JP4851177B2 - トナーの湿式定着剤 - Google Patents

Description

本発明は、トナーの湿式定着剤に関する。

トナーを溶解または膨潤可能で、水に不溶または難溶な有機化合物が、水に分散混合された水中油滴型の定着剤を、未定着のトナーが所定位置に配設された被定着物の表面から噴霧または滴下してトナーを溶解または膨潤させたのち、被定着物を乾燥させるトナーの湿式定着方法、未定着のトナーが所定位置に配設された被定着物を、トナーを溶解または膨潤可能で、水に不溶または難溶な有機化合物が、水に分散混合された水中油滴型の定着剤中に浸漬してトナーを溶解または膨潤させたのち、被定着物を乾燥させるトナーの湿式定着方法、トナーを溶解または膨潤可能で、水に不溶または難溶な有機化合物が、水に分散混合された水中油滴型の定着剤を、未定着のトナーが所定位置に配設された被定着物の裏面から表面まで含浸させてトナーを溶解または膨潤させたのち、被定着物を乾燥させるトナーの湿式定着方法がすでに提案されている（特許文献１、特許文献２等参照）。

すなわち、上記方法によれば、従来の加熱式のトナー定着方法に比べ、定着に大きな熱量が不要となるため、トナーの定着に大きなエネルギーを必要とせず、エネルギーコストが低減できる。また、従来の溶剤式（不水溶性）のトナー定着方法に比べて、有毒ガスの発生もなく安全で、かつ、画像の滲みもなくきれいな定着画像を得ることができる。また、未定着のトナーを定着剤で溶解または膨潤状態にして略定着した状態にしたのち、乾燥させるだけであるので、被定着物が大きなものであっても大掛かりな乾燥装置などを設ける必要がなく、簡単な構造の装置で済み、装置の製造コストも低減できるという利点を備えている。

しかしながら、上記方法で用いられている定着液では、定着は可能であるが、定着液の乾燥に時間がかかり、実用性に耐えるものではなかった。

特許第３２９０５１３号公報 特開２００４−１０９７５１号公報

本発明は、上記事情に鑑みて、定着および乾燥速度が速く、実用性に富んだトナーの湿式定着剤を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のトナーの湿式定着剤（以下、「請求項１の定着剤」と記す）は、２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水と、界面活性剤とからなる成分のうち、少なくとも２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水とからなり、２塩基酸ジエステルが１５重量％〜２５重量％、一級アルコールが３０重量％〜５５重量％、界面活性剤が０重量％〜５重量％、残部が水であるとともに、２塩基酸ジエステルが水中油滴型分散状態で分散していることを特徴としている。

本発明の請求項２に記載のトナーの湿式定着剤（以下、「請求項２の定着剤」と記す）は、２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水と、界面活性剤と、ジエチレングリコールジメチルエーテルとからなる成分のうち、少なくとも２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水と、ジエチレングリコールジメチルエーテルとからなり、２塩基酸ジエステルが１重量％〜２0重量％、一級アルコールが１０重量％〜４０重量％、界面活性剤が０重量％〜５重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが１０重量％〜３０重量％、残部が水であるとともに、２塩基酸ジエステルが水中油滴型分散状態で分散していることを特徴としている。

本発明の請求項３に記載のトナーの湿式定着剤（以下、「請求項３の定着剤」と記す）は、請求項１または請求項２の定着剤において、一級アルコールがエチルアルコールであることを特徴としている。

本発明の請求項４に記載のトナーの湿式定着剤（以下、「請求項４の定着剤」と記す）は、請求項１〜請求項３のいずれかの定着剤において、２塩基酸ジエステルとして、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチルおよびコハク酸ジメチルが配合されていることを特徴としている。

本発明の請求項５に記載のトナーの湿式定着剤（以下、「請求項５の定着剤」と記す）は、請求項１〜請求項４のいずれかの定着剤において、界面活性剤が０．５重量％〜５重量％含まれていることを特徴としている。

本発明の定着剤において使用される１級アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコールのいずれを用いても構わないが、請求項３の定着剤のように、エチルアルコールを用いることが好ましい。

また、請求項１の定着剤において、１級アルコールの配合割合は、３０重量％〜５５重量％に限定されるが、その理由は、１級アルコールの配合割合が３０重量％未満であると、液の安定性が悪くなる、液が分離する事がある。又トナーへの浸透性が遅く成り定着性が遅くなる。一方、１級アルコールの配合割合が、５５重量％を超えると、紙の乾燥性、定着液の引火性、水希釈安定性が悪くなる。
請求項２の定着剤において、１級アルコールの配合割合は、１０重量％〜４０重量％に限定されるが、その理由は、以下のとおりである。
すなわち、１級アルコールの配合割合が１０重量％未満であると、液の安定性、トナーへの浸透性が悪くなる。即ち定着性が遅く成り定着スピードが遅くなる。一方、１級アルコールの配合割合が、４０重量％を超えると、定着液の引火性、定着液の安定性が悪くなる。

本発明の定着剤において使用される２塩基酸ジエステルとしては、例えば、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチル、フタル酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、グルタル酸ジエチル、コハク酸ジエチル、フタル酸ジエチル等が挙げられ、請求項４の定着剤のように、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチルおよびコハク酸ジメチルを混合して用いることができる。また、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチルおよびコハク酸ジメチルの混合物として市販のインビスタ社製商品名ＤＢＥを用いることができる。

さらに、請求項１の定着剤において、２塩基酸ジエステルの配合割合は、１５重量％〜２５重量％に限定されるが、その理由は、以下のとおりである。
すなわち、２塩基酸ジエステルの配合割合が１５重量％未満であると、トナーの溶解、膨潤が遅く成り、定着スピードが遅くなる。一方、２塩基酸ジエステルの配合割合が、２５重量％を超えると、トナーに浸透した２塩基酸ジエステルの乾燥が悪くなる。
請求項２の定着剤において、２塩基酸ジエステルの配合割合は、１重量％〜２０重量％に限定されるが、その理由は、以下のとおりである。
すなわち、２塩基酸ジエステルの配合割合が１重量％未満であると、液中に分散する２塩基酸ジエステルの量が少なくなりトナーの溶解、膨潤に必要なジエチレングリコールジメチルエーテルの量を多くする必要がある。するとトナーの乾燥性が悪くなる。一方、２塩基酸ジエステルの配合割合が、２０重量％を超えると、定着液の安定性が悪くなる（分離傾向になる）。

本発明の定着剤において使用される界面活性剤は、２塩基酸ジエステルの均一分散状態を保持させる目的で添加され、濡れ剤、粒子分散剤とも称されるものが好適に使用される。このような界面活性剤としては、例えば、日信化学工業社製商品名オルフィンや日信化学工業社製商品名サーフィノール等の市販のものが使用できる。

また、請求項１および請求項２の定着剤において、界面活性剤の配合割合は、０重量％〜５重量％に限定されるが、その理由は、界面活性剤の配合割合が５重量％を超えると、液が白濁又は薄くボケる状態になり液の安定性が悪くなり定着液の性能が悪くなる。液の安定性を良くするにはさらに界面活性剤を加えるため、定着性能に悪影響を及ぼすためである。なお、界面活性剤の配合割合は、請求項５の定着剤のように、０．５重量％〜５重量％にすることが好ましい。

本発明の定着剤は、特に限定されないが、たとえば、以下のようにしてトナーを被定着物に定着させることができる。
（１）未定着のトナー粒子が所定位置に配設された紙やＯＨＰ用シート等の被定着物の表面に定着剤を噴霧または滴下してトナーを溶解または膨潤させたのち、被定着物を乾燥させてトナーを被定着物に定着させる。
（２）未定着のトナーが所定位置に配設された紙やＯＨＰ用シート等の被定着物を定着剤中に浸漬してトナーを溶解または膨潤させたのち、被定着物を乾燥させてトナーを被定着物に定着させる。
（３）未定着のトナーが所定位置に配設された紙等の被定着物の裏面から表面まで定着剤を含浸させてトナーを溶解または膨潤させたのち、被定着物を乾燥させてトナーを被定着物に定着させる。
（４）転写ベルト等の転写体の表面に載せられた未定着のトナーに、定着剤を噴霧または滴下してトナーを溶解または膨潤させたのち、溶解または膨潤してガム状になったトナー面に紙やＯＨＰ用シート等の被定着物を押し当ててガム状のトナーを被定着物に転写し、被定着物を乾燥させてトナーを被定着物に定着させる。
（５）本発明の定着液が、トナー粒子とほぼ同じ径程度をして、この定着液に溶解および膨潤するなどせず、一定以上の圧力を外側から加えることによって破壊されるようなワックス等で形成されたシェル中に内包された定着剤入り粒子を作製し、この定着剤入り粒子をトナー粒子とともに被定着物の所定位置に配設したのち、被定着物をローラ等に通して定着剤入り粒子に圧力をかけてシェルを割り、トナー粒子をシェルから漏れ出た定着剤によって溶解または膨潤させたたのち、被定着物を乾燥させてトナーを被定着物に定着させる。
（６）本発明の定着液が、この定着液に溶解および膨潤するなどせず、一定以上の圧力を外側から加えることによって破壊されるようなワックスや紙に浸透、塗布された材料等で形成されたシェル中に内包された定着剤入り粒子を作製し、この定着剤入り粒子をトナー粒子本体内に核となるように内包させたトナー粒子を作製し、従来の方法と同じ方法でトナー粒子を被定着物上に載せタ状態でトナー粒子に加圧ローラ等で圧力を加えて、定着剤入り粒子のシェルを壊し、漏れ出た定着液によってトナー粒子本体を溶解または膨潤させたたのち、被定着物を乾燥させてトナーを被定着物に定着させる。
（７）上記方法を組み合わせる。
なお、定着剤入り粒子は、公知のマイクロカプセルの製造方法を用いることによって得ることができる。

本発明にかかるトナーの湿式定着剤は、以上のように、２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水と、界面活性剤とからなる成分のうち、少なくとも２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水とからなり、２塩基酸ジエステルが１５重量％〜２５重量％、一級アルコールが３０重量％〜５５重量％、界面活性剤が０重量％〜５重量％、残部が水であるとともに、２塩基酸ジエステルが水中油滴型分散状態で分散している、あるいは、２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水と、界面活性剤と、ジエチレングリコールジメチルエーテルとからなる成分のうち、少なくとも２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水と、ジエチレングリコールジメチルエーテルとからなり、２塩基酸ジエステルが１重量％〜２0重量％、一級アルコールが１０重量％〜４０重量％、界面活性剤が０重量％〜５重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが１０重量％〜３０重量％、残部が水であるとともに、２塩基酸ジエステルが水中油滴型分散状態で分散しているので、定着および乾燥速度が速く、実用性に富んだものとすることができる。

以下に、本発明の具体的な実施例をその比較例と対比させて詳しく説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
２塩基酸ジエステル（インビスタ社製商品名ＤＢＥ）と、エチルアルコールと、水とを
２塩基酸ジエステルが１５重量％、エチルアルコールが３０重量％、水が５５重量％となるように配合し、十分に攪拌して定着剤サンプルを得た。

（実施例２）
２塩基酸ジエステルが１５重量％、エチルアルコールが５０重量％、水が３５重量％となるように配合した以外は、実施例１と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例３）
２塩基酸ジエステルが２０重量％、エチルアルコールが４０重量％、水が４０重量％となるように配合した以外は、実施例１と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例４）
２塩基酸ジエステルが２５重量％、エチルアルコールが５０重量％、水が２５重量％となるように配合した以外は、実施例１と同様にして定着剤サンプルを得た。

（比較例１）
２塩基酸ジエステルが１０重量％、エチルアルコールが２８重量％、水が６２重量％となるように配合した以外は、実施例１と同様にして定着剤サンプルを得た。

（比較例２）
２塩基酸ジエステルが８重量％、エチルアルコールが２５重量％、水が６７重量％となるように配合した以外は、実施例１と同様にして定着剤サンプルを得た。

（比較例３）
２塩基酸ジエステルが３５重量％、エチルアルコールが５７重量％、水が７重量％となるように配合した以外は、実施例１と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例５）
２塩基酸ジエステル（インビスタ社製商品名ＤＢＥ）と、エチルアルコールと、界面活性剤（日信化学工業社製商品名オルフィン）と、水とを、２塩基酸ジエステルが１５重量％、エチルアルコールが３５重量％、界面活性剤が３重量％、水が４７重量％となるように配合し、十分に攪拌して定着剤サンプルを得た。

（実施例６）
２塩基酸ジエステルが２０重量％、エチルアルコールが４０重量％、界面活性剤が２重量％、水が３８重量％となるように配合した以外は、実施例５と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例７）
２塩基酸ジエステルが２５重量％、エチルアルコールが５０重量％、界面活性剤が１重量％、水が２４重量％となるように配合した以外は、実施例５と同様にして定着剤サンプルを得た。

（比較例４）
２塩基酸ジエステルが８重量％、エチルアルコールが２５重量％、界面活性剤が０．０１重量％、水が６６．９９重量％となるように配合した以外は、実施例５と同様にして定着剤サンプルを得た。

（比較例５）
２塩基酸ジエステルが２７重量％、エチルアルコールが５５重量％、界面活性剤が６重量％、水が７重量％となるように配合した以外は、実施例５と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例８）
２塩基酸ジエステル（インビスタ社製商品名ＤＢＥ）と、エチルアルコールと、ジエチレングリコールジメチルエーテルと、水とを、２塩基酸ジエステルが５重量％、エチルアルコールが１５重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが４０重量％、水が４０重量％となるように配合し、十分に攪拌して定着剤サンプルを得た。

（実施例９）
２塩基酸ジエステルが１５重量％、エチルアルコールが３０重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが３０重量％、水が２５重量％となるように配合した以外は、実施例８と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例１０）
２塩基酸ジエステルが２０重量％、エチルアルコールが３０重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが１０重量％、水が４０重量％となるように配合した以外は、実施例８と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例１１）
２塩基酸ジエステルが２０重量％、エチルアルコールが３０重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが２０重量％、水が３０重量％となるように配合した以外は、実施例８と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例１２）
２塩基酸ジエステルが２０重量％、エチルアルコールが４５重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが１０重量％、水が２５重量％となるように配合した以外は、実施例８と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例１３）
２塩基酸ジエステルが１８重量％、エチルアルコールが４０重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが１０重量％、水が３２重量％となるように配合した以外は、実施例８と同様にして定着剤サンプルを得た。

（比較例６）
２塩基酸ジエステルが８重量％、エチルアルコールが９重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが２５重量％、水が６７重量％となるように配合した以外は、実施例８と同様にして定着剤サンプルを得た。

（比較例７）
２塩基酸ジエステルが３０重量％、エチルアルコールが４５重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが８重量％、水が２２重量％となるように配合した以外は、実施例８と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例１４）
２塩基酸ジエステル（インビスタ社製商品名ＤＢＥ）と、エチルアルコールと、ジエチレングリコールジメチルエーテルと、界面活性剤（日信化学工業社製商品名オルフィン）と、水とを、２塩基酸ジエステルが５重量％、エチルアルコールが２０重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが２０重量％、界面活性剤が２重量％、水が５３重量％となるように配合し、十分に攪拌して定着剤サンプルを得た。

（実施例１５）
２塩基酸ジエステルが２０重量％、エチルアルコールが４０重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが１０重量％、界面活性剤が２重量％、水が２８重量％となるように配合した以外は、実施例１４と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例１６）
２塩基酸ジエステルが１０重量％、エチルアルコールが３０重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが２０重量％、界面活性剤が５重量％、水が３５重量％となるように配合した以外は、実施例１４と同様にして定着剤サンプルを得た。

（実施例１７）
２塩基酸ジエステルが１０重量％、エチルアルコールが３０重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが２０重量％、界面活性剤が５重量％、水が３５重量％となるように配合した以外は、実施例１４と同様にして定着剤サンプルを得た。

（比較例８）
２塩基酸ジエステルが０．５重量％、エチルアルコールが３０重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが２０重量％、界面活性剤が５重量％、水が１５重量％となるように配合した以外は、実施例１４と同様にして定着剤サンプルを得た。

（比較例９）
２塩基酸ジエステルが２５重量％、エチルアルコールが３５重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが２０重量％、界面活性剤が５重量％、水が１５重量％となるように配合した以外は、実施例１４と同様にして定着剤サンプルを得た。

（比較例１０）
２塩基酸ジエステルが０．２重量％、エチルアルコールが８重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが９重量％、界面活性剤が６重量％、水が７６．８重量％となるように配合した以外は、実施例１４と同様にして定着剤サンプルを得た。

上記実施例１〜実施例１７および比較例１〜比較例１０で得られた定着剤サンプルについて、トナーの粘着速さ、トナーの粘着速さ、トナーの転写性、乾燥性、安定性を調べ、その結果を以下の表１〜表 に示した。

なお、トナーの粘着速さについては、Ｂ５サイズのコピー専用紙上に赤色着色トナー（コニカミノルタ社製）を１５ｍｇ載せて、指によってコピー専用紙上で均一に押し広げたのち、１ｍＬの定着剤サンプルをコピー専用紙上のトナー面に均一に噴霧し、何秒後に指で粘着性を感じるかを調べ、５秒以内に粘着性がでたものを◎、５秒を超え１０秒以内に粘着性がでたものを○、１０秒を超え３０秒以内に粘着性がでたものを△、３０秒を超えて粘着性がでたものを×とした。

トナーの転写性については、ポリイミド製のベルト上に赤色着色トナー（コニカミノルタ社製）を１５ｍｇ載せて、指によってベルト上で均一に押し広げたのち、１ｍＬの定着剤サンプルをベルト上のトナー面に均一に噴霧し、直ちにトナー面にコピー専用紙を載せた状態でコピー専用紙をこすり、何秒後にコピー専用紙を剥がせば、ベルト上のトナーがうまくコピー専用紙に転写されるかを調べ、５秒以内に転写できたものを◎、５秒を超え１０秒以内に転写できたものを○、１０秒を超え１５秒以内に転写できたものを△、１５秒を超えて転写できたものを×とした。

乾燥性については、Ｂ５サイズのコピー専用紙上に赤色着色トナー（コニカミノルタ社製）を１５ｍｇ載せて、指によってコピー専用紙上で均一に押し広げたのち、１ｍＬの定着剤サンプルをコピー専用紙上のトナー面に均一に噴霧し、噴霧部分を指で触った場合、何分で手に湿り気および粘着性を感じなくなるかを調べ、３分以内に湿り気および粘着性を感じなくなるを◎、３分を超え５分以内に湿り気および粘着性を感じなくなるを○、５分を超え１０分以内に湿り気および粘着性を感じなくなるを△、１０分を超えて湿り気および粘着性を感じなくなるを×とした。

安定性については、作製した定着剤を蓋付き容器内に入れて常温で１時間放置したのちの定着剤の状態を調べ、成分の分離がないを○、液がぼける（不透明になる）を△、成分が分離したが×とした。

Claims (5)

1. ２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水と、界面活性剤とからなる成分のうち、少なくとも２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水とからなり、２塩基酸ジエステルが１５重量％〜２５重量％、一級アルコールが３０重量％〜５５重量％、界面活性剤が０重量％〜５重量％、残部が水であるとともに、２塩基酸ジエステルが水中油滴型分散状態で分散していることを特徴とするトナーの湿式定着剤。
2. ２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水と、界面活性剤と、ジエチレングリコールジメチルエーテルとからなる成分のうち、少なくとも２塩基酸ジエステルと、炭素数１〜３の一級アルコールと、水と、ジエチレングリコールジメチルエーテルとからなり、２塩基酸ジエステルが１重量％〜２0重量％、一級アルコールが１０重量％〜４０重量％、界面活性剤が０重量％〜５重量％、ジエチレングリコールジメチルエーテルが１０重量％〜３０重量％、残部が水であるとともに、２塩基酸ジエステルが水中油滴型分散状態で分散していることを特徴とするトナーの湿式定着剤。
3. 一級アルコールがエチルアルコールである請求項１または請求項２に記載のトナーの湿式定着剤。
4. ２塩基酸ジエステルとして、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチルおよびコハク酸ジメチルが配合されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載のトナーの湿式定着剤。
5. 界面活性剤が０．５重量％〜５重量％含まれている請求項１〜請求項４のいずれかに記載のトナーの湿式定着剤。