JP2023137171A

JP2023137171A - 定着液

Info

Publication number: JP2023137171A
Application number: JP2022043236A
Authority: JP
Inventors: 隆行樋口; Takayuki Higuchi; 彩香小森; Ayaka KOMORI
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2022-03-17
Filing date: 2022-03-17
Publication date: 2023-09-29

Abstract

【課題】定着液をシートに付与した後のトナーのタックを抑制しつつ、保存安定性を向上させることができる。【解決手段】定着液は、エステル系軟化剤と、オキシエチレン単位を４以上１２以下有する第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルと、オキシエチレン単位を４以上１２以下有する第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルと、水とを含有する。第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数と異なる。【選択図】なし

Description

本発明は、定着液に関する。

従来、定着液を用いてトナーを定着させる画像形成装置が知られている。定着液は、トナーを軟化させることができるエステル系軟化剤と、溶媒としての水とを含有する。エステル系軟化剤は、水に可溶化されている（下記特許文献１参照）。

特開２０２１－０１８２７６号公報

上記した特許文献１に記載されるような定着液において、定着液をシートに付与した後のトナーのタックを抑制しつつ、保存安定性を向上させることが要求されている。

そこで、本開示の目的は、定着液をシートに付与した後のトナーのタックを抑制しつつ、保存安定性を向上させることができる定着液を提供することにある。

（１）本開示の定着液は、エステル系軟化剤と、第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルと、第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルと、水とを含有する。第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルは、オキシエチレン単位を、４以上１２以下、有する。第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルは、オキシエチレン単位を、４以上１２以下、有する。

第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数と異なる。

（２）第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、３以下であってもよい。第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、４以上であってもよい。

（３）第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルは、ポリエチレングリコールメチルエーテルであってもよい。

（４）第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルは、ポリエチレングリコールブチルエーテルであってもよい。

（５）定着液中の第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合は、定着液中の第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合よりも多くてもよい。

（６）第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルに対する第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合は、３０／７０以上、４５／５５以下であってもよい。

（７）エステル系軟化剤は、脂肪酸ジカルボン酸エステルであってもよい。

（８）エステル系軟化剤は、炭酸エステルであってもよい。

本開示の定着液によれば、アルキル基の炭素数が異なる２種類のポリエチレングリコールアルキルエーテルを含有する。

そのため、定着液をシートに付与した後のトナーのタックを抑制しつつ、保存安定性を向上させることができる。

図１は、画像形成装置の概略構成図である。

１．画像形成装置１の概略
図１を参照して、画像形成装置１の概略について説明する。

画像形成装置１は、本体筐体２と、シート収容部３と、感光ドラム４と、帯電装置５と、露光装置６と、現像装置７と、転写装置８と、付与装置９とを備える。

１．１本体筐体２
本体筐体２は、シート収容部３と、感光ドラム４と、帯電装置５と、露光装置６と、現像装置７と、転写装置８と、付与装置９とを収容する。

１．２シート収容部３
シート収容部３は、シートＳを収容可能である。シートＳは、例えば、印刷用紙である。シートＳは、感光ドラム４に向かって搬送される。

１．３感光ドラム４
感光ドラム４は、ドラム軸Ａ１について回転可能である。ドラム軸Ａ１は、第１方向に延びる。感光ドラム４は、第１方向に延びる。

１．４帯電装置５
帯電装置５は、感光ドラム４の表面を帯電させる。本実施形態では、帯電装置５は、帯電ローラである。帯電装置５は、スコロトロン型帯電器であってもよい。

１．５露光装置６
露光装置６は、帯電装置５によって帯電された感光ドラム４の表面を露光する。露光装置６は、具体的には、レーザースキャンユニットである。露光装置６は、ＬＥＤアレイであってもよい。

１．６現像装置７
現像装置７は、感光ドラム４上にトナーを供給する。詳しくは、現像装置７は、露光装置６によって露光された感光ドラム４の表面上にトナーを供給する。現像装置７は、現像筐体７１と、現像ローラ７２とを有する。

１．６．１現像筐体７１
現像筐体７１は、トナーを収容可能である。トナーは、非磁性一成分系のトナーである。トナーは、トナー粒子と、必要により、外添剤とを含有する。トナー粒子は、結着樹脂と、必要により、着色剤、顔料分散剤、離型剤、磁性体および帯電制御剤を含有する。結着樹脂は、トナー粒子のベースである。結着樹脂は、トナー粒子に含まれる成分を結着する。結着樹脂は、定着液が付与されることによって軟化し、その後、硬化することにより、シートＳに固着する。定着液については、後述する。着色剤は、トナー粒子に所望の色を付与する。着色剤は、結着樹脂中に分散する。顔料分散剤は、着色剤の分散性を向上させる。帯電制御剤は、トナー粒子に帯電性を付与する。帯電性は、正帯電性および負帯電性のいずれであってもよい。外添剤は、トナー粒子の帯電性、流動性、保存安定性を調整する。

１．６．２現像ローラ７２
現像ローラ７２は、現像筐体７１内のトナーを感光ドラム４の表面に供給可能である。本実施形態では、現像ローラ７２は、感光ドラム４と接触する。現像ローラ７２は、所定の間隔をあけて感光ドラム４から離れていてもよい。現像ローラ７２は、現像軸Ａ２について回転可能である。現像軸Ａ２は、第１方向に延びる。現像ローラ７２は、第１方向に延びる。

１．７転写装置８
転写装置８は、感光ドラム４上のトナーをシートＳに転写する。すなわち、画像形成方法は、転写工程を含む。転写工程において、転写装置８は、感光ドラム４上のトナーをシートに転写する。本実施形態では、転写装置８は、転写ローラ８１を有する。転写ローラ８１は、感光ドラム４と接触する。転写ローラ８１は、所定の間隔をあけて感光ドラム４から離れていてもよい。シート収容部４内のシートＳは、感光ドラム４と転写ローラ８１との間を通って、付与装置９へ搬送される。転写ローラ８１は、感光ドラム４上のトナーを、感光ドラム４と転写ローラ８１との間を通るシートＳに転写する。転写ローラ８１は、転写軸Ａ３について回転可能である。転写軸Ａ３は、第１方向に延びる。転写ローラ８１は、第１方向に延びる。転写装置８は、転写ベルトを有してもよい。

１．８付与装置９
付与装置９は、トナーが転写されたシートＳに定着液を付与する。定着液は、トナーをシートＳに定着させる。本実施形態では、付与装置９は、静電噴霧により、シートＳに定着液を噴霧する。付与装置９は、定着ローラを備えてもよい。定着ローラは、シートＳに定着液を塗布する。定着液が付与されたシートＳは、本体筐体２の上面に排出される。

２．定着液の詳細
次に、定着液について説明する。

定着液は、エステル系軟化剤と、２種類のポリエチレングリコールアルキルエーテルと、イオン化促進剤と、水とを含有する。

２．１エステル系軟化剤
エステル系軟化剤は、トナーの結着樹脂を軟化させることができる。エステル系軟化剤の１気圧での沸点は、例えば、１８０℃以上、好ましくは、２５０℃以上であり、例えば、４００℃以下である。すなわち、エステル系軟化剤は、画像形成装置１が使用される環境において、蒸発しにくい。そのため、エステル系軟化剤の臭気が発生することを抑制できる。

エステル系軟化剤として、例えば、脂肪族カルボン酸エステル、炭酸エステルなどが挙げられる。

脂肪族カルボン酸エステルとして、例えば、脂肪族モノカルボン酸エステル、および、脂肪族ジカルボン酸エステルが挙げられる。

脂肪族モノカルボン酸エステルとして、例えば、デカン酸エチル（沸点２４３℃）、ラウリン酸エチル（沸点２７５℃）、パルミチン酸エチル（沸点３３０℃）が挙げられる。

脂肪族ジカルボン酸エステルとしては、例えば、コハク酸ジエチル（沸点１９６℃）、アジピン酸ジエチル（沸点２５１℃）、アジピン酸ジイソブチル（沸点２９３℃）、アジピン酸ジオクチル（沸点３３５℃）、セバシン酸ジエチル（沸点３０９℃）、セバシン酸ジブチル（沸点３４５℃）、セバシン酸ジオクチル（沸点３７７℃）、ドデカン二酸ジエチル（沸点２００℃以上）、コハク酸ジエトキシエチル（沸点２００℃以上）、コハク酸ジブトキシエチル（沸点２００℃以上）、コハク酸ジカルビトール（別名：コハク酸ビス（エトキシジグリコール）、沸点２００℃以上）、アジピン酸ジエトキシエチル（沸点２００℃以上）が挙げられる。

炭酸エステルとして、例えば、炭酸エチレン（沸点２６１℃）、炭酸プロピレン（沸点２４２℃）が挙げられる。

エステル系軟化剤として、好ましくは、脂肪族ジカルボン酸エステル、および、炭酸エステルが挙げられる。

脂肪族ジカルボン酸エステルとして、好ましくは、コハク酸ジエチル、セバシン酸ジエチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジイソブチル、コハク酸ジエトキシエチル、コハク酸ジカルビトールが挙げられる。

炭酸エステルとして、好ましくは、炭酸プロピレンが挙げられる。

定着液中におけるエステル系軟化剤の割合は、例えば、５質量％以上、好ましくは、１０質量％以上であり、例えば、７０質量％以下、好ましくは、５０質量％以下である。

２．２２種類のポリエチレングリコールアルキルエーテル
２種類のポリエチレングリコールアルキルエーテルは、エステル系軟化剤および水の両方と相溶する。

定着液中における、２種類のポリエチレングリコールアルキルエーテルの総量の割合は、例えば、４０質量％以上、好ましくは、５０質量％以上であり、例えば、９０質量％以下、好ましくは、８０質量％以下である。

２種類のポリエチレングリコールアルキルエーテルの一方を、第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルと定義し、他方を第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルと定義する。つまり、定着液は、第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルと、第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルとを含有する。

２．２．１第１ポリエチレングリコールアルキルエーテル
第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルとして、例えば、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、および、ポリエチレングリコールジアルキルエーテルが挙げられる。第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルとして、好ましくは、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルが挙げられる。

第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルは、オキシエチレン単位を４以上１２以下有する。第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルのオキシエチレン単位が４以上１２以下であると、水およびエステル系軟化剤の両方と相溶できる。

第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、例えば、１以上である。第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、例えば、５以下、好ましくは、３以下である。第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数が３以下であると、定着液をシートＳに付与した後のトナーのタックを抑制できる。

アルキル基の炭素数が３以下であるポリエチレングリコールモノアルキルエーテルとして、例えば、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、および、ポリエチレングリコールモノプロピルエーテルが挙げられる。第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルとして、好ましくは、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルが挙げられる。

なお、アルキル基の炭素数が３以下であるポリエチレングリコールジアルキルエーテルとして、例えば、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジエチルエーテル、および、ポリエチレングリコールジプロピルエーテルが挙げられる。

２．２．２第２ポリエチレングリコールアルキルエーテル
第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルとして、例えば、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、および、ポリエチレングリコールジアルキルエーテルが挙げられる。好ましくは、第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルとして、例えば、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルが挙げられる。

第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルは、オキシエチレン単位を４以上１２以下有する。第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルのオキシエチレン単位が４以上１２以下であると、水およびエステル系軟化剤の両方と相溶できる。

第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、例えば、１以上、好ましくは、４以上である。第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数が４以上であると、定着液の保存安定性を向上できる。第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、例えば、６以下である。

アルキル基の炭素数が４以上であるポリエチレングリコールモノアルキルエーテルとして、例えば、ポリエチレングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコールモノヘキシルエーテルが挙げられる。第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルとして、好ましくは、ポリエチレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。

アルキル基の炭素数が４以上であるポリエチレングリコールジアルキルエーテルとしては、例えば、ポリエチレングリコールジブチルエーテル、ポリエチレングリコールジヘキシルエーテルが挙げられる。

定着液中の第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合は、例えば、第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合以上、好ましくは、定着液中の第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合よりも多い。

具体的には、第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルに対する第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合（第２ポリエチレングリコールアルキルエーテル／第１ポリエチレングリコールアルキルエーテル）は、例えば、２０／８０以上、好ましくは、３０／７０以上であり、例えば、５０／５０以下、好ましくは、４５／５５以下である。

第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルに対する第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合が上記範囲内であると、定着液をシートＳに付与した後のトナーのタックを抑制しつつ、保存安定性を向上させることができる。

２．３イオン化促進剤
イオン化促進剤は、定着液がイオン化することを促進する。詳しくは、イオン化促進剤は、定着液中において水に溶解することによりイオン化する。これにより、イオン化促進剤は、定着液全体がイオン化することを促進する。イオン化促進剤は、イオン性界面活性剤である。

イオン性界面活性剤は、アニオン性界面活性剤か、カチオン性界面活性剤か、または、両性界面活性剤である。

アニオン性界面活性剤としては、例えば、カルボン酸塩、例えば、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩などの硫酸エステル塩、例えば、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α－オレフィンスルホン酸塩などのスルホン酸塩、例えば、スルホコハク酸塩などが挙げられる。

カチオン性界面活性剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩が挙げられる。

両性界面活性剤としては、例えば、ベタイン型の両性界面活性剤が挙げられる。

好ましくは、イオン性界面活性剤は、硫酸エステル塩である。より好ましくは、イオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウムである。

定着液中のイオン化促進剤の割合は、例えば、０．０１質量％以上である。定着液中のイオン化促進剤の割合は、０．０５質量％以上であってもよい。定着液中のイオン化促進剤の割合は、例えば、１質量％以下である。

水に対するイオン化促進剤の質量割合（イオン化促進剤の質量／水の質量）は、例えば、１／７０以上である。水に対するイオン化促進剤の質量割合は、１／５０以上であってもよい。水に対するイオン化促進剤の質量割合は、例えば、２／１以下である。水に対するイオン化促進剤の質量割合は、例えば、１／２以下であってもよい。

２．４水
水は、イオン化促進剤とともに、定着液をイオン化させる。

定着液中の水の割合は、定着液中のエステル系軟化剤の割合よりも少ない。定着液中の水の割合は、例えば、０．１質量％以上である。定着液中の水の割合が０．１質量％以上であると、シートＳに対する定着液の噴霧性を確保できる。定着液中の水の割合は、２質量％以上であってもよい。定着液中の水の割合が２質量％以上であると、シートＳに対する定着液の噴霧性を向上できる。定着液中の水の割合は、例えば、１０質量％以下である。定着液中の水の含有割合が１０質量％以下であると、保存安定性の低下を抑制できる。

３．作用効果
上記した定着液によれば、アルキル基の炭素数が異なる２種類のポリエチレングリコールアルキルエーテルを含有する。

そのため、定着液をシートＳに付与した後のトナーのタックを抑制しつつ、保存安定性を向上させることができる。

４．変形例
上記実施形態の現像方式は、非磁性一成分現像方式に限定されない。

現像方式は、例えば、トナーとキャリアが混合される二成分現像方式であってもよい。二成分現像剤である場合、キャリアとしては、例えば、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属と、アルミニウム、鉛などの金属と、の合金が挙げられる。

キャリア粒径としては、例えば、４μｍ以上、好ましくは、２０μｍ以上であり、例えば、２００μｍ以下、好ましくは、１５０μｍ以下である。

トナーの配合割合は、キャリア１００質量部に対して、例えば、１質量部以上、好ましくは、２質量部であり、例えば、２００質量部以下、好ましくは、５０質量部以下である。

また、キャリアは、樹脂コートキャリアや、結着樹脂に磁性粉を分散させた分散型キャリアなどであってもよい。

次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本発明は、下記の実施例によって限定されない。

１．定着液の調製
表１から表４に示す配合割合で、エステル系軟化剤、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、イオン化促進剤および水を混合し、各実施例および各比較例の定着液を得た。

２．定着液の評価
２．１定着液を印刷用紙に噴霧した後のトナーのタック
加熱定着装置を取り外した画像形成装置（ＨＬ－Ｌ２３６０Ｄ、ブラザー工業社製）を用いて、トナー付着量５ｇ／ｍ²で、印刷用紙の中央に、１０ｍｍ×１０ｍｍの四角形のトナー像を形成した。なお、加熱定着装置が取り外されているため、トナー像は、印刷用紙に定着していない。

次いで、定着液噴霧装置を用いて、トナー像が形成された印刷用紙に、印刷用紙１枚当たり０．１ｇの定着液を静電噴霧した。

定着液を噴霧してから１時間後に、トナー像の表面を指で触り、タックの度合いを以下の基準で評価した。結果を表１から表４に示す。

＜評価基準＞
○：タックを感じない。
△：少しタックを感じる。しかし、印刷用紙は、指に貼り付かない。
×：タックを感じる。印刷用紙は、指に貼り付く。

２．２保存安定性
定着液を試験管に入れ、３２．５℃、相対湿度８０％の恒温恒湿器に入れた。２４時間後に、定着液の状態を観察し、以下の基準により評価した。結果を表１から表４に示す。

＜評価基準＞
○：定着液は、均一である。
×：定着液は、２相に分離した。

Claims

エステル系軟化剤と、
オキシエチレン単位を４以上１２以下有する第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルと、
オキシエチレン単位を４以上１２以下有する第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルと、
水と
を含有し、
前記第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、前記第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数と異なる、定着液。
前記第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、３以下であり、
前記第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は、４以上である、請求項１に記載の定着液。
前記第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルは、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルである、請求項２に記載の定着液。
前記第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルは、ポリエチレングリコールモノブチルエーテルである、請求項２または請求項３に記載の定着液。
前記定着液中の前記第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合は、前記定着液中の前記第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合よりも多い、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の定着液。
前記第１ポリエチレングリコールアルキルエーテルに対する前記第２ポリエチレングリコールアルキルエーテルの割合は、３０／７０以上、４５／５５以下である、請求項５に記載の定着液。
前記エステル系軟化剤は、脂肪酸ジカルボン酸エステルである、請求項１から６のいずれか一項に記載の定着液。
前記エステル系軟化剤は、炭酸エステルである、請求項１から６のいずれか一項に記載の定着液。