JP5835266B2 - 多孔質フレキシブルシートの製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
フレキシブルシートからなるラベルは、例えば、以下の方法で製造することができる。先ず、感光体ドラムに静電潜像を形成し、次いで、これにトナーを供給して、静電潜像に対応した形状を有しているトナー層を形成し、続いて、トナー層を感光体ドラムから剥離性シート上へと転写し、その後、トナー層に熱及び圧力を加えて、トナー層を非多孔質シートの形態へと変化させる(特許文献1乃至3参照)。
本発明の第2側面によると、熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を電子写真法により多層構造を有して形成することと、前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱することとを含んだ多孔質フレキシブルシートの製造方法が提供される。
本発明の第3側面によると、熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を電子写真法により単層構造を有して形成することと、前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱することとを含んだ多孔質フレキシブルシートの製造方法が提供される。
本発明の第5側面によると、熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を電子写真法により多層構造を有して形成する複数の層形成部と、前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱する加熱部とを具備した多孔質フレキシブルシートの製造装置が提供される。
本発明の第6側面によると、熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を電子写真法により単層構造を有して形成する複数の層形成部と、前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱する加熱部とを具備した多孔質フレキシブルシートの製造装置が提供される。
なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、単独で取り扱うことが可能な層又は平面形状物を、その厚さに応じて「フィルム」又は「シート」と呼ぶことがあるが、ここでは、それら用語に厚さの概念は伴わないこととする。
図1及び図2に示す多孔質フレキシブルシートSは、多孔体を形成している熱可塑性樹脂Tと、多孔体に担持された無機粒子Eとを含んでいる。この多孔質フレキシブルシートSは、後述するように、粒子の形態の熱可塑性樹脂Tと無機粒子Eとを含んだ混合物からなる層を、それら粒子間の隙間Cの少なくとも一部を残したまま、熱可塑性樹脂Tからなる粒子を互いに及び無機粒子Eに熱融着させることにより得られる。この熱融着により、熱可塑性樹脂T及び無機粒子Eは一体化されている。なお、典型的には、多孔質フレキシブルシートSにおいて、熱可塑性樹脂Tは、粒子に近い形状を残しつつ、互いに融着している。
この熱可塑性樹脂Tとしては、例えば、ポリブチレンサクシネート系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、又は結晶性ポリエステル樹脂を使用することができる。
帯電制御剤は、例えば、電子写真法を利用して多孔質フレキシブルシートSを製造する場合に使用する。即ち、多孔体がトナー粒子から形成された場合、このトナー粒子は、通常、熱可塑性樹脂Tに加え、帯電制御剤を更に含んでいる。
ワックスは、離型効果と熱特性の安定化のために使用することができる。ワックスとしては、エステル系のカルナバワックスやポリプロピレン、ポリエチレン、サゾールワックスなど特に制限されるものではない。
シアン色であれば、銅フタロシアニンの有機顔料が適している。他には、銅以外のアルミニウムなどのフタロシアニン系顔料や青色染料なども使用可能である。
また、メタリック調の色であれば、金属光沢色の顔料を使用する。例えば、雲母、シリカ、アルミナ又はホウ珪酸ガラスに酸化チタンなどの金属酸化物をコーティングしたパール顔料などを使用することができる。
電子写真法を利用して多孔質フレキシブルシートSを製造する場合、トナー粒子の平均粒径は、例えば20μm乃至60μmであり、典型的には25μm乃至50μmである。ここで、「平均粒径」は、フロー式画像解析法によって得られる体積平均粒径(D50)を意味している。トナー粒子の平均粒径を小さくすると、多孔体の隙間Cの平均径も小さくなる。そのため、トナー粒子の平均粒径を過剰に小さくすると、フレキシブルシートSを多孔質とすることが難しくなる。また、トナー粒子の平均粒径を過剰に大きくすると、電子写真法を利用すること自体が難しくなる。なお、電子写真法を利用して多孔質フレキシブルシートSを製造した場合であって、熱可塑性樹脂Tが粒子に近い形状を残しつつ、互いに融着しているときには、その平均粒径は、トナー粒子の平均粒径とほぼ等しい。
無機粒子Eは、多孔質フレキシブルシートSの製造過程で、熱可塑性樹脂Tからなる粒子同士が完全に融着するのを防止する役割を果たす。つまり、無機粒子Eは、隙間Cが残るように、熱可塑性樹脂Tの融着を制限する役割を果たす。
無機粒子Eとしては、例えば、シリカ、アルミナ及びチタニアなどの無機酸化物からなる粒子を使用することができる。無機粒子Eは、例えば、シリコーンやシランカップリング剤で表面処理することによって疎水化してもよい。
無機粒子Eを熱可塑性樹脂Tからなる粒子表面に付着させる目的は、第一に前述の熱溶融時の気孔率を制御する耐熱性能を付与するためであり、更に、トナー印字時の帯電性能、流動性能を付与する2つの目的がある。無機粒子Eは熱可塑性樹脂Tからなる粒子表面に埋没、もしくは静電気力、ファンデルワールス力により樹脂粒子表面に強固に付着している構造のため、容易に脱離するものではない。
無機粒子Eを熱可塑性樹脂Tからなる粒子表面に付着させる手段としては、通常のトナー外添設備を用いる事が可能であり、例えばヘンシェルミキサーなどで熱可塑性樹脂Tからなる粒子と無機粒子Eを同時に混合し、熱可塑性樹脂Tからなる粒子の表面に無機粒子Eが強固に付着した状態を作成することが可能である。
図3に示す多孔質フレキシブルシートSは、第1部分P1と第2部分P2とを含んでいる。この多孔質フレキシブルシートSは、例えば、図1の多孔質フレキシブルシートSの一部に対して、型押しすること、即ち、熱及び圧力を加えることによって得られる。第1部分P1は型押しした部分に相当し、第2部分P2は型押ししていない部分に相当する。
第1部分P1は、第2部分P2と比較して気孔率が小さい。それ故、第1部分P1は、第2部分P2と比較して光散乱能が低い。また、第1部分P1の表面は型押しによって付形されているのに対し、第2部分P2の表面は粒子の形状を反映した形状を有している。そして、第1部分P1は、第2部分P2と比較して、表面の高さが低い。即ち、上記の通り、第1部分P1は、第2部分に対して凹んでいる。それ故、第1部分P1と第2部分P2とは、肉眼で観察した場合に互いから区別することが可能である。従って、図3に示す多孔質フレキシブルシートSは、第1部分P1又は第2部分P2に対応した形状の像を表示することができる。
図4は、図1の多孔質フレキシブルシートの製造における一工程を概略的に示す側面図である。
多孔質フレキシブルシートSの製造に当っては、先ず、粒子状の熱可塑性樹脂Tと無機粒子Eとを含んだ混合物からなり、それら粒子間に隙間Cを有している層Lを形成する。層Lは、電子写真法以外の方法でも形成することはできるが、電子写真法を利用した場合、層Lを、オンデマンドで任意の形状に形成することが容易である。また、この場合、層Lとして、単色画像を表示するものだけでなく、多色画像及び階調画像などを表示するものを形成することも容易である。更に、電子写真法を利用した場合、層Lを、粒子間に隙間Cを有するように形成することも容易である。
図5に、無機粒子を省略した場合に得られるフレキシブルシートの一例を概略的に示す。図5に示すように、無機粒子Eを省略すると、隙間Cが殆どなくなり、熱可塑性樹脂Tからなる粒子同士がほぼ完全に融着する。
図6は、図1の多孔質フレキシブルシートの製造に利用可能な製造装置の一例を概略的に示す図である。
図6に示す製造装置1は、剥離性シート供給部10と、搬送機構20A及び20Bと、作像ユニット30A乃至30Dと、加熱部40Aとで構成されている。
剥離性シートPとしては、表面エネルギが低く剥離性が良好なものを用い、一般的に剥離性シートとして使用される紙又は樹脂フィルム等のシートが使用可能である。剥離性シートPは繰り返し使用することが可能であり、典型的にはフィルムタイプのものを用いる。フィルムタイプの剥離性シートは、紙タイプのシートと比較して、耐久性が高いため、より多くの回数の繰り返し使用に耐え得る。
加熱部40Aは、隙間Cの少なくとも一部を残したまま、トナー粒子が互いに及び無機粒子Eに熱融着するように、層Lを非接触加熱する。これにより、多孔質フレキシブルシートSを得る。
なお、図3に示す多孔質フレキシブルシートSを製造する場合は、例えば、加熱部40Aの後段に、図示しない型押し部を設置し、そこで、多孔質フレキシブルシートSに対して型押しすればよい。
ヒータ41Aは、セラミックヒータでなくてもよい。例えば、図7に示すハロゲンヒータ41Aであってもよい。また、ヒータ41Aを備えた加熱部40Aの代わりに、図8に示すオーブン40Bを加熱部として使用してもよい。
三菱化学社製ポリブチレンサクシネート系樹脂「GS Pla@」を液体窒素で凍結させ、これをホソカワミクロン社製リンレックスミルにより、75μmフィルタをパスする粒径になるまで粉砕した。以下、このようにして得られた粉末を「樹脂粉」と呼ぶ。
次いで、層Lを、剥離性シートPとともに、図8に示すオーブン40Bに入れ、105℃で3分間に亘って加熱した。
また、加熱後の層Lについて、溶融状態、多孔性及び強度を評価した。
溶融状態は、層Lを顕微鏡で観察し、観察結果を以下の基準に参照することにより評価した。
○:各熱可塑性樹脂粒子は、溶融して他の何れかの粒子と結合している。
△:一部の熱可塑性樹脂粒子のみが、溶融して他の何れかの粒子と結合している。
×:各熱可塑性樹脂粒子は、溶融していない。
○:各熱可塑性樹脂粒子は、粒子の形状を保持している。
△:各熱可塑性樹脂粒子は、若干形が崩れ、隙間がやや埋まっている。
×:各熱可塑性樹脂粒子は粒子の形状を失い、層Lはソリッドなシートである。
○:層Lは、剥離性シートから剥離し、手で触れても、シートの形状を保持する。
×:層Lは、手で触れると、千切れる又は粉状になる。
また、加熱温度を、110℃、115℃、120℃、125℃及び130℃としたこと以外は、上述したのと同様の方法により、層Lの形成、加熱及び評価を行った。
これらの結果を、以下の表1に纏める。
樹脂粉100質量部と、疎水性シリカである日本アエロジル社製シリカ「RY50」1.5質量部とを、水とイソプロパノールとを70:30の体積比で含み、極微量の界面活性剤を更に含んだ分散媒中に分散させた。次に、剥離性シート上に枠を設置し、この枠内に上記の分散液を流し込んだ。なお、分散液の供給量は、単位面積当たりの樹脂粉及び疎水性シリカの量が実施例1と同様になるように調整した。次いで、これを、温度を60℃に設定したオーブンにおいて30分間に亘って加熱することにより乾燥させた。これにより、剥離性シート上に、先の粉体からなる層Lを形成した。
(実施例3)
樹脂粉100質量部に対する疎水性シリカの量を1.0質量部としたこと以外は、実施例2と同様に分散液の調製、枠内への供給及び乾燥を行って、それら粉体からなる層Lを複数形成した。次いで、これら層Lを、実施例1と同様に、異なる温度条件で加熱した。そして、加熱後の層Lについて、実施例1と同様に、溶融状態、多孔性及び強度を評価した。これらの結果を、以下の表1に纏める。
疎水性シリカを省略したこと以外は、実施例2と同様に、分散液の調製、枠内への供給及び乾燥を行って、それら粉体からなる層Lを複数形成した。次いで、これら層Lを、実施例1と同様に、異なる温度条件で加熱した。そして、加熱後の層Lについて、実施例1と同様に、溶融状態、多孔性及び強度を評価した。これらの結果を、以下の表1に纏める。
樹脂粉100質量部に対する疎水性シリカの量を0.5質量部としたこと以外は、実施例2と同様に分散液の調製、枠内への供給及び乾燥を行って、それら粉体からなる層Lを複数形成した。次いで、これら層Lを、実施例1と同様に、異なる温度条件で加熱した。そして、加熱後の層Lについて、実施例1と同様に、溶融状態、多孔性及び強度を評価した。これらの結果を、以下の表1に纏める。
表1に示すように、実施例1及び2では、加熱温度を120℃以上とした場合に、溶融状態、多孔性及び強度の全てについて、特に優れた結果が得られた。なお、実施例1及び2で得られた加熱後の層L、即ち多孔質フレキシブルシートSは、高いフレキシビリティを有しており、また、肌触りも同様であった。
実施例2及び3の結果のうち加熱温度を120℃以上としたものを比較すると、実施例3では、実施例2と比較して、熱可塑性樹脂粒子の形が若干崩れ、隙間がやや埋まっていた。なお、実施例3で得られた多孔質フレキシブルシートSは、実施例1及び2で得られた多孔質フレキシブルシートSと比較してフレキシビリティが低く、その肌触りは、実施例1及び2で得られた多孔質フレキシブルシートSほど柔らかではなかった。これは、実施例3では、実施例2と比較して、疎水性シリカの量が少なかったことに起因して、熱可塑性樹脂粒子の融着を抑制する効果がより小さかったからであると考えられる。
なお、実施例1乃至3並びに比較例1及び2で得られたシートについて、気孔率の測定を行った。その結果、多孔性の評価が「○」であったシートは気孔率が40%以上であり、多孔性の評価が「△」であったシートは気孔率が20%以上40%未満であり、多孔性の評価が「×」であったシートは気孔率が20%未満であった。
以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらは何れも特許請求の範囲に記載した発明とその均等の範囲に含まれる。
[1]
熱可塑性樹脂からなる多孔体と、前記多孔体に担持された無機粒子とを含んだ多孔質フレキシブルシート。
[2]
前記多孔質フレキシブルシートの一部分としての第1部分と、前記多孔質フレキシブルシートの他の部分としての第2部分とを備え、前記第1部分は、前記第2部分に対して凹んでおり、前記第2部分と比較して、気孔率がより小さい[1]に記載の多孔質フレキシブルシート。
[3]
複数の熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を形成することと、
前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱することと
を含んだ多孔質フレキシブルシートの製造方法。
[4]
前記層の加熱は、前記層を非接触加熱することを含んだ[3]に記載の多孔質フレキシブルシートの製造方法。
[5]
非接触加熱した前記層の一部に熱及び圧力を加えて、そこで、厚さ及び気孔率をより小さくすることを更に含んだ[4]に記載の多孔質フレキシブルシートの製造方法。
[6]
電子写真法により前記層を形成する請求項[3]乃至[5]の何れかに記載の多孔質フレキシブルシートの製造方法。
[7]
複数の熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を形成する層形成部と、
前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱する加熱部と
を具備した多孔質フレキシブルシートの製造装置。
[8]
前記加熱部は、前記層を非接触加熱する[7]に記載の多孔質フレキシブルシートの製造装置。
[9]
非接触加熱した前記層の一部に熱及び圧力を加えて、そこで、厚さ及び気孔率をより小さくする型押し部を更に具備した請求項[8]に記載の多孔質フレキシブルシートの製造装置。
[10]
前記層形成部は電子写真法により前記層を形成する請求項[7]乃至[9]の何れかに記載の多孔質フレキシブルシートの製造装置。
10 剥離性シート供給部
20A 搬送機構
20B 搬送機構
21A 駆動ローラ
21B 駆動ローラ
22A ベルト
22B ベルト
30A 作像ユニット
30B 作像ユニット
30C 作像ユニット
30D 作像ユニット
31 感光体ドラム
36 タンク
37 転写ローラ
40A 加熱部
40B オーブン
41A ヒータ
C 隙間
E 無機粒子
L 層
P 剥離性シート
P1 第1部分
P2 第2部分
S 多孔質フレキシブルシート
T 熱可塑性樹脂
Claims (10)
- 複数の熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を電子写真法により形成することと、
前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱することと
を含んだ多孔質フレキシブルシートの製造方法。 - 熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を電子写真法により多層構造を有して形成することと、
前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱することと
を含んだ多孔質フレキシブルシートの製造方法。 - 熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を電子写真法により単層構造を有して形成することと、
前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱することと
を含んだ多孔質フレキシブルシートの製造方法。 - 前記層の加熱は、前記層を非接触加熱することを含んだ請求項1乃至3のいずれか一項に記載の多孔質フレキシブルシートの製造方法。
- 非接触加熱した前記層の一部に熱及び圧力を加えて、そこで、厚さ及び気孔率をより小さくすることを更に含んだ請求項4に記載の多孔質フレキシブルシートの製造方法。
- 複数の熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を電子写真法により形成する層形成部と、
前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱する加熱部と
を具備した多孔質フレキシブルシートの製造装置。 - 熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を電子写真法により多層構造を有して形成する複数の層形成部と、
前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱する加熱部と
を具備した多孔質フレキシブルシートの製造装置。 - 熱可塑性樹脂粒子と無機粒子とを含んだ混合物からなり、前記熱可塑性樹脂粒子間に隙間を有している層を電子写真法により単層構造を有して形成する複数の層形成部と、
前記隙間の少なくとも一部を残したまま、前記熱可塑性樹脂粒子が互いに及び前記無機粒子に熱融着するように、前記層を加熱する加熱部と
を具備した多孔質フレキシブルシートの製造装置。 - 前記加熱部は、前記層を非接触加熱する請求項6乃至8のいずれか一項に記載の多孔質フレキシブルシートの製造装置。
- 非接触加熱した前記層の一部に熱及び圧力を加えて、そこで、厚さ及び気孔率をより小さくする型押し部を更に具備した請求項9に記載の多孔質フレキシブルシートの製造装置。
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