望ましく、更には200℃以上であることがより望ましい。
上記引火点は、JIS K2265−4(2007年)により測定される。
キャリア液は、その機能を損なわない範囲において、各種副資材、例えば、分散剤、乳化剤、界面活性剤、安定化剤、湿潤剤、増粘剤、起泡剤、消泡剤、凝固剤、ゲル化剤、沈降防止剤、帯電制御剤、帯電防止剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、付香剤、粘着防止剤、離型剤等を含んでいてもよい。
以下、実施例を挙げて更に具体的に説明するが、下記の実施例は、本発明を制限するものではない。なお、以下において「部」および「%」は特に断りのない限り質量基準である。
≪各種物性の測定≫
まず、以下に示す実施例における各種物性(分子量、粒径、ガラス転移温度、溶融温度)の測定方法について説明する。
(分子量)
重量平均分子量および数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF(テトラヒドロフラン)溶媒で行った。重量平均分子量および数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出した。
(各種平均粒径、および各種粒度分布指標)
各種平均粒径、および各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマンーコールター社製)を使用して測定した。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加えた。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加した。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定した。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出した。
(体積平均粒径:2μm以下の粒径)
2μm以下の体積平均粒径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50pとして測定した。
〔樹脂、離型剤の溶融温度およびガラス転移温度〕
溶融温度およびガラス転移温度は、DSC(示差走査型熱量計)測定法によりASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークより求めた。主体極大ピークの測定には、パーキンエルマー社製のDSC−7を用いた。
−実施例A−
≪各種トナーの作製≫
続いて、実施例、比較例で用いたトナーについて説明する。
<トナー(1)の作製>
〔非晶性ポリエステル樹脂(1)の調製〕
・ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン :35モル部
・ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン :65モル部
・テレフタル酸 :80モル部
・n−ドデセニルコハク酸 :15モル部
・トリメリット酸 :10モル部
上記の材料と、ジブチル錫オキサイド(上記の酸成分の合計量100モル部に対して0.05モル部)と、を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃以上230℃以下で12時間共縮重合反応させ、その後、210℃以上250℃以下で徐々に減圧して、非晶性ポリエステル樹脂(1)を得た。
非晶性ポリエステル樹脂(1)の重量平均分子量は15000であり、数平均分子量は6800であった。
非晶性ポリエステル樹脂(1)の溶融温度(Tm)を、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示さず、階段状の吸熱量変化が観察された。階段状の吸熱量変化の中間点をとったガラス転移温度は62℃であった。
〔非晶性樹脂粒子分散液(1)の調製〕
乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット0.4mm)の乳化タンクに、非晶性ポリエステル樹脂(1)3000部、イオン交換水10000部、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム90部を投入し、130℃にて加熱溶融後、110℃にて10000回転で30分間分散させ、流量3L/分で冷却タンクを通過させて樹脂粒子分散液を回収し、非晶性樹脂粒子分散液(1)を得た。
非晶性樹脂粒子分散液(1)に含まれる樹脂粒子の体積平均粒径は0.3μm、標準偏差1.2であった。
〔結晶性ポリエステル樹脂(2)の調製〕
・1,4−ブタンジオール :293部
・ドデカンジカルボン酸 :750部
・触媒(ジブチル錫オキサイド) :0.3部
上記の材料を加熱乾燥した3口フラスコに入れ、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で2時間攪拌を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い5時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂(2)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂(2)の重量平均分子量は18000であった。
結晶性ポリエステル樹脂(2)の溶融温度(Tm)を、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確なピークを示し、ピークトップの温度は70℃(Tmp)であった。
〔結晶性樹脂粒子分散液(2)の調製〕
結晶性ポリエステル樹脂(2)を用いた以外は、非晶性樹脂粒子分散液(1)における条件にて結晶性樹脂粒子分散液(2)を作製した。
結晶性樹脂粒子分散液(2)に含まれる粒子の体積平均粒径は0.25μm、標準偏差1.3であった。
〔着色剤分散液(1)の調製〕
・C.I.ピグメントブルー15:3(クラリアント社製) :25部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンRK) :2部
・イオン交換水 :125部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)で分散処理して着色剤分散液(1)を得た。
〔離型剤粒子分散液(1)の調製〕
・パラフィンワックス(和光純薬工業社製、商品名:パラフィン、mp68℃以上70℃以下、溶融温度69℃) :100部
・アニオン界面活性剤(日油社製、ニューレックスR) :2部
・イオン交換水 :300部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)で分散処理し、更に圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、離型剤粒子分散液(1)を得た。
〔無機粒子分散液(1)の調製〕
・疎水性シリカ(日本アエロジル製、RX200) 100部
・アニオン界面活性剤(日油社製、ニューレックスR) 2部
・イオン交換水 1000部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)で分散処理し、更に超音波ホモジナイザー(RUS−600CCVP、日本精機製作所)にて200パス、分散処理し、無機粒子分散液(1)を得た。
〔トナー粒子(1)の調製〕
・非晶性樹脂粒子分散液(1) 145部
・結晶性樹脂粒子分散液(2) 30部
・着色剤分散液(1) 42部
・離型剤粒子分散液(1) 36部
・無機粒子分散液(1) 10部
・硫酸アルミニウム 0.5部
・イオン交換水 300部
上記の材料を丸型ステンレス製フラスコ中に収容してpH2.7に調整し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで攪拌しながら加熱した。48℃で120分間保持した後、更に30分48℃で加熱攪拌を保持した。この時点の分散液のpHは3.2であった。続いて、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を穏やかに添加してpHを8.0に調整した後、攪拌を継続しながら90℃まで加熱し、3時間保持した。その後、反応生成物を濾過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー粒子(1)を得た。
得られたトナー粒子(1)の体積平均粒径は3.8μmであった。
〔トナー(1)の作製〕
このトナー粒子(1)100部に対して、気相法シリカ(日本アエロジル社製、R972)1部をヘンシェルミキサーで混合して外添し、トナー(1)を得た。
≪各種液体現像液の作製≫
続いて、前述の方法にて得られたトナー(1)を用いて、以下のようにして、液体現像剤を得た。
<液体現像剤(A)の作製>
ガラス瓶中で、前述のようにして得られたトナー(1)と、シリコーンオイル(信越化学工業社製、KF−96−20cs、不揮発性)と、を固形分濃度が30質量%となる割合で混合し、液体現像剤(A)を得た。
<液体現像剤(B)の作製>
シリコーンオイル(信越化学工業社製、KF−96−20cs、不揮発性)の代わりにパラフィンオイル(松村石油社製、モレスコホワイトP−40、不揮発性)を用いた以外は、液体現像剤(A)と同様にして液体現像剤(B)を得た。
〔評価〕
まず実施例Aとして、キャリア液としてシリコーンオイルを用いた場合およびパラフィンオイルを用いた場合における、ニップを通過する際のトナー像表面のキャリア液の量と60°グロスとの関係を検証した。
まず、画像形成装置を準備した。この画像形成装置は、定着装置において6組の加熱加圧ロール対を有する。尚、6組の加熱加圧ロール対の内、用紙の進行方向の最下流のロール対を「第一ロール対(最下流ロール対)」とし、最下流側から順に「第二ロール対」「第三ロール対」「第四ロール対」「第五ロール対」「第六ロール対(最上流ロール対)」とした。この加熱加圧ロール対の内、最下流ロール対(第一ロール対)以外の第二乃至第六ロール対には、個別に脱着し得るクリーニングブレードが装備されており、それらを脱着することで、各ロール対におけるニップ内のトナー層表面のキャリア液量を制御し得る。
また、定着装置の記録媒体進行方向の上流側にキャリア液除去手段としてキャリア液除去ロール対を3組有し、キャリア除去手段の記録媒体進行方向の上流側に、用紙のプレ加熱手段として非接触赤外線加熱手段を有する。更に、感光体表面の現像装置よりも下流側であって中間転写体よりも上流側の位置、および中間転写体表面の感光体よりも下流側であって転写ローラよりも上流側の位置にキャリア液除去手段として脱着し得るキャリア液除去ロールを備えている。
上記画像形成装置の現像装置に上記より得た液体現像剤(A)または液体現像剤(B)を充填し、用紙として王子製紙製OKトップコート+84.9g/mを用いて、100%濃度のベタ画像を形成した。尚、定着条件は、加熱ロール温度140℃、加熱加圧ロール対におけるニップ平均圧力2.1kg/cm、デュエルタイム7msとした。
但し、上記のベタ画像形成の際に、6組の加熱加圧ロール対の内の第二乃至第六ロール対における加熱ロールへのクリーニングブレードの脱着の設定を調整し、且つ3組の前記キャリア液除去ロール対におけるキャリア液除去ロールへのブレードの脱着の設定、感光体表面および中間転写体表面のキャリア液除去ロールの脱着の設定を調整することで、加熱加圧ロール対のニップを通過する際のトナー像表面のキャリア液の量が下記表1に示す量となるよう制御した。
尚、第一ロール対(最下流ロール対)のニップを通過する際におけるトナー像表面のキャリア液の量を、前述の方法により測定した。結果を下記表1に示す。
−光沢性評価−
上記の画像形成装置により形成されたベタ画像についての60°グロスの値を、グロスメーター(BYKマイクロトリグロス光沢計(20+60+85゜)、ガードナー社製)を用いて測定した。結果を下記表1に示す。
Figure 2015004816
−実施例B−
〔評価〕
また、前記液体現像剤(A)(シリコーンオイルを用いた液体現像剤)を用い、ニップ圧力を変更した場合における、ニップを通過する際のトナー像表面のキャリア液の量と60°グロスとの関係を検証した。
前記実施例Aにおいて、用いた液体現像剤を前記液体現像剤(A)とし、ニップを通過する際のトナー像表面のキャリア液の量が下記表2に示す量となるよう制御し、且つ定着の際の加熱加圧ロール対におけるニップ平均圧力を下記表2に示す値となるよう調整した以外は、同様にしてベタ画像を形成し、60°グロスを測定した。
Figure 2015004816
−実施例C−
<液体現像剤C1>
前記実施例Aのトナー粒子(1)の調製において、トナー中の非晶性ポリエステル樹脂の量が80%、結晶性ポリエステル樹脂の量が7%、顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)の量が8%、離型剤(パラフィンワックス)の量が5%となるよう、組成を変更した以外は、前記液体現像剤(A)に記載の方法により液体現像剤C1を得た。
<液体現像剤C2>
前記実施例Aのトナー粒子(1)の調製において、トナー中の非晶性ポリエステル樹脂の量が76%、結晶性ポリエステル樹脂の量が7%、顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)の量が8%、離型剤(パラフィンワックス)の量が9%となるよう、組成を変更した以外は、前記液体現像剤(A)に記載の方法により液体現像剤C2を得た。
<液体現像剤C3>
前記実施例Aのトナー粒子(1)の調製において、トナー中の非晶性ポリエステル樹脂の量が72%、結晶性ポリエステル樹脂の量が7%、顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)の量が8%、離型剤(パラフィンワックス)の量が13%となるよう、組成を変更した以外は、前記液体現像剤(A)に記載の方法により液体現像剤C3を得た。
<液体現像剤C4>
前記実施例Aのトナー粒子(1)の調製において、離型剤をパラフィンワックスからエステルワックス(日油社製、WEP−3、溶融温度73℃)に変更し、トナー中の非晶性ポリエステル樹脂の量が76%、結晶性ポリエステル樹脂の量が7%、顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)の量が8%、離型剤(エステルワックス)の量が9%となるよう、組成を変更した以外は、前記液体現像剤(A)に記載の方法により液体現像剤C4を得た。
<液体現像剤C5>
前記実施例Aのトナー粒子(1)の調製において、離型剤をパラフィンワックスからポリエチレンワックス(ベーカーペトロライト社製、Polywax500、溶融温度86℃)に変更し、トナー中の非晶性ポリエステル樹脂の量が76%、結晶性ポリエステル樹脂の量が7%、顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)の量が8%、離型剤(ポリエチレンワックス)の量が9%となるよう、組成を変更した以外は、前記液体現像剤(A)に記載の方法により液体現像剤C5を得た。
<液体現像剤C6>
前記実施例Aのトナー粒子(1)の調製において、離型剤をパラフィンワックスからFTワックス(日本精蝋工業社製、FT−0070、溶融温度72℃)に変更し、トナー中の非晶性ポリエステル樹脂の量が76%、結晶性ポリエステル樹脂の量が7%、顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)の量が8%、離型剤(FTワックス)の量が9%となるよう、組成を変更した以外は、前記液体現像剤(A)に記載の方法により液体現像剤C6を得た。
<液体現像剤C7>
前記実施例Aのトナー粒子(1)の調製において、離型剤をパラフィンワックスから合成ワックス(中京油脂社製、L−996、溶融温度99℃)に変更し、トナー中の非晶性ポリエステル樹脂の量が76%、結晶性ポリエステル樹脂の量が7%、顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)の量が8%、離型剤(合成ワックス)の量が9%となるよう、組成を変更した以外は、前記液体現像剤(A)に記載の方法により液体現像剤C7を得た。
〔評価〕
前記液体現像剤C1乃至C7を用い、最下流ロール対(第一ロール対)を通過する際のトナー像表面のキャリア液の量と耐ドキュメントオフセット性との関係を検証した。
まず、前記実施例Aにて用いた画像形成装置において、非接触赤外線加熱手段の直前のトナー像およびキャリア液における固形分濃度が30質量%となるよう設定した。
また、上記非接触赤外線加熱手段における加熱で初めて離型剤が溶融する温度以上の加熱を施す設定とした。
前記実施例Aにおいて、用いた液体現像剤を前記液体現像剤C1乃至C7とし、最下流ロール対(第一ロール対)のニップを通過する際のトナー像表面のキャリア液の量が下記表3に示す量となるよう制御した以外は、同様にしてベタ画像を形成した。
次いで、得られた各定着画像の画像同士を重ね合わせて、80g/cmの荷重をかけて、温度55℃、湿度50%の環境チャンバー内に7日間放置し、耐ドキュメントオフセット性を評価した。結果を表4に示す。
−評価基準−
A:まったく力を加えずに剥離し得たもの
B:剥離させるのに力を加えるが画像劣化の無かったもの
C:微小な画像の転移があったもの
D:目立つ画像転移があったもの
Figure 2015004816
Figure 2015004816
10 感光体(像保持体)
12 感光体クリーナ
20 帯電装置(帯電手段)
30 露光装置(静電潜像形成手段)
40 現像装置(現像手段)
50 転写ローラ(転写手段)
52 中間転写体
60 非接触型の加熱装置(加熱手段)
70 キャリア液除去ロール対(キャリア液除去手段)
80a 加熱ロール(第一回転体)
80b 加圧ロール(第二回転体)
90 液体現像剤
92 トナー像
94 用紙(記録媒体)
96 定着画像
100 画像形成装置

Claims (4)

  1. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
    不揮発性のオイルを含むキャリア液およびトナーを含有する液体現像剤を収容し、且つ、該液体現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、
    前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
    定着用の第一回転体および第二回転体が接してニップを形成する定着用の回転体対を少なくとも1組有し、前記トナー像が転写された前記記録媒体を前記ニップに挿通して加熱および加圧を施し前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、
    を備え、下記条件(A)を満たす画像形成装置。
    条件(A):前記記録媒体の進行方向における最下流の前記回転体対のニップを通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下
  2. 前記トナーが離型剤を含有し、
    前記トナー中における前記離型剤の濃度をY(質量%)、前記トナー像に対して前記離型剤が溶融する温度以上の加熱を施す直前の前記トナー像およびキャリア液における固形分濃度をZ(質量%)とした場合に、下記条件(B)を満たす請求項1に記載の画像形成装置。
    条件(B):前記記録媒体の進行方向における最下流の前記回転体対のニップを通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が、下記式(1)で表されるa(g/m)以上
    式(1)
    a=0.005/(〔0.01×Z〕×〔0.01×Y〕/{1−〔0.01×Z〕×[1−〔0.01×Y〕]})
  3. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
    不揮発性のオイルを含むキャリア液およびトナーを含有する液体現像剤により前記静電潜像を現像して前記像保持体の表面に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、
    定着用の第一回転体および第二回転体が接してニップを形成する定着用の回転体対を少なくとも1組有する定着装置により、前記トナー像が転写された前記記録媒体を前記ニップに挿通して加熱および加圧を施し前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、
    を備え、下記条件(A)を満たす画像形成方法。
    条件(A):前記記録媒体の進行方向における最下流の前記回転体対のニップを通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が0.7g/m以下
  4. 前記トナーが離型剤を含有し、
    前記トナー中における前記離型剤の濃度をY(質量%)、前記トナー像に対して前記離型剤が溶融する温度以上の加熱を施す直前の前記トナー像およびキャリア液における固形分濃度をZ(質量%)とした場合に、下記条件(B)を満たす請求項3に記載の画像形成方法。
    条件(B):前記記録媒体の進行方向における最下流の前記回転体対のニップを通過する際の前記トナー像表面のキャリア液の量が、下記式(1)で表されるa(g/m)以上
    式(1)
    a=0.005/(〔0.01×Z〕×〔0.01×Y〕/{1−〔0.01×Z〕×[1−〔0.01×Y〕]})
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