JP4206974B2 - 電子写真用転写紙および画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、カラー複写機又はカラープリンター等に適用される電子写真法による画像形成に利用される電子写真用転写紙およびこれを用いた画像形成方法に関するものである。
従来、電子写真方法によりカラー画像を形成する方法としては、感光体上に、色分解光を照射して色別に静電潜像を形成し、これら色別の静電潜像を、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)等のカラートナーにより逐次現像して色別にカラートナー像を形成し、各色のトナー像を形成するたびごとに転写体上に重ね合わせて転写し、これらのトナー像を加熱溶融、定着してカラー画像を形成する方法が挙げられる。
また、別の方法としては、前記色別のカラートナー像を転写体ではなくて感光体上に重ね合わせて形成し、この重ね合わされたカラートナー像を転写体上に一括転写し、これを加熱溶融、定着してカラー画像を形成する方法がある。さらに、別の方法として、感光体から転写体へのトナー像の転写を、ベルト等の中間転写体を用いて間接的に行う方法;具体的には、感光体上に色別に形成されたカラートナー像を中間転写体上に重ね合わせ、この重ね合わされたカラートナー像を転写体上に一括転写し加熱溶融して定着する方法がある。
カラートナーは、バインダー樹脂中に着色剤として各種の染料又は顔料を相溶、又は分散含有させて構成され、その粒子径は、数μmから数十μm程度である。このようなカラートナーの受容体としては、普通紙、一般の印刷用紙、コート紙のような紙基材が使用され、この紙基材上に複数層重ね合わされたカラートナーが加熱溶融、定着されてカラー画像が形成される(特許文献1参照)。このようにして形成されたカラー画像の表面には、例えば10〜100μm程度の凹凸が形成されているため、このカラー画像表面の凹凸によって、画像の光沢にムラが生じてしまう。
上記の問題点を改善するために、基材上に受像層として熱可塑性の透明樹脂層を設け、トナー像を熱ローラ定着装置により透明樹脂層に埋め込む種々の方法が知られている。
このような方法としては、例えば、ガラス転移温度が40〜70℃であり、テトラヒドロフランに可溶な架橋樹脂よりなる透明樹脂層を有する画像転写シート表面上にトナー像を転写し、ベルト状定着装置でトナー像を透明樹脂層に埋め込む方法が挙げられる(特許文献2参照)。さらに、熱可塑性樹脂が塗設されている画像転写シートの表面上にトナー像を転写し、ベルト状定着装置でトナーを透明樹脂層に埋め込む方法が挙げられる(特許文献3,4参照)。
また、光沢ムラのないグロスマッチングな画像を得るために、転写シート表面に設けられた透明樹脂の平均分子量(Mwa)とカラートナーの結着樹脂の平均分子量(Mwb)とが、Mwa−Mwb≧10000で示される関係を有し、透明樹脂のトナーの定着温度におけるカラートナーの結着樹脂に対する溶融傾斜角を40度以下に調整した電子写真用転写紙(特許文献5参照)を用いて画像を形成する方法が挙げられる。
また、転写シート表面に設けた透明樹脂層の数平均分子量(Mn)が5000〜20000の範囲内で、ガラス転移温度が30〜85℃の範囲内である電子写真用転写紙(特許文献6参照)を用いて画像を形成する方法が挙げられる。さらに、熱可塑性樹脂層中に可塑剤を配合し、定着時に層を形成するバインダーや固形成分を軟化させ熱可塑性樹脂層にトナーを埋め込む方法(特許文献7参照)が挙げられる。
上記各文献に示される技術は、カラートナー像を転写体上に定着する際に、当該カラートナー像を熱ローラにより加圧することにより、加熱、溶融して電子写真用転写紙表面の透明樹脂層中に埋め込むように定着するものである。
これらの方法を利用して画像を形成する場合、低画像密度領域ではトナー像が熱可塑性樹脂層中に埋まり込み、画像形成面全体の平滑性が高くなり光沢が発現するが、高画像密度領域では、トナー像が完全に熱可塑性樹脂層中に埋まり込むことができず、画像形成面内の画像部が非画像部と比較して盛り上がった状態になり段差が出来てしまう(以下、「画像段差」と略す場合がある)。このような画像段差は、視覚的に見た場合に違和感を招くと共に、画像段差の存在により光沢が低下し、画像形成面全体の光沢差が大きい画像になってしまう。
このようなトナーの画像高さや画像全体の光沢差をなくす方法として、支持体上に多孔性塗工層(熱可塑性発泡樹脂層)を設け、多孔性塗工層表面の空隙にトナーを埋め込むことで画像段差による違和感や画像部、非画像部の光沢差をなくす方法が提案されている(特許文献8〜10参照)。
これらの技術を用いて画像を形成した場合、定着時にトナーが多孔性塗工層表面の空隙に埋込まり易くなるため、熱可塑性樹脂層を設けた用紙と比べると画像段差を改善でき、画像段差に起因する違和感や光沢差を抑制することができる。
また、この技術では、このようなトナーの埋り込み性の改善と共に、更に画像部および非画像部における光沢そのものを低くすることで光沢差を抑制している。それゆえ、画像形成面全体の光沢はやや低くなる傾向にあり、より光沢感の求められるドキュメントの作成には不適な場合があった。
また、支持体上に多孔性塗工層を設ける他の技術としては、支持体上に多孔性塗工層を二層以上設けた積層型多孔質シートも提案されている(特許文献11参照)。しかし、この技術では多孔性塗工層を二層以上設けていることから、多孔性塗工層全体の熱容量が非常に大きくなるため、使用するトナーや定着条件によっては定着時のトナーおよび多孔性塗工層の溶融が不十分となり、光沢感のある画像が得られない場合があった。
すなわち、多孔性塗工層を表面に設けた用紙では、画像形成面全体の光沢差は改善できても光沢感については不充分な場合があった。
特開昭63−92965号公報 特開平5−127413号公報 特開平5−216322号公報 特開平6−11982号公報 特開平10−221877号公報 特開平11−160905号公報 特開2000−275891号公報 特開平9−171266号公報 特開平11−282192号公報 特開2000−292961号公報 特開平11−10762号公報
本発明は、上記問題点を解決することを課題とする。すなわち、本発明は、定着に際して熱可塑性発泡樹脂層へのトナーの埋まりこみが良好で、画像形成面全体の光沢差が無く、且つ、光沢感のある画像が形成できる電子写真用転写紙およびこれを用いた画像形成方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、上述した課題を達成するために、まず、従来技術における問題点について鋭意検討した。
従来、受像層として熱可塑性樹脂層を有する電子写真用転写紙は、トナー像を転写体上に定着する際に、当該トナー像を熱ローラにより加熱加圧することにより、溶融して電子写真用転写紙表面の樹脂層中に埋め込むように定着している。この場合、低密度画像部ではトナーが熱可塑性樹脂層中に埋まり込むため、画像形成面全体の平滑性が高くなり光沢が発現する。
しかし、高密度画像部ではトナーが完全に熱可塑性樹脂層中に埋まり込むことができず画像段差が発生する。これに加えて、使用するトナー種類により光沢発現性が異なる。これらのことから、高密度の画像を形成した場合には、非画像部と画像部との間や、画像部内においても、光沢差が大きくなり違和感のある画像になってしまう。
また、既述したように熱可塑性樹脂層の内部や表面に無数の空隙を設けた多孔性塗工層を有する用紙を用いて画像を形成することにより、画像段差やこれに起因する光沢差を小さくする方法がある。この方法は、従来の空隙を有さない熱可塑性受像層を有する電子写真用転写紙に比べ、画像段差、あるいは、面内の光沢差は飛躍的に小さくなるが、全体的な光沢感については劣る傾向にある。これは、非画像部、画像部の光沢差を画像形成面全体の光沢を低くすることにより達成しているためである。また、このことから、非画像部の空隙の空隙径は定着前後で変化していないと考えられる。
一方、多孔性塗工層(熱可塑性発泡樹脂層)は、基材上へ空気を混入して発泡させた熱可塑性樹脂の塗工液を塗布するプロセスを経て形成されるため、多孔性塗工層の表面には微細な空隙が多く存在する。そして、転写に際して、多孔性塗工層の表面の微細な空隙内にトナーを入り込ませ、定着時に多孔性塗工層を溶融させて、画像部(トナー像部分)を多孔性塗工層の内部に埋まりこませると共に、空隙を閉鎖することで画像段差を小さくするという効果が発現する。
本発明者等は、受像層として熱可塑性発泡樹脂層を有する電子写真用転写紙で定着後の光沢感が劣る原因について、上述したようなメカニズムも踏まえて定着前後の熱可塑性発泡樹脂層の構造を詳細に検討した結果、熱可塑性発泡樹脂層は、定着前にはその層の内部にも空隙を持っているが、定着後に層内部にかなりの空隙が残存していることを見出した。さらに、定着後に層内部に残存する空隙がクッションとなり、定着時の熱可塑性発泡樹脂層表面の平滑化を阻害していることを確認した。
このため、本発明者らは、定着した際に、熱可塑性発泡樹脂層内部の空隙を減少あるいは消滅させることが重要であると考えた。この推測に基づき、更に鋭意検討したところ、定着後の受像層内部に残存する空隙の数や大きさは、熱可塑性発泡樹脂層を形成する基材の透気性と熱可塑性発泡樹脂層の温度に対する粘性特性とに大きく左右されることを確認した。
本発明者らは、以上に説明したような知見に基づき、以下の本発明を見出した。すなわち、本発明は、
<1>
JIS P 8117に基づき測定された透気度が1000秒未満の基材と、該基材の少なくとも片面に設けられた空隙を有する熱可塑性発泡樹脂層とを有してなる電子写真用転写紙において、
前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度が1×104Pa・sとなる温度が60℃以上100℃以下の範囲内であり、
且つ、前記熱可塑性発泡樹脂層の下式(1)で定義される粘度−温度曲線の傾きRが0.015以上0.10以下の範囲内であることを特徴とする電子写真用転写紙である。
・式(1) R={Log(ηt)−Log(ηt+20)}/20
〔式(1)中、ηtは1×104Pa・sを表し、ηt+20は粘度ηtを示す温度よりも20℃高い温度における前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度(Pa・s)を表す。〕
<2>
前記熱可塑性発泡樹脂層表面に存在する空隙の平均直径が1.5μm以上80μm以下の範囲内であることを特徴とする<1>に記載の電子写真用転写紙である。
<3>
前記熱可塑性発泡樹脂層表面に存在する全ての空隙と直径が80μm以上の空隙との空隙数の比(直径80μm以上の空隙数/全空隙数)が20%以下であることを特徴とする<1>に記載の電子写真用転写紙である。
<4>
前記熱可塑性発泡樹脂層表面に存在する空隙の面積率が10%以上80%以下の範囲内であることを特徴とする<1>に記載の電子写真用転写紙である。
<5>
前記熱可塑性発泡樹脂層の前記基材片面当たりの塗工量(乾燥質量換算)が2g/m2以上40g/m2以下の範囲内であることを特徴とする<1>に記載の電子写真用転写紙である。
<6>
前記熱可塑性発泡樹脂層が離型剤を含むことを特徴とする<1>に記載の電子写真用転写紙である。
<7>
JIS P 8117に基づき測定された透気度が1000秒以上の基材と、該基材の少なくとも片面に設けられた空隙を有する熱可塑性発泡樹脂層とを有してなる電子写真用転写紙において、
前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度が1×104Pa・sとなる温度が60℃以上100℃以下であり、
且つ、前記熱可塑性発泡樹脂層の下式(2)で定義される粘度−温度曲線の傾きRが0.02以上0.15以下の範囲内であることを特徴とする電子写真用転写紙である。
・式(2) R={Log(ηt)−Log(ηt+20)}/20
〔式(2)中、ηtは1×104Pa・sを表し、ηt+20は粘度ηtを示す温度よりも20℃高い温度における前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度(Pa・s)を表す。〕
<8>
前記熱可塑性発泡樹脂層表面に存在する空隙の平均直径が1.5μm以上80μm以下の範囲内であることを特徴とする<7>に記載の電子写真用転写紙である。
<9>
前記熱可塑性発泡樹脂層表面に存在する全ての空隙と直径が80μm以上の空隙との空隙数の比(直径80μm以上の空隙数/全空隙数)が20%以下であることを特徴とする<7>に記載の電子写真用転写紙である。
<10>
前記熱可塑性発泡樹脂層表面に存在する空隙の面積率が10%以上80%以下の範囲内であることを特徴とする<7>に記載の電子写真用転写紙である。
<11>
前記熱可塑性発泡樹脂層の前記基材片面当たりの塗工量(乾燥質量換算)が2g/m2以上40g/m2以下の範囲内であることを特徴とする<7>に記載の電子写真用転写紙である。
<12>
前記熱可塑性発泡樹脂層が離型剤を含むことを特徴とする<7>に記載の電子写真用転写紙である。
<13>
潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像を電子写真用現像剤を用いて現像しトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記トナー像を前記被転写体表面に加熱圧着する定着工程とを含み、
前記被転写体が、JIS P 8117に基づき測定された透気度が1000秒未満の基材と、該基材の少なくとも片面に前記トナー像を受像するために設けられた空隙を有する熱可塑性発泡樹脂層とを有してなる画像形成方法において、
前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度が1×104Pa・sとなる温度が60℃以上100℃以下の範囲内であり、
且つ、前記熱可塑性発泡樹脂層の下式(3)で定義される粘度−温度曲線の傾きRが0.015以上0.10以下の範囲内であることを特徴とする画像形成方法である。
・式(3) R={Log(ηt)−Log(ηt+20)}/20
〔式(3)中、ηtは1×104Pa・sを表し、ηt+20は粘度ηtを示す温度よりも20℃高い温度における前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度(Pa・s)を表す。〕
<14>
前記定着工程がオイルレス定着であることを特徴とする<13>に記載の画像形成方法である。
<15>
潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像を電子写真用現像剤を用いて現像しトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記トナー像を前記被転写体表面に加熱圧着する定着工程とを含み、
前記被転写体が、JIS P 8117に基づき測定された透気度が1000秒以上の基材と、該基材の少なくとも片面に前記トナー像を受像するために設けられた空隙を有する熱可塑性発泡樹脂層とを有してなる画像形成方法において、
前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度が1×104Pa・sとなる温度が60℃以上100℃以下の範囲内であり、
且つ、前記熱可塑性発泡樹脂層の下式(4)で定義される粘度−温度曲線の傾きRが0.02以上0.15以下の範囲内であることを特徴とする画像形成方法である。
・式(4) R={Log(ηt)−Log(ηt+20)}/20
〔式(4)中、ηtは1×104Pa・sを表し、ηt+20は粘度ηtを示す温度よりも20℃高い温度における前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度(Pa・s)を表す。〕
<16>
前記定着工程がオイルレス定着であることを特徴とする<15>に記載の画像形成方法である。
以上に説明したように本発明によれば、定着に際して熱可塑性発泡樹脂層へのトナーの埋まりこみが良好で、画像形成面全体の光沢差が無く、且つ、光沢感のある画像が形成できる電子写真用転写紙およびこれを用いた画像形成方法を提供することができる。
(電子写真用転写紙)
第1の本発明は、JIS P 8117に基づき測定された透気度が1000秒未満の基材と、該基材の少なくとも片面に設けられた空隙を有する熱可塑性発泡樹脂層とを有してなる電子写真転写紙(以下、「転写紙」と略す場合がある)において、前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度が1×104Pa・sとなる温度が60℃以上100℃以下の範囲内であり、且つ、前記熱可塑性発泡樹脂層の下式(5)で定義される粘度−温度曲線の傾きRが0.015以上0.10以下の範囲内であることを特徴とする。
・式(5) R={Log(ηt)−Log(ηt+20)}/20
但し、式(5)中、ηtは1×104Pa・sを表し、ηt+20は粘度ηtを示す温度よりも20℃高い温度における前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度(Pa・s)を表す。
また、第2の本発明は、JIS P 8117に基づき測定された透気度が1000秒以上の基材と、該基材の少なくとも片面に設けられた空隙を有する熱可塑性発泡樹脂層とを有してなる電子写真用転写紙において、前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度が1×104Pa・sとなる温度が60℃以上100℃以下であり、且つ、前記熱可塑性発泡樹脂層の前記式(5)で定義される粘度−温度曲線の傾きRが0.02以上0.15以下の範囲内であることを特徴とする。
従って、第1および第2の本発明によれば、定着に際して受像層として基材の表面に設けた熱可塑性発泡樹脂層へのトナーの埋まりこみが良好で、画像形成面全体の光沢差が無く、且つ、光沢感のある画像を得ることができる電子写真用転写紙を提供することができる。
なお、1×104Pa・sという粘度は、定着時にトナーが熱可塑性発泡樹脂層へと十分に埋り込むために必要な粘度であり、60℃〜100℃の範囲内に存在する必要がある。60℃未満でこのような粘度を示す場合には転写紙の高温環境下での保管性が劣化してしまう。一方、100℃を超えてこのような粘度を示す場合には、定着に際して熱可塑性発泡樹脂層の軟化・溶融が促進されにくくなり、トナーの埋り込みが不充分となる。
また、傾きRは、式(5)に示されるように、温度tにおける粘度(ηt=1×104Pa・s)と、この温度tよりも20℃高い温度(t+20)の粘度ηt+20とを基準にして求められる。このように20℃離れた2つの温度における粘度から傾きRを求めることとしたのは、定着時の転写紙表面の正味の温度変化を反映させるためである。
すなわち、定着に際して転写紙が定着装置の加熱部材に最初に接触した際に、その表面がある一定の温度(初期接触温度)まで急激に加熱され、加熱部材から離間するまでの間に更に加熱され、離間直前に表面の温度は極大(離間温度)となる。この場合、一般的には初期接触温度と離間温度との差は定着装置の構造にもよるが典型的には概ね20℃前後である。このため、この温度域内において、熱可塑性発泡樹脂層は適度な粘性を示す必要がある。
なお、第1の発明および第2の発明は、定着に際して、熱可塑性発泡樹脂層内に存在する空隙内部の空気を外部に逃がして、定着後の受像層中に残存する空隙を減少・消滅させる点では共通している。
しかし、本発明者らは、定着後においても受像層表面の平滑性を確保した上で、空隙を減少・消滅させるには、基材の透気度に応じて空隙内部の空気を逃がす方向を選択すると共に、定着時における熱可塑性発泡樹脂層の粘性変化の制御も重要であると考えた。
すなわち、基材の透気性が良好な場合には、熱可塑性発泡樹脂層内部の空気を基材方向に逃がすことができる。但し、定着時に、転写紙表面が初期接触温度から離間温度へ昇温する過程で、熱可塑性発泡樹脂層の粘性が急激に低下してしまうと、熱可塑性発泡樹脂層を構成する樹脂自体が基材に浸透してしまい、定着後の受像面の平滑性が維持できなくなるおそれがある。このため、定着時における熱可塑性発泡樹脂層の粘性変化は、比較的小さい方が好ましい。
一方、基材の透気性が悪い場合には、熱可塑性発泡樹脂層内部の空気を基材方向に逃がし難くなるため、必然的に熱可塑性発泡樹脂層表面方向へ逃がす必要がある。また、基材の透気性が良好な場合と比べると、熱可塑性発泡樹脂層を構成する樹脂自体が基材に浸透し難くなる。このため、基材の透気性が悪い場合は、熱可塑性発泡樹脂層内部の空気をより効率的に逃がす点に重点を置いて定着時における熱可塑性発泡樹脂層の粘性変化を制御することができる。言い換えれば、この場合の粘性変化は、基材の透気性が良好な場合よりも相対的により大きくすることができる。
すなわち、第1の発明では、使用される基材が低透気度(1000秒未満)であり、空気が基材を透過し易い。本発明者らはこの点に着目し、定着時に熱可塑性発泡樹脂層内部の空気を基材方向に効率的に逃がすと共に、高い光沢を得るためには熱可塑性発泡樹脂層の粘度−温度曲線の傾きRが0.015以上0.10以下の範囲内が適当であることを見出した。
熱可塑性発泡樹脂層の粘度−温度曲線の傾きRが0.015未満では定着時の樹脂の粘度の低下が遅く、熱可塑性発泡樹脂層内部の空気を基材方向に逃がすことが出来ない。このため、定着時の熱可塑性発泡樹脂層内の空隙が消失せずに残存し、この残存空隙がクッションとなり、定着後の受像層表面の平滑化を阻害してしまうため、全体的に高い光沢感が得られなくなる。
また、熱可塑性発泡樹脂層の粘度−温度曲線の傾きRが0.10をこえると定着時の樹脂の粘度が低くなりすぎ、溶融した熱可塑性発泡樹脂層が基材中に浸透しすぎてしまう。溶融した熱可塑性発泡樹脂層の基材への浸透は不均一に起こるため、定着後の受像層表面が粗れてしまい全体的に高い光沢が得られなくなる。
なお、傾きRは0.018以上0.09以下であることが好ましく。さらに好ましくは0.02以上0.08以下である。また、基材の透気度の下限は特に限定はないが、好ましくは10秒以上、より好ましくは20秒以上であり、さらに好ましくは50秒以上である。
一方、第2の発明では、使用される基材が高透気度(1000秒以上)である。この場合、定着時に基材方向へ熱可塑性発泡樹脂層内部の空気を逃がすことは難しい。そこで定着時に完全に溶融状態にすることで熱可塑性発泡樹脂層内部の空気を基材方向以外へ抜けやすくする必要がある。
すなわち、基材が高透気度(1000秒以上)である場合に、定着時に熱可塑性発泡樹脂層内部の空気を熱可塑性発泡樹脂層表面方向に効率的に逃がすと共に、高い光沢を得るためには熱可塑性発泡樹脂層の粘度−温度曲線の傾きRが0.02以上0.15以下の範囲内が適当であることを見出した。
熱可塑性発泡樹脂層の粘度−温度曲線の傾きRが0.02未満では熱可塑性発泡樹脂層が定着時に完全に溶融せず熱可塑性発泡樹脂内部に空隙が残ってしまう。
熱可塑性発泡樹脂層の粘度−温度曲線の傾きRが0.15を超える場合には熱可塑性発泡樹脂層が定着時に溶融しすぎてしまい、定着時にこの層を構成する樹脂が定着ロール等の定着部材に付着してしまう、あるいは、定着ロールに巻きついてしまう等の問題が発生する。
熱可塑性発泡樹脂層の粘度−温度曲線の傾きRは0.03以上0.15以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.04以上0.12以下である。また、基材の透気度の上限は特に限定はないが、好ましくは20000秒以下、より好ましくは15000秒以下である。
なお、熱可塑性発泡樹脂層の粘度−温度曲線の傾きRを上述した範囲内に制御する方法としては、熱可塑性発泡樹脂層の形成に使用する熱可塑性樹脂自体の物性(例えば、分子量分布等)を制御する方法が挙げられる。
また、熱可塑性発泡樹脂層の形成に使用する熱可塑性樹脂が2種類以上である場合には、互いに相溶性の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。加えて、異なる物性や構造を有する熱可塑性樹脂をブレンドして用いることにより粘度−温度曲線の傾きRを上述した範囲内に制御することができる。
具体的には、例えば重量平均分子量Mwが10000、分子量分布(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)が4.2のポリエステル樹脂は、傾きRが0.065となる。これを精製(低分子量成分および高分子量成分を除去する)することで、重量平均分子量Mwが10000、分子量分布(Mw/Mn)が2.4、傾きRが0.087のポリエステル樹脂を得ることが出来る。またポリエステル樹脂として、重量平均分子量Mwが24000で傾きRが0.10の樹脂と重量平均分子量Mwが10000で傾きRが0.06の樹脂を質量配合比6:4で混合すると傾きRが0.078の樹脂を調製することが出来る。
次に、第1の発明および第2の発明に共通する事項について説明する。
本発明において、熱可塑性発泡樹脂層表面に存在する空隙の平均直径(平均空隙径)は1.5μm以上80μm以下の範囲内であることが好ましい。
この平均空隙径が上記範囲内である場合、画像部ではトナーが埋め込まれつつ、非画像部では空隙が埋まることとなる。平均空隙径が1.5μm未満では定着時にトナーが空隙に埋まりこまず、画像部の光沢が低下してしまう場合がある。空隙の平均直径が80μmを超えると転写時にトナーは空隙に埋まるが、定着時に空隙が完全に塞がらず、定着後に空隙痕として残ってしまう。
なお、平均空隙径は2μm以上60μm以下であることがより好ましく、平均空隙径が2μm以上50μm以下であることがさらに好ましい。
また、熱可塑性発泡樹脂層表面に存在する全ての空隙と直径が80μm以上である空隙との空隙数の比(直径80μm以上の空隙数/全空隙数)は20%以下であることが好ましい。
直径が80μm以上の空隙は、定着後に空隙が完全に塞がらず、非画像部部および画像部表面に空隙痕として凹凸が残ってしまう可能性が高く、直径80μm以上の空隙数/全空隙数の値が20%を超えると光沢低下の原因となる場合がある。
直径80μm以上の空隙数/全空隙の値は5%以下であることがより好ましく、実質的に0%であることがさらに好ましい。
熱可塑性発泡樹脂層表面に存在する空隙の面積率(表面空隙面積率)は10%以上80%以下であることが好ましく、より好ましくは20%以上70%以下である。
表面空隙面積率が10%未満であると、転写時のトナーの空隙への埋まりこみが不十分であり、熱可塑性発泡樹脂層表面にトナーによる凹凸が発生し光沢が低下してしまうことがある。また、表面空隙面積率が80%を超えると熱可塑性発泡樹脂層を形成するのが困難であり、また熱可塑性発泡樹脂層の強度が低下し目的の性能を持たせることができなくなることがある。
ここで、熱可塑性発泡樹脂層表面に形成された空隙の形状が必ずしも真円ではないので、空隙の直径は画像解析装置で得られる空隙の輪郭内の面積をもとに、円相当直径に換算したものとして求めたものである。そして、これに準じて平均空隙径、全空隙数に対する直径80μm以上の空隙数の比率が求められる。また、平均空隙径、全空隙数に対する直径80μm以上の空隙数の比率、表面空隙面積率は、走査型電子顕微鏡もしくは光学顕微鏡を使用して、熱可塑性発泡樹脂層の表面を写真撮影した後、表面の気孔の輪郭を正確に透明フィルム上に黒色のペン等で描き写し、さらに、ドラムスキャナー(商標:ルーゼックスIII 、ニレコ製)を用いて測定することができる。また、表面空隙面積率は、下式(6)によって算出することができる。
・式(6) 表面空隙面積率(%)={(熱可塑性発泡樹脂層表面に存在する空隙部分の全面積)/(熱可塑性発泡樹脂層表面の全表面積)}×100
熱可塑性発泡樹脂層の基材片面当たりの塗工量は乾燥質量換算で2g/m2以上40g/m2以下であることが好ましい。塗工量が2g/m2未満では定着時にトナーを完全に樹脂層中に埋め込むことができず、光沢が低下してしまうことがある。塗工量が40g/m2より多いと熱可塑性発泡樹脂層の厚さが過大となり、損傷を受けやすいことがある。熱可塑性発泡樹脂層の塗工量は5g/m2以上30g/m2以下が好ましく、より好ましくは8g/m2以上20g/m2以下である。
熱可塑性発泡樹脂層を構成する熱可塑性樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂であれば特に限定はなく、例えばエステル結合を有する樹脂;ポリウレタン樹脂;尿素樹脂等のポリアミド樹脂;ポリスルホン樹脂;ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−プロビオン酸ビニル共重合体樹脂;ポリビニルブチラール等のポリオール樹脂、エチルセルロース樹脂、酢酸セルロース樹脂等のセルロース樹脂;ポリカプロラクトン樹脂、スチレン−無水マレイン酸樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリエーテル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂;ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、エチレンやプロピレン等のオレフィンと他のビニルモノマーとの共重合体樹脂、アクリル樹脂などを例示することができる。これらのポリマーは2種以上を組み合わせて混合物や共重合体等として用いてもよい。
熱可塑性発泡樹脂層には、顔料を含ませることもできる。顔料としては、例えば酸化亜鉛、酸化チタン、炭酸カルシウム、珪酸塩、クレー、タルク、マイカ、焼成クレー、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、リトポン、シリカ、コロイダルシリカ等の無機顔料、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、スチレン・アクリル共重合体等の真球、中空、金平糖状、ドーナツ状や偏平状などのプラスチックピグメントと称される有機顔料や、デンプン粉末、セルロース粉末等を用いることができ、これらに限定されるものではない。なお、これらの顔料は必要に応じて単独又は2種以上混合して使用することができる。
熱可塑性発泡樹脂層には、離型剤を含ませることが好適である。離型剤を含ませることで、定着時に定着ローラへの転写紙の巻き付きを防ぐと共に、定着装置側から定着部材表面へとオイルを供給せずに定着を行う所謂オイルレス定着を容易に実現させることが可能となる。
離型剤としてはワックス類、高級脂肪酸、高級アルコール、高級脂肪酸アミド等を用いることができる。ワックス類としてはカルナバワックス、ライスワックス等の植物性ワックスやパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラクタム等の石油系ワックス及びポリエチレンワックスのような合成炭化水素ワックスがあげられる。
高級脂肪酸としては、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、高級アルコールとしては、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリルアルコール、セチルアルコール、ベヘニルアルコールが上げられる。高級脂肪酸アミドとしてはステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド、メチレンビスステアリルアミド、エチレンビスステアリルアミドが挙げられる。
離型剤は、熱可塑性発泡樹脂層中に0.1質量%から20質量%配合されているのが好ましい。この配合量が0.1%未満では離型剤としての効果が不十分で、定着時に熱ローラに転写紙が巻き付いてしまうことある。また、配合量が20%より多いと熱可塑性発泡樹脂層表面への離型剤の染み出し量が多くなり、定着後の非画像部や画像部に離型剤の染み出し跡が残ってしまうことがある。
ここで、熱可塑性発泡樹脂層とは、樹脂塗工液に機械的攪拌を施して、多数の微細気泡を含有させた後、これを基材上に塗工し、さらに乾燥させるプロセスを経て形成されるものであり、表面に空隙を有する層のことである。この空隙とは熱可塑性発泡樹脂層表面の気泡の痕のことであり、熱可塑性発泡樹脂層表面の微細なキズやへこみ等とは異なる。
樹脂塗工液に気泡を発生分散させる方法(発泡方法)は、例えば遊星運動をしつつ回転する攪拌翼を有する攪拌機、例えば一般に乳化分散等に用いられるホモミキサー、カウレスディゾルバー等の攪拌機、又は、密閉系内に空気と塗工液の混合物を連続的に送り込みながら機械的に攪拌し、微細な気泡として空気を分散混合できる装置、例えば米国のガストンカウンティー社、オランダのストーク社等の連続発泡機を用いることができるが、特にこれらに限定されない。
樹脂塗工液には整泡剤や発泡剤を添加してもよい。これらは機械的攪拌能力が不足して所期の気泡含有状態が得られなかったり、あるいは、気泡を生成させた樹脂塗工液中の気泡の安定性を向上させるために添加される。
具体的には、ステアリン酸、パルミチン酸等の高級脂肪酸、ラウリル硫酸ナトリウム、ステアリン酸アンモニウム、パルミチン酸アンモニウム等の高級脂肪酸塩、及び、アルキルアルカノールアミド、ソルビタン脂肪酸エステル等の高級脂肪酸変性物などは、樹脂塗工液の発泡性を高め、気泡の分散安定性を向上させる効果が高いので特に適している。これら整泡剤や発泡剤の選択には制限はないが、樹脂塗工液の流動性を阻害したり、塗工作業性を損なうおそれのあるものは避ける方がよい。また、上記の整泡剤及び発泡剤の配合量は、樹脂塗工液に含まれる固形分(熱可塑性樹脂や、必要に応じて添加される顔料等)100質量部に対して、固形分で0〜30質量部の範囲が好ましく、1〜20質量部の範囲がより好ましい。
熱可塑性発泡樹脂層を基材上に形成する塗工方法は、メイヤーバー方式、クラビアロール方式、ロール方式、リバースロール方式、ブレード方式、ナイフ方式、エアーナイフ方式、押し出し方式、キャスト方式等の既知の方法から任意に選定することができる。
基材としては、LBKP(広葉樹晒クラフトパルプ)、NBKP(針葉樹晒クラフトパルプ)、LBSP(広葉樹晒亜硫酸パルプ)、NBSP(針葉樹晒亜硫酸パルプ)、綿パルプ等の非木材パルプ、古紙パルプ、GP(グランドパルプ)、TMP(サーモメカニカルパルプ)等従来から知られているパルプであれば何れも使用できる。また、抄紙方法については、一般の長網多筒式、丸網単筒式、ヤンキー式等の抄紙機を適宜用いることができる。また、これらに使用される填料も特に限定されるものではなく、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、チョーク等の炭酸カルシウムやカオリン、焼成クレー、バイオロフィライト、セリサイト、タルク等のケイ酸類や二酸化チタン等の無機填料、および尿素樹脂、スチレン等の有機填料を使用できる。
サイズ剤も特に限定されるものではない。ロジン系サイズ剤、合成サイズ剤、石油樹脂系サイズ剤、中性サイズ剤等のサイズ剤を使用することができ、硫酸バンド、カチオン化澱粉等、適当なサイズ剤と繊維定着剤を組み合わせて使用することもできる。この他に、紙力増強剤、染料、pH調整剤等を添加してもかまわない。
これらの基材に電気抵抗値を調整する目的で、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等の無機物や、アルキルリン酸エステル塩、アルキル硫酸エステル塩、スルホン酸ナトリウム塩、第4級アンモニウム塩などの有機系の材料を単独もしくは混合して使用することができる。
基材に平滑化処理を施す際には、通常のスーパーカレンダ、グロスカレンダ、ソフトカレンダ等の平滑化処理装置を用いて行われる。また、オンマシンやオフマシンで適宜施されてもよく、加圧装置の形態、加圧ニップの数、加温等も通常の平滑化処理装置に準じて適宜調節される。
本発明の電子写真用転写紙は、基材表面に気泡を含有した状態の樹脂塗工液を塗工、乾燥して形成された状態の熱可塑性発泡樹脂層を有するものでも良好な画像を得ることが可能であるが、さらに金属ロールと樹脂製ロール、又は、金属製ロールとコットン製ロールなどを適宜組み合わせて構成されるスーパーカレンダを使用して、その表面の平滑性をさらに向上させることができる。また塗工後、半乾燥状態もしくは乾燥状態にあるシートを、鏡面仕上げを施した加温又は非加温状態のキャストドラム等に接触させて熱可塑性発泡樹脂層の表面平滑性を一層向上させてもよい。
また、基材としてコート紙を用いる場合、原紙としては特に限定はなく、例えば抄紙pHが4.5付近である酸性抄紙、炭酸カルシウム等のアルカリ性填料を主成分として含み抄紙pHが約6の弱酸性乃至約9の弱アルカリ性にある中性抄紙等の紙基体が用いられる。基材として使用されるコート紙は少なくとも片面に主として接着剤と顔料とを含む塗布液を塗工して得られる塗工層を有するものが用いられる。
顔料塗工層用接着剤としては、水溶性及び/または水分散性の高分子化合物が用いられ、例えば、カチオン性澱粉、両性澱粉、酸化澱粉、酵素変性澱粉、熱化学変性澱粉、エステル化澱粉、エ−テル化澱粉等の澱粉類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、ゼラチン、カゼイン、大豆蛋白、天然ゴム等の天然あるいは半合成高分子化合物、ポリビニルアルコール、イソプレン、ネオプレン、ポリブタジエン等のポリジエン類、ポリブテン、ポリイソブチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリアルケン類、ビニルハライド、酢酸ビニル、スチレン、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド、メチルビニルエーテル等のビニル系重合体や共重合体類、スチレン−ブタジエン系、メチルメタクリレート−ブタジエン系等の合成ゴムラテックス、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、オレフィン−無水マレイン酸樹脂、メラミン樹脂等の合成高分子化合物等を用いることができる。そしてこれらの中から、電子写真用転写紙の品質目標に応じて1種あるいは2種以上が適宜選択して使用される。
接着剤の配合割合は、顔料100質量部に対して5〜50質量部の範囲内にあることが好ましい。それが5質量部未満では、得られた塗工層上に熱可塑性発泡樹脂層を塗工する時に基材の表面が樹脂塗工液によって侵されるため、良好な白紙光沢度を得ることが出来ない。また、配合割合が50質量部を越えると、顔料塗工層を塗工時に泡が発生し、塗工面にザラツキを生ずるため、良好な白紙光沢度が得られない。
顔料としては、例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン、構造性カオリン、デラミカオリン、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、シリカ、アルミノ珪酸マグネシウム、微粒子状珪酸カルシウム、微粒子状炭酸マグネシウム、微粒子状軽質炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、ベントナイト、ゼオライト、セリサイト、スメクタイト等の鉱物質顔料や、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂並びにそれらの微小中空粒子や貫通孔型の有機顔料等が挙げられ、これらの中から1種あるいは2種以上が用いられる。
この顔料塗工層用塗工液中には、これらの他に各種助剤、例えば界面活性剤、pH調節剤、粘度調節剤、柔軟剤、光沢付与剤、分散剤、流動変性剤、導電防止剤、安定化剤、帯電防止剤、架橋剤、酸化防止剤、サイズ剤、蛍光増白剤、着色剤、紫外線吸収剤、消泡剤、耐水化剤、可塑剤、滑剤、防腐剤、香料等が必要に応じて適宜使用することも可能である。
顔料塗工層の塗工量については、本発明の電子写真用転写紙の使用目的に応じて適宜に選択されるものであるが、一般的には、基材表面の凹凸を完全に覆う程度の量が必要であり、乾燥質量で2〜8g/m2であることが好ましい。塗工層を形成する塗被方法としては一般に公知の塗被装置、例えばブレードコータ、エヤーナイフコータ、ローラコータ、リバースローラコータ、バーコータ、カーテンコータ、ダイコータ、グラビアコータ、チャンプレックスコータ、ブラシコータ、ツーローラあるいはメータリングブレード式のサイズプレスコータ、ビルブレードコータ、ショートドウェルコータ、ゲートローラコータ等が適宜用いられる。
顔料塗工層は、基材の片面或いは両面に形成され、塗工層は1層あるいは必要に応じて2層以上の中間層を設け、多層構造にすることも可能である。なお両面塗工、又は多層構造にする場合、各々の塗工液が同一また同塗工量である必要はなく、所要の品質レベルに応じて適宜調整して配合されればよい。また基材の片面に塗工層を設けた場合、裏面に合成樹脂層や接着剤と顔料等からなる塗被層又は帯電防止層等を設けて、カール発生防止、印刷適性付与、及び給排紙適性等を付与することも可能である。さらに基材の裏面に種々の加工、例えば粘着、磁性、難燃、耐熱、耐水、耐油、防滑等の後加工を施すことにより、各種の用途適性を付加することも勿論可能である。
顔料塗工層を有する基材は、通常の乾燥工程や表面処理工程等において、水分含有量が3〜10質量%、好ましくは4〜8質量%程度となるように調整して仕上げられる。
また基材に平滑化処理を施す際には、通常のスーパーカレンダ、グロスカレンダ、ソフトカレンダ等の平滑化処理装置を用いて行われる。また、オンマシンやオフマシンで適宜施されてもよく、加圧装置の形態、加圧ニップの数、加温等も通常の平滑化処理装置に準じて適宜調節される。ただし、本発明の転写紙の基材として用いる場合、低透気度と高平滑を両立するために加圧荷重を弱くする、顔料塗工層の顔料の粒子径を大きくし透気度を低くすることが好ましい。
しかし、過度の圧力の下で上記平滑仕上げ処理を施すと、熱可塑性発泡樹脂層の気泡を取り囲む樹脂壁を破壊し、塗工層を緻密化して断熱性やクッション性を低下させたり、また、熱可塑性発泡樹脂層表面の気孔を破壊して熱可塑性発泡樹脂層の有する優れた転写性能を失うこともあるので、前記の平滑仕上げ処理に際しては処理条件に対して十分に配慮する必要がある。
また、本発明の電子写真用転写紙は、温度28℃、相対湿度85%において、その表面電気抵抗が8.0×108Ω以上となるように組成が調整されたものであることが好ましい。
(画像形成方法)
以下、画像形成方法について詳しく説明する。
本発明の画像形成方法は、公知の電子写真方式を利用した画像形成方法であり、被転写体として本発明の電子写真用転写紙を用いることを特徴とする。画像形成方法のプロセス自体は、特に限定されないが、具体的には以下に説明する画像形成方法であることが好ましい。
すなわち、潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像を電子写真用現像剤により現像しトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記被転写体上に転写されたトナー像を前記被転写体上に加熱圧着する定着工程とを含むことが好ましい。また、定着工程は、オイルレス定着により施されることが望ましい。
なお、オイルレス定着とは、定着に際して、定着部材表面にオイル等の離型剤を含まない状態で定着する定着方法であり、一般的には従来の定着装置から定着部材表面に離型剤を供給する手段を省いた定着装置を用いて行われる定着方法である。また、上記したような画像形成方法において、4つの工程以外に、必要に応じて他の工程を有していてもよい。
オイルレス定着によれば、オイルを使用しないために、得られた画像表面のざらつきが抑えられると共に、画像表面への筆記が容易になる。
また、電子写真用現像剤は、トナーとキャリアとからなる2成分系、あるいは、トナーのみからなる1成分系のいずれであってもよく、トナーやキャリアとしては公知のものを利用することができる。
トナーの構成する結着樹脂、着色剤、離型剤やその他の添加剤についても公知の材料を適宜組み合わせて用いることができ、例えば、結着樹脂としては、ポリエステル樹脂あるいはスチレン−アクリル樹脂等が主に用いることができる。トナーの製造方法としては特に限定されず、粉砕法、重合法等、公知のいかなるトナー製造方法を用いてもかまわない。
次に、本発明の画像形成方法について、図面を用いて具体的に説明する。図1は、本発明の画像形成方法に好適に用いられる画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図1中、1は熱定着ローラ、2は圧着ローラ、3は加熱源、11は感光体(潜像担持体)、12はローラ型帯電器、13は露光装置、14aは現像剤(シアン)を搭載した現像器、14bは現像剤(マゼンタ)を搭載した現像器、14cは現像剤(イエロー)を搭載した現像器、14dは現像剤(ブラック)を搭載した現像器14a、14は現像装置、15は中間転写体、16はクリーナー、17は光除電器、18a、18b及び18cは支軸ローラ、19は転写用ローラ、20は被転写体(本発明の電子写真用転写紙)を表す。
図1に示す画像形成装置は、矢印R方向に回転可能な感光体11の周囲に時計回り方向に、ローラ型帯電器12、露光装置13、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各現像剤を搭載した現像器14a、14b、14c、14dを内臓した現像装置14、ベルト状の中間転写体15、クリーナー16、及び、光除電器17が、この順序で配置されている。
中間転写体15は、その内周面に配置された支軸ローラー18a、18b及び18cにより張架されており、矢印P方向に回転可能である。支軸ローラー18aは、中間転写体15を介して、感光体11と圧接している。支軸ローラー18cは、中間転写体15を介して、転写用ローラー19と圧接している。
また、中間転写体15の外周面と転写用ローラー19との当接部は、被転写体20が矢印Q方向に挿通可能である。中間転写体15の外周面と転写用ローラー19との当接部の矢印Q方向側には、熱定着ローラ1とこれに圧接する加圧ローラ2とからなる熱ローラ定着装置が配置されており、熱定着ローラ1と加圧ローラ2との当接部を、中間転写体15の外周面と転写用ローラー19との当接部を通過した被転写体20が矢印Q方向に挿通可能である。
図1に示す画像形成装置を用いた画像形成は以下のように行われる。まず、ローラ型帯電器12により矢印R方向に回転する感光体11表面を帯電させる。感光体11表面の帯電した部分に、露光装置13から、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応した画像情報に基づいて照射される照射光Lにより感光体11表面を露光し潜像を形成する。この感光体11表面に形成された潜像は、現像装置14に内蔵された現像器14a、14b、14c、14dにてそれぞれ現像され、各色毎にトナー像が形成される。現像されたトナー像は、ベルト状の中間転写体15の外周面上に転写される。
中間転写体15の外周面上に転写されたトナー像は、中間転写体15の矢印P方向への進行に伴い、支軸ローラー18cと中間転写体15を介して圧接されている転写用ローラ19との間まで移動する。中間転写体15の外周面上のトナー像が、支軸ローラー18cと中間転写体15とを介して圧接されている転写用ローラ19との当接部(ニップ部)を通過する際、このニップ部を矢印Q方向へと挿通された被転写体20上に転写される。被転写体20上に転写されたトナー像は、被転写体20が熱定着ローラ1と加圧ローラ2との当接部を矢印Q方向に通過する際に被転写体20上に定着され、画像が形成される。
なお、感光体11は、トナー像を中間転写体15の外周面上に転写した後、さらに矢印R方向に回転し、感光体11上残存したトナーをクリーナー16によって除去し、感光体11上に残存した残留電荷を光除電器17によって除電することにより、次の画像形成に備える。
本発明の画像形成方法に用いる定着装置としては、接触型熱定着装置が使用でき、例えば芯金上にゴム弾性層を有し、必要に応じて定着部材表面層を具備した熱定着ローラと、芯金上にゴム弾性層を有し、必要に応じて定着部材表面層を具備した加圧ローラとからなる熱ローラ定着装置や、このようなローラとローラとの組み合わせ以外にも、2つの部材のいずれかが加熱及び/又は加圧機能を有するローラとベルトとの組み合わせ、また、ベルトとベルトとの組み合わせに代えた定着装置を使用することができる。
定着部材の基材(コア)には、耐熱性に優れ、変形に対する強度が強く、熱伝導性の良い材質が選択され、ローラ型の定着装置の場合には、例えばアルミ、鉄、銅等が選択され、ベルト型の定着装置の場合には、例えばポリイミドフィルム、ステンレス製ベルト等が選択される。ローラ型基材の表面には、通常シリコーンゴム、フッ素ゴム等からなる弾性ゴム層を表面に設けている。
前記定着部材は、目的に応じて各種の添加剤等を含有していてもよく、例えば、磨耗性向上、抵抗値制御等の目的でカーボンブラックや金属酸化物、SiCなどのセラミックス粒子等を含有してもよい。
次に、定着工程について図面を用いて詳細に説明する。図2は本発明の画像形成方法の定着工程に用いられる定着装置の一例を示す概略構成図である。図2中、1は熱定着ローラ、2は加圧ローラ、3は加熱源、4は定着部材表面層、5は弾性層、6はトナー像、7は被転写体(本発明の電子写真用転写紙)を意味する。なお、図2中に示される符号1、2は図1中に示す符号1、2と基本的に同じ機能を有するものである。
図2に示す定着装置は、定着部材がローラ形状を有する装置であり、その基本的な構成は、熱定着ローラ1と、これに対向配置された加圧ローラ2とからなる。熱定着ローラ1は、その内部に加熱するための加熱源3が内蔵され、加熱源3を内包するように弾性層5等の層が少なくとも1層以上設けられており、弾性層5の外周面には、最も外周に位置する定着部材表面層4が設けられている。
また、加圧ローラ2は、その内部に加熱するための加熱源3が内蔵され、加熱源3を内包し、最も外周に位置する弾性層5等の層が少なくとも1層以上設けられている。なお、加熱源3は加圧ローラ2内部に設けなくてもよい。また、加熱源3は、不図示の温度制御装置により所望の加熱温度が得られるように制御される。
熱定着ローラ1と、加圧ローラ2との当接部は、熱定着ローラ1に接する面側にトナー像6が形成された被転写体7が矢印S方向に挿通可能であり、この当接部を被転写体7が通過する際にトナー像6が加熱・加圧されることにより定着され、被転写体7表面に画像が形成される。
熱定着ローラ1の周囲には、必要に応じてさらに、熱定着ローラ1の表面に付着したトナーを除去するためのクリーニング部材、被転写体7を熱定着ローラ1表面から剥離させる爪(フィンガー)などを配置してもよい。
熱定着ローラ1及び/又は加圧ローラ2には、単層又は積層構造の弾性層5を備えていることが好ましく、弾性層5の厚みとしては、0.1〜3mmの範囲内であることが好ましく、0.5〜2mmの範囲内であることがより好ましい。弾性層5には、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴムが用いられ、そのゴム硬度は、60以下が好ましい。定着部材が弾性層5を有すると、被転写体7上のトナー画像6の凹凸に追従して前記定着部材が変形し、定着後における画像表面の平滑性を向上させることができる点で有利である。なお、弾性層5の厚みが3mmを越える場合には、定着部材の熱容量が大きくなり、定着部材を所望の温度まで加熱するのに長い時間を要する上、消費エネルギーも増大してしまう場合がある。また、弾性層の厚みが0.1mm未満である場合には薄すぎると、定着部材の変形がトナー画像の凹凸に追従できなくなり、溶融ムラが発生し、また、剥離に有効な弾性層の歪みが得られない場合がある。
下記に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが,勿論、本発明の範囲はそれらにより限定されるものでない。なお実施例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り、「質量部」及び「質量%」を示す。
(実施例1)
市販の上質紙(OKプリンス上質 王子製紙社製、坪量157g/m2、透気度24秒)を基材の片面に、下記組成の気泡を含有させた樹脂塗工液を、発泡後直ちにアプリケーターバーを用いて塗工して熱可塑性発泡樹脂層を形成し、坪量167g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表1に示す。
〔樹脂塗工液の調製〕
・熱可塑性樹脂A:ポリエステル樹脂(ポリエスターWR−961 日本合成化学工業社製)とポリエステル樹脂(ファインテックスES−675 大日本インキ化学工業社製)とを質量比で1:2の割合で混合した混合樹脂:100質量部
・整泡剤(高級脂肪酸系、DC100A、サンノプコ社製):10質量部
・増粘剤(カルボキシメチルセルロース、AGガムSG、第一工業製薬社製):5質量部
・離型剤(ポリエーテル変性シリコーンオイル、KF−354L、信越化学社製):5質量部
以上の成分を混合した樹脂塗工液を連続発泡機(商品名:ターボホイップTW−70、愛工舎製作所社製)を使用して、攪拌速度1000rpmで空気と混合、攪拌して、発泡倍率が3倍となるように発泡処理を施した。
また、調製した樹脂塗工液を塗布乾燥させたサンプルの粘度を温度を変えてフローテスターにより測定したところ、粘度が1×104pa・sとなる温度は93℃、粘度−温度曲線の傾きRは0.038であった。
(実施例2)
市販のマット紙(ロストンカラーホワイト、王子製紙社製、坪量157g/m2、透気度900秒)を基材として用いる以外は実施例1と同様にして、坪量167g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表1に示す。
(実施例3)
市販のコート紙(JDコート紙、王子製紙社製、坪量157g/m2、透気度1500秒)を基材として用いる以外は実施例1と同様にして、坪量167g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表1に示す。
(実施例4)
市販のキャストコート紙(ミラーコートプラチナ、王子製紙社製、坪量157g/m2、透気度16000秒)を基材として用いる以外は実施例1と同様にして、坪量167g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表1に示す。
(実施例5)
気泡を含有させた下記組成の樹脂塗工液を用い、攪拌条件、発泡倍率を変更する以外は実施例1と同様にして坪量167g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表1に示す。
〔樹脂塗工液の調製〕
・熱可塑性樹脂B:スチレンアクリル樹脂(ザイクセンAC 住友精化社製):100質量部
・整泡剤(高級脂肪酸系、DC100A、サンノプコ社製):10質量部
・増粘剤(カルボキシメチルセルロース、AGガムSG、第一工業製薬社製):5質量部
・離型剤(ポリエーテル変性シリコーンオイル、KF−354L、信越化学社製):5質量部
以上の成分を混合した樹脂塗工液を連続発泡機(商品名:ターボホイップTW−70、愛工舎製作所社製)を使用して、攪拌速度3000rpmで空気と混合、攪拌して、発泡倍率が3倍となるように発泡処理を施した。
また、調製した樹脂塗工液を塗布乾燥させたサンプルの粘度を温度を変えてフローテスターにより測定したところ、粘度が1×104pa・sとなる温度は62℃、粘度−温度曲線の傾きRは0.092であった。
(実施例6)
気泡を含有させた下記組成の樹脂塗工液を用い、攪拌条件、発泡倍率を変更する以外は実施例1と同様にして坪量167g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表1に示す。
〔樹脂塗工液の調製〕
・熱可塑性樹脂C:スチレンアクリル樹脂(ザイクセンAC 住友精化社製)とポリエステル樹脂(ファインテックスES−675 大日本インキ化学工業社製)とを質量比で4:1の割合で混合した混合樹脂:100質量部
・整泡剤(高級脂肪酸系、DC100A、サンノプコ社製):10質量部
・増粘剤(カルボキシメチルセルロース、AGガムSG、第一工業製薬社製):5質量部
・離型剤(ポリエーテル変性シリコーンオイル、KF−354L、信越化学社製):5質量部
以上の成分を混合した樹脂塗工液を連続発泡機(商品名:ターボホイップTW−70、愛工舎製作所社製)を使用して、攪拌速度500rpmで空気と混合、攪拌して、発泡倍率が2倍となるように発泡処理を施した。
また、調製した樹脂塗工液を塗布乾燥させたサンプルの粘度を温度を変えてフローテスターにより測定したところ、粘度が1×104pa・sとなる温度は70℃、粘度−温度曲線の傾きRは0.018であった。
(実施例7)
気泡を含有させた下記組成の樹脂塗工液を用い、塗工量を4g/m2に変更する以外は実施例4と同様にして坪量161g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表1に示す。
〔樹脂塗工液の調製〕
・熱可塑性樹脂D:スチレンアクリル樹脂(ザイクセンAC 住友精化社製)とポリエステル樹脂(フェニックスPE−723 フタバファインケミカル社製)とを質量比で1:1の割合で混合した混合樹脂:100質量部
・整泡剤(高級脂肪酸系、DC100A、サンノプコ社製):10質量部
・増粘剤(カルボキシメチルセルロース、AGガムSG、第一工業製薬社製):5質量部
・離型剤(パラフィンワックス、HNP−9、日本精鑞社製):5質量部
以上の成分を混合した樹脂塗工液を連続発泡機(商品名:ターボホイップTW−70、愛工舎製作所社製)を使用して、攪拌速度1000rpmで空気と混合、攪拌して、発泡倍率が3倍となるように発泡処理を施した。
また、調製した樹脂塗工液を塗布乾燥させたサンプルの粘度を温度を変えてフローテスターにより測定したところ、粘度が1×104pa・sとなる温度は76℃、粘度−温度曲線の傾きRは0.026であった。
(実施例8)
気泡を含有させた下記組成の樹脂塗工液を用い、塗工量を36g/m2に変更する以外は実施例4と同様にして坪量193g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表1に示す。
〔樹脂塗工液の調製〕
・熱可塑性樹脂E:ポリエステル樹脂(ポリエスターWR−961 日本合成化学工業社製)とスチレンアクリル樹脂(ザイクセンAC 住友精化社製)とを質量比で4:1の割合で混合した混合樹脂:100質量部
・整泡剤(高級脂肪酸系、DC100A、サンノプコ社製):10質量部
・増粘剤(カルボキシメチルセルロース、AGガムSG、第一工業製薬社製) 5質量部
・離型剤:(ポリエーテル変性シリコーンオイル、KF−354L、信越化学社製):5質量部
以上の成分を混合した樹脂塗工液を連続発泡機(商品名:ターボホイップTW−70、愛工舎製作所社製)を使用して、攪拌速度1000rpmで空気と混合、攪拌して、発泡倍率が3倍となるように発泡処理を施した。
また、調製した樹脂塗工液を塗布乾燥させたサンプルの粘度を温度を変えてフローテスターにより測定したところ、粘度が1×104pa・sとなる温度は77℃、粘度−温度曲線の傾きRは0.10であった。
(比較例1)
実施例1で調製した樹脂塗工液を発泡させずに、基材に塗工し熱可塑性樹脂層を形成し、坪量167g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表に示す。
(比較例2)
実施例3で使用した基材に実施例6で用いた樹脂塗工液を塗工し、攪拌条件、発泡倍率を変更して坪量167g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表に示す。
(比較例3)
実施例4で使用した基材の片面に気泡を含有させた下記組成の樹脂塗工液を用い、実施例1と同様にして坪量167g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表に示す。
〔樹脂塗工液の調製〕
・熱可塑性樹脂F(スーパーエステルE−720 荒川化学工業社製):100質量部
・整泡剤(高級脂肪酸系、DC100A、サンノプコ社製):10質量部
・増粘剤(カルボキシメチルセルロース、AGガムSG、第一工業製薬社製):5質量部
・離型剤:(ポリエーテル変性シリコーンオイル、KF−354L、信越化学社製):5質量部
以上の成分を混合した樹脂塗工液を連続発泡機(商品名:ターボホイップTW−70、愛工舎製作所社製)を使用して、攪拌速度1000rpmで空気と混合、攪拌して、発泡倍率が3倍となるように発泡処理を施した。
また、調製した樹脂塗工液を塗布乾燥させたサンプルの粘度を温度を変えてフローテスターにより測定したところ、粘度が1×104pa・sとなる温度は99℃、粘度−温度曲線の傾きRは0.16であった。
(比較例4)
気泡を含有させた下記組成の樹脂塗工液を用い、塗工量を1g/m2とする以外は実施例1と同様にして坪量158g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表に示す。
〔樹脂塗工液の調製〕
・熱可塑性樹脂G:ポリエステル樹脂(ファインテックスES−850 大日本インキ化学工業社製):100質量部
・整泡剤(高級脂肪酸系、DC100A、サンノプコ社製):10質量部
・増粘剤(カルボキシメチルセルロース、AGガムSG、第一工業製薬社製):5質量部
・離型剤:(ポリエーテル変性シリコーンオイル、KF−354L、信越化学社製):5質量部
以上の成分を混合した樹脂塗工液を連続発泡機(商品名:ターボホイップTW−70、愛工舎製作所社製)を使用して、攪拌速度500rpmで空気と混合、攪拌して、発泡倍率が3倍となるように発泡処理を施した。
また、調製した樹脂塗工液を塗布乾燥させたサンプルの粘度を温度を変えてフローテスターにより測定したところ、粘度が1×104pa・sとなる温度は56℃、粘度−温度曲線の傾きRは0.063であった。
(比較例5)
気泡を含有させた下記組成の樹脂塗工液を用い、塗工量を45g/m2にする以外は実施例1と同様にして坪量202g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表に示す。
〔樹脂塗工液の調製〕
・熱可塑性樹脂H:ポリエステル樹脂(ポリエスターWR−905 日本合成化学工業社製):100質量部
・整泡剤(高級脂肪酸系、DC100A、サンノプコ社製):10質量部
・増粘剤(カルボキシメチルセルロース、AGガムSG、第一工業製薬社製):5質量部
・離型剤(ポリエーテル変性シリコーンオイル、KF−354L、信越化学社製):5質量部
以上の成分を混合した樹脂塗工液を連続発泡機(商品名:ターボホイップTW−70、愛工舎製作所社製)を使用して、攪拌速度500rpmで空気と混合、攪拌して、発泡倍率が3倍となるように発泡処理を施した。
また、調製した樹脂塗工液を塗布乾燥させたサンプルの粘度を温度を変えてフローテスターにより測定したところ、粘度が1×104pa・sとなる温度は135℃、粘度−温度曲線の傾きRは0.055であった。
(比較例6)
気泡を含有させた下記組成の樹脂塗工液を用いる以外は実施例1と同様にして坪量167g/m2の電子写真用転写紙を得た。基材および熱可塑性発泡樹脂層の諸特性を表に示す。
〔樹脂塗工液の調製〕
・熱可塑性樹脂(スチレンアクリル酸樹脂、ジョンクリル52、ジョンソンポリマー社製):100質量部
・整泡剤(高級脂肪酸系、DC100A、サンノプコ社製):10質量部
・増粘剤(カルボキシメチルセルロース、AGガムSG、第一工業製薬社製):5質量部
・離型剤(ポリエーテル変性シリコーンオイル、KF−354L、信越化学社製):5質量部
以上の成分を混合した樹脂塗工液を連続発泡機(商品名:ターボホイップTW−70、愛工舎製作所社製)を使用して、攪拌速度1000rpmで空気と混合、攪拌して、発泡倍率が3倍となるように発泡処理を施した。
また、調製した樹脂塗工液を塗布乾燥させたサンプルの粘度を温度を変えてフローテスターにより測定したところ、粘度が1×104pa・sとなる温度は95℃、粘度−温度曲線の傾きRは0.012であった。
(品質評価方法)
得られた各電子写真用転写紙の各評価結果を表1及び表2に示す。なお、画像形成テストおよび表1,2中に示す各評価項目についての測定方法の詳細は以下の通りである。
〔画像の形成〕
得られた電子写真転写紙は、図1と同様な構成の画像形成装置(DocuCentreColor 500、富士ゼロックス株式会社製、図2と同様なオイルレス定着機構配備)により、定着条件として厚紙2モードで画像を出力し評価した。
〔坪量測定方法〕
JIS P 8124に示される方法に基づき測定した。
〔粘度の測定方法〕
粘度の測定および粘度−温度曲線の作成にはフローテスター(CFT−500、島津製作所製)を使用した。測定サンプルは、熱可塑性発泡樹脂層(あるいは熱可塑性樹脂層)の形成に用いる樹脂塗工液をあらかじめ絶乾状態にしたもの1.2gをサンプラーで円柱状にしたものを用いた。
測定条件は、試験圧力10kgf、昇温速度3℃/min、プレヒートタイム300秒、サンプル台中心部の空孔直径0.5mm、空孔の厚さ(長さ)1mmとした。
〔空隙に関する測定方法〕
熱可塑性発泡樹脂層の表面の空隙の平均空隙径、全空隙数に対する直径80μm以上の空隙数の個数比率、表面空隙面積率は、走査型電子顕微鏡もしくは光学顕微鏡を使用して、熱可塑性発泡樹脂層の表面を写真撮影した後、表面の気孔の輪郭を正確に透明フィルム上に黒色のペン等で描き写し、さらに、ドラムスキャナー(商標:ルーゼックスIII 、ニレコ製)を用いて測定した。
なお、熱可塑性発泡樹脂層表面上に形成された空隙の形状は、必ずしも真円ではないので、空隙径は画像解析装置で得られる空隙の輪郭内の面積をもとに、円相当直径に換算した値を利用した。そして、これに準じて上述した3つの値を算出した。なお、表面空隙面積率は、既述した式(6)に基づき算出した。
〔光沢度(グロス)の測定方法〕
JIS Z 8741に示される方法に基づき、光沢測定器(GM−26D型、村上色彩研究所社製)を使用し、定着後画像部について入射角と受光角が60度の条件で光沢度を測定した。
〔Δグロス:画像部光沢の均一性の評価〕
高精細カラーディジタル標準画像データ(ISO/JIS−SCID JIS X 9201−1995準拠、財団法人 日本規格協会発行)のカラーチャート(S7)画像サンプルを作製し画像部のΔグロスで確認した。ここでΔグロスとは下式(7)で定義される値である。
・式(7) Δグロス(%)=最大光沢部(%)−最小光沢部(%)
なお、表1および2に示す評価結果は以下の評価基準に基づくものである。
−Δグロス評価基準−
◎:Δグロス値が5%未満
○:Δグロス値が5%以上10%未満
△:Δグロス値が10%以上20%未満
×:Δグロス値が20%以上
〔画像段差の評価〕
非画像部と画像部との境界部の高低差を画像段差として評価した。測定方法は超深度形状顕微鏡(VK−8000、キーエンス社製)を用い、三次色100%定着画像部と非画像部との段差を測定した。なお、表1および2中に示す値は5箇所の測定値の平均値である。
Figure 0004206974
Figure 0004206974
表1及び表2の結果から明らかなように、本発明の電子写真用転写紙を用いれば、トナーの埋まりこみが良好で、画像形成面全体の光沢差が無く、且つ、光沢感のある画像を得ることができ、実用上極めて有用なものであることがわかる。
本発明の画像形成方法に好適に用いられる画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の画像形成方法の定着工程に用いられる定着装置の一例を示す概略構成図である。
符号の説明
1 熱定着ローラ
2 加圧ローラ
3 加熱源
4 定着部材表面層
5 弾性層
6 トナー像
7 被転写体(電子写真用転写紙)
11 感光体
12 ローラ型帯電器
13 露光装置
14 四色現像器(14a、14b、14c、14d)
15 中間転写体
16 クリーナー
17 光除電器
18 支軸ローラ(18a、18b、18c)
19 転写用ローラ
20 被転写体(電子写真用転写紙)

Claims (4)

  1. JIS P 8117に基づき測定された透気度が1000秒未満の基材と、該基材の少なくとも片面に設けられた空隙を有する熱可塑性発泡樹脂層とを有してなる電子写真用転写紙において、
    前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度が1×104Pa・sとなる温度が60℃以上100℃以下の範囲内であり、
    且つ、前記熱可塑性発泡樹脂層の下式(1)で定義される粘度−温度曲線の傾きRが0.015以上0.10以下の範囲内であることを特徴とする電子写真用転写紙。
    ・式(1) R={Log(ηt)−Log(ηt+20)}/20
    〔式(1)中、ηtは1×104Pa・sを表し、ηt+20は粘度ηtを示す温度よりも20℃高い温度における前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度(Pa・s)を表す。〕
  2. JIS P 8117に基づき測定された透気度が1000秒以上の基材と、該基材の少なくとも片面に設けられた空隙を有する熱可塑性発泡樹脂層とを有してなる電子写真用転写紙において、
    前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度が1×104Pa・sとなる温度が60℃以上100℃以下であり、
    且つ、前記熱可塑性発泡樹脂層の下式(2)で定義される粘度−温度曲線の傾きRが0.02以上0.15以下の範囲内であることを特徴とする電子写真用転写紙。
    ・式(2) R={Log(ηt)−Log(ηt+20)}/20
    〔式(2)中、ηtは1×104Pa・sを表し、ηt+20は粘度ηtを示す温度よりも20℃高い温度における前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度(Pa・s)を表す。〕
  3. 潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像を電子写真用現像剤を用いて現像しトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記トナー像を前記被転写体表面に加熱圧着する定着工程とを含み、
    前記被転写体が、JIS P 8117に基づき測定された透気度が1000秒未満の基材と、該基材の少なくとも片面に前記トナー像を受像するために設けられた空隙を有する熱可塑性発泡樹脂層とを有してなる画像形成方法において、
    前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度が1×104Pa・sとなる温度が60℃以上100℃以下の範囲内であり、
    且つ、前記熱可塑性発泡樹脂層の下式(3)で定義される粘度−温度曲線の傾きRが0.015以上0.10以下の範囲内であることを特徴とする画像形成方法。
    ・式(3) R={Log(ηt)−Log(ηt+20)}/20
    〔式(3)中、ηtは1×104Pa・sを表し、ηt+20は粘度ηtを示す温度よりも20℃高い温度における前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度(Pa・s)を表す。〕
  4. 潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像を電子写真用現像剤を用いて現像しトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記トナー像を前記被転写体表面に加熱圧着する定着工程とを含み、
    前記被転写体が、JIS P 8117に基づき測定された透気度が1000秒以上の基材と、該基材の少なくとも片面に前記トナー像を受像するために設けられた空隙を有する熱可塑性発泡樹脂層とを有してなる画像形成方法において、
    前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度が1×104Pa・sとなる温度が60℃以上100℃以下の範囲内であり、
    且つ、前記熱可塑性発泡樹脂層の下式(4)で定義される粘度−温度曲線の傾きRが0.02以上0.15以下の範囲内であることを特徴とする画像形成方法。
    ・式(4) R={Log(ηt)−Log(ηt+20)}/20
    〔式(4)中、ηtは1×104Pa・sを表し、ηt+20は粘度ηtを示す温度よりも20℃高い温度における前記熱可塑性発泡樹脂層の粘度(Pa・s)を表す。〕
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