JP5267915B2 - 粘着転写用液体現像剤 - Google Patents

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Description

本発明は、着色剤を含有するトナーと、トナーを分散させる液体とからなり、潜像担持体上の潜像にトナーを付着させて潜像を現像し、潜像担持体上に形成されたトナー像をトナーの粘着力で転写する画像形成方法に用いる液体現像剤に関するものである。
消費者のニーズが多様化している今日、印刷物の製造についても少量かつ多品種の製造が要求される傾向が顕著になってきている。このような要求に対応するための方法として、費用と時間がかかる製版工程を必要としない電子写真法が着目されている。
電子写真法におけるLED、レーザビーム等のデジタル的な潜像形成技術の発達により、例えば1200DPI等の高精細なドット像の書き込みが可能になっており、このような潜像形成技術を採用した高精細、高画質な画像を形成することができる画像形成方法及び装置が望まれている。このような高画質なプリントを得るためには、ドット面積の正確な再現性が必要で、トナー像を潜像担持体や中間転写体から、中間転写体や記録媒体に転写する際のトナー飛散や潰れ(加熱・加圧定着でも生じる)は特にカラープリントにおいて主要な課題となる。
使用するトナーの粒径を微細化すれば、高解像度トナー像を実現できる。また、微細な粒径のトナーを使用すれば、トナー像の厚さも薄くなり色重ねでカラープリントを得る場合の色表現性も向上する他、最終記録体である転写紙上に転写されたトナー像の厚みが粒径に応じて薄くなる分、転写紙のカールやトナー像のヒビわれの程度も改善される。トナーとしては、乾式現像方式における、粉体キャリア等と摩擦帯電させて用いられる粉体トナーと、液体現像方式における、液体キャリアである溶剤に分散して用いられるトナー(以下、液体トナーという)とがある。
このうち粉体トナーでは粒径が5ミクロン〜サブミクロンのオーダの微粉トナーである場合、トナー飛散抑制や転写処理後の潜像担持体である感光体上の残留トナーの除去が困難になるという問題がある。一方、液体トナーは溶剤に分散して使用されるため、このような問題も生じないで微細化トナーとしての取扱いが容易である。そのため、粉体トナーを用いた乾式電子写真法と比較して、グラビア印刷方式やオフセット印刷方式などのような高精細な画像の印刷が可能な方式と同程度の高精細性を達成することができる。
又、トナーの溶融温度が低いほど消費電力や高速化に有利であるが、溶融温度が低い粉体トナーではブロッキングを起こすという問題がある。一方、液体トナーでは溶剤に分散して使用するので、このような問題も無く、低融点(低軟化点)のトナーを採用できる。
従来の液体現像方式では、静電潜像を液体現像で現像してトナー像が形成された感光体表面に転写紙を接触させ、転写紙の裏面にコロナ放電器、転写ローラ等で転写電界を形成する。これにより、感光体上のトナー像を転写紙上に転写する静電的な転写方法を用いた場合には、電荷が付与されて帯電した転写紙が静電的に感光体に吸着される場合があった。また、転写ローラ等で加圧する結果、トナー像が潰れて例えば細線の幅や網点ドット面積の忠実な再現が困難な場合があった。
また、従来の液体現像画像形成装置においては、キャリア液を用いるがゆえに、像がつぶれて、高精細な画像を得られない場合があった。トナーとキャリア液とから成る現像液により現像された潜像担持体の表面には、トナーだけではなくキャリア液も含む現像液層から成るトナー像が形成されている。液体現像によって形成された潜像担持体上のトナー像を記録媒体等に電界を用いて転写するには、転写電界が形成された潜像担持体と記録媒体等の転写相手との間、すなわち転写ギャップには、適正な量のキャリア液は必要である。
しかし、キャリア液が過剰な場合、ドットやラインなどのトナー像がつぶれ、ライン幅が太くなったり、画像濃度にムラが出たりすることがあり、潜像担持体上に形成されたトナー像を忠実に記録媒体に転写するのは困難である。これは、潜像担持体の表面にキャリア液が過剰に存在すると、キャリア液が少ない場合と同じ転写電位差では電界不足となり、転写時に、潜像担持体の表面でトナー像を構成するトナーが、潜像に忠実に移動できないことが原因であると考えられる。多量のキャリア液に合わせて必要な電界を形成するためには、より高電圧を必要とする不具合が生じる。
また、プリントに用いられる記録媒体についても多品種が要求されるようになってきている。普通紙に限らず、紙の表面に光沢を持たせたり、平滑性を良くしたりするためにその表面に「クレー」と呼ばれる白土を塗るコート紙や、樹脂製のフィルム等を記録媒体として用いることが期待されている。コート紙や樹脂製のフィルムは、その表面の平滑性、材料の特徴から、キャリア液を全く吸収しないか吸収量が普通紙に比較して少ない。このため、転写ギャップのキャリア液が多い場合のような転写状態となり、画像がつぶれてしまうことがある。
このような問題に対して、従来の液体現像画像形成装置においては、潜像担持体の表面から余剰な液体キャリアを除去するスクイズローラを備えたものがある。スクイズローラを備えた構成としては、潜像担持体表面に対して所定距離をとって対向配置し、対向位置における表面移動方向が潜像担持体の表面移動方向とは逆方向となるよう回転させる方法や、画像部のトナーを除去しないような電位差を設けたローラをトナー像に接触させ、キャリア液を付着させて除去する方法が提案されている。
そして、さらにつぶれを防ぐための方法として、電圧を印加したローラを、潜像担持体上のトナー像の表面に、空隙をもって対向させ、潜像担持体上に形成されたトナー像を硬化させた後に該トナー像を記録媒体に転写する方法がある(例えば、特許文献1や特許文献2)。
また、特許文献3には、潜像担持体上や中間転写体上のトナー画像を乾燥させた後、転写時に記録媒体との間に非水溶媒を供給し、静電転写する方法が提案されている。乾燥させることにより、トナー画像を形成するトナー粒子の粒子間に存在する担体液が蒸発し、トナー粒子が凝集し、これによってトナー粒子間の相互作用が高まったところへ、非水溶媒を供給し電界転写するものである。転写材への転写時に、トナー粒子が個々に挙動しなくなりトナー粒子の凝集体として転写するので、トナ−画像のつぶれや、広がりを防止し、高解像力のある、高画質な画像を得ることができる。
しかしながら、このようなつぶれを防ぐための方法を用いても、液体現像方式で静電的に転写を行う場合、潜像担持体表面から記録媒体へのトナーの移動はトナーが液中を泳動するため、潜像担持体と記録媒体との間に液が必要である。そして、液があるために潰れたり、液が紙に入っていって紙が膨潤して画像が乱れたりといった不具合が生じる。
そこで、液体現像方式で静電的な方法以外で転写を行うものとしては、特許文献4に記載の方法がある。特許文献4では、ガラス転移温度を調整することと、キャリア液の乾燥程度を調整することによりトナーの粘着性を高め、その粘着力で転写する、粘着転写、オフセット転写等と呼ばれる方法である。トナー像が自己定着することにより、速やかなフィルム形成を行い、フィルム状となり一体的に挙動するトナー像をその粘着力により転写する。このようにトナーの粘着力で転写を行うものであれば、転写前にトナー以外の液を極力無くしておくことができ、つぶれや転写残しがなく、良好に転写することができる。
第2990675号公報 特開平9−204109号公報 特開平2−272476号公報 特表2001−501654号公報
しかしながら、特許文献4に記載の方法であっても、転写時にトナー像の一部が感光体表面に残ることがあった。これは、フィルム形成したトナー像であってもトナー粒子間のつながりが弱く、フィルム状のトナー像からトナー像の一部が剥がれ、感光体表面上に残るために生じる。そして、トナー像の一部が感光体表面に残ると、その部分の画像が欠けた状態となる。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、潜像担持体上に形成されたトナー像をトナーの粘着力で転写する画像形成方法に用い、転写時に画像が欠けることを防止することができる粘着転写用液体現像剤を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、液状担体中に分散した着色剤及び樹脂を含有するトナー粒子を、静電潜像に静電気的に付着させて可視像化後、トナーの粘着力により基材に転写を行う電子写真粘着転写技術に使用する粘着転写用液体現像剤において、上記トナーを構成するトナー樹脂成分として化6〜化10の一般式で示すモノマーA、モノマーB、モノマーC、モノマーD、及び、モノマーEを含有することを特徴とするものである。
・モノマーA(R:H又はCH
Figure 0005267915
(RがHの場合n:6〜9、RがCHの場合n:10〜14)
・モノマーB
Figure 0005267915
(n:6〜8)
・モノマーC(R:H又はCH
Figure 0005267915
・モノマーD(R:H又はCH
Figure 0005267915
・モノマーE(R:H又はCH
Figure 0005267915

また、請求項2の発明は、請求項1の粘着転写用液体現像剤において、上記トナー樹脂成分のモノマー成分比が、モノマーA/モノマーB/モノマーC/モノマーD/モノマーE=5〜20[mol%]/40〜80[mol%]/1〜10[mol%]/1〜30[mol%]/1〜20[mol%]であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の粘着転写用液体現像剤において、上記樹脂の重量平均分子量Mwが20000〜40000、数平均分子量Mnが10000〜35000であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3の粘着転写用液体現像剤において、上記樹脂の体積抵抗が1×1010〜1×1016[Ω・cm]であることを特徴とするものである。
請求項1乃至4に係る粘着転写用液体現像剤が含有するモノマーAは、転写時の粘着性を付与するものであり、モノマーBは、トナーと溶媒との親和性を高め、液体現像剤中のトナーの分散安定性を向上させる。また、モノマーCは、トナー層のフィルム化を促進させ、転写時にトナー層を一体化して転写させたり、定着後のトナー層被膜を強固にしたりする効果がある。そして、本発明者らの鋭意研究の結果、モノマーAとモノマーBとが共重合しているところにモノマーCがぶら下がってグラフト重合しているポリマーとすることにより、従来の粘着転写用液体現像剤よりもトナー像の欠けが生じにくいフィルム状のトナー像を形成することが出来ることが分かった。しかし、モノマーAとモノマーBとが共重合しているポリマーにモノマーCは直接グラフト重合することができないので、モノマーDとモノマーEとが繋ぎの役割を果たしている。
このように、請求項1乃至4の発明によれば、トナーの樹脂成分として、モノマーA、モノマーB、モノマーC、モノマーD、及び、モノマーEを含むことにより、トナーの粘着力で転写する画像形成方法に用いたときに、転写時に画像が欠けることを防止することができるという優れた効果がある。
まず、本発明に係る粘着転写用液体現像剤を適用可能な画像形成装置について説明する。
図1は、液体現像剤Dとして本発明に係る粘着転写用液体現像剤を用いる湿式画像形成装置であるプリンタ100の一例の概略説明図である。
プリンタ100は、潜像担持体である感光体1の周りに帯電手段である帯電電圧付与部材2、露光手段である露光装置3、現像手段である現像ローラ4、余剰現像剤除去手段であるスクイズローラ5などを備える。またスクイズローラ5の感光体1の表面移動方向下流側には、感光体1の表面に送風Wを当てるブロアー6が配置されて、さらに、その下流側には、転写ローラ7が配置され、転写ニップを形成する。そして、転写ニップの下流側には、分離ローラ8、クリーニングブレード9、クリーニングローラ10、除電装置11などが配置されている。また、現像ローラ4に供給する液体現像剤Dを収容する現像液タンクを備えている。
プリンタ100では、帯電電圧付与部材2により、感光体1に電荷を与え、露光装置3による露光光Lによって非画像部の電荷を消去する。感光体1はセレン感光体、有機感光体、アモルファスシリコン感光体が使用できる。帯電時の感光体1の表面電位は、400[V]〜1600[V]の範囲が良好である。露光後の感光体1の電荷の残っている潜像を現像ローラ4から供給される液体現像剤Dが含有するトナーにより現像して感光体1の表面上にトナー像を形成する。そして、現像後の感光体1の表面上の液体現像剤Dに対してスクイズローラ5及びブロアー6の送風Wで余剰の現像液を除去し、トナーが含有する粘着剤の粘着力によって転写基材Pに転写させる。感光体1上のトナー像を転写基材Pに転写する転写位置には、感光体1と接触して対向する転写ローラ7が配置されており、感光体1と転写ローラ7とが形成する転写ニップの転写圧は0.1〜10[kg/cm]が良好である。
転写ニップを通過した転写基材Pは、分離ローラ8と感光体1との対向部である転写基材分離部で感光体1から分離し、プリンタ100の装置外に搬送される。
現像ローラ4は感光体1と順方向に回転し、スクイズローラ5は逆方向に回転させ、感光体1に対する線速は現像ローラ4が1.2倍〜6倍、スクイズローラ5の線速は1.2倍〜4倍が効果的である。
現像ローラ4と感光体1のギャップは50〜250[μm]、スクイズローラ5のギャップは30〜150[μm]が良好である。
転写されずに感光体1に残った現像剤をクリーニングブレード9、クリーニングローラ10で除去後、除電装置11で感光体1の表面を除電する。
また、露光の工程で感光体1上の画像部の電荷を消去し非画像部の電荷を残す現像方式でも同様に画像形成できる。
図2は、図1に示すプリンタ100に中間転写部材20を追加した例のプリンタ100の概略構成図である。また、接触型のスクイズローラ5の感光体1の表面移動方向下流側には、非接触型のスクイズローラとしての第二スクイズローラ15が配置されている。また、図2に示す構成では、中間転写部材20に対して送風Wを当てるようにブロアー6が配置されている。
中間転写部材20の材質は、ウレタンゴム、ニトリルゴム、ヒドリンゴム等の耐溶剤性、弾力性のあるものが望ましく、フッ素樹脂等でコーティングされていれば更に良い。
図2に示すように、中間転写部材20を備えたプリンタ100であれば、図1のプリンタ100よりもさらに高い転写圧力を付与できる、中間転写部材20に低表面エネルギーの材料を用いることができる、中間転写部材20へ転写するときに高固形分化できるなどの利点がある。このため、図1のプリンタ100よりも粘着転写性が向上するプリンタ100を実現することができる。この場合、感光体1から中間転写部材一次転写は100〜1000[V]の静電転写を用い、一次転写圧は0.1〜3[kg/cm]二次転写圧は0.1〜30[kg/cm]が良好である。
図3は、液体現像剤Dを現像剤塗布装置41で現像ローラ4上に薄層にした状態で現像し、粘着転写させるプリンタ100の概略構成図である。図2のプリンタ100とは、現像剤塗布装置41によって現像ローラ4上に液体現像剤Dの薄層を形成する点と、中間転写部材20上の余剰の現像液を除去する部材がブロアー6の代わりに溶剤除去ローラ21が配置されている点で異なる。
層厚は、1〜15[μm]程度が良く、望ましくは3〜10[μm]が良い。層厚1[μm]以下では、濃度が十分でなく15[μm]以上では解像度が低下する。
現像ローラ4に形成した静電荷像用液体トナー層にコロナ放電を行った後に静電潜像を現像することにより、トナーの凝集力を向上させることができ、解像度を高めることができる。コロナ放電はトナーと同極性の場合に効果が高く、電圧は500〜8000[V]程度が良い。
プリンタ100で用いる電子写真用の液体現像剤Dは着色剤、樹脂、担体液をボールミル、キティーミル、ディスクミル、ピンミルなどの分散機に投入、分散、混練を行い得ることができる。
一般的な材料の割合は、着色剤5〜10[質量%]、樹脂5〜30[質量%]、担体液65〜95[質量%]、帯電制御剤0.1〜1[質量%]である。この現像剤をそのまま、あるいは、適当な割合に希釈してプリンタ100の現像液タンクに入れ画像形成に用いる。
次に本発明の特徴部である粘着転写用液体現像剤について説明する。
プリンタ100で用いる液体現像剤Dは粘着転写用液体現像剤であり、トナーを構成するトナー樹脂成分として化11〜化15の一般式で示すモノマーA、モノマーB、モノマーC、モノマーD、及び、モノマーEを含有する。
・モノマーA(R:H又はCH
Figure 0005267915

(RがHの場合 n:6〜9、RがCHの場合n:10〜14)

・モノマーB
Figure 0005267915

(n:6〜8)

・モノマーC(R:H又はCH
Figure 0005267915


・モノマーD(R:H又はCH
Figure 0005267915


・モノマーE(R:H又はCH
Figure 0005267915
モノマーAとしては、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2エチルヘキシルアクリレート、デシルメタクリレート、ウンデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、テトラデシルメタクリレートなどが挙げられる。
モノマーBとしては、ヘキシルメタアクリレート、ヘプチルメタアクリレート、オクチルメタアクリレート、2エチルヘキシルメタアクリレートなどが挙げられる。
モノマーCとしては、ブタジェンアクリル性モノマーが挙げられる。
モノマーDとしては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートが挙げられる。
モノマーEとしては、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。
モノマーAは、転写時の粘着性を付与するものであり、合成樹脂の成分中で5[mol%]未満であると粘着力が不足し粘着転写性が低下しやすい。モノマーAが20[mol%]よりも多いとトナー層のフィルム化効果を阻害し、粘着転写時にトナー層中で分離したり、定着後も印字面がベトついたりなどの不具合が生じやすい。このためモノマーAは樹脂成分中で5[mol%]〜20[mol%]が望ましい。
モノマーBは、トナー中の溶媒との親和性を高め、トナーの分散安定性を向上さ、定着後の粘着性を抑える効果がある。モノマーBが40[mol%]未満であると分散安定の効果が低下し、80[mol%]よりも多いと粘着性が低下し粘着転性を阻害する傾向がある。このため、モノマーBは樹脂成分中で40[mol%]〜90[mol%]が望ましい。
モノマーCは、トナー層のフィルム化を促進させ、転写時にトナー層を一体化して転写させたり、定着後のトナー層被膜を強固にしたりする効果がある。1[mol%]未満ではフィルム化効果が少なく転写不良を発生させたり、定着強度を低下させたりすることがあり、10[mol%]よりも多いと溶媒との親和性が低下し凝集が発生する場合がある。
モノマーDは樹脂骨格をグラフト、架橋構造にし、転写時のトナー層膜強度を上げたり、着色剤に吸着、一体化させたりする効果がある。1[mol%]未満ではその効果が少なく、30[mol%]以上では溶媒親和性が低下する傾向がある。
モノマーEはモノマーDとの反応で架橋構造形成に作用したり、カルボン酸の水素結合によるトナー層のフィルム一体化転写性を向上したりする効果がある。1[mol%]未満ではその効果が少なく、20[mol%]以上では溶媒親和性が低下する。
これらのモノマーにより得られる樹脂のTg(ガラス転移点)は−20〜30[℃]が好ましい。−20[℃]未満では定着後も画像が粘着性を帯び、30[℃]より高いと粘着転写性が低下する。
また、樹脂の構造は重合方法により変わるが、一例として以下の化16ようなものがあげられる。
Figure 0005267915
従来の、液体現像剤を用いた画像形成装置では、特開平5−11566のように加熱と加圧とにより、非静電的に転写する方法を用いたものがある。この方法では、加熱のための電力が要し、また、加熱時の温度変化によって転写ムラが生じるおそれがある。このような問題を解決する転写の方法としては、非加熱での粘着転写がある。
トナーの粘着性を利用した定着を行う画像形成装置に使用する液体現像剤では、非加熱での粘着転写を実現するため、液状担体であるキャリア溶媒が減少した時に、トナー層が粘着性を発現し、トナー層が一体となって転写することが重要となる。トナー層が粘着性をおびていても、トナー層内で分断されてしまうと、転写率が低下し、狙いの画像濃度を得ることができなくなる。
図4は、トナーの違いや転写基材Pの表面状態の違いによる中間転写部材20から転写基材Pへの転写状態を示すモデル図である。
図4中の左側の図は、中間転写部材20から転写基材Pへの転写前の状態を示す図である。図4中の右側の図のうち、A及びCは表面が平滑な転写基材Pへの転写を示しており、B及びDは表面に凹凸のある転写基材Pへの転写を示している。そして、図4のA及びBは、トナー層が成膜して転写基材Pに転写された状態を示しており、C及びDは、トナー層が成膜せずにトナー層で分かれて転写基材Pに転写された状態を示している。
そして、粘着転写用液体現像剤としては、図4のCやDのように分断されての転写ではなくAやBのような転写を実現することができるものが求められる。
また、定着された最終画像には粘着性が残っていないことも重要である。このため、転写時にキャリア溶媒が一定量除去されたときに粘着性を発現し、トナー層が一体となり転写し、最終的には粘着性のない画像を形成することができる液体現像剤が求められる。
プリンタ100で用いる液体現像剤Dは、帯電特性、粘着転写性の良好な電子写真液体現像剤で、特に転写基材の特性(抵抗値など)や表面性(凹凸など)によらず良好な転写性が得られ、かつ、定着も非加熱で現像後スクイズによりトナー層中のキャリアを除去して粘着化して転写し、転写基材Pに不図示の加圧ローラでトナーを圧着して定着する。
また、特表1999−513423号公報はアクリルモノマーとイソシアネートによりウレタン結合を有する樹脂を用いた粘着転写のための液体現像剤である。液体現像剤であり、本発明で用いられるモノマーA、モノマーBを用い、粘着転写を行う点は共通しているが、特表1999−513423号公報に記載の発明は本発明とは異なるイソシアネートを用いたウレタン結合を有する樹脂を使用し転写時に熱を用いる点が異なる。また本発明のモノマーC、D、Eは用いていない。特表1999−513423号公報に記載の発明は転写時に熱を使用するため、その熱が現像部に回り、不具合を生じさせたり、それを回避するため、大掛りな冷却装置が必要になる。そして、転写時に加熱が必要であり、樹脂構成も本発明とは異なる。
また、特開2005−182036号公報は規定された炭素数のアクリルモノマーにより合成された樹脂でトナーの再分散性を高めたものである。液体現像剤であり、本発明で用いられるモノマーA、モノマーBを用いる点は共通しているが、本発明のモノマーC、D、Eは用いておらず、静電転写のため転写時の画像の乱れが課題となる。
また、乾式トナーの粘着転写では特開2005−215408号公報や、特開2002−244450号公報などに記載された発明がある。これらの場合は熱可塑性樹脂を用いているため、粘着転写時に樹脂を溶融させるための熱が必要となる。非加熱で粘着転写させるためには本発明のような低Tgの樹脂を用いる必要があるが、乾式トナーの場合はトナー粒子どうしが密着しているため、凝集が生じて困難となる。
一方、本発明の粘着転写用液体現像剤は材料にTg(ガラス転移点)の高い熱可塑性樹脂を用いるため、溶媒が減少した時に粘着性を生じ、非加熱での転写が可能となる。
本発明の粘着転写用液体現像剤のトナー樹脂の重量平均分子量Mwは20000〜40000、数平均分子量Mnは10000〜35000が好ましい。Mw20000未満、Mn10000未満では粘着転写性や転写時のトナー凝集力が低下し、Mw40000、Mn35000以上では分散安定性が低下する。
また、モノマーD、Eにより樹脂の一部をグラフト化、架橋構造にした方が、トナー層の凝集力が高まり、溶剤があっても良好な粘着転写性を発現できる。
樹脂の体積抵抗が1×1010〜1×1016[Ω・cm]であることが望ましい。1×1010未満であるとトナーとしたときに現像性が低下する。
着色剤と本発明の合成樹脂の割合は1/1〜1/5が望ましい。合成樹脂の割合が1/1未満では粘着転写性が低下し、1/5より多いとトナー着色力が低下する。
着色剤は一般の無機・有機顔料、染料を用いることができる。
例えば、プリンテックスV、プリンテックスU、プリンテックスG、スペシャルブラック15、スペシャルブラック4、スペシャルブラック4−B(以上デグサ社製)、三菱#44、#30、MR−11、MA−100(以上、三菱化成社製)、ラーベン1035、ラーベン1252、ニュースペクトII(以上、コロンビアカーボン社製)、リーガル400、660、ブラックパール900、1100、1300、モーガルL(以上、キャボット社製)などの無機顔料、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、スカイブルー、ローダミンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、メチルバイオレットレーキ、ピーコックブルーレーキ、ナフトールグリーンB、ナフトールグリーンY、ナフトールイエローS、ナフトールレッド、リソールファーストイエロー2G、パーマネントレッド4R、ブリリアントファーストスカーレット、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、リソールレッド、レーキレッドC、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、パーマネントレッドF5R、ピグメントスカーレット3Bインジゴ、チオインジゴオイルピンクおよびボルド−10Bなどの有機顔料、ディスパースファーストイエローG、ディスパースブルーFFR、ディスパースブルーグリーンB、ディスパースイエロー5G、ディスパースレッドFB、リアクティブオレンジ2R、リアクティブレッド3B、リアクティブブルー3G、リアクティブブリリアントブルーR、リアクティブブラックBなどの染料があげられる。
これらの着色剤は純度が高いものが望ましく特に80[%]以上のものが望ましい。
また、着色剤の極性や抵抗を制御したい場合は着色剤をフラッシング処理することもトナー粒子の帯電性制御に効果がある。
フラッシング処理とは、色素を水に溶かした含水液に、更に樹脂分散媒を加え、フラッシャーと呼ばれるニーダー中で良く混合し、顔料のまわりに存在する水を後から添加される樹脂分散媒によって置換する処理をいう。この操作により取出される水を排出し、樹脂溶液中に顔料が分散された状態とし乾燥させて、溶剤を除去し、得られた塊を粉砕することにより着色剤の粉末が得られる。
フラッシングする際の着色剤と樹脂の割合は、樹脂100重量部に対して着色剤10〜60重両部が適当である。フラッシング処理には、フミン酸、フミン酸塩(Na塩、NH4塩など)またはフミン酸誘導体の存在下に行うのが特に有利である。これら添加されるフミン酸類の量は、着色剤含水液の0.1〜30[重量%]程度が適当である。
フラッシング処理で使用する樹脂は、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂などが望ましい。
本発明の液体現像剤に使用される担体液としては、高抵抗で低誘電率のものが良く、イソパラフィン系炭化水素、流動パラフィン、ポリアルファオレフィン、シリコーン系オイル等が良好である。イソパラフィン系炭化水素は、アイソパーC、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーM、アイソパーV、ソルベッソ100、ソルベッソ150、ソルベッソ200、エクソール100/140、エクソールD30、エクソールD40、エクソールD80、エクソールD110、エクソールD130(以上、エクソンモービル社製)などが、流動パラフィンはクリストールJ52、J72、J102、J142、J172、J202(以上、エッソ石油社製)などが、ポリアルファオレフィンはSyn2、Syn4、Syn6(以上、エクソンモービル社製)などが、シリコーン系オイルとしては、KF96 1〜1000cst(信越シリコーン)、SH200、SH344(東レシリコーン)、TSF451(東芝シリコーン)などがある。
また、担体液の沸点は、100[℃]以上が望ましい。沸点が100[℃]以下であると溶媒が揮発し易くなるため、転写前にトナー層の溶媒量が少なくなりすぎて粘着性が発現し難くなったり、未転写トナーが固着しやすくクリーニング性に問題が生じたりする場合がある。
トナーのζ電位は10〜200[mV]が良好である。ζ電位が10[mV]よりも低いとトナー粒子が凝集したり、電気泳動性が低下し地汚れしたり、濃度が低下する。またζ電位が200[mV]よりも高いと感光体付着量が低下し濃度が低下する場合がある。
平均粒径は0.1〜3[μm]が望ましく、0.1[μm]以下では、十分な濃度が得られない場合やニジミが発生しやすくなる場合があり、5[μm]以上では、色彩、解像性が悪くなる場合がある。
本発明の液体現像剤は、現像工程や液除去工程で固形分を上げることにより粘着性が発現し、粘着転写が可能になる。粘着転写し基材に定着後は溶剤がほとんどなくなるため、粘着性は消失する。
次に、本発明の粘着転写用液体現像剤が含有するトナーを構成するトナー樹脂成分の具体例を示す。
〔樹脂合成例1〕
攪拌機、温度計、冷却管、滴下ロートを備えた0.5[L]のフラスコにアイソパーH300[g]を仕込み、90[℃]に加熱し、攪拌しながらラウリルメタアクリレート(モノマーA)0.02[mol]、2エチルヘキシルメタアクリレート(モノマーB)0.25[mol]、グリシジルメタアクリレート(モノマーD)0.04[mol]、メタクリル酸(モノマーE)0.01[mol]、ベンゾイルパーオキサド(反応開始剤)1[g]よりなるモノマー溶液を2時間かけて滴下した。
滴下後、95[℃]に保ち5時間重合を行った。
その後、ブタジエンアクリル変性モノマー(モノマーC)0.02[mol]、アズビスイソブチロニトリル0.5[g]よりなるモノマー溶液を1時間かけて滴下し、85[℃]に保ち1時間重合を行った。
合成された樹脂の重合率は94[%]、分子量Mnは21000、Mwは30000であった。
〔樹脂合成例2〕
攪拌機、温度計、冷却管、滴下ロートを備えた0.5[L]のフラスコにクリストールJ72 320[g]を仕込み、105[℃]に加熱し、攪拌しながらトリデシルメタアクリレート(モノマーA)0.07[mol]、ヘプチルメタアクリレート(モノマーB)0.20[mol]、ブタジエンアクリル変性モノマー(モノマーC)0.01[mol]、グリシジルメタアクリレート(モノマーD)0.06[mol]、メタクリル酸(モノマーE)0.06[mol]、ベンゾイルパーオキサド(重合開始剤)1[g]よりなるモノマー溶液を3時間かけて滴下した。滴下後、100[℃]に保ち5時間重合を行った。
合成された樹脂の重合率は98[%]、分子量Mnは18000、Mwは25000であった。
次に、本発明の粘着転写用液体現像剤のトナーと比較する比較例のトナー樹脂成分の具体例を示す。なお、比較例を構成するモノマーのうち「該当なし」と記載しているものは、上記モノマーA〜Eの何れにも該当しないモノマーである。
〔樹脂合成比較例1〕
攪拌機、温度計、冷却管、滴下ロートを備えた0.5[L]のフラスコにアイソパーL320[g]を仕込み、105[℃]に加熱し、攪拌しながらステアリルメタアクリレート(該当なし)0.10[mol]、オクチルメタアクリレート(モノマーB)0.20[mol]、メチルメタアクリレート(該当なし)0.15[mol]、グリシジルメタアクリレート(モノマーD)0.03[mol]、メタクリル酸(モノマーE)0.02[mol]、ベンゾイルパーオキサド(重合開始剤)1[g]よりなるモノマー溶液を3時間かけて滴下した。滴下後、100[℃]に保ち5時間重合を行った。
合成された樹脂の重合率は97[%]、分子量Mnは13000、Mwは24000であった。
〔樹脂合成比較例2〕
攪拌機、温度計、冷却管、滴下ロートを備えた0.5LのフラスコにアイソパーH 270[g]を仕込み、80[℃]に加熱し、攪拌しながら2エチルヘキシルアクリレート(モノマーA)0.35[mol]、スチレン(該当なし)0.02[mol]、グリシジルアクリレート(モノマーD)0.03[mol]、メタクリル酸(モノマーE)0.02[mol]、ベンゾイルパーオキサド(重合開始剤)0.5[g]よりなるモノマー溶液を3時間かけて滴下した。滴下後、85[℃]に保ち5時間重合を行った。
合成された樹脂の重合率は92[%]、分子量Mnは20000、Mwは31000であった。
次に、上記樹脂合成例1〜2を用いて画像形成を行った実施例1〜3と、上記樹脂合成比較例1〜2を用いて画像形成を行った比較例1〜2とについて、各測定値を比較する実験を行った。実施例1〜3及び比較例1〜2の条件を以下に示す。
〔実施例1〕
フタロシアニンブルー(PB−15:3)(大日精化社製) 14部
上記樹脂合成例1の樹脂(固形分18.0[%]) 233部
アイソパーH (エクソンモービル社製) 30部
荷電制御剤(フォスファチジルコリン)(辻製油社製) 3部
これらをボールミルに入れて72時間分散後、さらにアイソパーHを30部加え、1時間分散し、これを濃縮液体現像剤とした。
この濃縮液体現像剤トナー100[g]とアイソパーH1[L]を混合した現像剤により図1の装置で画像形成を行った。
転写現像剤固形分90[%]、転写圧力3[kg/cm]で普通紙(リコー製PPC用紙タイプ6000<70W>)に粘着転写を行った。
〔実施例2〕
図2の装置で画像形成、粘着転写を行った以外は実施例1と同様に行った。
一次転写は印加電圧200[V]の静電転写、二次転写は転写圧力6[kg/cm]で粘着転写で行った。二次転写時の現像剤固形分は97[%]であった。
〔実施例3〕
キナクリドンレッド(PR−122)(富士色素社製)/ポリエステル樹脂(三菱レイヨン社製)フラッシング混練物(比率1/1) 30部
上記樹脂合成例2の樹脂(固形分19.2[%]) 78部
クリストール J72(エッソ石油社製) 50部
荷電制御剤(ナフテン酸ジルコニウム)(日本化学産業社製) 2部
これらをボールミルに入れて90時間分散後、さらにクリストールJ72を60部加え、1時間分散し、これを濃縮液体現像剤とした。
この濃縮液体現像剤を図3の装置で薄層現像し、画像形成を行った。
一次転写は印加電圧300[V]の静電転写、二次転写は転写圧力5[kg/cm]でリコー製OHPシートに粘着転写を行った。二次転写時の現像剤固形分は80[%]であった。
〔比較例1〕
フタロシアニンブルー(PB−15:3)(大日精化社製) 14部
樹脂合成比較例1の樹脂(固形分21.6[%]) 194部
アイソパーH(エクソンモービル社製) 30部
荷電制御剤(フォスファチジルコリン)(辻製油社製) 3部
これらをボールミルに入れて72時間分散後、さらにアイソパーHを30部加え、1時間分散し、これを濃縮液体現像剤とした。
この濃縮液体現像剤トナー100[g]とアイソパーH1[L]を混合した現像剤により図1の装置で画像形成を行った。
転写現像剤固形分90[%]、転写圧力2[kg/cm]で普通紙(リコー製PPC用紙タイプ6000<70W>)に粘着転写を行った。
〔比較例2〕
ディスパースブルー60(DB−60)(有本化学社製) 15部
樹脂合成比較例2の樹脂(固形分19.6[%]) 153部
エクソールD130(エクソンモービル社製) 40部
荷電制御剤(ナフテン酸ジルコニウム)(日本化学産業社製) 3部
これらをバスケットミルに入れて5時間分散後、さらにエクソールD130を40部加え、1時間分散し、これを濃縮液体現像剤とした。
この濃縮液体現像剤トナー200[g]とエクソールD130 1[L]を混合した現像剤により図2の装置で画像形成を行った。
一次転写は印加電圧300[V]の静電転写、二次転写は転写圧力10[kg/cm]でポリエステルサテンに粘着転写で行った。二次転写時の現像剤固形分は94[%]であった。
画像濃度はX−Riteにより測定。
平均粒径は島津製作所SA−CP3による。
液体現像剤を積分球式濁度計で透過率15[%]程度になるまでアイソパーで希釈し、SA−CP3用セルに充填する。測定条件はACCEL480、MODE:CENT、3〜16チャンネルで行った。
ζ電位は大塚電子ELS−8000による。
セル:低誘電率セル、電界:500[V/cm]、6回測定平均モードで測定した。
転写率はテープ剥離法による濃度から算出し、以下の式で求めた。
転写率
=(転写前感光体上濃度−転写後感光体残濃度)/(転写前感光体上濃度)×100[%]
帯電制御率は電着法により算出し、以下の条件で求めた。
電極間距離:1[cm]、電極面積:2[cm]×2[cm]、電着時間:100[秒]で測定した。
実施例1〜3及び比較例1〜2の測定結果を表1に示す。
Figure 0005267915
表1に示すように、図1〜図3で示すプリンタ100を用いた粘着転写方法と、液体現像剤の組合せにより、帯電制御性、非加熱粘着転写性が良好で高画像濃度の印字が可能となった。
図4のA及びBのように、転写基材Pの材質(抵抗値など)に制約を受けず、トナー層が一体となり転写するため、凹凸のある基材にも良好な転写を行うことができた。
一方、比較例1は本発明の材料を用いていないため粘着性が発現せず、トナー特性非加熱粘着転写はできずトナー特性も良くなかった。
比較例2は本発明のモノマーA成分がないため、粘着性が発現せず粘着転写しなかった。また、モノマーC成分がないため、成膜化せずトナー層中で分裂し、樹脂抵抗が低いためトナー現像性も悪かった。
以上、本実施形態のプリンタ100で用いる粘着転写用液体現像剤であれば、トナーの樹脂成分として、モノマーA、モノマーB、モノマーC、モノマーD、及び、モノマーEを含むことにより、トナーの粘着力で転写する画像形成方法に用いたときに、転写時に画像が欠けることを防止することができるという優れた効果がある。また、粘着力により、画像を一体化させ転写できるため、抵抗の低い基材や凹凸のある基材に高精細な画像を作像できる。また、トナーとして自己定着するものを用いることにより非加熱で定着された画像を作像することが出来る。
また、トナー樹脂成分のモノマー成分比が、モノマーA/モノマーB/モノマーC/モノマーD/モノマーE=5〜20[mol%]/40〜80[mol%]/1〜10[mol%]/1〜30[mol%]/1〜20[mol%]の関係を満たす。
モノマーAの比率が、5〜20[mol%]の範囲であることにより、モノマーAが多すぎることに起因するトナーのフィルム化の効果の阻害や定着後のベトつきといった不具合、及び、少なすぎることに起因する粘着力不足での粘着転写性の低下という不具合の発生を防止することができる。
モノマーBの比率が、40〜80[mol%]の範囲であることにより、モノマーBが少なすぎることに起因する分散安定の効果の低下や、モノマーBが多すぎることに起因する粘着性が低下して、粘着転写性を阻害するといった不具合を防止することが出来る。そして、トナーと溶媒との親和性を高め、液体現像剤中のトナーの分散安定性を向上させることが出来る。
モノマーCの比率が、1〜10[mol%]の範囲であることにより、モノマーCが少なすぎることに起因するフィルム化効果の低下による転写不良の発生や定着強度の低下といった不具合、及び、モノマーCが多すぎることに起因する溶媒との親和性が低下して凝集が発生するという不具合を防止することが出来る。そして、トナー層のフィルム化を促進させ、転写時にトナー層を一体化して転写することが出来、定着後のトナー層被膜を強固にすることが出来る。
モノマーDの比率が、1〜30[mol%]の範囲であることにより、樹脂骨格をグラフト、架橋構造にし、転写時のトナー層膜強度を上げることが出来、着色剤に吸着、一体化させることが出来る。
モノマーEの比率が、1〜20[mol%]の範囲であることにより、モノマーDとの反応で架橋構造形成に作用し、カルボン酸の水素結合によるトナー層のフィルム一体化転写性に効果がある。
また、トナー樹脂の樹脂の重量平均分子量Mwが20000〜40000、数平均分子量Mnが10000〜35000であることにより、良好な粘着転写性や転写時のトナー凝集力、そして、良好な分散安定性を実現することが出来る。
また、トナー樹脂の体積抵抗が1×1010[Ω・cm]未満であるとトナーとしたときに現像性が低下するおそれがあり、体積抵抗が1×1016[Ω・cm]よりも大きい場合は、極性制御性が低下する。液体現像剤Dが含有するトナー樹脂の体積抵抗が1×1010〜1×1016[Ω・cm]であることにより、トナーとしたときの現像性及び極性制御性を維持することができる。
本実施形態に係る湿式画像形成装置の概略説明図。 本実施形態に係る湿式画像形成装置の2つ目の構成の概略説明図。 本実施形態に係る湿式画像形成装置の3つ目の構成の概略説明図。 中間転写部材から転写基材への転写状態を示すモデル図。
符号の説明
1 感光体
2 帯電電圧付与部材
3 露光装置
4 現像ローラ
5 スクイズローラ
6 ブロアー
7 転写ローラ
8 分離ローラ
9 クリーニングブレード
10 クリーニングローラ
11 除電装置
15 第二スクイズローラ
20 中間転写部材
21 溶剤除去ローラ
100 プリンタ

Claims (4)

  1. 液状担体中に分散した着色剤及び樹脂を含有するトナー粒子を、静電潜像に静電気的に付着させて可視像化後、トナーの粘着力により基材に転写を行う電子写真粘着転写技術に使用する粘着転写用液体現像剤において、
    上記トナーを構成するトナー樹脂成分として化1〜化5の一般式で示すモノマーA、モノマーB、モノマーC、モノマーD、及び、モノマーEを含有することを特徴とする粘着転写用液体現像剤。
    ・モノマーA(R:HまたはCH
    Figure 0005267915
    (RがHの場合 n:6〜9、RがCHの場合n:10〜14)

    ・モノマーB
    Figure 0005267915
    (n:6〜8)

    ・モノマーC(R:H又はCH
    Figure 0005267915

    ・モノマーD(R:H又はCH
    Figure 0005267915

    ・モノマーE(R:H又はCH
    Figure 0005267915
  2. 請求項1の粘着転写用液体現像剤において、
    上記トナー樹脂成分のモノマー成分比が、モノマーA/モノマーB/モノマーC/モノマーD/モノマーE=5〜20[mol%]/40〜80[mol%]/1〜10[mol%]/1〜30[mol%]/1〜20[mol%]であることを特徴とする粘着転写用液体現像剤。
  3. 請求項1または2の粘着転写用液体現像剤において、
    上記樹脂の重量平均分子量Mwが20000〜40000、数平均分子量Mnが10000〜35000であることを特徴とする粘着転写用液体現像剤。
  4. 請求項1、2または3の粘着転写用液体現像剤において、
    上記樹脂の体積抵抗が1×1010〜1×1016[Ω・cm]であることを特徴とする粘着転写用液体現像剤。
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