JP2018163241A - 画像形成方法 - Google Patents

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一比古 中島
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Abstract

【課題】記録材がラフ紙であっても、長期に亘って高画質な画像を形成することができる画像形成方法を提供する。【解決手段】電子写真方式の画像形成方法において、中間転写ベルト70には、その弾性回復率が70〜85%とする。これは、弾性回復率が70%未満であると、上記記録材Pがラフ紙である場合に耐刷性が不十分となることがあり、上記弾性回復率が85%超であると、上記記録材がラフ紙である場合に細線再現性が不十分となることがある。かつ現像剤粒子Tpには、その体積平均粒径が1〜5.5μmの現像剤粒子を用いる。【選択図】図2

Description

本発明は、画像形成方法に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、まず、感光体の表面に形成された静電潜像を現像剤粒子により現像して、未定着画像を形成する。次いで、上記感光体から中間転写ベルトの表面へ当該未定着画像を一次転写した後に、当該中間転写ベルトから記録材へ上記未定着画像を二次転写する。二次転写後の上記中間転写ベルトの表面に残留する上記現像剤粒子は、上記画像形成装置のクリーニング部材によって除去される。
細い線を含む画像を形成する場合であっても、高画質な画像を形成する観点から、柔軟性を有する中間転写ベルトが知られている。当該中間転写ベルトは、平滑度の低い用紙や表面に凹凸のある用紙などのラフ紙の表面形状に追従し変形しやすいため、良好な転写性を有する(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記中間転写ベルトの柔軟性が高すぎると、上記中間転写ベルトと、上記記録材との摩擦力が高くなるため、上記記録材がラフ紙であると、上記中間転写ベルトの表面が経時に磨耗して、所期の画質の画像を形成できなくなることがある。すなわち、耐刷性が不十分となることがある。
特開2012−37720号公報
本発明の課題は、記録材がラフ紙であっても、長期に亘って高画質な画像を形成することができる画像形成方法を提供することである。
本発明は、上記の課題を解決するための一手段として、現像剤粒子により形成され、中間転写ベルトの表面に担持されている画像を記録材へ転写する工程を含む電子写真方式の画像形成方法であって、上記中間転写ベルトには、その弾性回復率が70〜85%である中間転写ベルトを用い、上記現像剤粒子には、その体積平均粒径が1〜5.5μmの現像剤粒子を用いる画像形成方法を提供する。
本発明によれば、電子写真方式の画像形成方法において、記録材がラフ紙であっても、長期に亘って高画質な画像を形成することができる。
図1は、本発明の一実施の形態における画像形成方法に使用可能な画像形成装置の構成の一例を示す断面模式図である。 図2Aは、本発明の一実施の形態に係る画像形成方法における転写工程の様子を説明するための断面模式図であり、図2Bは、比較用の画像形成方法における転写工程の様子を説明するための断面模式図である。 図3Aは、本発明の一実施の形態に係る画像形成方法で用いられる中間転写ベルトの表面変位の時間変化を示すグラフであり、図3Bは、比較用の画像形成方法で用いられる中間転写ベルトの表面変位の時間変化を示すグラフである。 図4は、細線再現性の評価のために印刷された文字を示す図である。
本発明の一実施の形態の画像形成方法は、下記の中間転写ベルトと、現像剤粒子とを用いる以外は、電子写真方式における公知の画像形成方法と同様に行うことが可能であり、電子写真方式の公知の画像形成装置によって実施することが可能である。
たとえば、本実施の形態における画像形成方法は、像担持体の表面を帯電させ、帯電している上記像担持体の表面を画像情報に応じて露光して上記像担持体の表面に静電潜像を形成し、上記静電潜像を現像剤粒子により現像して上記像担持体の表面に担持された、当該現像剤粒子による未定着画像を形成し、当該未定着画像を上記像担持体の表面から中間転写ベルトに静電気力によって転写し、上記中間転写ベルトに転写された上記未定着画像を記録材に静電気力によって転写し、上記記録材に転写された上記未定着画像を加熱加圧して上記記録材に定着させて、上記記録材上に画像を形成する。
上記画像形成方法では、上記未定着画像を上記記録材上に転写した後に、上記中間転写ベルトにクリーニング部材を当接させて、上記中間転写ベルト上の付着物を除去することによって、上記中間転写ベルトをクリーニングしてもよい。
[中間転写ベルト]
本実施の形態における上記中間転写ベルトには、弾性回復率が70%〜85%である中間転写ベルトを用いる。詳細については後述するが、上記弾性回復率が70%未満であると、上記記録材がラフ紙である場合に耐刷性が不十分となることがあり、上記弾性回復率が85%超であると、上記記録材がラフ紙である場合に細線再現性が不十分となることがある。耐刷性を高める観点から、上記弾性回復率は、73%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましい。また、細線再現性を高める観点から、上記弾性回復率は、83%以下であることが好ましく、81%以下であることがより好ましい。
上記弾性回復率は、いわゆる押し込み試験により、例えば、「FISCHERSCOPE HM2000S」(フィッシャー・インストルメンツ社製)を用いて測定することができる。より具体的には、上記中間転写ベルトを、その現像剤粒子の転写面(表面、外周面)から測定用の針が進入するように設置し、例えば、下記の測定条件によって、10秒間かけて10.0mNの荷重を加え、当該荷重を5秒間保持した後の変位量を「Wt」、上記荷重を10秒間加えて除荷し、その5秒間後の変位量を「Wr」としたときに、下記式より求められる。上記弾性回復率には、中間転写ベルトまたはその試料におけるランダムな複数箇所(例えば10箇所)を測定したときに得られる測定値の平均値を採用することができる。
(式)
弾性回復率(We、%)={(Wt−Wr)/Wr}×100
(測定条件)
測定機:硬度計押し込み試験機「FISCHERSCOPE HM2000S」(フィッシャー・インストルメンツ社製)
測定圧子:ヴィッカース圧子
測定環境:20℃、60%RH
測定試料:5cm×5cmの大きさに中間転写ベルトを切断して作製された測定試料
最大試験加重:10mN
加重条件:最大試験加重に10秒間で達する速度で、時間に比例して加重を印可
加重クリープ時間:5秒間
上記弾性回復率は、例えば、ゴム材の架橋状態によって変更することができ、架橋剤の種類、量によって調整することが可能である。
上記中間転写ベルトのマイクロデュロメータでの硬度(マイクロデュロメータ硬度)は、転写性と中間転写ベルトの表面の割れなどの耐久性の両立の観点から、80〜95であることが好ましく、83〜92であることがより好ましく、83〜87であることがさらに好ましい。
上記マイクロデュロメータ硬度は、MD−1(高分子計器株式会社製)にて中間転写ベルトまたはその測定試料を、その上記現像剤粒子の転写面から測定用の針が侵入するように設置して測定することができる。中間転写ベルトの上記マイクロデュロメータでの硬度には、中間転写ベルトまたはその試料におけるランダムな複数箇所(例えば10箇所)を測定したときの測定値の平均値を採用することができる。
上記マイクロデュロメータ硬度は、例えば、カーボンブラックなどフィラーの量や難燃剤などのオイル成分などの量によって調整することが可能である。
上記中間転写ベルトは、基材層と、当該基材層上に配置されている弾性層とを有していることが好ましい。上記基材層および上記弾性層は、いずれも、中間転写ベルトが前述の上記弾性回復率を有する範囲において、公知の技術によって構成することが可能である。たとえば、上記基材層は、公知の材料を用い、公知の作製方法で、作製することができる。
上記基材層の材料の例には、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリフェニレンサルファイドなどの樹脂、導電性フィラーならびに滑材が含まれる。また、上記の公知の作製方法の例には、樹脂を溶剤に溶解した塗布液を塗布して形成する方法、および、樹脂を直接製膜する方法、が含まれる。
樹脂を直接製膜して基材層を作製する方法には、押し出し成形およびインフレーション成形が含まれる。いずれの場合も、樹脂材料と各種導電性物質などのその他の材料とを溶融混練する。押し出し成形の場合は、樹脂を押し出しして冷却して成形する。インフレーション成形の場合は、型内で溶融樹脂を筒状とし、その中にブロアーで空気を吹き込み、冷却して無端ベルト形状に成形する。
以下、ポリフェニレンサルファイドを主成分とする樹脂を含有する基材層を、押し出し成形法で作製する方法について、より具体的に説明する。
ポリフェニレンサルファイドを主成分とする基材層の材料は、例えば、ポリフェニレンサルファイド、エポキシ基含有オレフィン共重合体とビニル系(共)重合体とからなるグラフト共重合体、導電性フィラーおよび滑材を含有し得る。
上記ポリフェニレンサルファイド(PPS)は、フェニレン単位と硫黄原子が交互に並んでなる構造を有する熱可塑性の高分子化合物である。
上記フェニレン単位は、置換基を有していてもよいo−フェニレン単位、m−フェニレン単位およびp−フェニレン単位の一種またはそれ以上である。上記フェニレン単位は、少なくともp−フェニレン単位を含むことが好ましく、その含有量は全フェニレン単位に対して50%以上であることが好ましい。上記フェニレン単位は、特に無置換のp−フェニレン単位のみからなることが好ましい。上記置換基は、本実施の形態の効果が得られる範囲において適宜に決めることができる。
上記導電性フィラーは、一種であってもよいし、それ以上でもあってもよい。上記導電性フィラーの例には、カーボンブラックが含まれる。当該カーボンブラックの例には、中性カーボンブラックが含まれる。上記導電性フィラーの量は、導電性フィラーの種類によっても異なるが、上記中間転写ベルトの体積抵抗値および表面抵抗値が所望の範囲になる量であればよい。たとえば、上記導電性フィラーの量は、ポリフェニレンサルファイド100質量部に対して10〜20質量部であることが好ましく、10〜16質量部であることがより好ましい。
上記滑材は、中間転写ベルトへの成形加工性を高める。上記滑材は、一種であってもよいし、それ以上でもあってもよい。上記滑材の例には、パラフィンワックスやポリオレフィンワックスなどの脂肪族炭化水素系;ラウリン酸やミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などの高級脂肪酸;および、当該高級脂肪酸のナトリウム塩やリチウム塩、カルシウム塩などの高級脂肪酸金属塩が含まれる。
上記滑材の量は、当該滑材による所期の効果が得られる範囲において適宜に決めることができる。たとえば、上記滑材の量は、ポリフェニレンサルファイド100質量部に対して0.1〜0.5質量部であることが好ましく、0.1〜0.3質量部であることがより好ましい。
上記基材層は、単軸押し出し機に環状ダイスを取り付け、該押し出し機に上記した材料の混合物を投入し、環状ダイスの先端に位置する無端形状の樹脂吐出口より溶融した樹脂組成物を押し出し、次いで無端状の当該樹脂組成物を、冷却機構を有する冷却筒に外挿して上記樹脂組成物中の樹脂を固化させることにより、無端状(円筒形状)に容易に成形することができる。
また、金型から吐出された上記円筒体を高速で引き取ることにより薄膜化して、当該円筒体の冷却速度を高めることができる。この場合、引き取り速度は、1m/分以上であることが好ましく、2〜7m/分であることがより好ましい。
また、例えば、上記環状ダイスの径Dと冷却筒の径dの比の値、D/dが0.90〜1.10である場合には、環状ダイスから冷却筒へ押し出しされた上記円筒体は、冷却筒に外挿入しながら引き取り装置により引き取られる。D/dが0.90〜0.98の場合では、冷却筒の外周面に円筒体の内周面を密着させるために、環状ダイスと冷却筒との間の空間が減圧される。D/dが0.99〜1.02の場合では、上記減圧を行うことなく円筒体を冷却筒に密着させることができる。この場合、減圧による円筒体の脈動が起こらず、引き取り方向での円筒体の膜厚の変動が起こり難いという効果が得られる。
上記基材層の厚みは、本実施の形態の効果を得られる範囲において適宜に決めることができ、例えば、記録材としての紙の厚さおよび凹凸紙への十分な当接の観点から、40〜150μmであることが好ましく、50〜100μmであることがより好ましい。
上記弾性層は、熱可塑性エラストマー(TPE)を主成分とする材料、加硫ゴムを主成分とする材料、あるいは高分子材料の発泡体、により構成することができる。当該材料は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記熱可塑性エラストマー(TPE)の例には、スチレン−ブタジエンブロック共重合体(SBS)やスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)などのスチレン系TPE、ウレタン系TPE(TPU)、オレフィン系TPE(TPO)、ポリエステル系TPE(TPEE)、ポリアミド系TPE、フッ素系TPE、および、塩ビ系TPE、が含まれる。
上記加硫ゴムは、加硫してゴム弾性を示す高分子材料である。上記加硫ゴムの例には、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、水素添加NBR(H−NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、ウレタンゴム、クロロプレンゴム(CR)、塩素化ポリエチレン(Cl−PE)、エピハロヒドリンゴム(ECO,CO)、ブチルゴム(IIR)、エチレンプロピレンジエンポリマー(EPDM)、フッ素ゴム、シリコーンゴムおよびアクリルゴム(ACM)が含まれる。
上記シリコーンゴムの例には、付加型液状シリコーンゴムが含まれ、具体的には、信越化学工業株式会社製の、KE−106およびKE1300が含まれる。上記ブチルゴムの例には、イソブチレン−イソプレン共重合体が含まれる。上記アクリルゴムの例には、アクリル酸エステルの重合、またはそれを主体とする共重合により得られるゴム状弾性体が含まれる。上記ウレタンゴムの例には、エステル結合を主鎖に含むポリエステル系ウレタンゴム(AU)、および、エーテル結合を主鎖に含むポリエーテル系ウレタンゴム(EU)、が含まれる。
上記エピハロヒドリンゴムの例には、エピハロヒドリン単独重合体、および、エピハロヒドリンとアルキレンオキサイドおよびアリルグリシジルエーテルの一方または両方との共重合体、が含まれる。より具体的には、エピクロロヒドリン単独重合体、エピブロムヒドリン単独重合体、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロロヒドリン−プロピレンオキサイド共重合体、エピクロロヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、および、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体、が含まれる。
中でも、伸縮疲労、永久ひずみおよび屈曲亀裂の観点から、上記弾性層の材料は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴムおよびアクリルゴムの少なくとも一種であることが好ましい。
上記弾性層は、導電剤を含有することが好ましい。上記導電剤は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。上記導電剤の例には、第四級アンモニウム塩やリン酸エステル、スルホン酸塩、脂肪族多価アルコール、脂肪族アルコールサルフェート塩などのイオン性錯本;カーボンブラックやグラファイトなどの導電性炭素系物質;アルミニウムや銅合金などの金属または合金;酸化スズや酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化スズ複合酸化物(ATO)、酸化インジウム−酸化スズ複合酸化物(ITO)などの導電性金属酸化物が含まれる。
上記導電剤の量は、例えば導電剤の種類に応じて適宜に決めることができる。たとえば、イオン性錯本の量は、弾性層全体に対して0.01〜5.0質量%であることが、弾性層の表面への導電剤の染み出しを抑制し、かつ弾性層の導電性を適切に調整する観点から好ましい。また、例えば、導電性炭素系物質の量は、弾性層全体に対して5〜70質量%であることが、耐久によるベルトの破断を抑制し、かつ弾性層の電気抵抗を適切に調整する観点から好ましい。上記弾性層の表面抵抗率は、1×10〜1×1013[Ω/□]であることが好ましい。上記弾性層の体積抵抗率は、1×10〜1×1012[Ω・cm]であることが好ましい。
上記弾性層は、必要に応じて硬化剤(架橋剤)をさらに含有していてもよい。当該硬化剤は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。上記弾性層は、前述した樹脂材料の種類に応じて適宜に決めることができる。たとえば、上記弾性層を構成する樹脂材料がシリコーンゴムであれば、上記硬化剤の例には、ハイドロジェンオルガノポリシロキサンが含まれる。上記樹脂材料がウレタンゴムであれば、上記硬化剤の例には、脂肪族ジアミン、ジイソシアネートおよびポリオールが含まれる。上記樹脂材料がブチルゴムであれば、上記硬化剤の例には、脂肪族ジアミンおよび芳香族ジアミンが含まれる。上記樹脂材料がクロロプレンゴムであれば、上記硬化剤の例には、脂肪族ジアミンおよび芳香族ジアミンが含まれる。これらの硬化剤は、上記弾性層の材料組成物に、当初より配合されていてもよい。
上記弾性層は、さらに必要に応じて、酸化防止剤、補強剤、充填剤、加硫促進剤などの他の材料をさらに含有していてもよい。このような他の材料を適宜含有させることによっても、前述の弾性回復率を所望の値に調整することが可能である。
上記弾性層の厚さは、本実施の形態の効果が得られる範囲において適宜に決めることができ、例えば、記録材としての紙の厚さおよび凹凸紙への十分な当接の観点から、150〜500μmであることが好ましく、200〜450μmであることがより好ましい。
上記中間転写ベルト(本実施の形態では、上記弾性層)の表面は、表面処理により硬化されていることが、上記中間転写ベルトのタック性を調整する観点から好ましい。当該表面処理の方法は、上記弾性層の表面を硬化することができる公知の方法から適宜に決めることができる。たとえば、上記表面処理の方法の例には、エポキシ化処理およびハロゲン化処理が含まれる。
エポキシ化処理は、過酸化水素を上記弾性層の表面に接触させる方法であり、例えば、上記過酸化水素水が収容されている容器中に、上記弾性層を有する円筒体を一定時間浸漬することにより行うことができる。
ハロゲン化処理は、塩素や臭素などのハロゲンガスを上記弾性層の表面に接触させる方法であり、例えば、上記ハロゲンガスが充満している密閉容器中に、上記弾性層を有する円筒体を一定時間配置することにより行うことができる。また、上記ハロゲン化処理の方法の他の例には、上記弾性層の表面にハロゲン化水素水溶液を接触(例えば浸漬)させる方法が含まれる。
また、上記表面処理の方法の他の例には、弾性層の表面に架橋剤を含浸させ、加熱により、弾性層の表面近傍のゴム成分を架橋させる方法(架橋剤含浸法)、および、弾性層の表面にそのゴム材料と相溶性のあるモノマーを含浸させ、重合させることにより、弾性層の表面近傍を硬化させる方法(表面重合硬化法)、が含まれる。
また、上記の表面処理の代わりに、上記中間転写ベルトが上記弾性層上に表面層をさらに有することは、中間転写ベルトの表面に所期の機能をさらに付加する観点から好ましい。当該表面層の材料および厚さは、上記弾性回復率を得られる範囲において、中間転写ベルトの表面に作製可能な公知の表面層の中から適宜に選ぶことができ、当該表面層は、公知の方法によって作製することができる。たとえば、上記表面層の厚さは、本実施形態の効果が得られる範囲において適宜に決めることができ、1〜7μmであることが好ましく、2〜5μmであることがより好ましい。
上記表面層は、樹脂で構成されていることが好ましい。たとえば、上記表面層は、ウレタン(メタ)アクリレートと、それ以外の、ラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性モノマーと、を含むラジカル重合性組成物のラジカル重合による生成物で構成されていることが好ましい。当該ウレタン(メタ)アクリレートは、ウレタン結合を有し、さらに1分子中に1つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する高分子化合物である。上記ウレタン(メタ)アクリレートは、例えば、主鎖にウレタン結合を有し、1つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基が主鎖の末端または側鎖に結合しているオリゴマーまたはポリマーである。
なお、本明細書中、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートおよびメタクリレートの一方または両方を意味する。(メタ)アクリロイルオキシ基についても同様である。
上記ウレタン(メタ)アクリレートは、公知の方法によって得ることができ、例えば、アルコールおよび多価イソシアネート化合物、ならびに、多価カルボン酸および(メタ)アクリレート、を重合させることによって得ることができる。具体的には、多価イソシアネート化合物および多価カルボン酸ならびに過剰のアルコールを重合することによって得られる、末端にヒドロキシ基を有するポリウレタンを、アクリル酸、メタクリル酸、カルボキシ基を有する(メタ)アクリレート、グリシシジル(メタ)アクリレートなどのグリシジル基を有する(メタ)アクリレート、または、イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートと反応させることにより得ることができる。
また、上記ウレタン(メタ)アクリレートは、上記アルコールおよび上記多価カルボン酸ならびに過剰の多価イソシアネート化合物を重合することによって得られる、末端にイソシアネート基を有するポリウレタンを、ヒドロキシ基と反応性二重結合とを有する化合物、または、カルボキシ基を有する(メタ)アクリレートと反応させることにより得ることもできる。
上記アルコールは、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。上記アルコールの例には、1,6−ヘキサンジオール、ペンタエリスリトール、ポリブチレングリコール、ポリプロピレングリコール、テトラメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ポリテトラメチレングリコール、エチレングリコール−プロピレングリコール・ブロックコポリマー、エチレングリコール−テトラメチレングリコールコポリマー、メチルペンタンジオール変性ポリテトラメチレングリコール、プロピレングリコール変性ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加体、水添ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加体、ビスフェノールFのプロピレンオキシド付加体、および、水添ビスフェノールFのプロピレンオキシド付加体、が含まれる。
上記多価イソシアネート化合物は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。上記多価イソシアネート化合物の例には、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、水素添加されたトリレンジイソシアネート、水素添加されたキシリレンジイソシアネート、水素添加されたジフェニルメタンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネートなどのジイソシアネート、さらには上記のジイソシアネートの重合体、尿素変性体、および、ビュレット変性体、が含まれる。
上記多価カルボン酸は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。上記多価カルボン酸の例には、ジカルボン酸が含まれる。ジカルボン酸は、アルカン、アルケン、アルキンなどから誘導される二価の置換基の両末端にカルボキシ基を有するものであってもよいし、芳香族基を有し末端にカルボキシ基を有する芳香族ジカルボン酸化合物であってもよい。前者のジカルボン酸の例には、アジピン酸およびセバシン酸が含まれる。
後者のジカルボン酸、例えば芳香族ジカルボン酸化合物、の例には、イソフタル酸、および、ナフタレンジカルボン酸、が含まれる。ただし、当該ナフタレンジカルボン酸は、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸を含まない。上記ジカルボン酸は、イソフタル酸、1,3−ナフタレンジカルボン酸、1,6−ナフタレンジカルボン酸、1,7−ナフタレンジカルボン酸または2,7−ナフタレンジカルボン酸であることが好ましい。中でも、上記ジカルボン酸がイソフタル酸であることは、削れに対して強く、耐磨耗性に優れる中間転写ベルトを実現する観点から好ましい。
上記ジカルボン酸の量は、ウレタン(メタ)アクリレートを形成するための上記アルコールおよび多価イソシアネート化合物の重合体1モルに対して0.03〜0.3モルであることが好ましく、0.05〜0.2モルであることがより好ましい。
ヒドロキシ基と反応性二重結合とを有する化合物は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。当該化合物の例には、アクリル酸誘導体およびメタクリル酸誘導体が含まれる。当該アクリル酸誘導体の例には、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、エチレングリコール−プロピレングリコール・ブロックコポリマーモノアクリレート、エチレングリコール−テトラメチレングリコールコポリマーモノアクリレート、カプロラクトン変性モノアクリレート、および、ペンタエリスリトールトリアクリレート、が含まれる。
上記メタクリル酸誘導体の例には、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、エチレングリコール−プロピレングリコール・ブロックコポリマーモノメタクリレート、エチレングリコール−テトラメチレングリコールコポリマーモノメクタリレート、カプロラクトン変性モノメクタリレート、および、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、が含まれる。
上記ウレタン(メタ)アクリレートは、中でも、分子鎖両末端に(メタ)アクリロイル基を有し、その重量平均分子量が3000〜10000であることが好ましく、当該重量平均分子量が3000〜5000であることがより好ましい。上記ウレタン(メタ)アクリレートの重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography、GPC)法により求めることができる。
さらに、上記ウレタン(メタ)アクリレートの例には、ポリオール型のウレタン(メタ)アクリレートが含まれる。また、上記ウレタン(メタ)アクリレートの市販品の例には、日本合成化学社製の紫外線硬化型ウレタンアクリレートが含まれる。
上記ラジカル重合性モノマーは、本実施の形態の効果が得られる範囲において、公知のモノマーから適宜選択されうる。
上記ラジカル重合性モノマーの例には、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールポリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、および、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、が含まれる。
上記ラジカル重合性モノマーが四官能以上のアクリレートであることは、架橋密度を高める観点から好ましい。これにより、削れに対して強く、耐磨耗性に優れる中間転写ベルトを実現しうる。
上記ラジカル重合性モノマーの上記ウレタンアクリレートに対する質量比(ラジカル重合性モノマー/ウレタン(メタ)アクリレート)は、50/50〜70/30であることが好ましい。
また、上記表面層は、必要に応じて、導電性物質、無機フィラー、電気抵抗調整剤などの添加剤をさらに含有していてもよい。
上記表面層は、例えば、上記ウレタン(メタ)アクリレート、上記ラジカル重合性モノマー、上記添加剤および重合開始剤を含有する塗料(上記ラジカル重合性組成物)の塗膜を形成し、当該塗膜に紫外線や電子線などの活性光線を照射することにより作製することができる。より詳しくは、上記表面層は、例えば、上記弾性層の表面に上記塗料をスプレー塗布して上記塗膜を形成し、塗膜の流動性が無くなる程度まで一次乾燥した後、当該塗膜に紫外線を照射して塗膜中の重合性成分を重合させて塗膜を硬化し、さらに塗膜中の揮発性物質の量を規定量にするため二次乾燥を行うことによって作製されることが好ましい。
上記重合開始剤の例には、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、チオキサントン、ベンゾブチルエーテル、アシロキシムエステル、ジベンゾスロベン、および、ビスアシルフォスフィンオキサイド、が含まれる。
上記塗料は、例えば、上記ウレタン(メタ)アクリレート、上記ラジカル重合性モノマー、上記重合開始剤、上記添加剤および溶剤を混合し、その後、サンドミルや撹拌装置などを用いて分散することによって調製することができる。
上記溶剤は、上記ラジカル重合性組成物の含有成分を溶解可能な化合物から選ぶことができる。上記溶剤の例には、n−ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチルアルコール、メチルアルコール、メチルイソブチルケトン、およびメチルエチルケトンが含まれる。
上記塗膜への紫外線の照射には、上記重合性成分による上記塗膜の硬化に用いられる公知の装置を用いることができる。このときの紫外線の量(mJ/cm)は、紫外線照射強度と照射時間とによって制御することが好ましい。
[現像剤粒子]
本実施の形態における現像剤粒子には、その体積平均粒径が1〜5.5μmの現像剤粒子が用いられる。上記体積平均粒径が上記範囲外であると、高画質(鮮鋭性)な画像を形成できないことがある。なお、本明細書中、現像剤粒子の集合体を現像剤という。
現像剤粒子は、画像形成方法における電子写真方式(特に、現像方式)に応じて適宜に設計されうる。たとえば、現像剤粒子は、乾式電子写真方式においては、いわゆるトナー粒子に相当し、湿式電子写真方式においては、特開2012−242713号公報に示されるような、キャリア液体に分散した液体現像用トナー粒子に相当する。なお、本実施の形態に係る画像形成方法は、乾式電子写真方式の画像形成方法である。
上記現像剤粒子は、現像剤母体粒子(以下、単に「母体粒子」ともいう)のみであってもよいし、母体粒子と、当該母体粒子の表面に付着する外添剤とを有する、いわゆるトナー粒子であってもよい。上記母体粒子は、そのままでもトナー粒子として用いられうる。
上記母体粒子は、例えばコア樹脂からなるコア粒子の表面がシェル樹脂からなるシェル層によって被覆されてなるコア−シェル構造の粒子であってもよいし、このようなシェル層を有さない単層構造の粒子であってもよい。なお、上記母体粒子がコア−シェル構造の粒子である場合、シェル層を構成するシェル樹脂は、非結晶性樹脂であることが好ましい。
上記母体粒子は、上記現像剤粒子の体積平均粒径が1〜5.5μmの範囲内であればよく、公知の材料および公知の方法によって作製することができる。たとえば、上記母体粒子は、結着樹脂を含有する。当該結着樹脂は、上記結晶性樹脂を含み、通常、非結晶性樹脂をさらに含む。
上記結着樹脂の例には、スチレン−アクリル樹脂、非結晶性ポリエステル樹脂および結晶性ポリエステル樹脂が含まれる。上記結着樹脂は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記スチレン−アクリル樹脂は、例えば、スチレン系モノマーおよび(メタ)アクリル系モノマーの重合反応によって得られる。本明細書中、(メタ)アクリル系モノマーとは、アクリル系モノマーおよびメタクリル系モノマーの一方または両方を意味する。
上記スチレン系モノマーの例には、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、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、p−エチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、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、2,4−ジメチルスチレン、3,4−ジクロロスチレン、およびこれらの誘導体が含まれる。上記スチレン系モノマーは、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記(メタ)アクリル系モノマーの例には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、6−ヒドロキシアクリル酸エチル、γ−アミノアクリル酸プロピル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、およびメタクリル酸ジエチルアミノエチルが含まれる。上記(メタ)アクリル系モノマーは、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
また、上記スチレン−アクリル樹脂の重合時には、他の成分が用いられてもよい。当該他の成分には、他のモノマー、重合開始剤および連鎖移動剤が含まれる。
上記他のモノマーの例には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、およびポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートが含まれる。上記他のモノマーは、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記重合開始剤の例には、過酸化物、過硫化物、およびアゾ化合物が含まれる。上記重合開始剤は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記連鎖移動剤の例には、アルキルメルカプタン、およびメルカプト脂肪酸エステルが含まれる。上記連鎖移動剤は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記現像剤粒子における上記スチレン−アクリル樹脂の含有量は、樹脂全体に対して50〜90質量%であることが好ましい。上記含有量が50質量%以上であることは、着色剤の分散性の観点から好ましい。また、上記含有量が90質量%以下であることは、上記現像剤粒子の低温定着性の観点から好ましい。これは、相対的に上記結晶性ポリエステルの割合が高く維持されるためである。上記観点から、上記含有量は、60〜85質量%であることがより好ましい。
なお、結晶性ポリエステル樹脂または非結晶性ポリエステル樹脂がハイブリッド構造を有する場合、上記スチレン−アクリル樹脂の含有量は、上記母体粒子に含有されるスチレン−アクリル樹脂の含有量と、結晶性ポリエステル樹脂ユニットまたは非結晶性ポリエステル樹脂ユニットと化学的に結合したスチレン−アクリル樹脂の含有量との合計である。
ここで、ポリエステル樹脂のハイブリッド構造とは、ポリエステル樹脂ユニットセグメントと、非ポリエステル樹脂ユニットセグメントとが、互いに化学的に結合していることを意味する。上記ポリエステル樹脂ユニットセグメントとは、ポリエステル樹脂に由来する部分を示し、上記非ポリエステル樹脂ユニットセグメントとは、ポチエステル以外の樹脂に由来する部分を示す。
上記ポリエステル以外の樹脂の例には、スチレン−アクリル系樹脂などのビニル系樹脂、ウレタン系樹脂、およびウレア系樹脂が含まれる。上記ポリエステル以外の樹脂は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記結晶性ポリエステル樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを示すことを意味する。たとえば、上記結晶性ポリエステル樹脂の結晶性とは、DSCにおいて、昇温速度10℃/分で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃未満であることをいう。
上記結晶性ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸(誘導体)および多価アルコール(誘導体)の重縮合反応によって得られる。
上記結晶性ポリエステル樹脂の原料である上記多価カルボン酸は、1分子中に2つ以上のカルボキシ基を有する化合物である。このうち、二価カルボン酸は、1分子中に2つのカルボキシ基を有する化合物である。二価カルボン酸の例には、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、β−メチルアジピン酸、アゼライン酸、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、フマル酸、シトラコン酸、ジグリコール酸、シクロヘキサン−3,5−ジエン−1,2−ジカルボン酸、リンゴ酸、クエン酸、ヘキサヒドロテレフタール酸、マロン酸、ピメリン酸、酒石酸、粘液酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p−カルボキシフェニル酢酸、p−フェニレン二酢酸、m−フェニレンジグリコール酸、p−フェニレンジグリコール酸、o−フェニレンジグリコール酸、ジフェニル酢酸、ジフェニル−p,p′−ジカルボン酸、ナフタレン−1,4−ジカルボン酸、ナフタレン−1,5−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、およびドデセニルコハク酸が含まれる。
また、上記結晶性ポリエステル樹脂の原料である、二価カルボン酸以外の多価カルボン酸の例には、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、およびピレンテトラカルボン酸が含まれる。
上記結晶性ポリエステル樹脂の原料である上記多価アルコールは、1分子中に2つ以上のヒドロキシ基を有する化合物である。このうち、二価ポリオール(ジオール)は1分子中に2つのヒドロキシ基を有する化合物である。当該二価ポリオールの例には、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物、およびビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物が含まれる。また、上記二価ポリオール以外の多価ポリオールの例には、グリセリン、ペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、およびテトラエチロールベンゾグアナミンが含まれる。
上記多価カルボン酸誘導体の例には、多価カルボン酸のエステル化合物、酸無水物および酸塩化物が含まれる。上記多価アルコール誘導体の例には、多価アルコールのエステル化合物およびヒドロキシカルボン酸が含まれる。
上記結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、5000〜100000であることが好ましく、10000〜50000であることがより好ましい。上記重合平均分子量が5000以上であることは、上記結晶性ポリエステル樹脂およびスチレン−アクリル樹脂の相溶を抑制して、耐熱性の低下を抑制する観点から好ましい。上記重合平均分子量が100000以下であることは、低温定着性の低下を抑制する観点から好ましい。上記重合平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定されうる。
低温定着性および耐熱保管性の観点から、上記結晶性ポリエステル樹脂粒子の融点Tmは、65〜90℃であることが好ましく、70〜85℃であることがより好ましい。
上記Tmは、DSCにより測定されうる。上記Tmは、例えば、示差走査型カロリメータ「DSC−7」(パーキンエルマー社製)、および熱分析装置コントローラ「TAC7/DX」(パーキンエルマー社製)を用いて測定することができる。具体的には、試料4.50mgをアルミニウム製パン(KITNo.0219−0041)に封入し、これを「DSC−7」のサンプルホルダーにセットし、リファレンスの測定には空のアルミニウム製パンを使用し、測定温度0〜200℃で、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分の測定条件で、加熱、冷却、加熱の順に温度を制御し、その2回目の加熱時におけるデータを取得する。上記Tmは、吸熱ピークのピークトップの温度として、決定されうる。
上記結晶性ポリエステル樹脂は、前述のハイブリッド構造を有していてもよい。上記結晶性ポリエステル樹脂がハイブリッド構造を有することは、スチレン−アクリル樹脂に対する相溶性が高まり、上記結晶性ポリエステル樹脂が母体粒子の表面に露出しにくくなる観点から好ましい。
なお、上記非結晶性ポリエステル樹脂も、上記結晶性ポリエステル樹脂と同様にハイブリッド構造を有していてもよい。
上記非結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸(誘導体)および多価アルコール(誘導体)の重縮合反応によって得られる。上記非結晶性ポリエステル樹脂は、DSCにおいて、明確な吸熱ピークを有さない。
上記非結晶性ポリエステル樹脂の原料である多価カルボン酸および多価アルコールの例は、前述の上記結晶性ポリエステル樹脂の原料である多価カルボン酸および多価アルコールの例と同様である。
上記多価アルコールのヒドロキシ基[OH]と上記多価カルボン酸のカルボキシ基[COOH]との当量比[OH]/[COOH]は、1.5/1〜1/1.5であることが好ましく、1.2/1〜1/1.2であることがより好ましい。
上記非結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、5000〜100000であることが好ましく、5000〜50000であることがより好ましい。上記重量平均分子量が5000以上であることは、耐熱保管性の観点から好ましい。上記重量平均分子量が100000以下であることは、低温定着性の観点から好ましい。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定されうる。
上記非結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移点は、20〜70℃であることが好ましい。上記非結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移点は、測定試料として非結晶性ポリエステル樹脂を用いて、ASTM(米国材料試験協会規格)D3418−82に規定された方法(DSC法)による測定値である。
上記母体粒子には、必要に応じて、着色剤、離型剤、荷電制御剤が添加されていてもよい。
上記着色剤の例には、カーボンブラック、磁性体、顔料および染料が含まれる。上記着色剤は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記カーボンブラックの例には、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、およびランプブラックが含まれる。
上記磁性体の例には、鉄やニッケル、コバルトなどの強磁性金属、これらの金属を含む合金、およびフェライト、マグネタイトなどの強磁性金属の化合物が含まれる。
上記顔料の例には、C.I.ピグメントレッド2、同3、同5、同7、同15、同16、同48:1、同48:3、同53:1、同57:1、同81:4、同122、同123、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同208、同209、同222、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントイエロー3、同9、同14、同17、同35、同36、同65、同74、同83、同93、同94、同98、同110、同111、同138、同139、同153、同155、同180、同181、同185、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントブルー15:3、同15:4、同60、中心金属が亜鉛やチタン、マグネシウムなどのフタロシアニン顔料、およびこれらの混合物が含まれる。
上記染料の例には、C.I.ソルベントレッド1、同3、同14、同17、同18、同22、同23、同49、同51、同52、同58、同63、同87、同111、同122、同127、同128、同131、同145、同146、同149、同150、同151、同152、同153、同154、同155、同156、同157、同158、同176、同179、ピラゾロトリアゾールアゾ染料、ピラゾロトリアゾールアゾメチン染料、ピラゾロンアゾ染料、ピラゾロンアゾメチン染料、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95、およびこれらの混合物が含まれる。
上記着色剤の数平均一次粒子径は、例えば、10〜200nmであることが好ましい。当該数平均一次粒子径は、上記着色剤の種類に応じて適宜調整されうる。
上記着色剤の含有割合は、上記現像剤粒子中に含有されている樹脂全体に対して、1〜30質量%であることが好ましく、2〜20質量%であることがより好ましい。
上記離型剤の例には、ワックスが含まれる。当該ワックスの例には、低分子量ポリエチレンワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスなどの炭化水素系ワックス類;およびカルナウバワックス、ペンタエリスリトールベヘン酸エステル、ペンタエリスリトールテトラステアリン酸エステル、ベヘン酸ベヘニル、クエン酸ベヘニルなどのエステルワックス類が含まれる。上記離型剤は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記ワックスの融点は、上記現像剤粒子の低温定着性および離型性を確実に得る観点から、50〜95℃であることが好ましい。上記ワックスの含有割合は、上記現像剤粒子中に含有されている樹脂全体に対して、2〜20質量%であることが好ましく、3〜18質量%であることがより好ましく、4〜15質量%であることがさらに好ましい。
上記母体粒子中における上記ワックスは、上記結晶性ポリエステル樹脂とは異なる独立したドメインを形成していることが好ましい。これにより、上記ワックスの機能を十分に発揮させることができる。水系媒体中で上記現像剤粒子を作製する場合には、上記ワックスを樹脂で被覆した状態で、上記母体粒子を作製すると、結晶性ポリエステル樹脂とは異なるドメインを形成しやすい。上記結晶性ポリエステル樹脂と上記ワックスとが相溶することなく、異なる独立したドメインとしてマトリクス中に存在することは、上記結晶性ポリエステル樹脂の機能と上記ワックスの機能とが、それぞれ十分に発揮されて、低温定着性、定着分離性およびラフ紙でのオフセット性が良好な現像剤粒子を実現しうる。
離型性を高める観点からは、上記ワックスのドメイン径は、例えば、300nm〜2μmであることが好ましい。
上記荷電制御剤の例には、ニグロシン系染料、ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、サリチル酸金属塩およびその金属錯体が含まれる。上記荷電制御剤は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記荷電制御剤の含有割合は、現像剤粒子中に含有されている樹脂全体に対して、0.1〜10質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがより好ましい。
上記母体粒子の平均円形度は、0.850〜0.990であることが好ましい。ここで、上記平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて測定されうる。具体的には、上記母体粒子を界面活性剤水溶液に湿潤させ、超音波分散を1分間行って分散した後、「FPIA−2100」を用い、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000〜10000個の適正濃度で測定を行う。この範囲であれば、再現性のある測定値が得られる。円形度は下記式で計算される。また、平均円形度は、各粒子の円形度を足し合わせ、測定した全粒子数で割った算術平均値である。
円形度=(粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
本実施の形態における上記現像剤粒子には、体積平均粒径(D50%径、すなわち体積基準メジアン径)が1〜5.5μmである現像剤粒子を用いる。詳細については後述するが、上記体積平均粒径が1μm未満であると、上記記録材がラフ紙である場合に転写性が不十分となることがある。また、上記体積平均粒径が5.5μm超であると、上記記録材がラフ紙である場合に細線再現性が不十分となることがある。転写性を高める観点から、上記体積平均粒径は、2μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましい。また、細線再現性を高める観点から、上記体積平均粒径は、5.0μm以下であることが好ましく、4.5μm以下であることがより好ましい。
上記現像剤粒子の体積平均粒径は、後述の凝集、融着工程における凝集剤の濃度や溶剤の添加量、当該凝集、融着工程における融着時間、あるいは結着樹脂の組成、によって調整することができる。
上記現像剤粒子の粒径分布は、本実施の形態の効果が得られる範囲内において適宜調整されうる。たとえば、上記体積平均粒径の上記範囲内において、上記現像剤粒子の変動係数は、10〜40%であることが好ましく、13〜30%であることがより好ましく、15〜27%であることがさらに好ましい。
上記体積平均粒径は、例えば、「マルチサイザー3(ベックマン・コールター社製)」に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピューターシステム(ベックマン・コールター社製)を接続した装置を用いて、測定されうる。
なお、上記体積平均粒径および平均円形度は、母体粒子を試料として求めることができ、また、現像剤粒子を試料として求めることもでき、いずれの試料から求めても実質的に同じ値が求められる。
また、上記現像剤は、上記現像剤粒子からなる一成分現像剤であってもよいし、上記現像剤粒子とキャリア粒子とを含有する二成分現像剤であってもよい。
上記キャリア粒子の例には、鉄やフェライト、マグネタイトなどの金属;これらの金属とアルミニウムまたは鉛などの金属との合金からなる磁性粒子が含まれる。上記キャリア粒子は、フェライト粒子であることが好ましい。
上記キャリア粒子には、上記磁性粒子とその表面を覆う樹脂層とを有する樹脂被覆型キャリア粒子であってもよいし、樹脂粒子中に上記磁性材料の微粒子が分散してなる磁性体分散型キャリア粒子であってもよい。樹脂被覆型キャリア粒子における被覆用の樹脂の例には、オレフィン樹脂、シクロヘキシルメタクリレート−メチルメタクリレート共重合体、スチレン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エステル樹脂およびフッ素樹脂が含まれる。また、磁性体分散型キャリア粒子の上記樹脂粒子を構成するための樹脂の例には、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル、フッ素樹脂およびフェノール樹脂が含まれる。
上記キャリア粒子の体積平均粒径は、15〜100μmであることが好ましく、25〜80μmであることがより好ましい。上記二成分現像剤における上記キャリア粒子の含有量は、例えば、現像剤粒子濃度が6〜8質量%となる量である。また、上記キャリア粒子の体積平均粒径は、例えば上記母体粒子の体積平均粒径と同様の方法によって測定することができる。
[現像剤粒子の製造方法]
(母体粒子の製造方法)
上記現像剤粒子は、現像剤(トナー)の材料として公知の化合物を用いて常法を利用して作製することが可能である。上記母体粒子の製造方法の例には、粉砕法、懸濁重合法、ミニエマルション法、および乳化凝集法が含まれる。上記母体粒子の製造方法が、ミニエマルション法であることは、上記現像剤粒子(上記母体粒子)の表面への上記結晶性ポリエステル樹脂の露出を低減させる観点から好ましい。上記母体粒子の製造方法が、乳化凝集法であることは、製造コストおよび製造安定性を維持しつつ、小粒径の上記現像剤粒子を容易に作製しうる観点から好ましい。
以下、乳化凝集法で上記母体粒子を製造する場合について説明する。本実施の形態では、上記母体粒子は、上記スチレン−アクリル樹脂粒子の水系分散液と、上記結晶性ポリエステル樹脂粒子の水系分散液と、上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子の水系分散液と、上記着色剤粒子の水系分散液とを混合し、各成分を凝集し、融着させることによって製造することができる。
上記着色剤を含有する上記母体粒子の製造方法は、例えば、下記工程(a)〜下記工程(g)を含む。
(a)スチレン−アクリル樹脂粒子の分散液を調製する工程
(b)結晶性ポリエステル樹脂粒子の分散液を調製する工程
(c)非結晶性ポリエステル樹脂粒子の分散液を調製する工程
(d)着色剤粒子の分散液を調製する工程
(e)上記スチレン−アクリル樹脂粒子の分散液と、上記結晶性ポリエステル樹脂粒子の分散液と、上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子の分散液と、上記着色剤粒子の分散液とを混合し、上記結晶性ポリエステル樹脂粒子と、上記スチレン−アクリル樹脂粒子と、上記着色剤粒子とを凝集させ、融着する工程
(f)工程(e)で得られた凝集粒子(母体粒子)を熟成させて、母体粒子の水系分散液を得る工程
(g)母体粒子の水系分散液を冷却する工程
上記のように、母体粒子を水系媒体中で作製することは、現像剤粒子の粒度分布をシャープにして、より高画質な画像を得る観点から好ましい。
上記工程(a)において、スチレン−アクリル樹脂粒子の分散液は、乳化重合法により調製されうる。
上記工程(b)は、下記工程(b−1)〜下記工程(b−3)を含むことが好ましい。
(b−1)結晶性ポリエステル樹脂を合成する工程
(b−2)結晶性ポリエステル樹脂溶液を調製する工程
(b−3)結晶性ポリエステル樹脂溶液から溶剤を留去する工程
上記結晶性ポリエステル樹脂の合成方法の例には、重縮合およびエステル交換法が含まれる。上記結晶性ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸および多価アルコールの反応により合成されうる。上記結晶性ポリエステル樹脂の合成方法は、モノマーの種類に応じて、適宜選択されうる。
上記工程(b−1)では、必要に応じて、触媒が使用されうる。当該触媒の種類の例には、ナトリウムやリチウムなどのアルカリ金属化合物;マグネシウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属化合物;亜鉛や、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウムなどの金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;およびアミン化合物が含まれる。
上記触媒の具体例には、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、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サイド、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、オク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−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、およびトリフェニルアミンが含まれる。
上記工程(b−2)では、上記工程(b−1)で合成された上記結晶性ポリエステル樹脂を有機溶剤に溶解して、結晶性ポリエステル樹脂溶液を調製する。次いで、当該結晶性ポリエステル溶液を、水系媒体中に乳化分散させることにより、結晶性ポリエステル溶液からなる油滴を形成する。
上記工程(b−2)では、水系媒体に対して上記結晶性ポリエステル樹脂溶液を徐々に添加することが好ましい。一方で、上記結晶性ポリエステル樹脂溶液に対して水系媒体を徐々に添加する転相乳化法を行ってもよい。
上記有機溶剤は、上記結晶性ポリエステル樹脂を溶解できればよい。上記有機溶剤の例には、酢酸エチル、メチルエチルケトン、およびトルエンが含まれる。
本実施形態において、「水系媒体」とは、水50〜100質量%と、水溶性の有機溶媒0〜50質量%とを含有する媒体をいう。当該水溶性の有機溶媒の例には、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、およびテトラヒドロフランが含まれる。上記水溶性の有機溶媒は、樹脂を溶解しないアルコール系有機溶媒であることが好ましい。
上記水系媒体には、必要に応じて、界面活性剤が含有されていてもよい。当該界面活性剤は、例えば、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、またはノニオン系界面活性剤である。上記界面活性剤は、上記結晶性ポリエステル樹脂による油滴の分散安定性に優れ、かつ温度変化に対する安定性に優れる観点から、アニオン系界面活性剤であることが好ましい。
上記アニオン系界面活性剤の例には、オレイン酸ナトリウムなどの高級脂肪酸塩類;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアルキルアリールスルホン酸塩類;ラウリル硫酸ナトリウムなどのアルキル硫酸エステル塩類;ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリエトキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩類;ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸ナトリウムなどのポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸エステル塩類;モノオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルスルホコハク酸ナトリウムなどのアルキルスルホコハク酸エステル塩、およびこれらの誘導体類が含まれる。
上記界面活性剤は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
乳化分散のための手段としては、公知の分散装置が用いられうる。当該分散装置の例には、高速回転可能なローターを備えた撹拌装置、超音波分散装置、機械式ホモジナイザー、マントンゴーリン、および圧力式ホモジナイザーが含まれる。
上記工程(b−3)では、上記工程(b−2)において形成された油滴から、有機溶剤を留去する。これにより、上記結晶性ポリエステル樹脂の粒子が生成されうる。
上記有機溶剤の留去は、例えば、真空度が400〜50000Paであり、かつ、温度が30〜50℃である雰囲気下で行われることが好ましい。
上記結晶性ポリエステル樹脂粒子の粒径は、例えば、体積基準のメディアン径で、30〜500nmの範囲内にあることが好ましい。上記結晶性ポリエステル樹脂の粒子の粒径は、「マイクロトラックUPA−150」(日機装株式会社製)を用いて、動的光散乱法によって測定されうる。
上記工程(c)は、下記工程(c−1)〜下記工程(c−3)を含むことが好ましい。
(c−1)非結晶性ポリエステル樹脂を合成する工程
(c−2)非結晶性ポリエステル樹脂溶液を調製する工程
(c−3)非結晶性ポリエステル樹脂溶液から溶剤を留去する工程
上記工程(c−1)における合成方法、上記工程(c−2)における調製方法および上記工程(c−3)における脱溶剤方法は、上記結晶性ポリエステル分散液を調製する工程における上記工程(b−1)〜上記工程(b−3)に準ずるため、その説明を省略する。
上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子の粒径は、体積基準のメディアン径で、50〜300nmであることが好ましい。上記非結晶性ポリエステル樹脂の粒子の粒径は、「マイクロナノトラックUPA−EX150」(日機装社製)を用いて、動的光散乱法によって測定されうる。
上記工程(d)において、着色剤粒子の分散液は、着色剤を水系媒体中に分散することにより調製されうる。上記着色剤の分散処理は、上記着色剤が均一に分散させる観点から、水系媒体中において界面活性剤濃度を臨界ミセル濃度(CMC)以上にした状態で行われることが好ましい。上記着色剤の分散処理に使用する分散機は、公知の分散機から適宜選択されうる。
上記工程(e)においては、上記スチレン−アクリル樹脂粒子、上記結晶性ポリエステル樹脂粒子、上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子および上記着色剤粒子とともに、必要に応じて、他の成分を凝集させてもよい。当該他の成分の例には、離型剤および荷電制御剤が含まれる。
上記スチレン−アクリル樹脂粒子、上記結晶性ポリエステル樹脂粒子、上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子、および上記着色剤粒子の凝集および融着は、水系媒体中に凝集剤を臨界凝集濃度以上となるよう添加し、次いで、各樹脂粒子のガラス転移点以上であって、かつ、これらの成分の混合物の融解ピーク温度以下の温度に加熱することによって行われうる。これにより、上記スチレン−アクリル樹脂粒子、上記結晶性ポリエステル樹脂粒子、上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子、および上記着色剤粒子などの粒子の塩析を進行させるとともに、融着を並行して進めることができる。次いで、凝集物が、所望の粒子径まで成長したときに、凝集停止剤を添加して粒子成長を停止させる。これにより、凝集粒子(母体粒子)の分散液を得ることができる。
上記工程(d)において、上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子の分散液は、上記結晶性ポリエステル樹脂粒子の分散液、および上記スチレン−アクリル樹脂粒子の分散液よりも後に混合されることが好ましい。具体的には、上記結晶性ポリエステル樹脂粒子の分散液、および上記スチレン−アクリル樹脂粒子の分散液を混合した後に、上記非結晶性ポリエステル樹脂分散液を混合することが好ましい。これにより、上記現像剤粒子(上記母体粒子)の表面近傍の非結晶性ポリエステル樹脂とスチレン−アクリル樹脂の存在量を適正化することができる。
上記工程(e)において使用されうる凝集剤は、金属塩であることが好ましい。当該金属塩の例には、ナトリウムやカリウム、リチウムなどの1価のアルカリ金属塩;カルシウムやマグネシウム、マンガン、銅などの2価の金属塩;および鉄やアルミニウムなどの3価の金属塩が含まれる。
上記金属塩の例には、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウムおよび硫酸マンガンが含まれる。上記金属塩は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記分散液中の母体粒子の体積基準のメジアン径は、粒度分布測定装置「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)によって測定されうる。
上記工程(e)における加熱温度の制御により、ある程度、上記母体粒子の形状の均一化を図ることができるが、さらなる形状の均一化を図る観点から、上記母体粒子の製造方法は、上記工程(f)を含むことが好ましい。
上記工程(f)では、上記母体粒子の粒径が一定となり、かつ上記母体粒子の形状が均一となるように、加熱温度および加熱時間を調整する。たとえば、上記工程(e)における加熱温度を低めに設定し、上記工程(f)における加熱温度低めに、かつ加熱時間を長めにする。これにより、上記母体粒子の表面形状を均一にして、所望の平均円形度を実現することができる。
上記工程(g)では、上記工程(f)の後の上記母体粒子の水系分散液を冷却する。上記母体粒子の水系分散液を冷却するときの冷却速度は、10〜30℃/minであることが好ましい。これにより、上記結晶性ポリエステル樹脂の再結晶化が抑制されうる。
こうして、母体粒子の水系分散液を得ることができる。上記母体粒子の製造方法は、必要に応じて、洗浄工程、乾燥工程および外添剤処理工程をさらに含んでいてもよい。
上記洗浄工程では、例えば、上記工程(g)において冷却された上記母体粒子の水系分散液を、遠心分離器により、固液分離し、洗浄を行う。これにより、界面活性剤などが除去されうる。
上記乾燥工程では、例えば、洗浄された上記母体粒子について、減圧乾燥にて有機溶媒を除去し、ラッシュジェットドライヤーおよび流動層乾燥装置など公知の乾燥装置により水分および微量の有機溶媒を除去する。乾燥温度は、上記母体粒子が融着しない温度であればよい。
上記外添剤処理工程では、乾燥処理した上記母体粒子に外添剤を添加する。上記乾燥工程までの工程を経て作製された上記母体粒子は、そのまま現像剤粒子として使用されうるが、現像剤としての帯電性能や流動性、またはクリーニング性を高める観点からは、上記母体粒子は、外添剤処理が施されることが好ましい。
上記外添剤の例には、無機粒子、有機粒子および滑材が含まれる。上記外添剤は、一種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記無機粒子の例には、シリカ粒子やアルミナ粒子、酸化チタン粒子などの無機酸化物粒子;ステアリン酸アルミニウム粒子やステアリン酸亜鉛粒子などの無機ステアリン酸化合物粒子;およびチタン酸ストロンチウムやチタン酸亜鉛などの無機チタン酸化合物粒子が含まれる。
上記無機粒子は、耐熱保管性および環境安定性の観点から、シランカップリング剤や
チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって表面処理されていることが好ましい。
上記外添剤の添加量は、上記母体粒子100質量部に対して、0.05〜5質量部であり、0.1〜3質量部であることが好ましい。
上記外添剤の添加方法の例には、乾燥された上記母体粒子に外添剤を粉体で添加する乾式法が含まれる。上記外添剤の添加において使用されうる混合装置の例には、ヘンシェルミキサーおよびコーヒーミルが含まれる。
本実施の形態の画像形成方法は、前述の中間転写ベルトおよび現像剤粒子を用いる以外は、公知の方法によって行うことができる。たとえば、上記画像形成方法は、像担持体、該像担持体表面を帯電させる帯電装置、当該帯電装置により帯電された像担持体表面を画像情報に応じて露光することにより静電潜像を形成する露光装置、当該静電潜像を現像剤担持体上に搬送した現像剤粒子を含む現像剤により現像して未定着画像とする現像装置、当該トナー画像を上記像担持体表面から中間転写ベルトに静電的に一次転写する一次転写装置、当該中間転写ベルトに転写された未定着画像を記録材に静電的に二次転写させる二次転写装置、および、当該記録材に転写された未定着画像を加熱定着する定着装置、を有する電子写真方式の公知の画像形成装置を用いて行うことができる。なお、上記画像形成方法は、クリーニング部材を有し、上記中間転写ベルト上の付着物を除去するためのクリーニング装置をさらに有する画像形成装置を用いても行うことができる。
上記記録材には、電子写真方式の画像形成装置において定着画像を担持するための公知の記録材を用いることができる。中でも、上記画像形成方法は、上記記録材がわら半紙などのいわゆるラフ紙であっても、鮮鋭な画像を形成する効果に優れている。このような観点から、上記記録材の密度は、0.8g/cm未満であることが好ましい。また、上記記録材のベック平滑度は、35秒以下であることが好ましい。
上記記録材の密度は、記録材の坪量を記録材の厚みで除することにより求められる。上記記録材の坪量は、例えば、記録材を2cm×5cmの大きさに切り取った試料の質量を電子天秤にて3回秤量し、得られた測定値の平均値から単位面積当たりの坪量として求めることができる。また、上記記録材の厚みは、ISO534−2011に基づき、自動昇降式紙厚計スタンダードモデルTM−600(熊谷理機工業株式会社製)を用い、測定圧50kPaにて3回測定し、その平均値として求めることができる。
また、上記記録材のベック平滑度は、ベック平滑度試験器HK型(熊谷理機工業株式会社製)を用い、ガラス面上に設置した試料に対し1MPaの圧力を加え、半気圧まで減圧した後、10mLの空気が試料面とガラス面の隙間から流入する時間を10回測定し、その平均値として求めることができる。
図1は、本発明の画像形成方法に使用可能な画像形成装置の構成の一例を示す断面模式図である。図1において、1Y、1M、1Cおよび1Kは像担持体としての感光体、4Y、4M、4Cおよび4Kは現像装置、5Y、5M、5Cおよび5Kは一次転写装置としての一次転写ローラ、5Aは二次転写装置としての二次転写ローラ、6Y、6M、6Cおよび6Kはクリーニング装置、7は中間転写体ユニット、24は熱ロール式定着装置、70は中間転写ベルトを示す。
図1に示される画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y、10M、10Cおよび10Kと、転写部としての中間転写体ユニット7と、給紙カセット20に収容されている記録材Pを搬送する無端ベルト状の給紙搬送装置21と、記録材Pを搬送するための複数の中間ローラ22A、22B、22C、22Dおよびレジストローラ23と、前述の熱ロール式定着装置24と、排紙ローラ25および排紙トレイ26とを有する。
上記画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。また、上記画像形成装置は、筐体8と、筐体8を本体Aに対して引き出し可能に支持する支持レール82L、82Rとを有している。
筐体8は、画像形成部10Y、10M、10Cおよび10Kと、中間転写体ユニット7とを収容している。画像形成部10Y、10M、10Cおよび10Kは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y、1M、1C、1Kの図示左側方には無端ベルト状の中間転写ベルトユニット7が配置されている。筐体8を引き出すことにより、画像形成部10Y、10M、10Cおよび10Kと、中間転写体ユニット7とは、一体となって、本体Aから引き出される。
上記画像形成装置において、画像形成部10Yは、イエロー色の画像を形成する部分である。画像形成部10Yは、ドラム状の感光体1Y、感光体1Yの周囲に配置された帯電装置2Y、露光装置3Y、現像装置4Y、一次転写ローラ5Yおよびクリーニング装置6Yを有する。
画像形成部10Mは、マゼンタ色の画像を形成する部分であり、画像形成部10Cは、シアン色の画像を形成する部分であり、画像形成部10Kは、黒色画像を形成する部分である。画像形成部10M、10Cおよび10Kは、収容される現像剤の色が異なる以外は、画像形成部10Yと同じ構成を有している。上記画像形成部において、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、それぞれ対応する色の現像剤を収容している。これらの現像剤は、前述した本実施の形態における現像剤である。
中間転写体ユニット7は、ローラ71、72、73、74および76と、これらのローラによって巻回され回動可能な中間転写ベルト70と、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kと、クリーニング装置6Aとを有する。中間転写ベルト70は、前述した本実施の形態における中間転写ベルトである。
画像形成部10Y、10M、10Cおよび10Kより形成された各色の未定着画像は、一次転写ローラ5Y、5M、5Cおよび5Kにより、回動する中間転写ベルト70上に逐次転写されて、所期のトナー画像が形成される。
一方で、給紙カセット20内に収容された用紙などの記録材Pは、給紙搬送装置21により給紙され、複数の中間ローラ22A、22B、22C、22Dおよびレジストローラ23を経て、二次転写装置としての二次転写ローラ5Aに搬送される。二次転写ローラ5Aは、記録材Pへの上記二次転写時にのみ、中間転写ベルト70に圧接する。中間転写ベルト70上の未定着画像は、二次転写ローラ5Aまで搬送された記録材P上に転写される。
なお、二次転写後では、記録材Pは、中間転写ベルト70から曲率分離し、熱ロール式定着装置24により定着処理される。それにより、記録材P上の未定着画像は、定着処理時の加熱加圧によって記録材Pに定着する。定着画像が形成された記録材Pは、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。二次転写後の中間転写ベルト70の表面に残留する現像剤は、クリーニング装置6Aにより除去される。
図2Aは、本実施の形態に係る画像形成方法における転写工程の様子を説明するための断面模式図であり、図2Bは、比較用の画像形成方法における転写工程の様子を説明するための断面模式図である。
中間転写ベルト70の弾性回復率は、70〜85%であるとともに、現像剤粒子の体積平均粒径は、1〜5.5μmである。このため、上記の画像形成方法では、記録材Pがラフ紙であっても、記録材Pの表面形状による画像欠陥が長期に亘って抑制される。その理由は、以下のように考えられる。
ラフ紙の表面には、一般に繊維の隙間が露出しており、現像剤粒子Tpに対して十分に大きな凹凸が形成されている。このような表面の平滑性が低い記録材Pに対して、中間転写ベルト70は、適度な弾性を有するため、記録材Pの表面形状に対して適度に追従しつつ記録材Pに当接する(図2A)。これにより、記録材Pに対する中間転写ベルト70の摩擦が低減されうる。結果として、本実施の形態に係る画像形成方法では、中間転写ベルト70へのストレスが低減され、耐刷性を高めることができる。
また、現像剤粒子Tpの体積平均粒径が、前述した範囲内であることによって、現像剤粒子Tpは、記録材Pの凹部の底部に向かって、まっすぐに飛翔し、所期の位置に適切に転写されうる。現像剤粒子Tpの体積平均粒径が小さいため、現像剤粒子Tpの慣性質量が小さい。このため、現像剤粒子Tpを記録材Pに転写するために要する電圧が低くてもよい。また、記録材Pに着弾したときに現像剤粒子Tpに加わる衝撃が小さく、当該衝撃に起因して生じうる現像剤粒子Tpによるチリの発生が抑制されうる。仮に当該チリが発生したとしても、上記チリの量は少ない。結果として、本実施の形態に係る画像形成方法では、記録材Pがラフ紙であっても、上記凹凸を有しない記録材Pに画像を形成する場合と同程度の鮮鋭な画像を形成することができる。
これに対して、上記弾性回復率が70%未満の中間転写ベルト700は、記録材Pの凹凸に追従するように柔軟に変形する(図2B)。記録材Pに対する中間転写ベルト700の摩擦は高いため、中間転写ベルト700の表面が経時に削れることがある。このため、中間転写ベルト700では、耐刷性が不十分となり、鮮鋭な画像を長期に亘って形成できないことがある。一方、上記弾性回復率が85%超の中間転写ベルトは、記録材Pの凹凸形状に対して変形しにくいため、上記中間転写ベルトと記録材Pの凹部の底部との間隔が長い。したがって、現像剤粒子Tpは、長い距離を飛翔する必要があり、適切に転写されないことがある。結果として、鮮鋭な画像を形成できないことがある。
また、現像剤粒子Tpの体積平均粒径が1μm未満であると、現像剤粒子Tpを適切に帯電させることができず、現像剤粒子Tpを適切に転写させることができないことがある。また、現像剤粒子Tpの体積平均粒径が5.5μm超であると、現像剤粒子Tpの慣性質量が大きいため、現像剤粒子Tpが記録材Pに着弾したときに、現像剤粒子Tpへ加わる衝撃が大きい。このため、当該衝撃に起因して現像剤粒子Tpのチリが発生する。当該チリは、現像剤粒子Tpの着弾位置の周辺に付着する。以上のように、現像剤粒子Tpが小さすぎたり、大きすぎたりする場合には、鮮鋭な画像を形成することができないことがある。
図3Aは、本実施の形態に係る画像形成方法で用いられる中間転写ベルトの表面変位の時間変化を示すグラフであり、図3Bは、比較用の画像形成方法で用いられる中間転写ベルトの表面変位の時間変化を示すグラフである。なお、図3Aは、弾性回復率が80%の中間転写ベルトについてのグラフであり、図3Bは、弾性回復率が56%の中間転写ベルトについてのグラフである。
本実施の形態に係る中間転写ベルト70は、記録材Pの凹凸に起因して変形した後、短時間(例えば、数秒)で元の形状に戻る(図3A)。仮に、比較用の中間転写ベルトのように、記録材Pの凹凸に起因して変形した中間転写ベルトが元の形状に戻るまでに長時間を要する場合(図3B)、中間転写ベルトが変形した状態でクリーニング工程が行われうる。すなわち、中間転写ベルトに凸部が形成された状態で、クリーニング部材が中間転写ベルトに当接する。このため、中間転写ベルトの表面の凸部にストレスが加わり、中間転写ベルトの表面が経時に摩耗して、結果として、高画質な画像を形成できなくなることがある。すなわち、本実施の形態に係る画像形成方法は、柔軟性の高い中間転写ベルトを用いる画像形成方法と比較して、クリーニング部材との当接に対するストレスが小さいため、耐刷性に優れる。また、本実施の形態に係る画像形成方法では、クリーニング部材を有する一般の小型のクリーニング装置を用いることができるため、電界クリーニングを行うための大型で高コストなクリーニング装置を用いる必要がない。結果として、本実施の形態に係る画像形成方法では、画像形成コストの増大が抑制されうる。
以上のように、本実施の形態によれば、記録材がラフ紙であっても、画像形成プロセスにおける中間転写ベルトの摩耗を抑制できるとともに、柔軟性の高い中間転写ベルトを用いた場合と同程度に、現像剤粒子のチリに起因する画像欠陥が抑制された良好な画像を形成することができる。また、本実施の形態によれば、画像形成コストの増大が抑制されうる。
以上の説明から明らかなように、本実施の形態は、現像剤粒子により中間転写ベルトの表面に形成された画像を記録媒体へ転写する工程を含む電子写真方式の画像形成方法であって、上記中間転写ベルトには、その弾性回復率が70〜85%である中間転写ベルトを用い、上記現像剤粒子には、その体積平均粒径が1〜5.5μmの現像剤粒子を用いる。よって、本実施の形態の画像形成方法では、記録媒体がラフ紙であっても、長期に亘って高画質な画像を形成することができる。
上記画像形成方法は、上記中間転写ベルトにクリーニング部材を当接させて、上記中間転写ベルト上の付着物を除去するための工程をさらに含んでいてもよい。この場合も、画像形成コストの増大を抑制しつつ、長期に亘って高画質な画像を形成することができる。
上記中間転写ベルトが、基材層と、上記基材層上に配置されている弾性層とを有することは、上記弾性回復率を容易に実現させる観点からより一層効果的である。
上記中間転写ベルトが、表面層をさらに有することは、中間転写ベルトの表面に所期の機能をさらに付加する観点からより一層効果的である。
上記表面層が、ウレタン(メタ)アクリレートと、それ以外の、ラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性モノマーと、を含むラジカル重合性組成物のラジカル重合による生成物で構成されていることは、中間転写ベルトの生産効率を高める観点からより一層効果的である。
上記ラジカル重合性モノマーが、四官能以上の(メタ)アクリレートであることは、上記中間転写ベルトの耐磨耗性を高める観点からより一層効果的である。
上記現像剤粒子が、結着樹脂、着色剤および離型剤を含有することは、所期の電子写真特性(さらに高画質な画像の形成、および単位時間当りのプリント数の増加)の観点からより一層効果的である。
上記結着樹脂が、スチレン−アクリル樹脂を含むこと、上記結着樹脂が、非結晶性ポリエステルを含むこと、および、上記結着樹脂が、非結晶性ポリエステルおよび上記結晶性ポリエステルを含むことは、低温定着性の観点から一層効果的である。
(1)中間転写ベルトの作製
[基材層ベルトの作製]
「ユピア−ST1001(固形分18質量%)」(宇部興産株式会社製)100質量部に、乾燥した酸化処理カーボンブラック「三菱カーボンブラックHCF#2650」(三菱化学株式会社製、pH3.0、揮発分:8.0%)23質量部を添加し、衝突型分散機「ナノジェットパルJN100」(株式会社常光製)を用いて分散した。当該分散は、圧力を200MPa、混合物の通路の最小面積を1.4mmに設定し、当該通路を5回通過させることによって行った。こうして、基材層用ワニスを得た。
基材層用ワニスを、円筒状金型の内周面に、ディスペンサーを介して0.5mm厚に塗布し、当該金型を1500rpmで15分間回転させて、上記ワニスの均一な厚みを有する展開層を形成した。次いで、上記金型を250rpmで回転させながら、金型の外側より60℃の熱風を30分間、上記金型上の上記展開層にあてた。次いで、上記金型を150℃で60分間加熱した。次いで、上記金型を360℃まで2℃/分の昇温速度で加熱し、さらに360℃で30分間加熱して、上記展開層から、蒸発した溶媒、および、脱水閉環に伴い発生した水、を除去し、かつ上記展開層におけるイミド転化反応を完結させた。こうして、カーボンブラックが分散されたポリイミド製の無端ベルト状の基材層ベルトを得た。
[ベースベルト1の作製]
下記の成分を下記の量で混合して、固形分20%の弾性層用溶液を得た。
樹脂1 100質量部
硫黄 4.0質量部
酸化亜鉛 7.0質量部
N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド 1.5質量部
カーボンブラック 5.0質量部
シリカ 5.0質量部
テトラブチルアンモニウムハイドロゲンサルファート 0.5質量部
トルエン 残り
樹脂1は、クロロプレンゴムであり、「DCR−71」(電気化学工業株式会社製)を用いた。硫黄には、「セイミサルファー」(日本乾溜工業株式会社製)を用いた。酸化亜鉛には、堺化学工業株式会社の製品を用いた。N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドは、加硫促進剤(「加硫促進剤1」とも言う)であり、「ノクセラーCZ」(大内新興化学工業株式会社製、「ノクセラー」は登録商標)を用いた。カーボンブラック(「CB」とも言う)には、「旭#50」(旭カーボン株式会社製)を用いた。シリカには、「ニプシール VN3」(東ソー・シリカ株式会社製、同社の登録商標)を用いた。テトラブチルアンモニウムハイドロゲンサルファートは、イオン性錯体であり、和光純薬工業株式会社の製品を用いた。
上記基材層ベルトを円筒状の回転自在な金型の外周面に被せ、当該金型を、その中心軸を回転軸として回転させながら、上記基材層ベルトの外周面上に、弾性層用溶液をノズルからスパイラル塗布により塗布し、次いで、上記金型を常温から3時間かけ170℃に昇温し、次いで170℃で30分間保持することにより加熱処理を行った。こうして、乾燥膜厚が上記基材層ベルトの外周面に厚さ300μmの弾性層1を積層したベースベルト1を作製した。
[ベースベルト2の作製]
樹脂1に代えて樹脂2を用い、硫黄の量を3.0質量部に変更し、3.0質量部の加硫剤をさらに添加した以外はベースベルト1の作製と同様にして、ベースベルト2を作製した。樹脂2は、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(AN量40.5%)であり、「Nipol 1041」(日本ゼオン株式会社製、「NIPOL」は同社の登録商標)を用いた。加硫剤は、モルホリンジスルフィドであり、「サンフェルR」(三新科博工業株式会社製)を用いた。
[ベースベルト3、4の作製]
樹脂2に代えて樹脂3を用い、1.0質量部のテトラメチルチウラムモノスルフィドをさらに添加し、加硫剤の量を5.0質量部に変更し、シリカの量を10.0質量部に変更し、乾燥膜厚を400μmとした以外はベースベルト2の作製と同様にして、ベースベルト3を作製した。また、乾燥膜厚を250μmとした以外はベースベルト3の作製と同様にして、ベースベルト4を作製した。
樹脂3は、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(AN量50%)であり、「Nipol DN003」(日本ゼオン株式会社製)を用いた。また、テトラメチルチウラムモノスルフィドは、加硫促進剤(「加硫促進剤2」とも言う)であり、「ノクセラーTS」(大内新興化学工業株式会社製)を用いた。
[ベースベルト5の作製]
加硫促進剤1の量を2.0質量部に変更し、加硫剤およびカーボンブラックの量をそれぞれ10質量部に変更し、イオン性錯体の量を0.4質量部に変更し、乾燥膜厚を300μmとした以外はベースベルト3の作製と同様にして、ベースベルト5を作製した。
[ベースベルト6の作製]
硫黄の量を2.0質量部に変更し、酸化亜鉛の量を5.0質量部に変更し、加硫促進剤1の量を0.5質量部に変更し、0.5質量部の加硫剤をさらに添加した以外はベースベルト1の作製と同様にして、ベースベルト6を作製した。
[ベースベルト7の作製]
加硫促進剤1および加硫促進剤2の量をそれぞれ2.0質量部に変更し、加硫剤の量を15質量部に変更し、カーボンブラックの量を50質量部に変更し、シリカの量を35質量部に変更し、イオン性錯体を使用せず、乾燥膜厚を300μmとした以外はベースベルト3の作製と同様にして、ベースベルト7を作製した。
ベースベルト1〜7における弾性層の材料および厚さ(乾燥膜厚)を表1に示す。
Figure 2018163241
[表面処理液1の調製]
下記成分を下記の量で混合して、表面処理液1を調製した。
過酸化水素水(35%) 20質量部
ギ酸(98%) 5質量部
水 100質量部
[表面処理液2の調製]
下記成分を下記の量で混合して、表面処理液2を調製した。
ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム 4質量部
水 100質量部
[表面処理液3の調製]
下記成分を下記の量で混合して、表面処理液3を調製した。
トリクロロイソシアヌル酸 3質量部
2−メチル−2−プロパノール 100質量部
酢酸エチル 100質量部
[無機粒子1の作製]
下記成分を下記の量で含有する混合液を、ジルコニアビーズとともにサンドミルに入れ約40℃で、回転速度1500rpmで撹拌し、さらに、ヘンシェルミキサー(登録商標)に移して回転速度1500rpmで15分間撹拌し、次いで120℃で3時間乾燥した。こうして無機粒子1を得た。
酸化スズ 100質量部
アクリレート含有シランカップリング剤 100質量部
混合溶媒 300質量部
酸化スズの数平均一次粒子径は30nmである。アクリレート含有シランカップリング剤は、「KBM−5103」(信越化学化学工業株式会社製)である。混合溶媒は、トルエンとイソプロピルアルコールとを質量比1:1で含有する溶媒である。
[無機粒子2の作製]
酸化スズを酸化チタン(数平均一次粒子径は30nm)に代えた以外は無機粒子1の作製と同様にして、無機粒子2を作製した。
[表面層用塗布液1の調製]
下記成分を下記の量で混合して、モノマー濃度が10質量%である表面層用塗布液1を調製した。モノマーとは、アクリル酸系化合物およびウレタンアクリレートである。
アクリル酸系化合物1 100質量部
アクリル酸系化合物4 10質量部
ウレタンアクリレート1 100質量部
重合開始剤 4質量部
酢酸エチル 残り
アクリル酸系化合物1は、「KAYARD DPCA120」(日本化薬株式会社製)である。アクリル酸系化合物4は、「SIRIUS−501」(大阪有機化学工業株式会社製)である。ウレタンアクリレート1は、「UV3700B」(日本合成化学株式会社製)である。重合開始剤は、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンであり、「イルガキュア184」(BASFジャパン社製、「イルガキュア」は登録商標)である。
[表面層用塗布液2、3の調製]
下記成分を下記の量で混合した以外は表面層用塗布液1の調製と同様にして、表面層用塗布液2を調製した。
アクリル酸系化合物2 100質量部
アクリル酸系化合物4 20質量部
ウレタンアクリレート2 10質量部
無機粒子1 20質量部
重合開始剤 4質量部
酢酸エチル 残り
アクリル酸系化合物2は、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートであり、新中村化学工業株式会社の製品である。ウレタンアクリレート2は、「U−6LPA」(新中村化学工業株式会社製)である。
また、アクリル酸系化合物4の量を10質量部に変更し、ウレタンアクリレート2の量を5質量部に変更し、20質量部の無機粒子1に代えて30質量部の無機粒子2を用いる以外は表面層用塗布液2の調製と同様にして、表面層用塗布液3を調製した。
[表面層用塗布液4の調製]
下記成分を下記の量で混合した以外は表面層用塗布液1の調製と同様にして、表面層用塗布液4を調製した。
アクリル酸系化合物1 5質量部
アクリル酸系化合物3 100質量部
ウレタンアクリレート3 100質量部
重合開始剤 4質量部
酢酸エチル 残り
アクリル酸系化合物3は、アクリロイルモルホリンであり、KJケミカルズ株式会社の製品である。ウレタンアクリレート3は、「UV3000B」(日本合成化学株式会社製)である。
[中間転写ベルト1の作製]
ベースベルト1を、表面処理液1に5分間浸漬した後、上記弾性層の表面を水で洗浄し、乾燥させた。表面処理液1による上記の表面処理を表面処理1とする。こうして中間転写ベルト1を作製した。
得られた中間転写ベルト1の弾性回復率(We)を下記の方法によって測定した。中間転写ベルト1のWeは70%であった。
[弾性回復率Weの測定方法]
「HM100V」(フィッシャー・インストルメンツ社製)を下記測定条件で用い、中間転写ベルトを、そのトナー転写面(表面処理した面または表面層の面)から測定用の針が進入するように設置して測定し、10秒間かけて10mNの荷重をかけ、5秒間保持した後の変位量(Wt)、および、10秒間かけて除荷し、5秒間後の変位量(Wr)、をランダムに10箇所測定し、下記式により求められた各測定点での弾性回復率(W)の平均値を中間転写ベルトの弾性回復率Weとした。
(式)
弾性回復率(W、%)={(Wt−Wr)/Wr}×100
(測定条件)
測定圧子:ヴィッカース圧子
測定環境:20℃、50%RH
測定試料の大きさ:5cm×5cm
最大試験加重:10mN
加重条件:最大試験加重に10秒で達する速度で、時間に比例して加重を印加する
加重クリープ時間:5秒間
[中間転写ベルト2の作製]
ベースベルト2の弾性層の表面に、浸漬塗布法による塗布装置を用いて、表面層用塗料1を、その乾燥膜厚が4μmとなるように塗布して塗膜を形成し、この塗膜に紫外線を下記の照射条件で照射して上記塗膜を硬化させた。こうして、表面層を有する中間転写ベルト2を作製した。中間転写ベルト2のWeは75%であった。
(紫外線の照射条件)
光源の種類:高圧水銀ランプ「H04−L41」(アイグラフィックス社製)
照射口から塗膜の表面までの距離:100mm
照射光量:1J/cm
固定光源に対する塗膜の移動速度(周速度):60mm/秒
照射時間(塗膜を回転させている時間):240秒間
[中間転写ベルト3の作製]
ベースベルト3の弾性層の表面に、60℃の表面処理液2をローラ塗工し、次いで1分間静置したのち、上記弾性層の表面を水で洗浄し、乾燥させた。表面処理液2による上記の表面処理を表面処理2とする。こうして中間転写ベルト3を作製した。中間転写ベルト3のWeは80%であった。
[中間転写ベルト4の作製]
ベースベルト4の弾性層の表面に、30℃の表面処理液3をローラ塗工し、次いで2分間静置したのち、上記弾性層の表面を水で洗浄し、乾燥させた。表面処理液3による上記の表面処理を表面処理3とする。こうして中間転写ベルト4を作製した。中間転写ベルト4のWeは81%であった。
[中間転写ベルト5〜7の作製]
ベースベルト2に代えてベースベルト5を用い、表面層用塗料1に代えて表面層用塗料2を用いた以外は中間転写ベルト2の作製と同様にして、中間転写ベルト5を作製した。表面層用塗料1に代えて表面層用塗料3、4をそれぞれ用いた以外は中間転写ベルト2の作製と同様にして、中間転写ベルト6、7をそれぞれ作製した。
中間転写ベルト5のWeは84%であった。中間転写ベルト6のWeは75%であった。中間転写ベルト7のWeは75%であった。
[中間転写ベルト8の作製]
ベースベルト1に代えてベースベルト6を用い、表面処理液1による処理条件を表3に示すように変更した以外は中間転写ベルト1の作製と同様にして、中間転写ベルト8を作製した。中間転写ベルト8のWeは56%であった。
[中間転写ベルト9の作製]
ベースベルト5に代えてベースベルト7を用いた以外は中間転写ベルト5の作製と同様にして、中間転写ベルト9を作製した。中間転写ベルト9のWeは90%であった。
中間転写ベルト1〜9の表面作製法および弾性回復率(We)を表2に示す。また、表面処理方法を表3に示す。さらに、表面層用塗料1〜4の組成を表4に示す。
Figure 2018163241
Figure 2018163241
Figure 2018163241
(2)トナーの作製
[樹脂粒子分散液の調製]
(スチレン−アクリル樹脂粒子分散液)
1.第1段重合
撹拌装置、温度センサ、冷却管および窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム(C1021(OCHCH)2SONa)よりなるアニオン系界面活性剤4質量部をイオン交換水3040質量部に溶解させた界面活性剤水溶液を仕込み、過硫酸カリウム(KPS)10質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、液温を75℃に昇温させた。
次いで、下記成分を下記の量で含有する重合性単量体溶液を1時間かけて滴下し、滴下終了後、75℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合(第1段重合)を行い、樹脂粒子(1h)を含有する樹脂粒子分散液(1H)を調製した。得られた樹脂粒子(1h)の重量平均分子量は16500であった。
スチレン 532質量部
n−ブチルアクリレート 200質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチルメルカプタン 16.4質量部
2.第2段重合
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、下記成分を下記の量で仕込み、パラフィンワックス「HNP−57」(日本製蝋株式会社製)93.8質量部を添加し、90℃にて溶解させた。
スチレン 101.1質量部
n−ブチルアクリレート 62.2賀量部
メタクリル酸 12.3質量部
n−オクチルメル力プタン 1.75質量部
一方、第1段重合において用いたアニオン系界面活性剤3質量部をイオン交換水1560質量部に溶解させた界面活性剤水溶液を仕込み、内温が98℃となるよう加熱した。この界面活性剤水溶液に、第1段重合において得られた樹脂粒子(1h)32.8質量部(固形分換算)を添加した。さらに、パラフィンワックスを含有する単量体溶液を添加した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用い、8時間かけて混合分散することにより、分散粒子径340nmの乳化粒子(油滴)を含有する乳化粒子分散液を調製した。
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解さ
せた重合開始剤溶液を添加し、98℃にて12時間にわたって加熱撹拌することにより重合(第2弾重合)を行い、樹脂粒子(1hm)を含有する樹脂粒子分散液(1HM)を調製した。得られた樹脂粒子(1hm)の重量平均分子量は23000であった。
3.第3段重合
第2段重合において得られた樹脂粒子分散液(1HM)に、過硫酸カリウム5.45質量部をイオン交換水220質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下において、スチレン293.8質量部、アクリル酸n−ブチル154.1質量部およびn−オクチルメルカプタン7.08質量部からなる重合性単量体溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって加熱撹拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却し、コア粒子用樹脂粒子を含有する樹脂粒子分散液を得た。得られたコア粒子用樹脂粒子の重量平均分子量は26800であった。
(結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液)
1.結晶性ポリエステルの作製
下記の付加重合系樹脂(スチレン−アクリル樹脂:St/Ac)ユニットの原料モノマーおよびラジカル重合開始剤を、下記の量で滴下ロートに入れた。
スチレン 34質量部
n−ブチルアクリレート 12質量部
アクリル酸 2質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 7質量部
また、下記の重縮合系樹脂(結晶性ポリエステル樹脂:CPEs)ユニットの原料モノマーを下記の量で、窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を備えた四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
セバシン酸 290質量部
1,12−ドデカンジオール 292質量部
次いで、撹拌下で付加重合系樹脂(St/Ac)の原料モノマーを90分かけて滴下し60分間熟成を行った後、減圧下(8kPa)にて未反応の付加重合モノマーを除去した。なお、このとき除去されたモノマー量は、上記の樹脂の原料モノマー比に対してごく微量であった。
次いで、エステル化触媒としてTi(OBu)4を0.8質量部投入し、235℃まで昇温、常圧下(101.3kPa)にて5時間、さらに減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。次いで、200℃まで冷却した後、減圧下(20kPa)にて1時間反応させることによって、ハイブリッド構造を有する結晶性ポリエステル樹脂を得た。この結晶性ポリエステル樹脂をDSCにて10℃/分で測定したところ、明確なピークを有し、ピークトップの温度は、77℃であった。また、当該ピークの半値幅は、8℃であった。
2.結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製
調製した上記結晶性ポリエステル樹脂30質量部を溶融させて溶融状態のまま、乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製、「キャビトロン」は登録商標)に対して毎分100質量部の移送速度で移送した。また、この溶融状態の結晶性ポリエステル樹脂の移送と同時に、当該乳化分散機に対して、水性溶媒タンクにおいて試薬アンモニア水70質量部をイオン交換水で希釈した、濃度0.37質量%の希アンモニア水を、熱交換機で100℃に加熱しながら毎分0.1リットルの移送速度で移送した。そして、この乳化分散機を、回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cm2の条件で運転することにより、体積基準のメジアン径が200nm、固形分量が30質量部の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を調製した。
(非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液)
1.非結晶性ポリエステル樹脂の作製
下記の成分を下記の量で、窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を備えた四つ口フラスコに入れ、230℃で8時間縮重合反応させた後、さらに8kPaで1時間反応させ、160℃まで冷却して、非結晶性ポリエステル樹脂用の反応液を得た。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 285.7質量部
テレフタル酸 66.9質量部
フマル酸 47.4質量部
エステル化触媒(オクチル酸スズ) 1.43質量部
次いで、下記の成分を下記の量で、滴下ロートに入れ、上記反応液に1時間かけて滴下した。滴下終了後、上記反応液を160℃に1時間保持した後、200℃に昇温し、10kPaで1時間保持した。最後に、スチレン、ブチルアクリレートを上記反応液から除去することにより、ハイブリッド構造を有する非結晶性ポリエステル樹脂を得た。この非結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移点は60℃であった。
アクリル酸 10質量部
スチレン 80質量部
ブチルアクリレート 20質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 16質量部
2.非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製
調製した非結晶性ポリエステル樹脂100質量部を、「ランデルミル 形式:RM」(株式会社徳寿工作所製)で粉砕し、あらかじめ作製しておいた0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合し、撹拌しながら超音波ホモジナイザー「US−150T」(株式会社日本精機製作所製)を用いてV−LEVEL、300μAで30分間超音波分散を行った。こうして、体積基準のメジアン径(D50V)が180nmである非結晶性ポリエステルが分散した非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を調製した。
(着色剤粒子分散液)
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に撹拌し、溶解した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック「リーガル330R」(キャボット社製)420質量部を徐々に添加した。次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製、「クレアミックス」は同社の登録商標)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液を調製した。この分散液中の着色剤の粒子径を、UPA(マイクロトラック社製)を用いて測定した。当該着色剤の粒子径は、117nmであった。
[トナー粒子1の作製]
1.凝集・融着工程
撹拌装置、温度センサ、冷却管を備えたステンレス鋼板製の反応容器(容量5L)に、下記の成分を下記の量で投入し、次いで、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加して、分散液のpHを10に調整した。下記粒子分散液の量は、固形分換算値である。
スチレン−アクリル樹脂粒子分散液 600質量部
着色剤粒子分散液 48質量部
イオン交換水 380質量部
次いで、塩化マグネシウム・六水和物40質量部をイオン交換水40質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、10分間かけて上記分散液に添加した。次いで、上記分散液を75℃まで昇温し、この温度を保持したまま粒子成長反応を継続した。
この状態で粒度分布測定装置「マルチサイザー3」(べックマン・コールター社製、アパーチャー径50μm)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメジアン径(D50%径)が0.5μmになった時点で塩化ナトリウム160質量部をイオン交換水640質量部に溶解した水溶液を上記分散液に添加して粒子成長を停止させた。
さらに、加熱撹拌を継続して粒子の融着を進行させ、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2100」(シスメックス株式会社製)を用いて、HPF検出数を4000個の条件にて粒子の状態を分析し、当該粒子の平均円形度が0.960になった時点で上記分散液を20℃/minの速度で25℃に冷却した。こうして、母体粒子の分散液を得た。当該母体粒子の最終平均粒径は、0.5μmであった。
2.洗浄・乾燥工程
上記母体粒子の分散液をバスケット型遠心分離機で固液分離し、粗大粒子や微細粒子を除き、上記母体粒子のウェットケーキを作製した。当該ウェットケーキを、遠心分離機のろ液の電気伝導度が5μS/cmになるまで上記遠心分離器によって35℃のイオン交換水で洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー」(株式会社セイシン企業製)に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥した。こうして、母体粒子を作製した。
3.外添剤処理工程
100質量部の上記母体粒子に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm)1.0質量部、および、疎水性チタニア(数平均一次粒子径=20nm)0.3質量部をそれぞれ添加し、ヘンシェルミキサーにより混合した。こうして、現像剤粒子1を作製した。
[現像剤粒子2〜8の作製]
現像剤粒子の体積平均粒径が、下記表5に示される大きさとなるように、凝集・融着工程における粒子成長反応の反応時間を調整した以外は、現像剤粒子1の作製と同様にして現像剤粒子2〜8をそれぞれ作製した。
[現像剤粒子9の作製]
1.凝集・融着工程
撹拌装置、温度センサ、冷却管を備えたステンレス鋼板製の反応容器(容量5L)に、下記の成分を下記の量で投入し、次いで、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加して、分散液のpHを10に調整した。下記粒子分散液の量は、固形分換算値である。
スチレン−アクリル樹脂粒子分散液 510質量部
着色剤粒子分散液 48質量部
イオン交換水 380質量部
次いで、塩化マグネシウム・六水和物40質量部をイオン交換水40質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、10分間かけて上記分散液に添加した。次いで、上記分散液を75℃まで昇温し、この温度を保持したまま粒子成長反応を継続した。
この状態で粒度分布測定装置「マルチサイザー3」(べックマン・コールター社製、アパーチャー径50μm)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメジアン径(D50%径)が4.5μmになった時点で、上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液90質量部(固形分換算)を滴下し、上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子が凝集粒子の表面に付着するまで、粒子成長反応を継続した。
次いで、上記反応容器から少量の分散液を取り出し、当該分散液を遠心分離機により遠心分離を行ったときに、上澄みが透明になった時点で、上記反応容器内の分散液に、塩化ナトリウム160質量部をイオン交換水640質量部に溶解した水溶液を上記分散液に添加して粒子成長を停止させた。
さらに、加熱撹拌を継続して粒子の融着を進行させ、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2100」(シスメックス株式会社製)を用いて、HPF検出数を4000個の条件にて粒子の状態を分析し、当該粒子の平均円形度が0.960になった時点で上記分散液を20℃/minの速度で25℃に冷却した。こうして、母体粒子8の分散液を得た。当該母体粒子8の最終平均粒径は、4.7μmであった。次いで、洗浄・乾燥工程および外添剤処理工程については、現像剤粒子1の作製と同様にして、現像剤粒子8を作製した。
[現像剤粒子10の作製]
1.凝集・融着工程
撹拌装置、温度センサ、冷却管を備えたステンレス鋼板製の反応容器(容量5L)に、下記の成分を下記の量で投入し、次いで、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加して、分散液のpHを10に調整した。下記粒子分散液の量は、固形分換算値である。
スチレン−アクリル樹脂粒子分散液 420質量部
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液 90質量部
着色剤粒子分散液 48質量部
イオン交換水 380質量部
次いで、塩化マグネシウム・六水和物40質量部をイオン交換水40質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、10分間かけて上記分散液に添加した。次いで、上記分散液を75℃まで昇温し、この温度を保持したまま粒子成長反応を継続した。
この状態で粒度分布測定装置「マルチサイザー3」(べックマン・コールター社製、アパーチャー径50μm)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメジアン径(D50%径)が4.5μmになった時点で、上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液90質量部(固形分換算)を滴下し、上記非結晶性ポリエステル樹脂粒子が凝集粒子の表面に付着するまで、粒子成長反応を継続した。
次いで、上記反応容器から少量の分散液を取り出し、当該分散液を遠心分離機により遠心分離を行ったときに、上澄みが透明になった時点で、上記反応容器内の分散液に、塩化ナトリウム160質量部をイオン交換水640質量部に溶解した水溶液を上記分散液に添加して粒子成長を停止させた。
さらに、加熱撹拌を継続して粒子の融着を進行させ、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2100」(シスメックス株式会社製)を用いて、HPF検出数を4000個の条件にて粒子の状態を分析し、当該粒子の平均円形度が0.960になった時点で上記分散液を20℃/minの速度で25℃に冷却した。こうして、母体粒子の分散液を得た。当該母体粒子8の最終平均粒径は、4.7μmであった。次いで、洗浄・乾燥工程および外添剤処理工程については、現像剤粒子1の作製と同様にして、現像剤粒子10を作製した。
なお、現像剤粒子1〜10のそれぞれについて、その体積平均粒径は0.5〜8.5μmの範囲内にあり、その平均円形度は、0.960であった。これらは、いずれも、母体粒子のそれと実質的に同じであった。
現像剤粒子1〜10における母体粒子の材料およびその体積平均粒径を表5に示す。表中、「St−Ac」は、スチレン−アクリル系樹脂を表し、「a−PES」は、非結晶性ポリエステル含有樹脂を表し、「c−PES」は、結晶性ポリエステル含有樹脂を表し、「粒径」は、体積平均粒径を表す。
Figure 2018163241
[細線再現性の評価]
「bizhub PRESS C1100」(コニカミノルタ株式会社製、「bizhub」は同社の登録商標)の改造機の現像機に上記現像剤粒子を含有する現像剤を搭載した。そして、bizhub PRESS C1100に標準で搭載されている転写ベルトにて、用紙ハンマーミルタイダルMP(密度:0.75g/cm、ベック平滑度24秒)上での黒ベタ画像の付着量が4g/cmとなるように、かつ定着温度が、上記用紙に現像剤が適切に定着する温度であるオフセット温度より20℃大きい値となるように現像条件を調整した。そして、当該転写ベルトに代えて上記中間転写ベルトを上記改造機に搭載した。
図4は、細線再現性の評価のために印刷された文字を示す図である。次いで、図4で示される文字を9ポイントで30000枚印刷する耐久試験を行った。耐久試験の前後において、耐久試験と同様に上記文字を印刷したときに得られた文字画像を、印刷所で文字画像を多く出力している従業者10人により、目視により評価してもらった。このとき、上記従業者10人に対して、最低1点、最高10点で、それぞれ点数をつけてもらい、10人分の点数の平均値に基づいて、各現像剤粒子および各中間転写ベルトについて、細線再現性を評価した。一般に、8.0点以上であれば品質上問題ないとされていることに鑑み、耐久試験前において8.0点以上であり、かつ耐久試験前後において7.0点以上であれば実用上問題ないと判断した。
実施例1〜13および比較例1〜6における中間転写ベルトと現像剤粒子との組み合わせ、および、評価結果、を表6に示す。
Figure 2018163241
表6から明らかなように、実施例1〜13に係る画像形成方法では、いずれも、耐久試験前後のいずれでも、細線再現性に優れており、すなわち耐刷性に優れていた。これは、実施例1〜13に係る画像形成方法では、その弾性回復率が70〜85%である中間転写ベルトを用いたことによって、記録材の凹凸に適度に追従し変形するとともに、その体積平均粒径が1〜5.5μmの現像剤粒子を用いたことによって、現像剤粒子のチリの発生を抑制しつつ、現像剤粒子を適切に記録材に転写できたためと考えられる。
これに対して、比較例1〜6に係る画像形成方法では、耐久試験前後の少なくともいずれかにおいて、細線再現性が不十分である。これは、比較例1では、現像剤粒子の体積平均粒径が小さすぎ、比較例2では、中間転写ベルトの弾性回復率が低すぎ、比較例3では、中間転写ベルトの弾性回復率が高すぎ、比較例4〜6では、現像剤粒子の体積平均粒径が大きすぎるため、と考えられる。
特に、比較例2では、耐久試験による細線再現性の低下が顕著であり、耐刷性が不十分であった。これは、中間転写ベルトが、耐久試験中に上記記録材の凹凸およびクリーニング部材によって、摩耗したためと考えられる。
本発明に係る画像形成方法は、記録媒体がラフ紙であっても、長期に亘って高画質な画像を形成することができる。よって、本発明は、当該画像形成方法のさらなる発展および普及に寄与することが期待される。
1Y、1M、1C、1K 感光体
2Y、2M、2C、2K 帯電装置
3Y、3M、3C、3K 露光装置
4Y、4M、4C、4K 現像装置
5Y、5M、5C、5K 一次転写ローラ
5A 二次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、6A クリーニング装置
7 中間転写体ユニット
8 筐体
10Y、10M、10C、10K 画像形成部
20 給紙カセット
21 給紙搬送装置
22A、22B、22C、22D 中間ローラ
23 レジストローラ
24 熱ロール式定着装置
25 排紙ローラ
26 排紙トレイ
70、700 中間転写ベルト
71、72、73、74、76 ローラ
82L、82R 支持レール
A 本体
P 記録材
SC 原稿画像読み取り装置
Tp 現像剤粒子

Claims (10)

  1. 現像剤粒子により形成され、中間転写ベルトの表面に担持されている画像を記録材へ転写する工程を含む電子写真方式の画像形成方法であって、
    前記中間転写ベルトには、その弾性回復率が70〜85%である中間転写ベルトを用い、
    前記現像剤粒子には、その体積平均粒径が1〜5.5μmの現像剤粒子を用いる、
    画像形成方法。
  2. 前記中間転写ベルトにクリーニング部材を当接させて、前記中間転写ベルト上の付着物を除去するための工程をさらに含む、請求項1に記載の画像形成方法。
  3. 前記中間転写ベルトは、基材層と、前記基材層上に配置されている弾性層とを有する、請求項1または2に記載の画像形成方法。
  4. 前記中間転写ベルトは、表面層をさらに有する、請求項3に記載の画像形成方法。
  5. 前記表面層は、ウレタン(メタ)アクリレートと、それ以外の、ラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性モノマーと、を含むラジカル重合性組成物のラジカル重合による生成物で構成されている、請求項4に記載の画像形成方法。
  6. 前記ラジカル重合性モノマーは、四官能以上の(メタ)アクリレートである、請求項5に記載の画像形成方法。
  7. 前記現像剤粒子は、結着樹脂、着色剤および離型剤を含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  8. 前記結着樹脂は、スチレン−アクリル樹脂を含む、請求項7に記載の画像形成方法。
  9. 前記結着樹脂は、非結晶性ポリエステルを含む、請求項7または8に記載の画像形成方法。
  10. 前記結着樹脂は、結晶性ポリエステルをさらに含む、請求項9に記載の画像形成方法。
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