JP5434134B2 - 液体現像剤および画像形成装置 - Google Patents
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Description
トナー粒子に用いられる結着樹脂としては、一般に、ポリエステル樹脂が広く用いられている。ポリエステル樹脂は、透明性が高く、結着樹脂として用いた場合、得られる画像の発色性が良く、また、高い定着特性が得られるという特徴を有している。
しかしながら、ポリエステル樹脂は、負帯電性もしくは酸価が低く低帯電性を示す成分であるため、このようなポリエステル樹脂で構成されたトナー粒子は、一般に負帯電性を示す。
液体現像剤としては、負帯電性の液体現像剤と正帯電性の液体現像剤とが挙げられる。負帯電性の液体現像剤を用いた場合、画像形成する際に、画像形成装置内部でオゾンが発生し、環境問題や画像形成装置内の周辺部品への悪影響を来す等の問題がある。
一方、オゾン等の放電生成物の生成量を少なくして画像形成を行い得ることから、正帯電性の液体現像剤を用いて画像を形成する方法が知られている。具体的には、荷電制御剤を添加することにより、トナー粒子を正帯電にしている(例えば、特許文献1参照)。
また、液体現像剤には、トナー粒子の分散性を向上させるために、分散剤が添加されるが、分散剤を添加すると、液体現像剤の帯電特性が低下してしまう。
帯電特性が低下し、トナー粒子の帯電量が少なくなると、画像流れや二重像が生じ、網点再現性も低下する。
電気抵抗が109Ω・cm以上の担体液としての非水系溶媒と、着色剤および樹脂を含むトナー粒子と、を有することを特徴とする液体現像剤。
上記液体現像剤であって、前記非水系溶媒の誘電率が5.0より大きく15.0以下であることを特徴とする液体現像剤。
この適用例では、誘電率が5.0より大きく15.0以下と高い極性を有する担体液としての非水系溶媒を用いることで、トナー粒子に正の電荷を付与しやすく、また正電荷がより保持されやすくなる。したがって、荷電量がより大きくなり、画像流れや二重像の少ない網点再現性のより優れた液体現像剤が得られる。
上記液体現像剤であって、前記非水系溶媒は、シリコーンオイルを含むことを特徴とする液体現像剤。
この適用例では、シリコーンオイルは、脂肪族炭化水素系溶媒に比較し、電気抵抗が高く、樹脂や添加剤の溶解が低いことから、液体現像剤としての特性を長期間保持しやすくなる。
上記液体現像剤であって、前記樹脂は、ポリエステル樹脂およびロジン変性樹脂を含むことを特徴とする液体現像剤。
この適用例では、ロジン系樹脂は、トナー粒子を構成する樹脂の中で最も酸価が高く、親水性を有しているためにトナー粒子の最も外殻に配向している。したがって、トナー粒子の長期分散安定性、帯電特性を優れたものとしつつ、トナー粒子の定着特性と耐熱保存性をより高い次元で両立することができる。
誘電率が5.0より大きく15.0以下であり、ジメチルシリコーンオイルを含む非水系溶媒と、ポリエステル樹脂を含む材料で構成されたトナー粒子を含む色の異なる複数の液体現像剤と、複数の前記液体現像剤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、前記中間転写像を記録媒体に転写し、前記記録媒体上に未定着カラー画像を形成する2次転写部と、前記未定着カラー画像を前記記録媒体上に定着させる定着部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
また、ジメチルシリコーンオイルと、ポリエステル樹脂を含む材料で構成されたトナー粒子とを含む前述の効果を有する液体現像剤により、荷電量がより大きくなり、画像流れや二重像の少ない網点再現性のより優れた画質が得られる。
さらに、中間転写部においては、カラー画像を形成する上で、単色像を色ズレ無く正確に転写することが可能になる。また、記録媒体上に転写する2次転写部では、中間転写像を記録媒体上へ効率良く転写することが可能になる。さらに、定着部においては、トナー粒子に含まれる樹脂、特にロジン系樹脂によってトナー粒子を確実に定着させる画像形成装置が得られる。
上記画像形成装置であって、前記現像部は、前記単色像を形成するための前記液体現像剤を供給する供給部と、前記供給部にある余剰の前記液体現像剤を回収する回収部と、前記回収部と前記供給部との間に設けられた仕切とを有し、前記仕切を通じて、前記供給部にある余剰の前記液体現像剤は、前記回収部に回収されることを特徴とする画像形成装置。
この適用例では、液体現像剤を供給する供給部は、効率良く現像部へ液体現像剤を供給することが出来る。また、余剰の液体現像剤を回収する回収部は、余剰の液体現像剤を回収し、現像部へ再度液体現像剤を送る画像形成装置が得られる。
実施形態における液体現像剤は、担体液にトナー粒子が分散したものである。担体液は非水系溶媒であり、シリコーンオイルを担体液としまたは担体液の一部として含む。
以下に、液体現像剤の各構成要素について詳しく説明する。
担体液に含まれるシリコーンオイルとして、例えば、ジメチルシリコーンオイルまたはジメチルシリコーンオイルのメチル基の一部に置換基を導入した変性シリコーンオイルの少なくとも一方を用いることができる。変性シリコーンオイルとして、側鎖変性シリコーンオイル、片末端変性シリコーンオイル、両末端変性シリコーンオイル等を挙げることができる。
側鎖変性シリコーンオイルとしては種々の構造を用いることができる。特に、下記一般式(1)で表され、側鎖基(R)としてハイドロジェン変性(H)、カルビノール変性、カルボキシル変性、フッ化アルキル変性、アルキル変性などのシリコーンオイルは、シリコーンオイル主鎖から側鎖が切れ、オイル自体が粒子から脱離し、紙に浸透しやすくなるためより好ましい。
また、熱により容易に熱分解する側鎖基を有する側鎖変性シリコーンオイルは、電子写真プロセスの定着工程において好適な特性を得ることができる。
片末端変性シリコーンオイルとしては種々の構造を用いることができる。特に、下記一般式(2)で表され、片末端基(R)としてジオール変性(RC(ROH)2R’)、カルビノール変性(ROH)、カルボキシル変性(RCOOH)などが好ましい。
両末端変性シリコーンオイルとしては種々の構造を用いることができる。特に、下記一般式(3)で表され、両末端基(R)としてカルビノール変性(ROH)、ポリエーテルメトキシ変性(R(C2H4O)aR’)、カルボキシル変性(RCOOH)などが好ましい。
また、熱により容易に熱分解する両末端基を有する変性シリコーンオイルは、電子写真プロセスの定着工程において好適な特性を得ることができる。
トナー粒子は、着色剤および樹脂を含む。さらに、樹脂は、ポリエステル樹脂を含む。着色剤としては、特に限定されず、公知の顔料、染料を用いることができる。
樹脂中におけるポリエステル樹脂の含有量は、50wt%以上であるのが好ましく、80wt%以上であるのがより好ましい。
これにより、画像の発色性が良く、高い定着特性が得られる。
これにより、変性シリコーンオイルを、より効果的にトナー粒子表面に保持することができる。これに対して、ポリエステル樹脂の酸価が下限値未満であると、トナー粒子の表面に変性シリコーンオイルが十分に付着することができない場合がある。一方、ポリエステル樹脂の酸価が上限値を超えると、ポリエステル樹脂の負帯電性が強くなり、正帯電の帯電特性が十分に得られない。
これにより、このような樹脂を含んだトナー粒子が分散した液体現像剤は、保存時において、トナー粒子同士の凝集、融着がより確実に抑制され、液体現像剤の保存性はより優れたものとなる。さらに、トナー粒子を記録媒体に低温でより好適に定着させることができる。
なお、ガラス転移温度Tgとは、示差走査熱量測定機DSC−220C(SII製)における測定条件:サンプル量10mg、昇温速度10℃/min、測定温度範囲10〜150℃で測定した際に、ガラス転移点以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの間での最大傾斜を示す接線との交点の温度をいう。
なお、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。
ポリエステル樹脂以外の樹脂としては、シェラック、蜜ろう、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリアミド樹脂など従来から湿式トナー用決着樹脂とされたものでも適用できるが、ロジン変性樹脂を用いるのが好ましい。
このようなロジン変性樹脂としては、例えば、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性マレイン樹脂、ロジン変性ポリエステル樹脂、フマル酸変性ロジン樹脂、エステルガム等が挙げられ、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。
これにより、トナー粒子の長期分散安定性、帯電特性を優れたものとしつつ、トナー粒子の定着特性と耐熱保存性をより高い次元で両立することができる。
これにより、トナー粒子の長期分散安定性、帯電特性を優れたものとしつつ、トナー粒子の定着特性と耐熱保存性をより高い次元で両立することができる。
また、トナー粒子を構成する樹脂材料中におけるロジン変性樹脂の含有率は、1〜50wt%であるのが好ましく、5〜40wt%であるのがより好ましい。
これにより、トナー粒子表面にロジン変性樹脂をより確実に存在させることができ、トナー粒子の分散安定性、正帯電の帯電特性をより効果的に向上させることができる。
トナー粒子の平均粒径が前記範囲内の値であると、各トナー粒子間での特性のばらつきを小さいものとし、液体現像剤全体としての信頼性を高いものとしつつ、液体現像剤により形成されるトナー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、トナー粒子の絶縁性液体への分散を良好にし、液体現像剤の保存性を高いものとできる。
なお、本明細書では、「平均粒径」とは、体積基準の平均粒径のことを指すものとする。
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、20〜50wt%であるのがより好ましい。
液体現像剤の製造方法は、樹脂材料、着色剤が水系分散媒に分散した分散液を調製する分散液調製工程と、複数個の分散質を合一させ、合一粒子を得る合一工程と、合一粒子に含まれる有機溶剤を除去し、樹脂材料と着色剤とを含むトナー粒子を得る脱溶剤工程と、トナー粒子を担体液に分散させる分散工程とを含む。
1.分散液調製工程
まず、水系分散液を調製する。
水系分散液は、いかなる方法で調製されるものであってもよいが、例えば以下に示す方法がある。
樹脂、着色剤等のトナー粒子の構成材料を有機溶剤中に溶解、分散させて樹脂液を得る樹脂液調製処理と、水系液体で構成された水系分散媒を樹脂液に添加することにより、トナー材料を含む液状の分散質を水系液体中に形成し、分散質が分散した水系分散液を得る分散質形成処理とで調整する。
樹脂液調製処理においては、樹脂材料、加水分解抑制剤を有機溶剤に溶解または分散させた樹脂液を調製する。
調製された樹脂液は、前述したようなトナー粒子の構成材料、および、次に述べるような有機溶剤を含むものである。
有機溶剤としては、樹脂材料の少なくとも一部を溶解するものであればいかなるものであってもよいが、後述する水系液体よりも沸点が低いものを用いるのが好ましい。これにより、有機溶剤を容易に除去することができる。
また、有機溶剤は、後述する水系分散媒との相溶性が低いものであるのが好ましい。例えば、25℃における水系分散媒100gに対する溶解度が30g以下のものが挙げられる。
これにより、水系乳化液中において、トナー材料を安定した状態で微分散させることができる。
また、有機溶剤の組成は、例えば、前述したような樹脂材料、着色剤の組成や、水系分散媒の組成等に応じて適宜選択することができる。
このような有機溶剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、MEK等のケトン系溶媒、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
また、攪拌時における材料温度は、20〜60℃であるのが好ましく、30〜50℃であるのがより好ましい。
固形分の含有率が前記範囲内の値であると、後述する分散液(乳化懸濁液)を構成する分散質を、より球形度の高いもの(真球に近い形状もの)とすることができ、最終的に得られるトナー粒子の形状を、より確実に好適なものとすることができる。
また、樹脂液の調製においては、調製すべき樹脂液の構成成分をすべて同時に混合してもよいし、予め、調製すべき樹脂液の構成成分のうち一部を混合して混合物(マスター)を得、その後、当該混合物(マスター)を、他の成分と混合してもよい。
分散質形成処理においては、水系分散媒を樹脂液に添加することにより、トナー材料を含む分散質(液状の分散質)を水系液体中に形成し、分散質が分散した分散液(水系分散液)を得る。
水系分散媒は、水系液体で構成されたものである。水系液体としては、主として水で構成されたものを用いることができる。
水系液体中には、例えば、水との相溶性に優れる溶媒(例えば、25℃での100重量部の水に対する溶解度が、50重量部以上である溶媒)を含むものであってもよい。
乳化分散剤としては、特に限定されず、例えば、公知の乳化分散剤を用いることができる。
中和剤は、例えば、樹脂液に添加されるものであってもよいし、水系液体に添加されるものであってもよい。
また、中和剤は、水系分散液の調製において、複数回に分けて添加されるものであってもよい。
また、塩基性化合物の使用量は、樹脂材料が有する全カルボキシル基を中和するために必要な量の1〜3倍に相当する量(1〜3当量)が好ましく、1〜2倍に相当する量(1〜2当量)がより好ましい。
これにより、異形の分散質が形成されるのを効果的に防止することができ、また、後に詳述する合一工程において得られる粒子の粒度分布を、よりシャープなものとすることができる。
また、樹脂液への水系液体の添加時には、翼先端速度が10〜20m/秒となるように撹拌を行うことが好ましく、12〜18m/秒となるように撹拌を行うことがより好ましい。
翼先端速度が前記範囲内の値であると、水系分散液を効率良く得ることができるとともに、水系分散液中における分散質の形状、大きさのばらつきを特に小さいものとすることができ、過剰に微細な分散質、粗大粒子の発生を防止しつつ、分散質の均一分散性を特に優れたものとすることができる。
これにより、水系分散液中における分散質同士の不本意な凝集をより確実に防止しつつ、トナー粒子の生産性を特に優れたものとすることができる。
また、本処理における材料温度は、20〜60℃であるのが好ましく、20〜50℃であるのがより好ましい。
次に、複数個の分散質を合一させ、合一粒子を得る。分散質の合一は、通常、有機溶剤を含む分散質が衝突することにより、これらが一体化して進行する。
複数個の分散質の合一は、分散液を撹拌しながら、分散液に電解質を添加することにより行う。これにより、容易かつ確実に合一粒子を得ることができる。また、電解質の添加量を調節することにより、容易かつ確実に、合一粒子の粒径、粒度分布を制御することができる。
また、電解質は、1価のカチオンの塩であることが好ましい。これにより、得られる合一粒子の粒度分布を狭いものとできる。また、1価のカチオンの塩を用いることで、本工程において、粗大粒子が発生することを確実に防止することができる。
また、上述した中でも、電解質は、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム)または炭酸塩であることが好ましく、硫酸塩であることが特に好ましい。これにより、特に容易に合一粒子の粒径を制御できる。
また、電解質は、水溶液の状態で添加されるのが好ましい。これにより、速やかに分散液全体に、電解質を拡散させることができるとともに、電解質の添加量を容易かつ確実に制御することができる。この結果、所望の粒径で、粒度分布の特に狭い合一粒子を得ることができる。
これにより、特に速やかに分散液全体に、電解質を拡散させることができ、電解質の添加量を容易かつ確実に制御することができる。また、このような水溶液を加えることにより、電解質を加え終えた際における分散液中の水の含有量が、好適なものとなる。このため、電解質添加後における合一粒子の成長速度を、生産性が落ちない程度に、適度に遅いものとすることができる。結果として、粒径をより確実に制御できる。また、不本意な合一粒子の合一を確実に防止することができる。
これにより、分散液中で、電解質の濃度のむらが発生することを防止することができ、粗大粒子が発生することを確実に防ぐことができる。また、合一粒子の粒度分布は特に狭いものとなる。さらに、このような速度で電解質を添加することで、合一の速度を特に容易に制御でき、合一粒子の平均粒径を制御することが特に容易になるとともに、トナーの生産性を特に優れたものとすることができる。
また、本工程は、分散液を攪拌した状態で行う。これにより、粒子間での形状、大きさのばらつきが特に小さい合一粒子を得ることができる。
攪拌翼の翼先端速度は、0.1〜10m/秒であるのが好ましく、0.2〜8m/秒であるのがより好ましく、0.2〜6m/秒であるのがさらに好ましい。翼先端速度が前記範囲内の値であると、添加した電解質を均一に分散、溶解させて、電解質の濃度むらが発生することを確実に防止することができる。また、分散質をより効率良く合一させつつ、一旦形成された合一粒子が崩壊するのをさらに確実に防止することができる。
その後、分散液中に含まれる有機溶剤を除去する。これにより、分散液中に分散した樹脂微粒子(トナー粒子)が得られる。
有機溶剤の除去は、いかなる方法で行ってもよいが、例えば、減圧により行うことができる。これにより、樹脂材料等の構成材料の変性等を十分に防止しつつ、効率良く有機溶剤を除去することができる。
また、本工程での処理温度は、合一粒子を構成する樹脂材料のガラス転移温度Tgよりも低い温度であるのが好ましい。
消泡剤としては、例えば、鉱物油系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、シリコーン系消泡剤のほか、低級アルコール類、高級アルコール類、油脂類、脂肪酸類、脂肪酸エステル類、リン酸エステル類等を用いることができる。
消泡剤の使用量は、特に限定されないが、分散液中に含まれる固形分に対して、重量比で、20〜300ppmであるのが好ましく、30〜100ppmであるのがより好ましい。
なお、本工程においては、必ずしも全ての有機溶剤(分散液中に含まれる有機溶剤の全量)が除去されなくてもよい。このような場合であっても、後述する他の工程において、残存する有機溶剤を十分に除去することができる。
次に、上記のようにして得られた樹脂微粒子(トナー粒子)の洗浄を行う。
本工程を行うことにより、不純物として、有機溶剤等が含まれる場合であっても、これらを効率良く除去することができる。その結果、最終的に得られる樹脂微粒子における、揮発性有機化合物(TVOC)量を特に少ないものとすることができる。
本工程は、例えば、固液分離(水系液体からの分離)により樹脂微粒子を分離し、さらにその後、固形分(樹脂微粒子)の水中への再分散および固液分離(水系液体からの樹脂微粒子の分離)をすることにより行うことができる。固形分の水中への再分散および固液分離は、複数回、繰り返し行ってもよい。
その後、乾燥処理を施すことにより、トナー粒子を得ることができる。
乾燥工程は、例えば、真空乾燥機(例えば、リボコーン(大川原製作所社製)、ナウター(ホソカワミクロン社製)等)、流動層乾燥機(大川原製作所社製)等を用いて行うことができる。
次に、上記のようにして得られたトナー粒子を、担体液中に分散する。これにより、液体現像剤を得る。
トナー粒子の担体液への分散は、いかなる方法を用いてもよく、例えば、担体液とトナー粒子とをビーズミル、ボールミル等で混合することにより行うことができる。
また、担体液の一部を用いてトナー粒子を分散する場合、分散した後に、分散に用いた液体と同じ液体を担体液として添加するものであってもよいし、また、分散した後に、分散に用いた液体とは異なる液体を担体液として添加するものであってもよい。後者の場合、最終的に得られる液体現像剤の粘度等の特性を容易に調整することができる。
図1は、液体現像剤が適用される画像形成装置1000を示す模式図、図2は、図1に示す画像形成装置1000の一部を拡大した拡大図である。
現像部30Y、30M、30C、30Kの構成は同様であるので、以下、現像部30Yについて説明する。
感光体10Yは、後述する現像ユニット200Yにより液体現像剤100Yが供給され、表面に液体現像剤100Yの層が形成されるものである。
この感光体スクイーズ装置101Yは、感光体10Yを現像した現像剤から余剰な担体液および本来不要なカブリトナーを回収し、顕像内のトナー粒子の比率を上げる機能を有する。
除電ユニット16Yは、1次転写バックアップローラー51Yによって中間転写部40上に単色像が転写された後に、感光体10Y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ブレード17Yは、感光体10Yの表面に当接されたゴム製の部材で、1次転写バックアップローラー51Yによって中間転写部40上に単色像が転写された後に、感光体10Y上に残存する液体現像剤100Yを掻き落として除去する機能を有している。
現像剤回収部18Yは、感光体クリーニングブレード17Yにより除去された液体現像剤100Yを回収する機能を有している。
また、中間転写部40は、1次転写バックアップローラー51Y、51M、51C、51Kで感光体10Y、10M、10C、10Kと当接しながらベルト駆動ローラー41により反時計回りに回転駆動される。
さらに、中間転写部40は、テンションローラー49によって所定のテンションが付与されて、たるみが除去されるようになっている。このテンションローラー49は、一方の従動ローラー44より中間転写部40の回転(移動)方向下流側でかつ他方の従動ローラー45より中間転写部40の回転(移動)方向上流側に配設されている。
中間転写部40には、このように複数の感光体10Y、10M、10C、10Kに形成した単色像を順次2次転写して重ね合わせて担持し、後述する2次転写ユニット60において一括して紙、フィルム、布等の記録媒体F5に2次転写する。そのため、2次転写行程において記録媒体F5に中間転写像を転写するに当たって、記録媒体F5表面が繊維質などによって平滑でないシート材であっても、この非平滑なシート材表面に倣って2次転写特性を向上させる手段として、弾性ベルト部材を採用している。
中間転写部クリーニングブレード46および現像剤回収部47は、従動ローラー45側に配置されている。
中間転写部クリーニングブレード46は、2次転写ユニット(2次転写部)60によって記録媒体F5上に中間転写像が2次転写された後に、中間転写部40上に付着した液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを掻き落として除去する機能を有している。
現像剤回収部47は、中間転写部クリーニングブレード46により除去された液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを回収する機能を有している。
これにより、トナー粒子が除電されて中間転写部40へのトナー粒子の静電付着力が低減されるようにしている。この例では、非接触式バイアス印加部材48として、コロナ帯電器が用いられている。
なお、非接触式バイアス印加部材48は、必ずしもテンションローラー49に対向する位置に配設する必要はなく、例えば従動ローラー44とテンションローラー49との間の位置等、従動ローラー44より中間転写部40の移動方向下流側で、かつ、従動ローラー45より中間転写部40の移動方向上流側の任意の位置に配設することができる。また、非接触式バイアス印加部材48はコロナ帯電器以外の公知の非接触式帯電器を用いることもできる。
この中間転写部スクイーズ装置52Yは、中間転写部40上に転写された液体現像剤100Yが望ましい分散状態に至っていない場合に、転写された液体現像剤100Yから余剰の担体液を除去する手段として設けられている。
中間転写部スクイーズ装置52Yは、中間転写部スクイーズローラー53Yと、中間転写部スクイーズローラー53Yに押圧摺接して表面をクリーニングする中間転写部スクイーズクリーニングブレード55Yと、中間転写部スクイーズクリーニングブレード55Yで除去された液体現像剤100Yを回収する現像剤回収部56Yとから構成される。
中間転写部スクイーズ装置52Yは、中間転写部40に1次転写された液体現像剤100Yから余剰な担体液を回収し、中間転写像内のトナー粒子比率を上げると共に、本来不要なカブリトナーを回収する機能を有する。
また、一対の2次転写ローラーのうち、中間転写部40の移動方向の下流側に配置される2次転写ローラーが下流側2次転写ローラー65である。この下流側2次転写ローラー65は、従動ローラー44に中間転写部40を介して圧接可能となっている。
すなわち、上流側2次転写ローラー64、下流側2次転写ローラー65は、それぞれ、ベルト駆動ローラー41および従動ローラー44に掛けられた中間転写部40に記録媒体F5を当接させて、中間転写部40上に色重ねして形成された中間転写像を記録媒体F5に2次転写する。
したがって、2次転写ユニット60に搬送されてきた記録媒体F5は、上流側2次転写ローラー64とベルト駆動ローラー41との圧接開始位置(ニップ開始位置)から下流側2次転写ローラー65と従動ローラー44との圧接終了位置(ニップ終了位置)までの記録媒体F5の所定の移動領域で中間転写部40に密着される。これにより、中間転写部40上のフルカラーの中間転写像が、中間転写部40に密着した状態の記録媒体F5に所定時間にわたって2次転写されるので、良好な2次転写が行われる。
各2次転写ローラークリーニングブレード66、68は、それぞれ上流側2次転写ローラー64、下流側2次転写ローラー65に当接されて2次転写後に各上流側2次転写ローラー64、下流側2次転写ローラー65の表面に残留する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを掻き落として除去する。また、各現像剤回収部67、69は、それぞれ各2次転写ローラークリーニングブレード66、68によって各上流側2次転写ローラー64、下流側2次転写ローラー65から掻き落とされた液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを回収して貯留する。
なお、定着温度は、具体的には、80〜160℃であるのが好ましく、100〜150℃であるのがより好ましく、100〜140℃であることがさらに好ましい。
図2において、現像ユニット200Yは、液体現像剤貯留部31Yと、塗布ローラー32Yと、規制ブレード33Yと、現像剤攪拌ローラー34Y、連通部35Yと、回収スクリュー36Yと、現像ローラー20Yと、現像ローラークリーニングブレード21Yと、現像剤回収部24Yと、コロナ放電器(圧縮手段)25Yとを有している。
回収部31bYは、供給部31aYに過剰に供給された液体現像剤100Yや現像剤回収部15Y、24Yで生じた余剰な液体現像剤100Yを回収するものである。回収された液体現像剤100Yは、液体現像剤混合槽93Yに搬送され、再利用される。また、回収部31bYは、凹状の部分を有し、その底付近に回収スクリュー36Yが設置されている。
また、仕切31cYには、切欠部が設けられており、切欠部を通じて液体現像剤100Yが供給部31aYから回収部31bYへあふれ出ることができる。
この塗布ローラー32Yは、鉄等金属性のローラーの表面に溝が均一かつ螺旋状に形成されニッケルメッキが施された、いわゆるアニロクスローラーを呼称されるものであり、その直径は約25mmである。実施形態では、塗布ローラー32Yの回転方向に対して斜めに複数の溝が、いわゆる切削加工や転造加工等によって形成されている。この塗布ローラー32Yは、反時計回りに回転しながら液体現像剤100Yに接触することによって、溝に、供給部31aY内の液体現像剤100Yを担持して、該担持した液体現像剤100Yを現像ローラー20Yへ搬送する。
また、規制ブレード33Yは、塗布ローラー32Yが回転して液体現像剤100Yから進出する側(すなわち、図2中右側)に設けられている。なお、規制ブレード33Yのゴム硬度は、JIS−Aで約77度であり、規制ブレード33Yの、塗布ローラー32Y表面への当接部の硬度(約77度)は、後述する現像ローラー20Yの弾性体の層の塗布ローラー32Y表面への圧接部の硬度(約85度)よりも低くなっている。また、掻き取られた余剰の液体現像剤100Yは、供給部31aYに回収され、再利用される。
供給部31aY内において、液体現像剤100Yの中のトナー粒子はプラスの電荷を有し、液体現像剤100Yは、現像剤撹拌ローラー34Yにより撹拌されて一様分散状態になり、塗布ローラー32Yが回転することによって、液体現像剤貯留部31Yから汲み上げられ、規制ブレード33Yによって液体現像剤100Yの量が規制されて現像ローラー20Yに供給される。また、現像剤攪拌ローラー34Yによって攪拌されることにより、仕切31cYを超えて回収部31bY側に液体現像剤100Yを安定して溢れさせることができ、液体現像剤100Yが滞留し圧縮することを防ぐことができる。
さらに、現像剤攪拌ローラー34Yは、連通部35Y付近に設けられている。このため、連通部35Yから供給された液体現像剤100Yが素早く拡散することができ、液体現像剤100Yが供給部31aYに補給されている場合であっても、供給部31aYの液面を安定したものとすることができる。このような現像剤攪拌ローラー34Yが連通部35Y付近に設けられることにより、連通部35Yが負圧になり、自然に液体現像剤100Yが吸い上げられることができる。
連通部35Yを現像剤攪拌ローラー34Yの下方に設けることにより、連通部35Yから供給される液体現像剤100Yは、現像剤攪拌ローラー34Yに止められることになり、吹き出しによる液上面の盛り上がりがなく、液上面がほぼ一定に保持され、塗布ローラー32Yに安定して液体現像剤100Yを供給できる。
現像ローラー20Yは、その表面に、前述した塗布ローラー32Yから液体現像剤100Yを供給することにより、液体現像剤100Yの層を形成するものである。
この現像ローラー20Y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のウレタンゴムが備えられ、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、現像ローラー20Yは、前記表層が圧接部となって、弾性変形された状態で塗布ローラー32Yおよび感光体10Yのそれぞれに圧接している。
また、現像ローラー20Y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10Yの回転中心軸よりも下方にある。また、現像ローラー20Yは、感光体10Y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10Y上に形成された潜像を現像する際には、現像ローラー20Yと感光体10Yとの間に電界が形成される。
また、現像ユニット200Yは、現像ローラー20Yの表面に当接されたゴム製の現像ローラークリーニングブレード21Yと、現像剤回収部24Yとを有している。この現像ローラークリーニングブレード21Yは、前記現像位置で現像が行われた後に、現像ローラー20Y上に残存する液体現像剤100Yを掻き落として除去するための装置である。現像ローラークリーニングブレード21Yにより除去された液体現像剤100Yは、現像剤回収部24Y内に回収される。
そして、各液体現像剤混合槽93Y、93M、93C、93Kは、それぞれ、供給された高濃度の液体現像剤100Y、100M、100C、100Kおよび各担体液をそれぞれ備え付けられた攪拌装置により混合撹拌して、各供給部31aY、31aM、31aC、31aKで使用する各色に対応した液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを作製する。各液体現像剤混合槽93Y、93M、93C、93Kでそれぞれ作製された各液体現像剤100Y、100M、100C、100Kは、それぞれ各供給部31aY、31aM、31aC、31aKに供給されるようになっている。
また、前述した実施形態では、画像形成装置として、コロナ放電器を有する構成について説明したが、コロナ放電器は無くてもよい。
(1)定着効率を低下させる外添剤である分散剤や帯電制御剤を添加しなくても、電気抵抗が109Ω・cm以上の非水系溶媒に着色剤および樹脂を含むトナー粒子が分散しているので、帯電したトナー粒子の電荷を移動しにくくでき、帯電特性の低下を抑えることができる。したがって、荷電量が大きく、画像流れや二重像の少ない網点再現性の優れた液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを得ることができる。
また、ジメチルシリコーンオイルまたはジメチルシリコーン変性品と、ポリエステル樹脂を含む材料で構成されたトナー粒子とを含む前述の効果を有する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kにより、荷電量をより大きくでき、画像流れや二重像の少ない網点再現性のより優れた画質を得ることができる。
さらに、中間転写部40においては、カラー画像を形成する上で、単色像を色ズレ無く正確に転写することが可能になる。また、記録媒体F5上に転写する2次転写ユニット60では、中間転写像を記録媒体F5上へ効率良く転写することが可能になる。さらに、定着部F40においては、トナー粒子に含まれる樹脂、特にロジン系樹脂によってトナー粒子を確実に定着する画像形成装置1000を得ることができる。
(実施例1)
まず、トナー粒子の製造を行った。なお、温度が記載されていない工程については、室温(25℃)で行った。
1.分散液調整工程
(着色剤マスター溶液の調製)
まず、樹脂材料として、ポリエステル樹脂(酸価:10mgKOH/g、ガラス転移温度Tg:55℃、軟化点:107℃):60重量部を用意した。
次に、着色剤としてのシアン系顔料(大日精化社製、ピグメントブルー15:3)との混合物(質量比50:50)を用意した。樹脂材料と着色剤とを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以下の着色剤マスターバッチとした。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた。
着色剤マスターバッチ:97.5重量部にメチルエチルケトン:175重量部、ポリエステル樹脂:172.3重量部、ロジン変性フェノール樹脂(荒川化学工業社製、酸価:22mgKOH/g以下、軟化点:172〜182、重量平均分子量:100000):55.3重量部を高速分散機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼)で混合し、乳化剤としてのネオゲン(登録商標)SC−F(第一工業製薬社製):1.38重量部を加えて樹脂液を作製した。なお、この溶液中において、顔料は均一に微分散していた。
次いで容器内の樹脂液に1規定アンモニア水:72.8重量部を加えて、高速分散機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼)により、攪拌翼の翼先端速度を7.5m/sとして十分に攪拌し、フラスコ内の溶液の温度を25℃に調整し、その後攪拌翼の翼先端速度を14.7m/sとして攪拌を行いつつ、400重量部の脱イオン水を滴下して転相乳化を起こした。攪拌を継続しながら、上記樹脂液に対して、さらに脱イオン水:100重量部を加えた。これにより、樹脂材料を含む分散質が分散した水系分散液を得た。
次に、水系分散液をマックスブレンド翼を有した攪拌容器に移し、攪拌翼の翼先端速度を1.0m/sとして攪拌を行いながら水系分散液の温度を25℃とした。
次に、同様の温度、攪拌条件を保ちつつ、5.0%の硫酸ナトリウム水溶液:200重量部を滴下し、分散質の合一を行い、合一粒子の形成を行った。滴下後、合一粒子のトナー粒子についての50%体積粒径Dv(50)[μm]が3.5μmに成長するまで攪拌を続けた。合一粒子のDv(50)が3.5μmになったら、脱イオン水:200重量部を添加し、合一を終了した。
得られた合一粒子分散液に対して、減圧下で、固形分含有量が23wt%となるまで有機溶剤の留去を行い、樹脂微粒子のスラリーを得た。
次に、スラリーに対し、固液分離を行い、さらに水中への再分散(リスラリー)、固液分離を繰り返し行うことによる洗浄処理を施した。その後、吸引ろ過法により、着色樹脂微粒子のウェットケーキ(樹脂微粒子ケーキ)を得た。なお、ウェットケーキの含水率は35wt%であった。
その後、真空乾燥機を用いて、得られたウェットケーキを乾燥することにより、トナー粒子を得た。
上記の方法で得られたトナー粒子:25.0重量部、後述の担体液100重量部、ジルコニアビーズ(ビーズΦ3mm)を500mlガラス瓶に入れ、攪拌羽を用いて回転速度300rpmで2.5時間分散を行った。これにより、シアン系液体現像剤100Cが得られた。
また、得られた液体現像剤100Cの25℃における粘度は、1000mPa・sであった。
ロジン変性樹脂として、ロジン変性ポリエステル樹脂を用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
ロジン変性樹脂として、ロジン変性フェノール樹脂(荒川化学工業社製、商品名「タマノル(登録商標)135」、酸価:18mgKOH/g以下、軟化点:130〜140、重量平均分子量:15000)を用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
ロジン変性樹脂として、ロジン変性フェノール樹脂(荒川化学工業社製、商品名「タマノル(登録商標)145」、酸価:18mgKOH/g以下、軟化点:140〜155、重量平均分子量:20000)を用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
ロジン変性樹脂として、ロジン変性マレイン樹脂(荒川化学工業社製、商品名「マルキード(登録商標)No.1」、酸価:25mgKOH/g以下、軟化点:120〜130、重量平均分子量:3100)を用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
ポリエステル樹脂とロジン系樹脂との配合比を変更した以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として変性オイル側鎖型メチルハイドロジェンシリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として変性オイル側鎖型フロロアルキル変性シリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として変性オイル側鎖型長鎖アルキル変性シリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として変性オイル側鎖型カルビノール変性シリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として変性オイル側鎖型メチルハイドロジェンシリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として変性オイル片末端型ジオール変性シリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として変性オイル片末端型カルビノール変性シリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
担体液として変性オイル片末端型カルボキシル変性シリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として変性オイル両末端型カルビノール変性シリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として変性オイル両末端型ポリエーテルメトキシ変性シリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として変性オイル両末端型カルボキシル変性シリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液としてジメチルシリコーンオイルを用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として誘電率が4.0以下のホワイトオイル系溶媒を用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
担体液として誘電率が4.0以下の脂肪族炭化水素系溶媒を用いた以外は、実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを製造した。
1.現像効率
図1、図2に示すような画像形成装置1000を用いて、画像形成装置1000の現像ローラー上に前記各実施例および各比較例で得られた液体現像剤100Y、100M、100C、100Kによる液体現像剤100Y、100M、100C、100Kの層を形成した。次に、現像ローラー20Y、20M、20C、20Kの表面電位を300Vとし、感光体10Y、10M、10C、10Kの表面電位を500Vで均一に帯電させ、感光体10Y、10M、10C、10Kに露光を行い、感光体10Y、10M、10C、10K表面の帯電を減衰させ、表面電位を50Vとした。液体現像剤100Y、100M、100C、100Kの層が感光体10Y、10M、10C、10Kと現像ローラー20Y、20M、20C、20Kとの間を通過した後の、現像ローラー20Y、20M、20C、20K上のトナー粒子と、感光体10Y、10M、10C、10K上のトナー粒子とをテープで採取した。採取に用いた各テープを記録紙上に貼り付け、それぞれのトナー粒子の濃度を測定した。測定後、感光体10Y、10M、10C、10K上で採取されたトナー粒子の濃度を、感光体10Y、10M、10C、10K上で採取されたトナー粒子の濃度と現像ローラー20Y、20M、20C、20K上で採取されたトナー粒子の濃度との総和で除した数値に100を掛けた値を現像効率として求め、以下の4段階の基準に従い評価した。
A :現像効率が90%以上であり、現像効率に特に優れる。
B :現像効率が85%以上、90%未満であり、現像効率に優れる。
C :現像効率が80%以上、85%未満であり、実用上は問題ない。
D :現像効率が80%よりも小さく、現像効率に劣る。
図1、図2に示すような画像形成装置1000を用いて、画像形成装置1000の感光体100Y、100M、100C、100K上に前記各実施例および各比較例で得られた液体現像剤100Y、100M、100C、100Kによる液体現像剤100Y、100M、100C、100Kの層を形成した。次に、液体現像剤100Y、100M、100C、100Kの層が感光体10Y、10M、10C、10Kと中間転写部40との間を通過した後の、感光体10Y、10M、10C、10K上のトナー粒子と、中間転写部40上のトナー粒子とをテープで採取した。採取に用いた各テープを記録紙上に貼り付け、それぞれのトナー粒子の濃度を測定した。測定後、中間転写部40上で採取されたトナー粒子の濃度を、感光体10Y、10M、10C、10K上で採取されたトナー粒子の濃度と中間転写部40上で採取されたトナー粒子の濃度との総和で除した数値に100を掛けた値を1次転写効率として求め、以下の4段階の基準に従い評価した。
A :1次転写効率が90%以上であり、1次転写効率に特に優れる。
B :1次転写効率が85%以上、90%未満であり、1次転写効率に優れる。
C :1次転写効率が80%以上、85%未満であり、実用上は問題ない。
D :1次転写効率が80%よりも小さく、1次転写効率に劣る。
図1、図2に示すような画像形成装置1000を用いて、画像形成装置1000の中間転写部40上に前記各実施例および各比較例で得られた液体現像剤100Y、100M、100C、100Kによる中間転写像を形成した。次に、中間転写画像が中間転写部40と記録媒体F5(セイコーエプソン社製、上質紙 LPCPPA4)との間を通過した後の、中間転写部40上のトナー粒子をテープで採取した。採取に用いたテープを上記とは別の記録紙上に貼り付け、トナー粒子の濃度を測定した。一方、中間転写部40から中間転写画像が転写された記録媒体F5上のトナー粒子の濃度も測定した。測定後、中間転写部40から中間転写画像が転写された記録媒体F5上のトナー粒子の濃度を、中間転写部40上で採取されたトナー粒子の濃度と中間転写部40から中間転写画像が転写された記録媒体F5上のトナー粒子の濃度との総和で除した数値に100を掛けた値を2次転写効率として求め、以下の4段階の基準に従い評価した。
A :2次転写効率が70%以上であり、2次転写効率に特に優れる。
B :2次転写効率が60%以上、70%未満であり、2次転写効率に優れる。
C :2次転写効率が55%以上、60%未満であり、実用上は問題ない。
D :2次転写効率が55%よりも小さく、2次転写効率に劣る。
各実施例および各比較例で得られた液体現像剤100Y、100M、100C、100Kについて、マイクロチック・ニチオン社製の「顕微鏡式レーザーゼータ電位計」ZC−2000を用いて電位差を測定し、以下の5段階の基準に従い評価した。
測定は、液体現像剤100Y、100M、100C、100Kを希釈溶媒で希釈して、10mm角の透明セルに入れ、電極間9mmで300Vの電圧をかけると同時に顕微鏡でセル内の粒子の移動速度を観察することで、移動速度を算出して、その値からゼータ電位を求めて行った。
A :電位差が+100mV以上(非常に良い)。
B :電位差が+85mV以上、+100mV未満(良い)。
C :電位差が+70mV以上、+85mV未満(普通)。
D :電位差が+50mV以上、+70mV未満(やや悪い)。
E :電位差が+50mV未満(非常に悪い)。
例えば、液体現像剤100Y、100M、100C、100Kは、前述したような画像形成装置1000に適用されるものに限定されない。
また、液体現像剤100Y、100M、100C、100Kは、前述したような製造方法により製造されたものに限定されない。
さらに、前述した実施形態では、水系乳化液を得、該水系乳化液に電解質を添加することにより合一粒子を得るものとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、合一粒子は、水系液体に、着色剤とモノマーと界面活性剤と重合開始剤とを分散させ、乳化重合により、水系乳化液を調製し、該水系乳化液に電解質を添加して会合させる乳化重合会合法を用いて調製されたものであってもよいし、得られた水系乳化液を噴霧乾燥することにより合一粒子を得るものであってもよい。
Claims (5)
- 誘電率が5.0より大きく15.0以下であり、電気抵抗が109Ω・cm以上の担体液としての非水系溶媒と、
着色剤および樹脂を含むトナー粒子と、を有する
ことを特徴とする液体現像剤。 - 請求項1に記載の液体現像剤において、
前記非水系溶媒は、シリコーンオイルを含む
ことを特徴とする液体現像剤。 - 請求項1または2に記載の液体現像剤において、
前記樹脂は、ポリエステル樹脂およびロジン変性樹脂を含む
ことを特徴とする液体現像剤。 - 誘電率が5.0より大きく15.0以下であり、ジメチルシリコーンオイルを含む非水系溶媒と、ポリエステル樹脂を含む材料で構成されたトナー粒子を含む色の異なる複数の液体現像剤と、 複数の前記液体現像剤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、
前記中間転写像を記録媒体に転写し、前記記録媒体上に未定着カラー画像を形成する2次転写部と、
前記未定着カラー画像を前記記録媒体上に定着させる定着部と、を備えた
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4に記載の画像形成装置において、
前記現像部は、前記単色像を形成するための前記液体現像剤を供給する供給部と、前記供給部にある余剰の前記液体現像剤を回収する回収部と、前記回収部と前記供給部との間に設けられた仕切とを有し、
前記仕切を通じて、前記供給部にある余剰の前記液体現像剤は、前記回収部に回収される
ことを特徴とする画像形成装置。
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