JP4807090B2 - 液体現像装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液体現像装置および画像形成装置に関するものである。
従来より、記録媒体上に画像を形成する方法として、絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤を用いる方法が知られている。
この液体現像剤を用いる方法は、トナーを乾式状態で用いる乾式トナーに比べ、トナー粒子の凝集が効果的に防止されるため、微細なトナー粒子を用いることが可能であり、また、結着樹脂として、低軟化点(低軟化温度)のものを用いることができる。その結果、液体現像剤を用いた画像形成装置では、細線画像の再現性が良く、階調再現性が良好で、カラーの再現性に優れた画像を得ることができるという特徴を有している。
液体現像剤に用いる絶縁性液体としては、一般に、化学的安定性が高いことから、石油系炭化水素やシリコーンオイル等が用いられている。
しかしながら、液体現像剤を用いた方法では、定着の際にトナー粒子の表面に付着した絶縁性液体が、記録媒体中に染み込み、定着強度を低下させるという問題があった。また、この染み込みにより、記録媒体に対してボールペン等で追記するのが困難となるという問題もあった。
このような問題を解決するために、絶縁性液体として植物油等の天然由来の油脂を用い、この油脂の酸化重合反応を、定着に利用する試みが行われている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、特許文献1では、酸化重合を促進させる脂肪酸金属塩等の酸化重合促進剤を用いて定着特性を向上させているが、このような酸化重合促進剤は、得られる画像の色味を低下させるため、カラー現像に適用するのが困難であった。
特開2000−162829号公報
本発明の目的は、得られる画像の画質の低下を防止しつつ、トナー粒子を記録媒体に強固に定着させることができ、かつ、環境に優しい液体現像装置および画像形成装置を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液体現像装置は、不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤を用いて、記録媒体上にカラー画像を形成する液体現像装置であって、
色の異なる複数の液体現像剤を用いて、各色に対応した単色像を形成する複数の現像部と、
複数の前記現像部で形成された複数の前記単色像が順次転写され、転写された複数の前記単色像を重ね合わせてなる中間転写像を形成する中間転写部と、
前記中間転写像を前記記録媒体に転写する2次転写部とを有し、
複数の前記現像部のうち、前記中間転写部に対して、最後に前記単色像を転写する前記現像部は、定着時において前記不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応を促進する酸化重合促進剤を含む液体現像剤を収容し、
複数の前記現像部のうち、前記中間転写部に対して、最後に前記単色像を転写する前記現像部以外の現像部は、前記酸化重合促進剤を実質的に含まない液体現像剤を収容し、
前記現像部は、前記液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部を有し、
少なくとも、最後に前記単色像を転写する前記現像部の前記液体現像剤貯留部には、酸化された前記不飽和脂肪酸成分を還元する、主としてゼオライトで構成された還元部材が配されていることを特徴とする。
これにより、得られる画像の画質の低下を防止しつつ、トナー粒子を記録媒体に強固に定着させることができ、かつ、環境に優しい液体現像装置を提供することができる。
本発明の液体現像装置では、前記中間転写部に対して、最後に前記単色像を転写する前記現像部は、ブラックに対応した単色像を形成する現像部であることが好ましい。
これにより、得られる画像の画質の低下をより効果的に防止することができる。
本発明の液体現像装置では、前記酸化重合促進剤は、カプセル化された状態で前記液体現像剤中に含まれることが好ましい。
これにより、不飽和脂肪酸成分の不本意な酸化重合反応を防止することができ、かつ、定着時において、カプセルが定着時の圧力等によって潰れ、不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応を確実に進行させることができる。
本発明の画像形成装置は、不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体および第1のトナーを有する第1の液体現像剤を現像する第1現像部と、
前記第1現像部で現像された第1の像を担持する第1像担持体と、
前記第1像担持体に現像された前記第1の像が転写される転写媒体と、
前記転写媒体に前記第1の像を転写する第1転写部と、
前記第1のトナーとは異なる色の第2のトナー、前記不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体、および前記不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応を促進する酸化重合促進剤を含む第2の液体現像剤を現像する第2現像部と、
前記第2現像部で現像された第2の像を担持する第2像担持体と、
前記第1の像が転写された前記転写媒体に前記第2の像を転写する第2転写部と、
前記第2の像が転写された転写媒体から記録媒体に前記第1の像および前記第2の像を転写する転写部と、
前記記録媒体に転写された像を加熱定着する定着部と、
を有し、
前記第2の像が最後に前記転写部へ転写される像であり、
前記第1の液体現像剤は、前記酸化重合促進剤を実質的に含まず、
前記第2現像部は、前記液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部を有し、
少なくとも前記第2現像部の前記液体現像剤貯留部には、酸化された前記不飽和脂肪酸成分を還元する、ゼオライトを含む還元部材が配されていることを特徴とする。
これにより、得られる画像の画質の低下を防止しつつ、トナー粒子を記録媒体に強固に定着させることができ、かつ、環境に優しい画像形成装置を提供することができる
本発明の画像形成装置では、前記酸化重合促進剤は、カプセル化された状態で前記第2の液体現像剤中に含まれることが好ましい
本発明の画像形成装置では、前記第2のトナーはブラックトナーであることが好ましい
以下、本発明の液体現像装置および画像形成装置の好適な実施形態について説明する。
<液体現像剤>
まず、本発明の液体現像装置および画像形成装置の説明に先立ち、本発明の液体現像装置および画像形成装置に適用される液体現像剤について詳細に説明する。
本発明の液体現像装置および画像形成装置に適用される液体現像剤は、不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体中にトナー粒子が分散したものである。
[絶縁性液体]
まず、絶縁性液体について説明する。
本発明の液体現像装置および画像形成装置で用いる液体現像剤を構成する絶縁性液体は、不飽和結合を有する不飽和脂肪酸成分を含んでいる。
この不飽和脂肪酸成分は、環境に優しい成分である。したがって、液体現像装置外への絶縁性液体の漏出や、使用済液体現像剤の廃棄等による絶縁性液体の環境への負荷を低減することができる。その結果、環境に優しい液体現像装置を提供することができる。
また、不飽和脂肪酸成分は、定着時の加熱等により、酸化重合する成分である。すなわち、不飽和脂肪酸成分は、酸化重合することにより、それ自体が硬化し、トナー粒子の定着性を向上させる機能を有する成分である。特に、後述する酸化重合促進剤を用いることにより、酸化重合反応を速やかに進行させることができ、より短時間でトナー粒子を強固に定着させることができる。また、不飽和脂肪酸成分が硬化することにより、定着したトナー画像に対して、水性ボールペンでの追記を容易かつ確実に行うことができる。
また、不飽和脂肪酸成分は、トナー粒子(トナー粒子を構成する樹脂材料)との親和性が高いため、本発明のように、絶縁性液体として不飽和脂肪酸成分を含むものを用いることにより、トナー粒子の分散性を向上させることができる。その結果、保存時等において、トナー粒子の沈降や凝集等を効果的に防止することができる。
不飽和脂肪酸成分を構成する不飽和脂肪酸としては、例えば、オレイン酸、パルミトレイン酸、リシノール酸等に代表される一価不飽和脂肪酸や、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸(DHA)、エイコサペンタエン酸(EPA)等に代表される多価不飽和脂肪酸が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。
上述した中でも、多価不飽和脂肪酸成分を用いるのが好ましく、多価不飽和脂肪酸成分の中でも、共役化した不飽和結合を有するもの(共役不飽和脂肪酸成分)を用いるのがより好ましい。これにより酸化重合反応をより効果的に進行させることができる。
このような共役不飽和脂肪酸成分としては、共役不飽和結合を有するものであれば、いかなるものを用いてもよく、例えば、合成されたものを用いてもよいし、植物油等から直接抽出したものを用いてもよいし、不飽和脂肪酸成分を共役化することにより得られるものを用いてもよい。
上述したような不飽和脂肪酸成分は、例えば、脱水ひまし油、桐油、紅花油、亜麻仁油、ひまわり油、コーン油、綿実油、大豆油、ごま油、トウモロコシ油、大麻油、月見草油、ブラックカラント油、ボリジ油(ボラージ油)、イワシ油、サバ油、ニシン油等の植物由来の油脂、各種動物由来の油脂等の天然由来の油脂から得ることができる。
上述した中でも脱水ひまし油は、共役リノール酸成分(共役不飽和脂肪酸成分)を多く含むことから、好適に用いることができ、酸化重合反応をより効果的に進行させることができる。その結果、より強固にトナー画像を定着させることができる。
絶縁性液体中における全脂肪酸成分に対する不飽和脂肪酸成分の割合は、特に限定されないが、10mol%以上であるのが好ましく、20mol%以上であるのがより好ましく、20〜90mol%であるのがさらに好ましい。これにより、定着時において、酸化重合反応をより効果的に進行させることができる。
また、絶縁性液体中において、不飽和脂肪酸成分は、いかなる形態をとっていてもよい。例えば、絶縁性液体中において、不飽和脂肪酸成分は、不飽和脂肪酸(または、共不飽和脂肪酸塩)として存在するものであってもよいし、他の成分と結合して化合物を形成していてもよい。このような化合物としては、例えば、不飽和脂肪酸成分とアルコール成分(多価アルコール成分)とのエステル、不飽和脂肪酸成分とアミン成分(多価アミン成分)とのアミド等が挙げられるが、中でも、エステルが好ましく、グリセリンと、不飽和脂肪酸成分とのエステル(以下、「グリセリド」とも言う)がより好ましい。絶縁性液体中において、上記のようなエステルが形成されていることにより、液体現像剤の保存性、長期安定性を優れたものとするとともに、記録媒体へのトナー粒子の定着特性を、より優れたものとすることができる。
また、絶縁性液体中には、上述した成分の他に、例えば、以下に示すような飽和脂肪酸成分を含んでいてもよい。
飽和脂肪酸成分は、液体現像剤の化学的安定性を高く保つ機能を有する成分である。従って、絶縁性液体中に、飽和脂肪酸成分を含む場合、液体現像剤の化学変化を効果的に防止することができ、その結果、得られる液体現像剤の保存性、長期安定性をより高いものとすることができる。
また、飽和脂肪酸成分は、電気絶縁性、粘度を高く保つ機能を有している。従って、絶縁性液体中に、飽和脂肪酸成分を含む場合、液体現像剤の電気抵抗をより高い状態に維持することができる。また、適度な粘度により液体現像剤の搬送性がより良好となる。
このような飽和脂肪酸成分を構成する飽和脂肪酸としては、例えば、酪酸(C4)、カプロン酸(C6)、カプリル酸(C8)、カプリン酸(C10)、ラウリン酸(C12)、ミスチリン酸(C14)、パルミチン酸(C16)、ステアリン酸(C18)、アラキジン酸(C20)、ベヘン酸(C22)、リグノセリン酸(C24)等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。上記のような飽和脂肪酸の中でも、分子内の炭素数が、6〜22のものであるのが好ましく、8〜20のものであるのがより好ましく、10〜18のものであるのがさらに好ましい。このような飽和脂肪酸で構成された飽和脂肪酸成分を含むことにより、前述したような効果はさらに顕著なものとして発揮される。
上記のような飽和脂肪酸成分は、例えば、パーム油(特に、パーム核油)、ココナッツ油、ヤシ油等の植物由来の油脂、各種動物由来の油脂(例えば、バター等)等の天然由来の油脂から効率良く得ることができる。
絶縁性液体中に飽和脂肪酸成分が含まれている場合、絶縁性液体中における全脂肪酸成分に対する飽和脂肪酸成分の割合は、特に限定されないが、0.5〜40mol%であるのが好ましく、1〜30mol%であるのがより好ましい。これにより、絶縁性液体の電気絶縁性を高いものとしつつ、定着時において、酸化重合反応をより効果的に進行させることができる。
このように絶縁性液体が、不飽和脂肪酸成分と飽和脂肪酸成分とを含むものである場合、絶縁性液体中において、不飽和脂肪酸成分と飽和脂肪酸成分とは、いかなる形態をとっていてもよい。例えば、絶縁性液体中において、不飽和脂肪酸成分、飽和脂肪酸成分は、それぞれ独立して、不飽和脂肪酸(または、不飽和脂肪酸塩)、飽和脂肪酸(また、飽和脂肪酸塩)として存在するものであってもよいし、他の成分と結合して化合物を形成していてもよい。このような化合物としては、例えば、不飽和脂肪酸成分、飽和脂肪酸成分とアルコール成分(多価アルコール成分)とのエステル、不飽和脂肪酸成分、飽和脂肪酸成分とアミン成分(多価アミン成分)とのアミド等が挙げられるが、中でも、エステルが好ましく、グリセリンと、不飽和脂肪酸成分および飽和脂肪酸成分とのエステル(以下、「グリセリド」とも言う)がより好ましい。
絶縁性液体が、このようなエステル(グリセリド)を含むものである場合、絶縁性液体中における前記エステルの含有率は、90wt%以上であるのが好ましく、95wt%以上であるのがより好ましく、97wt%以上であるのがさらに好ましい。これにより、環境への負荷を特に低いものとしつつ、定着時において、酸化重合反応をより効果的に進行させることができる。
また、液体現像剤(絶縁性液体)中には、絶縁性液体の酸化を防止・抑制する機能を有する酸化防止剤が含まれていてもよい。これにより、不飽和脂肪酸成分の不本意な酸化を防止することができる。
上述したような酸化防止剤としては、例えば、トコフェローラ、d−トコフェローラ、dl−α−トコフェローラ、酢酸−α−トコフェローラ、酢酸dl−α−トコフェローラ、酢酸トコフェローラ、α−トコフェローラ等のビタミンE、ジブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、アスコルビン酸、アスコルビン酸塩類、アスコルビン酸ステアリン酸エステル等のビタミンC、緑茶抽出物、生コーヒー抽出物、セサモール、セサミノール等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
上述した中でも、ビタミンEを用いた場合、以下のような効果が得られる。すなわち、ビタミンEは、環境に優しい成分であるとともに、それ自身が酸化されて生じる物質の液体現像剤へ与える影響が小さい成分である。特に、ビタミンEは、前述したような不飽和脂肪酸成分を含む液体(特に、グリセリド)への分散性が高いことから、酸化防止剤として好適に用いることができる。また、ビタミンEと前述したようなグリセリドとを併用することにより、絶縁性液体とトナー粒子との親和性をさらに向上させることができる。その結果、液体現像剤の保存性、記録媒体に対するトナー粒子の定着性等が特に優れたものとなる。
また、上述した中でも、ビタミンCを用いた場合、以下のような効果が得られる。すなわち、前述したビタミンEと同様に、ビタミンCは、環境に優しい成分であるとともに、それ自身が酸化されて生じる物質の液体現像剤へ与える影響が小さい成分である。また、ビタミンCは、熱分解温度が比較的低いため、液体現像剤の保存時等(画像形成装置のアイドリング時等を含む)においては、酸化防止剤としての機能を十分に発揮させることができるとともに、定着時においては、酸化防止剤としての機能を低下させ、絶縁性液体の酸化重合反応をより確実に進行させることができる。
酸化防止剤の熱分解温度は、定着時における定着温度以下であるのが好ましい。これにより、液体現像剤の保存時等において、絶縁性液体の劣化を効果的に防止するとともに、定着時においては、トナー粒子の表面に付着した絶縁性液体中の酸化防止剤を熱分解させ、絶縁性液体を効果的に硬化(酸化重合反応)させることができ、記録媒体に対するトナー粒子の定着性を十分に優れたものとすることができる。
酸化防止剤の熱分解温度は、具体的には、200℃以下であるのが好ましく、180℃以下であるのがより好ましい。これにより、酸化防止剤としての機能を十分に保持しつつ、トナー粒子の定着強度をより効果的に向上させることができる。
上述したような絶縁性液体の室温(20℃)での電気抵抗は、1×10Ωcm以上であるのが好ましく、1×1011Ωcm以上であるのがより好ましく、1×1013Ωcm以上であるのがさらに好ましい。
また、絶縁性液体の誘電率は、3.5以下であるのが好ましい。
[酸化重合促進剤]
後に詳述する本発明の液体現像装置において、中間転写部に対して、最後に単色像を転写する液体現像剤は、上述した不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応(硬化反応)を促進する酸化重合促進剤(硬化促進剤)を含んでいる。
液体現像剤中に酸化重合促進剤が含まれる場合、当該酸化重合促進剤は、特に限定されないが、保存時等(画像形成装置のアイドリング時等を含む)においては、実質的に、絶縁性液体の酸化重合反応に寄与せず、定着時において不飽和脂肪酸成分の酸化重合(硬化)反応に寄与するものであるのが好ましい。
また、酸化重合促進剤としては、例えば、加熱条件下で絶縁性液体の酸化重合反応(硬化反応)を促進する機能を有し、室温付近では実質的に絶縁性液体の酸化重合反応(硬化反応)を促進する機能を有さない物質、すなわち、絶縁性液体の酸化重合反応(硬化反応)における活性化エネルギーが比較的高い物質を用いることができる。
このような酸化重合促進剤としては、例えば、脂肪酸金属塩が挙げられる。
脂肪酸金属塩としては、例えば、樹脂酸金属塩(例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩等)、リノレン酸金属塩(例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩等)、オクチル酸金属塩(例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩、カルシウム塩等)、ナフテン酸金属塩(例えば、亜鉛塩、カルシウム塩等)等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような酸化重合促進剤は、一般に、それ自体が、例えば、褐色等の色を呈している。従って、通常、カラー現像に適用する場合、酸化重合促進剤が呈する色により、得られる画像の色味を低下させるという問題があるが、後述するような本発明の液体現像装置に適用することにより、このような問題を解決することができる。
また、酸化重合促進剤は、カプセル化された状態で、液体現像剤中に含まれるものであってもよい。これにより、上記と同様に、酸化重合促進剤を、画像形成装置のアイドリング時等においては、実質的に、不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応に寄与せず、定着時において不飽和脂肪酸成分の酸化重合(硬化)反応に寄与するものとすることができる。すなわち、液体現像剤の保存時等における酸化重合反応をより確実に防止するとともに、定着時においては、カプセルが定着時の圧力等によって潰れることにより、酸化重合促進剤と絶縁性液体とが接触し、絶縁性液体の酸化重合反応を確実に進行させることができる。また、このような構成であると、酸化重合促進剤の材料の選択の幅が広がる。言い換えると、反応性の高い酸化重合促進剤(比較的低温で絶縁性液体の酸化重合反応に寄与する酸化重合促進剤)であっても好適に用いることができ、記録媒体へのトナー粒子の定着強度を特に優れたものとすることができる。
なお、酸化重合促進剤のカプセル化は、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず、酸化重合促進剤を用意する。
次に、酸化重合促進剤を溶媒に溶解させる。
このような溶媒としては、酸化重合促進剤が溶解するものであれば、特に限定されず、例えば、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、2−ヘプタノン等のケトン系溶媒、ペンタノール、n−ヘキサノール、1−オクタノール、2−オクタノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、アニソール等のエーテル系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン、オクタン、イソプレン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒、フラン、チオフェン等の芳香族複素環化合物系溶媒、クロロホルム等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、アクリル酸エチル等のエステル系溶媒、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ系溶媒等の有機溶媒等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を混合したものを用いることができる。
次に、得られた溶液に、親水性シリカ、親水性アルミナ、親水性酸化チタン等の多孔質体を加え、多孔質体に溶液を吸着させる。
次に、溶液を吸着させた多孔質体とポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリエーテルとを加温しつつ混合する。
多孔質体とポリエーテルとの混合比は、重量比で、1:0.5〜1:10程度であるのが好ましく、1:1〜1:5程度であるのがより好ましい。
また、多孔質体とポリエーテルとを混合する際の温度は、5〜80℃であるのが好ましく、20〜80℃であるのがより好ましい。
次に、得られた混合物を、石油系炭化水素中に十分に分散した後、冷却し、多孔質体の表面にポリエーテルを沈着させる。これにより、多孔質体の表面にポリエーテルの膜が形成される。
その後、ろ過して石油系炭化水素を除去することにより、カプセル化した酸化重合促進剤が得られる。
液体現像剤中における酸化重合促進剤の含有量は、絶縁性液体100重量部に対して、0.01〜15重量であるのが好ましく、0.05〜7重量部であるのがより好ましく、0.1〜5重量部であるのがより好ましい。これにより、液体現像剤の保存時等における酸化重合反応を十分に防止しつつ、定着時において絶縁性液体の酸化重合反応をより確実に進行させることができる。
[トナー粒子]
次に、トナー粒子について説明する。
(トナー粒子の構成材料)
トナー粒子(トナー)は、少なくとも、結着樹脂(樹脂材料)を含むものである。
1.樹脂材料
液体現像剤を構成するトナーは、主成分としての樹脂材料を含む材料で構成されている。
本発明においては、樹脂(バインダー樹脂)は、特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クローラアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられる。これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。この中でも、ポリエステル樹脂を用いた場合、液体現像剤中でのトナー粒子の分散性を特に優れたものとすることができる。これは、ポリエステル樹脂と、植物油との親和性が高いためであると考えられる。
樹脂(樹脂材料)の軟化温度は、特に限定されないが、50〜130℃であるのが好ましく、50〜120℃であるのがより好ましく、60〜115℃であるのがさらに好ましい。なお、本明細書で、軟化温度とは、高化式フローテスター(島津製作所製)における測定条件:昇温速度:5℃/min、ダイ穴径1.0mmで規定される軟化開始温度のことを指す。
2.着色剤
また、トナーは、着色剤を含んでいてもよい。着色剤としては、例えば、顔料、染料等を使用することができる。このような顔料、染料としては、例えば、カーボンブラック、スピリットブラック、ランプブラック(C.I.No.77266)、マグネタイト、チタンブラック、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、カルコオイルブルー、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、ファイナルイエローグリーンG、ローダミン6G、キナクリドン、ローズベンガル(C.I.No.45432)、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー5:1、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー162、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、金属錯塩染料、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
3.その他の成分
また、トナーは、上記以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、ワックス、帯電制御剤、磁性粉末等が挙げられる。
ワックスとしては、例えば、オゾケライト、セルシン、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー・トロプシュワックス等の炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、キャンデリラワックス、綿ロウ、木ロウ、ミツロウ、ラノリン、モンタンワックス、脂肪酸エステル等のエステル系ワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド等のアミド系ワックス、ラウロン、ステアロン等のケトン系ワックス、エーテル系ワックス等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
帯電制御剤としては、例えば、安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、カテコールの金属塩、含金属ビスアゾ染料、ニグロシン染料、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸等が挙げられる。
磁性粉末としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料で構成されたもの等が挙げられる。
また、混練物の構成材料(成分)としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、脂肪酸、脂肪酸金属塩等を用いてもよい。
(トナー粒子の形状)
上記のような材料で構成されたトナー粒子の平均粒径は、0.1〜5μmであるのが好ましく、0.1〜4μmであるのがより好ましく、0.5〜3μmであるのがさらに好ましい。トナー粒子の平均粒径が前記範囲内の値であると、液体現像剤(トナー)により形成される画像の解像度を十分に高いものとすることができる。
また、液体現像剤を構成するトナー粒子についての下記式(I)で表される円形度Rの平均値(平均円形度)は、0.94〜0.99であるのが好ましく、0.96〜0.99であるのがより好ましい。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
トナー粒子の平均円形度がこのような範囲のものであると、記録媒体上に転写した未定着のトナー画像中に絶縁性液体を適度に含ませることができ、トナー粒子の定着強度をより高いものとすることができる。
液体現像剤中におけるトナー粒子の含有率は、10〜60wt%であるのが好ましく、10〜30wt%であるのがより好ましい。
以上説明したような液体現像剤は、いかなる方法で得られたものであってもよく、例えば、トナー材料を粉砕法により粉砕して得られたトナー粒子を絶縁性液体中に分散させて製造したものであってもよいし、トナー材料が分散媒中に分散させて得られた分散液を用いて、液体現像剤を製造する方法(例えば、特願2004−370231号の明細書に記載されたような方法)により製造したものであってもよい。
<画像形成装置>
次に、本発明の画像形成装置について説明する。
本発明の画像形成装置は、不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤を用いて記録媒体上にカラー画像を形成するものである。
図1は、本発明の画像形成装置の一例を示す模式図、図2は、本発明の液体現像装置が備える現像ユニットの一例を示す模式図、図3は、本発明の画像形成装置に適用される定着装置の一例を示す断面図である。なお、図1中、矢印は上下方向を示すものである。
画像形成装置1000は、図1に示すように、液体現像装置10と定着装置F40とを備えている。
[液体現像装置]
まず、液体現像装置10について、添付図面を参照しつつ説明する。
液体現像装置10は、図1に示すように、4つの現像部15Y、15M、15C、15Kと、中間転写部70と、2次転写ユニット(2次転写部)80とを有している。
現像部15Y、15M、15C、15Kは、それぞれ、イエロー(Y)の液体現像剤、マゼンダ(M)の液体現像剤、シアン(C)の液体現像剤、ブラック(K)の液体現像剤で、潜像を現像し、各色に対応した単色像を形成する機能を有している。
現像部15Y、15M、15C、15Kの構成は同様であるので、以下、現像部15Kについて説明する。
現像部15Kは、図1に示すように、像担持体の一例としての感光体20Kと、感光体20Kの回転方向に沿って、帯電ユニット30Kと、露光ユニット40Kと、現像ユニット50Kと、一次転写ユニット60Kと、除電ユニット73Kと、感光体クリーニングユニット75Kとを有している。
感光体20Kは、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能であり、本実施の形態においては、図1中の矢印で示すように時計回りに回転する。
帯電ユニット30Kは、感光体20Kを帯電するための装置であり、露光ユニット40Kは、レーザを照射することによって帯電された感光体20K上に潜像を形成する装置である。この露光ユニット40Kは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、F−θレンズ等を有しており、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等の不図示のホストコンピュータから入力された画像信号に基づいて、変調されたレーザを帯電された感光体20K上に照射する。
現像ユニット50Kは、感光体20K上に形成された潜像を、ブラック(K)液体現像剤を用いて現像するための装置である。なお、現像ユニット50Kの詳細については後述する。
1次転写ユニット60Kは、感光体20Kに形成された単色像を中間転写部70に転写するための装置である。
1次転写ユニット60Y、60M、60C、60Kにより、現像部15Y、15M、15C、15Kで形成された各色に対応した単色像が順次転写され、各色に対応した単色像が重ね合わされ、後述する中間転写部70にフルカラー現像剤像(中間転写像)が形成される。
中間転写部70は、複数の支持ローラに張架されたエンドレスのベルトであり、感光体20Y、20M、20C、20Kと当接しながら回転駆動される。
2次転写ユニット80は、中間転写部70上に形成された中間転写像を紙、フィルム、布等の記録媒体2に転写するための装置である。
2次転写ユニット80により記録媒体2上に転写されたトナー像(転写像)2aは、後述する定着装置F40に送られ、定着が行われる。
除電ユニット73Kは、1次転写ユニット60Kによって中間転写部70上に中間転写像が転写された後に、感光体20K上の残留電荷を除去する装置である。
感光体クリーニングユニット75Kは、感光体20Kの表面に当接されたゴム製の感光体クリーニングブレード76Kを有し、1次転写ユニット60Kによって中間転写部70上に現像剤像が転写された後に、感光体20K上に残存する液体現像剤を感光体クリーニングブレード76Kにより掻き落として除去するための装置である。
本発明の液体現像装置では、前述したような複数の現像部のうち、中間転写部に対して、最後に単色像を転写する現像部中に、前述したような酸化重合促進剤を含む液体現像剤が収容される構成となっている点に特徴を有している。言い換えると、前述したような複数の現像部のうち、中間転写部の回転方向における最下流の現像部が、酸化重合促進剤を含む液体現像剤を収容するよう構成されている点に特徴を有している。
このような構成とすると、中間転写部に形成される中間転写像の中間転写部側とは反対に酸化重合促進剤を含む層が形成され、この中間転写像を記録媒体に転写すると、記録媒体に転写された画像(トナー画像)の表層近傍には酸化重合促進剤が含まれていないので、酸化重合促進剤の色の影響を小さいものとすることができ、その結果、得られる画像の画質の低下を防止することができる。
また、記録媒体側に酸化重合促進剤を含む層と記録媒体とが接触するように中間転写像が転写されるので、酸化重合促進剤を含む絶縁性液体が記録媒体に染み込み、その状態で定着により不飽和脂肪酸成分が固化するので、アンカー効果が働き、強固にトナー粒子を定着させることができる。
本実施形態において、中間転写部70に対して、最後に単色像を転写する現像部は、ブラックに対応した現像部15Kである。すなわち、ブラックに対応した液体現像剤に前述したような酸化重合促進剤が含まれている。このような構成とすることにより、酸化重合促進剤自体の色の影響をより効果的に小さいものとすることができる。その結果、得られる画像の画質の低下をより確実に防止することができる。
次に、現像ユニット50Y、50M、50C、50Kについて、添付図面を参照しつつ、詳細に説明する。なお、以下の説明では、代表的に、現像ユニット50Kについて説明する。
現像ユニット50Kは、図2に示すように、液体現像剤貯留部530と、液体現像剤供給ローラ550と、揚液ローラ540と、規制ブレード560と、現像ローラ510と、現像ローラクリーニングユニット570とを有している。
液体現像剤貯留部530は、感光体20Kに形成された潜像を現像するための液体現像剤Dを貯留する機能を有している。
また、現像ユニット50Kの液体現像剤貯留部530には、図1、図2に示すように、酸化された不飽和脂肪酸成分を還元する還元部材590が設けられている。
この還元部材590は、液体現像剤貯留部530内の液体現像剤Dと接触するように、液体現像剤Dの液面付近に配されている。
液体現像剤貯留部530内に貯留された液体現像剤D中の不飽和脂肪酸成分は、酸化重合する成分であるため、液体現像剤貯留部530内に長時間入れておくと、時間と共に、酸化が進行してしまう場合がある。その結果、絶縁性液体としての機能が低下し、得られる画質が低下してしまう場合ある。特に、酸化重合促進剤を入れた液体現像剤では、比較的この傾向が強い。
そこで、このように液体現像剤貯留部530内に、酸化された不飽和脂肪酸成分を還元する還元部材590を設置することにより、絶縁性液体の機能の低下を長期にわたって防止することができ、その結果、得られる画像の画質の低下をより効果的に防止することができる。
還元部材590は、主としてゼオライトで構成されている。
ゼオライトは、縮合アルミノケイ酸塩の構造を有しており、SiO四面体、または、Siの代わりにAlが置換したAlO四面体が、酸素原子を共有して3次元網目状に結合した結晶である。
ゼオライトは、陽イオン交換能を有しており、この能力により、酸化された不飽和脂肪酸成分を還元しているものと考えられる。
また、還元部材590は、多孔質体となっている。このような多孔質体は、ゼオライトの粉末を焼結することにより得ることができる。
還元部材590が多孔質体であると、液体現像剤Dとの接触面積が大きくなり、効率良く不飽和脂肪酸成分を還元することができる。また、液体現像剤1中に含まれる酸素を細孔中に取り込み、液体現像剤Dに含まれる不飽和脂肪酸成分の酸化を効果的に防止することができる。
還元部材590の空孔率は、50〜80vol%程度であり、好ましくは、70〜80vol%程度である。これにより、より効率良く不飽和脂肪酸成分を還元することができる。また、液体現像剤D中に含まれる酸素を細孔中により効率良く取り込むことができる。
また、還元部材590は、着脱可能となっており、これにより、還元能や吸着能が低下した還元部材を新しいものと交換することが可能となる。
なお、図示の構成では、このような還元部材590が現像ユニット50K(現像部15K)にのみ設けられた構成となっているが、還元部材590は、現像ユニット50K以外の、現像ユニット50Y、50M、50C(現像部15Y、15M、15C)にも設けられていてもよい。これにより、中間転写部70に対して、最後に単色像を転写する現像部以外の現像部内での不飽和脂肪酸成分の酸化劣化を防止することができ、より効果的に画質の低下を防止することができる。
現像剤供給ローラ550は、液体現像剤Dを現像ローラ510へ供給する機能を有する。
また、現像剤供給ローラ550は、当該現像剤供給ローラ550上の液体現像剤Dを現像ローラ510に適切に転写するために、その表面が、当該現像ローラ510の後述する弾性体の層に圧接している。また、現像剤供給ローラ550は、その中心軸550aを中心として回転可能であり、当該中心軸550aは、現像ローラ510の回転中心軸よりも下方にある。また、現像剤供給ローラ550は、現像ローラ510の回転方向(図2において反時計方向)と逆の方向(図2において時計方向)に回転する。
さらに、液体現像剤供給ローラ550は、その一部が露出した状態で、液体現像剤貯留部530に収容された液体現像剤Dに浸っている。したがって、かかる状況で液体現像剤供給ローラ550が回転すると、液体現像剤供給ローラ550の中心軸を通る鉛直面Aから見て図2中右側において液体現像剤供給ローラ550は液体現像剤Dに進入し、図2中左側において液体現像剤供給ローラ550は液体現像剤Dから進出することとなる。
揚液ローラ540は、液体現像剤Dの液面のうち液体現像剤供給ローラ550が回転して液体現像剤Dに進入する側の進入側液面580、を液体現像剤供給ローラ550の中心軸550aを通る水平面Bよりも高くする機能を有する。この揚液ローラ540は、SUS製のローラであり、その直径は約10mmである。
揚液ローラ540は、その中心軸540aの軸方向が液体現像剤供給ローラ550の中心軸550aの軸方向に沿うように、かつ、前述した鉛直面Aから見て、液体現像剤供給ローラ550が回転して液体現像剤Dに進入する側(すなわち、鉛直面Aから見て図2中右側)に設けられている。また、揚液ローラ540の中心軸540aは、液体現像剤供給ローラ550の中心軸550aよりも、鉛直方向下方に位置し、かつ、揚液ローラ540の上端540bは、液体現像剤供給ローラ550の中心軸550aよりも、鉛直方向上方に位置している。さらに、揚液ローラ540は、液体現像剤供給ローラ550から、約2mmの幅を持って離間している。
また、揚液ローラ540は、その中心軸540aを中心として回転可能であり、液体現像剤供給ローラ550の回転方向(図2において時計方向)と同方向(図2において時計方向)に回転する。揚液ローラ540の回転速度は、液体現像剤供給ローラ550の回転速度と、線速度で同速である。
このように構成された揚液ローラ540は、回転することにより、前記進入側液面580を前記水平面Bよりも高くする。例えば、前記進入側液面580が前記水平面Bよりも低くなっている状態で、揚液ローラ540が回転すると、当該回転によって揚液ローラ540周辺の液体現像剤Dに動きが生じ、前記進入側液面580が前記水平面Bよりも高くなる。
なお、揚液ローラ540は、上述した機能を有するとともに、液体現像剤貯留部530に収容されている液体現像剤Dを液体現像剤供給ローラ550へ向けて移動させることにより、液体現像剤Dを液体現像剤供給ローラ550へ供給する機能や、液体現像剤Dを適正な状態に維持するために液体現像剤Dを撹拌する機能をも有している。
規制ブレード560は、液体現像剤供給ローラ550の表面に当接して、液体現像剤供給ローラ550上の液体現像剤Dの量を規制する。すなわち、当該規制ブレード560は、液体現像剤供給ローラ550上の余剰液体現像剤を掻き取って、現像ローラ510に供給する液体現像剤供給ローラ550上の液体現像剤D、を計量する役割を果たす。この規制ブレード560は、弾性体としてのウレタンゴムからなり、鉄等金属製の規制ブレード支持部材562より支持されている。また、規制ブレード560は、前述した鉛直面Aから見て、液体現像剤供給ローラ550が回転して液体現像剤Dから進出する側(すなわち、鉛直面Aから見て図2中左側)に設けられている。なお、規制ブレード560のゴム硬度は、JIS−Aで約62度であり、規制ブレード560の、液体現像剤供給ローラ550表面への当接部、の硬度(約62度)は、後述する現像ローラ510の弾性体の層の、液体現像剤供給ローラ550表面への圧接部、の硬度(約85度)よりも低くなっている。
現像ローラ510は、感光体20Kに担持された潜像を液体現像剤Dにより現像するために、液体現像剤Dを担持して感光体20Kと対向する現像位置に搬送する。この現像ローラ510は、鉄等金属製の内芯の外周部に、導電性を有する弾性体の層を備えたものであり、その直径は約20mmである。また、弾性体の層は、二層構造になっており、その内層として、ゴム硬度がJIS−A約30度で、厚み約5mmのウレタンゴムが、その表層(外層)として、ゴム硬度がJIS−A約85度で、厚み約30μmのウレタンゴムが備えられている。そして、現像ローラ510は、前記表層が圧接部となって、弾性変形された状態で液体現像剤供給ローラ550および感光体20Kのそれぞれに圧接している。
また、現像ローラ510は、その中心軸を中心として回転可能であり、当該中心軸は、感光体20Kの回転中心軸よりも下方にある。また、現像ローラ510は、感光体20Kの回転方向(図2において時計方向)と逆の方向(図2において反時計方向)に回転する。なお、感光体20K上に形成された潜像を現像する際には、現像ローラ510と感光体20Kとの間に電界が形成される。
現像ローラクリーニングユニット570は、現像ローラ510の表面に当接されたゴム製の現像ローラクリーニングブレード571を有し、前記現像位置で現像が行われた後に、現像ローラ510上に残存する液体現像剤Dを現像ローラクリーニングブレード571により掻き落として除去するための装置である。
このように構成された現像ユニット50Kにおいて、揚液ローラ540が、その中心軸540a回りに回転することによって、液体現像剤貯留部530に収容されている液体現像剤Dを液体現像剤供給ローラ550へ向けて移動させ、液体現像剤Dを液体現像剤供給ローラ550へ供給する。
液体現像剤Dは、液体現像剤供給ローラ550の回転によって、規制ブレード560の当接位置に至る。そして、当該当接位置を通過する際に、液体現像剤Dの余剰分が規制ブレード560によって掻き取られ、現像ローラ510に供給される液体現像剤Dの液体現像剤量が計量される。
液体現像剤供給ローラ550に保持された液体現像剤Dは、液体現像剤供給ローラ550のさらなる回転によって、現像ローラ510との圧接位置に至る。当該圧接位置に至った液体現像剤Dは、液体現像剤供給ローラ550と現像ローラ510が圧接することにより生ずる圧力の作用より、液体現像剤供給ローラ550から現像ローラ510へ転写され、現像ローラ510上には液体現像剤Dの薄膜が形成される。
このようにして現像ローラ510上に形成された液体現像剤Dの薄膜は、現像ローラ510の回転によって、感光体20Kに対向する現像位置(すなわち、感光体20Kとの圧接位置)に至り、該現像位置にて所定の大きさの電界下で感光体20K上に形成された潜像の現像に供される。現像位置を通過した現像ローラ510上の液体現像剤Dは、現像ローラ510のさらなる回転によって、現像ローラクリーニングブレード571の当接位置に至る。そして、当該当接位置を通過する際に、現像ローラクリーニングブレード571によって、現像ローラ510の表面に付着している液体現像剤Dが掻き落とされ、掻き落とされた液体現像剤Dは、現像ローラクリーニングユニット570が備える残存液体現像剤回収部に回収される。
なお、液体現像剤供給ローラ550の回転は、揚液ローラ540が回転している状態で開始する。すなわち、液体現像装置10は、揚液ローラ540を回転させた後に、液体現像剤供給ローラ550を回転させる。
[定着装置]
次に、定着装置について説明する。
定着装置F40は、液体現像装置によって形成されたトナー画像2aを有する記録媒体2上に、トナー画像2aを定着させるものである。
定着装置F40は、図2に示すように、熱定着ローラF1と、加圧ローラF2と、耐熱ベルトF3と、ベルト張架部材F4と、クリーニング部材F6と、フレームF7と、スプリングF9とを有している。
熱定着ローラ(定着ローラ)F1は、パイプ材で構成されたローラ基材F1bと、その外周を被覆する弾性体F1cと、ローラ基材F1bの内部に、加熱源としての柱状ハロゲンランプF1aとを有しており、図に矢印で示す反時計方向に回転可能になっている。
熱定着ローラF1の弾性体F1cは、その表層に、離型層F11cを備えている。
離型層F11cは、定着の際に、トナー粒子が熱定着ローラF1の表面に付着するのを防止する機能を有している。
離型層F11cを構成宇する材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等のフッ素ゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
熱定着ローラF1の内部には、加熱源を構成する2本の柱状ハロゲンランプF1a、F1aが内蔵されており、これらの柱状ハロゲンランプF1a、F1aの発熱エレメントは、それぞれ異なった位置に配置されている。そして、各柱状ハロゲンランプF1a、F1aが選択的に点灯されることにより、後述する耐熱ベルトF3が熱定着ローラF1に巻き付いた定着ニップ部位と、後述するベルト張架部材F4が熱定着ローラF1に摺接する部位との異なる条件下や、幅の広い記録媒体と幅の狭い記録媒体との異なる条件下等での温度コントローラが容易に行われるようになっている。
加圧ローラF2は、熱定着ローラF1と対向するように配されており、後述する耐熱ベルトF3を介して、未定着のトナー画像が形成された記録媒体2に対して圧力を加えるよう構成されている。
また、加圧ローラF2は、パイプ材で構成されたローラ基材F2bと、その外周を被覆する弾性体F2cとを有し、図に矢印で示す時計方向に回転可能になっている。
前述した熱定着ローラF1の弾性体F1cと加圧ローラF2の弾性体F2cとは、略均一な弾性変形をして、いわゆる水平ニップを形成する。また、熱定着ローラF1の周速に対して、後述する耐熱ベルトF3または記録媒体2の搬送速度に差異が生じることもないので、極めて安定した画像定着が可能となる。
耐熱ベルトF3は、加圧ローラF2とベルト張架部材F4の外周に張架されて移動可能とされ、熱定着ローラF1と加圧ローラF2との間に挟圧されるエンドレスの環状のベルトである。
この耐熱ベルトF3は、0.03mm以上の厚みを有し、その表面(記録媒体2が接触する側の面)をPFAで形成し、裏面(加圧ローラF2およびベルト張架部材F4と接触する側の面)をポリイミドで形成した2層構成のシームレスチューブで形成されている。なお、耐熱ベルトF3は、これに限定されず、ステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、シリコーン等の耐熱樹脂管等の他の材料で形成することもできる。
ベルト張架部材F4は、熱定着ローラF1と加圧ローラF2との定着ニップ部よりも記録媒体2搬送方向上流側に配設されるとともに、加圧ローラF2の回転軸F2aを中心として矢印P方向に揺動可能に配設されている。
ベルト張架部材F4は、記録媒体2が定着ニップ部を通過しない状態において、耐熱ベルトF3を熱定着ローラF1の接線方向に張架するように構成されている。記録媒体2が定着ニップ部に進入する初期位置で定着圧力が大きいと進入がスムーズに行われなくて、記録媒体2の先端が折れた状態で定着される場合があるが、このように耐熱ベルトF3を熱定着ローラF1の接線方向に張架する構成にすることで、記録媒体2の進入がスムーズに行われる記録媒体2の導入口部が形成でき、安定した記録媒体2の定着ニップ部への進入が可能となる。
ベルト張架部材F4は、耐熱ベルトF3の内周に嵌挿されて加圧ローラF2と協働して耐熱ベルトF3に張力fを付与する略半月状のベルト摺動部材(耐熱ベルトF3はベルト張架部材F4上を摺動する)である。このベルト張架部材F4は、耐熱ベルトF3が熱定着ローラF1と加圧ローラF2との押圧部接線Lより熱定着ローラF1側に巻き付けてニップを形成する位置に配置される。突壁F4aはベルト張架部材F4の軸方向一端または両端に突設されており、この突壁F4aは、耐熱ベルトF3が軸方向端の一方に寄った場合に、この耐熱ベルトF3がこの突壁F4aに当接することで耐熱ベルトF3の端への寄りを規制するものである。突壁F4aの熱定着ローラF1と反対側の端部とフレームとの間にスプリングF9が縮設されていて、ベルト張架部材F4の突壁F4aが熱定着ローラF1に軽く押圧され、ベルト張架部材F4が熱定着ローラF1に摺接して位置決めされる。
ベルト張架部材F4が熱定着ローラF1に軽く押圧される位置がニップ初期位置とされ、また、熱定着ローラF1に加圧ローラF2が押圧する位置がニップ終了位置とされる。
定着装置F40において、後述するような画像形成装置を用いて未定着のトナー画像2aが形成された記録媒体2は、上記ニップ初期位置から定着ニップ部に進入して耐熱ベルトF3と熱定着ローラF1との間を通過し、ニップ終了位置から抜け出ることで、記録媒体2上に形成された未定着のトナー画像2aが定着され、その後、熱定着ローラF1への加圧ローラF2の押圧部の接線方向Lに排出される。
クリーニング部材F6は、加圧ローラF2とベルト張架部材F4との間に配置されている。
このクリーニング部材F6は耐熱ベルトF3の内周面に摺接して耐熱ベルトF3の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものである。このように異物や摩耗粉等をクリーニングすることで、耐熱ベルトF3をリフレッシュし、前述の摩擦係数の不安定要因を除去している。また、ベルト張架部材F4に凹部F4fが設けられており、耐熱ベルトF3から除去した異物や摩耗粉等を収納するよう構成されている。
また、定着装置F40は、記録媒体2にトナー画像2aを定着させた後に、熱定着ローラF1の表面に付着(残存)した絶縁性液体を除去する除去ブレード(除去手段)F12を有している。なお、この酸化重合促進剤除去ブレードF12は、絶縁性液体を除去するとともに、定着の際に熱定着ローラF1上に移行したトナー等も同時に除去することができる。
なお、耐熱ベルトF3を加圧ローラF2とベルト張架部材F4とにより張架して加圧ローラF2で安定して駆動するには、加圧ローラF2と耐熱ベルトF3との摩擦係数をベルト張架部材F4と耐熱ベルトF3との摩擦係数より大きく設定するとよい。しかし、摩擦係数は、耐熱ベルトF3と加圧ローラF2との間あるいは耐熱ベルトF3とベルト張架部材F4との間への異物の侵入や、耐熱ベルトF3と加圧ローラF2およびベルト張架部材F4との接触部の摩耗などによって不安定になる場合がある。
そこで、加圧ローラF2と耐熱ベルトF3の巻き付け角よりベルト張架部材F4と耐熱ベルトF3の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ローラF2の径よりベルト張架部材F4の径が小さくなるように設定する。これにより、耐熱ベルトF3がベルト張架部材F4を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因から回避でき、耐熱ベルトF3を加圧ローラF2で安定して駆動することができるようになる。
未定着トナー画像を定着する際の定着温度は、80〜200℃であるのが好ましく、80〜180℃であるのがより好ましい。このような定着温度であると、不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応をより効果的に進行させることができ、トナー粒子の定着強度をより効果的に向上させることができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の液体現像装置および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
また、本発明の液体現像装置および画像形成装置は、図示の構成のものに限定されない。
また、本発明の画像形成装置に適用される定着装置は、前述した実施形態に限定されず、定着装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
また、前述した実施形態では、定着の際に熱をかける場合について説明したが、これに限定されず、例えば、紫外線を照射してもよい。
また、前述した実施形態では、定着ローラ側から加熱するものとして説明したが、加圧ローラ側から加熱するものであってもよい。
[1]液体現像剤の製造
(ブラックの液体現像剤A−1)
まず、自己分散型樹脂としての、側鎖に多数の−SO 基(スルホン酸Na基)を有するポリエステル樹脂(ガラス転移点:55℃、軟化温度:123℃):80重量部と、着色剤としてのカーボンブラック:20重量部とを用意した。これらの各成分を20L型のヘンシェルミキサーを用いて混合し、トナー製造用の原料を得た。
次に、この原料(混合物)を2軸混練押出機を用いて混練した。2軸混練押出機の押出口から押し出された混練物を冷却した。
上記のようにして冷却された混練物を粗粉砕し、平均粒径:1.0mm以下の粉末とした。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた。
次に、混練物の粗粉砕物:100重量部をトルエン:250重量部に添加し、超音波ホモジナイザー(出力:400μA)を用いて、1時間処理することにより、混練物の自己分散型樹脂が溶解した溶液を得た。なお、この溶液中において、顔料は均一に微分散していた。
一方、イオン交換水:700重量部からなる水系液体を用意した。
この水系液体をホモミキサー(特殊機化工業社製)で攪拌回転数を調整した。
このような攪拌状態の水系液体中に、上記溶液(混練物のトルエン溶液)を滴下した。これにより、平均粒径が1.2μmの分散質が均一に分散した水系乳化液が得られた。
その後、温度:100℃、雰囲気圧力:80kPaの条件下で、水系乳化液中のトルエンを除去し、さらに、室温まで冷却することにより、固形微粒子が分散した水系懸濁液を得た。得られた水系懸濁液中には、実質的にトルエンは残存していなかった。得られた水系懸濁液の固形分(分散質)濃度は30.5wt%であった。また、懸濁液中に分散している分散質(固形微粒子)の平均粒径は0.8μmであった。なお、分散質の平均粒径の測定は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA−920)を用いて行った。
上記のようにして得られた懸濁液を噴霧乾燥により乾燥することで、吐出した水系懸濁液の液滴から分散媒が除去され、乾燥トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子:100重量部と、絶縁性液体としての高ヨウ素価アマニ油(日清オイリオ社製):160重量部と、分散剤としてのポリアミン脂肪族縮重合体(日本ルーブリゾール社製、商品名「ソルスパース11200」):4重量部と、帯電制御剤としてのステアリン酸アルミニウム:0.56重量部とを用意した。
これらの成分を乳化分散機(エム・テクニック社製)を用いて回転数10000rpmで液温が樹脂のガラス転移温度以上にならないよう注意しながら分散させ、さらに、酸化重合促進剤としてのカプセル化したオクチル酸コバルト:1重量部を添加し、液体現像剤Kを得た。
得られた液体現像剤K中における、トナー粒子の平均粒径は1.0μm、各トナー粒子間での粒径の標準偏差は0.45μmであった。
なお、オクチル酸コバルトのカプセル化は以下のようにして行った。
まず、オクチル酸コバルト:10gをアセトン15mlに溶解させ、得られた溶液を多孔質親水性シリカゲルに吸着させ、芯材を得た。
次に、得られた芯材10gとポリエチレングリコール(PEG)20gとを加温混合し、混合物を得た。
次に、この混合物を日石三菱社製AF6号ソルベント400ml中に入れ、ホモミキサーにて十分分散させた後、徐冷してPEGを沈着させた。
その後、ろ過により溶剤を除去してカプセル化されたオクチル酸コバルトを得た。
(ブラックの液体現像剤A−1’)
酸化重合促進剤の添加を行わなかった以外は、前記液体現像剤A−1と同様にして液体現像剤A−1’を製造した。
(イエローの液体現像剤A−2)
着色剤としてイエロー系顔料(大日精化社製、ピグメントイエロー93)を用い、酸化重合促進剤の添加を行わなかった以外は、前記液体現像剤A−1と同様にして液体現像剤A−2を製造した。
(マゼンダの液体現像剤A−3)
着色剤としてマゼンダ系顔料(大日精化社製、ピグメントレッド122)を用い、酸化重合促進剤の添加を行わなかった以外は、前記液体現像剤A−1と同様にして液体現像剤A−3を製造した。
(シアンの液体現像剤A−4)
着色剤としてシアン系顔料(大日精化社製、ピグメントブルー15:3)を用い、酸化重合促進剤の添加を行わなかった以外は、前記液体現像剤A−1と同様にして液体現像剤A−4を製造した。
(シアンの液体現像剤A−4’)
着色剤としてシアン系顔料(大日精化社製、ピグメントブルー15:3)を用いた以外は、前記液体現像剤A−1と同様にして液体現像剤A−4’を製造した。
(ブラックの液体現像剤B−1)
まず、樹脂材料としてのエポキシ樹脂(エピコート1004、軟化温度T:128℃):80重量部と、着色剤としてのカーボンブラック:20重量部とを用意した。これらの各成分を20L型のヘンシェルミキサーを用いて混合し、トナー製造用の原料を得た。
次に、この原料(混合物)を、2軸混練押出機を用いて、混練した。2軸混練押出機の押出口から押し出された混練物を、冷却機を用いて冷却した。冷却された混練物を粉砕し、平均粒径:1.0mm以下の粉末(粉砕物)とした。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた。
次に、上記のようにして得られた粗粉砕物:100重量部と、第1の液体としてオレイン酸メチル:100重量部と、分散剤としてのポリアミン脂肪族縮重合体(日本ルーブリゾール社製、商品名「ソルスパース11200」):10重量部と、帯電制御剤としてのステアリン酸マグネシウム:1.4重量部とを用意した。
これら各成分を、ボールミルに投入し、200時間湿式粉砕し、粉砕物分散液を得た。その後、得られた粉砕物分散液:100重量部と、第2の液体としてのハイオレイック菜種油(日清オイリオ社製):400重量部とを混合し、さらに、前記液体現像剤A−1の製造と同様にしてカプセル化したオクチル酸コバルト:1重量部を添加し、液体現像剤B−1を得た。
得られた液体現像剤B中における、トナー粒子の平均粒径は1.5μm、各トナー粒子間での粒径の標準偏差は0.48μmであった。
(イエローの液体現像剤B−2)
着色剤としてイエロー系顔料(大日精化社製、ピグメントイエロー93)を用い、酸化重合促進剤の添加を行わなかった以外は、前記液体現像剤B−1と同様にして液体現像剤B−2を製造した。
(マゼンダの液体現像剤B−3)
着色剤としてマゼンダ系顔料(大日精化社製、ピグメントレッド122)を用い、酸化重合促進剤の添加を行わなかった以外は、前記液体現像剤B−1と同様にして液体現像剤B−3を製造した。
(シアンの液体現像剤B−4)
着色剤としてシアン系顔料(大日精化社製、ピグメントブルー15:3)を用い、酸化重合促進剤の添加を行わなかった以外は、前記液体現像剤B−1と同様にして液体現像剤B―4を製造した。
(ブラックの液体現像剤C−1)
まず、樹脂材料としてのエポキシ樹脂(エピコート1004、軟化温度T:128℃):80重量部と、着色剤としてのカーボンブラック:20重量部とを用意した。これらの各成分を20L型のヘンシェルミキサーを用いて混合し、トナー製造用の原料を得た。
次に、この原料(混合物)を、2軸混練押出機を用いて、混練した。2軸混練押出機の押出口から押し出された混練物を、冷却機を用いて冷却した。冷却された混練物を粉砕し、平均粒径:1.0mm以下の粉末(粉砕物)とした。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた。
次に、上記のようにして得られた粗粉砕物:100重量部と、アイソパーH(エクソン化学社の商品名):100重量部と、分散剤としてのポリアミン脂肪族縮重合体(日本ルーブリゾール社製、商品名「ソルスパース11200」):10重量部と、帯電制御剤としてのステアリン酸マグネシウム:1.4重量部とを用意した。
これら各成分を、ボールミルに投入し、200時間湿式粉砕し、粉砕物分散液を得た。その後、得られた粉砕物分散液:100重量部と、アイソパーH:400重量部とを混合し、液体現像剤Cを得た。
得られた液体現像剤C中における、トナー粒子の平均粒径は1.5μm、各トナー粒子間での粒径の標準偏差は0.48μmであった。
(イエローの液体現像剤C−2)
着色剤としてイエロー系顔料(大日精化社製、ピグメントイエロー93)を用いた以外は、前記液体現像剤C−1と同様にして液体現像剤C−2を製造した。
(マゼンダの液体現像剤C−3)
着色剤としてマゼンダ系顔料(大日精化社製、ピグメントレッド122)を用いた以外は、前記液体現像剤C−1と同様にして液体現像剤C−3を製造した。
(シアンの液体現像剤C−4)
着色剤としてシアン系顔料(大日精化社製、ピグメントブルー15:3)を用いた以外は、前記液体現像剤C−1と同様にして液体現像剤C−4を製造した。
[2]画像形成
(実施例1)
図1に示すような液体現像装置10の現像部15Y、15M、15C、15Kに、それぞれ、液体現像剤A−2、A−3、A−4、A−1を投入し、室温条件下で、記録媒体(富士ゼロックスオフィスサプライ製、J紙)上に未定着の所定パターンのトナー像を形成し、その後、図3に示すような定着装置を用いて定着を行った。
(実施例2)
図1に示すような液体現像装置10の現像部15Y、15M、15C、15Kに、それぞれ、液体現像剤A−2、A−3、A−1’、A−4’を投入し、室温条件下で、記録媒体(富士ゼロックスオフィスサプライ製、J紙)上に未定着の所定パターンのトナー像を形成し、その後、図3に示すような定着装置を用いて定着を行った。
(実施例3)
図1に示すような液体現像装置10の現像部15Y、15M、15C、15Kに、それぞれ、液体現像剤B−2、B−3、B−4、B−1を投入し、室温条件下で、記録媒体(富士ゼロックスオフィスサプライ製、J紙)上に未定着の所定パターンのトナー像を形成し、その後、図3に示すような定着装置を用いて定着を行った。
以上の各実施例および各比較例について、各現像部に投入した液体現像剤の色、および酸化重合促進剤の有無を表1に示した。
Figure 0004807090
(比較例1)
図1に示すような液体現像装置10の現像部15Y、15M、15C、15Kに、それぞれ、液体現像剤A−1、A−2、A−3、A−4を投入し、室温条件下で、記録媒体(富士ゼロックスオフィスサプライ製、J紙)上に未定着の所定パターンのトナー像を形成し、その後、図3に示すような定着装置を用いて定着を行った。
(比較例2)
図1に示すような液体現像装置10の現像部15Y、15M、15C、15Kに、それぞれ、液体現像剤A−2、A−3、A−4’、A−1’を投入し、室温条件下で、記録媒体(富士ゼロックスオフィスサプライ製、J紙)上に未定着の所定パターンのトナー像を形成し、その後、図3に示すような定着装置を用いて定着を行った。
(比較例3)
図1に示すような液体現像装置10の現像部15Y、15M、15C、15Kに、それぞれ、液体現像剤A−2、A−3、A−4、A−1’を投入し、室温条件下で、記録媒体(富士ゼロックスオフィスサプライ製、J紙)上に未定着の所定パターンのトナー像を形成し、その後、図3に示すような定着装置を用いて定着を行った。
(比較例4)
図1に示すような液体現像装置10の現像部15Y、15M、15C、15Kに、それぞれ、液体現像剤C−2、C−3、C−4、C−1を投入し、室温条件下で、記録媒体(富士ゼロックスオフィスサプライ製、J紙)上に未定着の所定パターンのトナー像を形成し、その後、図3に示すような定着装置を用いて定着を行った。
[3]評価
(3−1)定着強度
上記各実施例および各比較例で得られた記録媒体上の定着トナー画像を消しゴム(ライオン事務機社製、砂字消し「LION 261−11」)を押圧荷重1.0kgfで2回擦り、画像濃度の残存率をX−Rite Inc社製「X−Rite model 404」により測定し、以下の5段階の基準に従い評価した。
◎◎:画像濃度残存率が95%以上。
◎ :画像濃度残存率が90%以上95%未満。
○ :画像濃度残存率が80%以上90%未満。
△ :画像濃度残存率が70%以上80%未満。
× :画像濃度残存率が70%未満。
(3−2)画質(色味)の評価
定着後のマゼンダ、イエロー、シアンの混色パッチおよびブラックのパッチをX−Rite968にて測色し、酸化重合促進剤を添加しなかった場合の定着パッチに対する色再現性を下記の基準で評価した。
○:原稿と差がない(△E≦3)
△:原稿の色とやや異なる(3<△E<5)
×:原稿の色と大きく異なる(△E≧5)
これらの結果を表2に示した。
Figure 0004807090
表2から明らかなように、各実施例では、いずれも、定着強度、画質ともに優れたものであった。これに対し、各比較例では、満足な結果が得られなかった。
本発明の画像形成装置の一例を示す図である。 本発明の液体現像装置が備える現像ユニットの一例を示す模式図である。 本発明の画像形成装置に適用される定着装置の一例を示す断面図である。
符号の説明
1000…画像形成装置 2…記録媒体 2a…トナー画像 10…液体現像装置 15Y、15M、15C、15K…現像部 20Y、20M、20C、20K…感光体 30Y、30M、30C、30K…帯電ユニット 40Y、40M、40C、40K…露光ユニット 50Y、50M、50C、50K…現像ユニット 60Y、60M、60C、60K…1次転写ユニット 70…中間転写部 73Y、73M、73C、73K…除電ユニット 75Y、75M、75C、75K…感光体クリーニングユニット 76Y、76M、76C、76K…感光体クリーニングブレード 80…二次転写ユニット 510…現像ローラ 530…現像剤貯留部 540…揚液ローラ 540a…中心軸 540b…上端 550…現像剤供給ローラ 550a…中心軸 550b…溝 560…規制ブレード 562…規制ブレード支持部材 570…現像ローラクリーニングユニット 571…現像ローラクリーニングブレード 580…進入側液面 590…還元部材 F40…定着装置 F1…熱定着ローラ(加熱ローラ) F1a…柱状ハロゲンランプ F1b…ローラ基材 F1c…弾性体 F11c…離型層 F12…除去ブレード F2…加圧ローラ F2a…回転軸 F2b…ローラ基材 F2c…弾性体 F3…耐熱ベルト F4…ベルト張架部材 F4a…突壁 F4f…凹部 F6…クリーニング部材 F7…フレーム F9…スプリング

Claims (6)

  1. 不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤を用いて、記録媒体上にカラー画像を形成する液体現像装置であって、
    色の異なる複数の液体現像剤を用いて、各色に対応した単色像を形成する複数の現像部と、
    複数の前記現像部で形成された複数の前記単色像が順次転写され、転写された複数の前記単色像を重ね合わせてなる中間転写像を形成する中間転写部と、
    前記中間転写像を前記記録媒体に転写する2次転写部とを有し、
    複数の前記現像部のうち、前記中間転写部に対して、最後に前記単色像を転写する前記現像部は、定着時において前記不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応を促進する酸化重合促進剤を含む液体現像剤を収容し、
    複数の前記現像部のうち、前記中間転写部に対して、最後に前記単色像を転写する前記現像部以外の現像部は、前記酸化重合促進剤を実質的に含まない液体現像剤を収容し、
    前記現像部は、前記液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部を有し、
    少なくとも、最後に前記単色像を転写する前記現像部の前記液体現像剤貯留部には、酸化された前記不飽和脂肪酸成分を還元する、主としてゼオライトで構成された還元部材が配されていることを特徴とする液体現像装置。
  2. 前記中間転写部に対して、最後に前記単色像を転写する前記現像部は、ブラックに対応した単色像を形成する現像部である請求項1に記載の液体現像装置。
  3. 前記酸化重合促進剤は、カプセル化された状態で前記液体現像剤中に含まれる請求項1または2に記載の液体現像装置。
  4. 不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体および第1のトナーを有する第1の液体現像剤を現像する第1現像部と、
    前記第1現像部で現像された第1の像を担持する第1像担持体と、
    前記第1像担持体に現像された前記第1の像が転写される転写媒体と、
    前記転写媒体に前記第1の像を転写する第1転写部と、
    前記第1のトナーとは異なる色の第2のトナー、前記不飽和脂肪酸成分を含む絶縁性液体、および前記不飽和脂肪酸成分の酸化重合反応を促進する酸化重合促進剤を含む第2の液体現像剤を現像する第2現像部と、
    前記第2現像部で現像された第2の像を担持する第2像担持体と、
    前記第1の像が転写された前記転写媒体に前記第2の像を転写する第2転写部と、
    前記第2の像が転写された転写媒体から記録媒体に前記第1の像および前記第2の像を転写する転写部と、
    前記記録媒体に転写された像を加熱定着する定着部と、
    を有し、
    前記第2の像が最後に前記転写部へ転写される像であり、
    前記第1の液体現像剤は、前記酸化重合促進剤を実質的に含まず、
    前記第2現像部は、前記液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部を有し、
    少なくとも前記第2現像部の前記液体現像剤貯留部には、酸化された前記不飽和脂肪酸成分を還元する、ゼオライトを含む還元部材が配されていることを特徴とする画像形成装置。
  5. 前記酸化重合促進剤は、カプセル化された状態で前記第2の液体現像剤中に含まれる請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記第2のトナーはブラックトナーである請求項4または5に記載の画像形成装置。
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