JP6819088B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献1は、吸着剤を担持するフィルター手段を併用することによって、超微粒子を吸着除去できることも開示している。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
前記定着部近傍の空気を画像形成装置本体外へ排気する排気ダクトを備え、
前記排気ダクト内の排気経路が、多孔質樹脂粒子を担持したフィルターを有し、
前記多孔質樹脂粒子が、内部にシリコーンオイル又は高級炭化水素化合物を含み、
前記多孔質樹脂粒子を担持させたフィルターの圧力損失Pl1と、担持させていない状態の前記フィルターの圧力損失Pl2とが、下記関係式(1)を満たすことを特徴とする画像形成装置。
関係式(1):67%≦Pl2/Pl1 ≦99%
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
本発明者の検討の結果、より圧力損失が少なく、高効率で揮発性化合物と超微粒子を回収するには、(1)揮発性化合物と超微粒子が嵌まりやすい表面形状又は表面積が広いこと、(2)揮発性微粒子と超微粒子との親和性が高い表面であること、(3)一度吸着させた揮発性微粒子と超微粒子が再び脱離しないこと、の条件を兼ね備えた回収機構が好適であると考え、フィルターに内部にシリコーンオイル又は高級炭化水素化合物を含む多孔質樹脂粒子を担持させる本発明に至った。すなわち、揮発性化合物と超微粒子が嵌まりやすい表面形状又は表面積が広い多孔質樹脂粒子を使用し、かつ、揮発性微粒子と超微粒子との親和性が高いシリコーンオイル又は高級炭化水素化合物を含む多孔質樹脂粒子を担持するフィルターによれば、装置外への揮発性化合物及び超微粒子の排出を抑制できることを見いだし本発明に至った。
前記定着部近傍の空気を画像形成装置本体外へ排気する排気ダクトを備え、
前記排気ダクト内の排気経路が、多孔質樹脂粒子を担持したフィルターを有し、
前記多孔質樹脂粒子が、内部にシリコーンオイル又は高級炭化水素化合物を含み、
前記多孔質樹脂粒子を担持させたフィルターの圧力損失Pl1と、担持させていない状態の前記フィルターの圧力損失Pl2とが、下記関係式(1)を満たすことを特徴とする。
関係式(1):67%≦Pl2/Pl1 ≦99%
この特徴は各請求項に係る発明に共通又は対応する技術的特徴である。これにより、本発明は、装置外への揮発性化合物及び超微粒子の排出を抑制できる。
本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する記録材を、一対の定着部材によって形成されたニップ部に通しつつ加熱及び加圧する定着処理により、前記トナー像を前記記録材上に定着する定着部を有する画像形成装置であって、
前記定着部近傍の空気を画像形成装置本体外へ排気する排気ダクトを備え、
前記排気ダクト内の排気経路が、多孔質樹脂粒子を担持したフィルターを有し、
前記多孔質樹脂粒子が、内部にシリコーンオイル又は高級炭化水素化合物を含むことを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、定着部近傍の空気を画像形成装置本体外へ排気する排気ダクトを備える。
排気ダクト内の排気経路は、多孔質樹脂粒子を担持したフィルターを有する。
本発明に係るフィルターは、多孔質樹脂粒子を担持する。
フィルターとしては特に限定されず、従来から使用されているものを使用することができる。本発明においては、従来使用されているフィルターに、多孔質樹脂粒子を、振りかけるなどして、担持させる。なお、担持させ方は特に限定されず、フィルターが多孔質樹脂を担持できるようであれば構わない。例えば、多孔質樹脂粒子を分散させた塗布液をフィルター上に塗布して乾燥させることによって担持させることとしてもよい。
多孔質樹脂粒子を担持させたフィルターの圧力損失Pl1と、担持させていない状態の前記フィルターの圧力損失Pl2とが、下記関係式(1)を満たすことが好ましい。これにより、多孔質樹脂粒子を担持させたフィルターの通気性が過度に低下することが回避されるため、高圧で排気エアを送り込んで処理する必要がなく、また、装置内部の温度が上昇することを抑えることができる。
圧力損失は、公知の方法で求めることができる。例えば、濾材(フィルター)をダクト内に設置し、空気濾過速度が10cm/秒になるよう大気を通気させ、濾材の上流、下流の静圧差を差圧計にて読み取り、圧力損失を測定することができる。
上記圧力損失を、多孔質樹脂粒子を担持させたフィルターと、担持させていない状態の前記フィルターについて、それぞれ測定することで、上記関係式(1)を満たすようすればよい。
なお、上記関係式(1)の関係とするには、フィルターに担持させる多孔質樹脂粒子の量を調節するなどして調整できる。
本発明に係る多孔質樹脂粒子は、内部にシリコーンオイル又は高級炭化水素化合物を含む。なお、本発明に係る多孔質樹脂粒子は、本発明の効果発現を阻害しない範囲内で、内部にシリコーンオイル及び高級炭化水素化合物以外の化合物や空気等を含んでいてもよい。
本発明に係るシリコーンオイルとは、シロキサンよりも粘度平均分子量が大きく、加熱されても脱離して、揮発性化合物や超微粒子となって放散しない成分をいう。
なお、シリコーンオイルの粘度平均分子量は、粘度(ηcs/25℃)から、例えば、
A.J.Barryの式:log(ηcs/25℃)=1.00+0.0123M0.5
によって算出することができる(J.Appl.Physics.17.1020(1946参照。)。ただし、粘度平均分子量は2500以上であり、また、粘度(ηcs/25℃)は25℃における動粘度(cs=mm2/s)を表す。なお、以下の記載において、粘度平均分子量は、上記A.J.Barryの式によって計算された値とする。
本発明に係る高級炭化水素化合物とは、炭素数10以上の炭化水素のことをいい、飽和であっても不飽和であってもよく、炭素数14〜50の範囲内が好ましく、炭素数16〜30の範囲内が更に好ましい。具体的には、高級炭化水素化合物としてオクタデカン、イコサン、ドコサン、トリコサン、テトラコサン、ペンタコサン、ヘキサコサン、ヘプタコサン、オクタコサン、ノナコサンなどの飽和高級炭化水素を使用できるが、これらに限定されない。さらに、酸素や窒素、硫黄、ハロゲンなどの元素が含有されていてもよく、例えば、脂肪族アルコール、脂肪族エステル、脂肪酸などであってもよい。
なお、エステル基を有する炭化水素化合物としては、上記のほか、ベヘン酸ベヘニル、パルミチン酸パルミチリルなども使用できるが、これに限定されない。
以下に、多孔質樹脂粒子の具体的構成や構造について、詳細に述べる。
このような構成の多孔質樹脂粒子においては、具体的には、表面に露出する外殻部分と、表面に露出せず、複数のメソ孔を区画する樹脂壁部分とが固体媒体として一体的に形成されており、複数のメソ孔とこれらを区画する樹脂壁部分とからメソポーラス構造部分が形成されていることが好ましい。
多孔質樹脂粒子の内部の断面構造は、例えば、多孔質樹脂粒子をUV硬化樹脂中に包埋して液体窒素に浸漬して割った断面を走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察することや、切片を透過型電子顕微鏡(TEM)によって観察することなどの公知の手段によって観察することなどによって確認することができる。
多孔質樹脂粒子における上記の条件を満たすメソ孔の個数は、80個数%以上であることが好ましく、さらに好ましくは90個数%以上である。
固体媒体樹脂とは、外殻部分及び樹脂壁部分を構成する樹脂という。この固体媒体樹脂は、例えば重合性単量体を重合することによって得られる重合体からなる。
固体媒体樹脂としては、例えばスチレン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレンアクリル樹脂などが挙げられる。また、固体媒体樹脂は、架橋構造を含むものであることが好ましい。
多孔質樹脂粒子の粒径は、体積基準のメジアン径(d50)で0.5〜5μmであることが好ましい。これにより、より好適に揮発性化合物及び超微粒子を吸着でき、この結果、装置外への揮発性化合物及び超微粒子の排出をより低減できる。これについては、次のように考えている。すなわち、5μm以下であれば、大きすぎないため、フィルターに担持可能な粒子数が少なくなりすぎることを回避でき、この結果、表面積を十分に広くでき、ひいては、揮発性化合物及び超微粒子が嵌まりやすくなる効果を十分に発現できる。また、0.5μm以上であれば、多孔質樹脂粒子がメソ径の孔を好適に保持することができる。
なお、この多孔質樹脂粒子の粒径は、後述する製造方法における油滴の大きさを調整することによって制御することができる。
多孔質樹脂粒子の中空率は、30体積%以上であることが好ましく、より好ましくは50体積%以上、さらに好ましくは60体積%以上である。
多孔質樹脂粒子の中空率は、後述する油相液における疎水性溶媒の含有割合を調整することによって制御することができる。
すなわち、まず、多孔質樹脂粒子10.0gを、水性ウレタンエマルジョン「WBR−016U」(大成ファインケミカル社製)2.4g(固形分換算)及び純水2.0gの混合物に添加し、自転公転型ミキサー「ARE−310」(シンキー社製)にて分散させて分散液を得る。この分散液を、幅80mm×長さ120mm×厚さ2mmの型枠に充填し、常温乾燥、次いで、加熱乾燥させて固化させた後、型より取り出すことによって試料板を作製する。そして、この試料板の体積及び質量を比重計「DME−220H」(新光電子株式会社製)によって測定することにより、下記中空率の計算式に従って多孔質樹脂粒子の中空率を算出することができる。
{多孔質樹脂粒子の内部空間の体積/多孔質樹脂粒子の全体積}×100
ここで、
・多孔質樹脂粒子の内部空間の体積=試料板における空隙の体積
・多孔質樹脂粒子の全体積=試料板における空隙の体積+多孔質樹脂粒子の固体媒体樹脂の体積である。また、
・試料板における空隙の体積=
{試料板の体積−(バインダー樹脂部分の体積+多孔質樹脂粒子の固体媒体樹脂の体積+多孔質樹脂粒子間の空隙に浸入した水の体積)}
・バインダー樹脂部分の体積=
{(試料板におけるバインダー樹脂の質量)/(バインダー樹脂の密度)}
・ここで、試料板におけるバインダー樹脂の質量=試料板の質量×0.1935と仮定する
・また、バインダー樹脂の密度は1.07と仮定する
・多孔質樹脂粒子の固体媒体樹脂の体積=
{(試料板における多孔質樹脂粒子の質量)/(多孔質樹脂粒子の固体媒体樹脂の密度)}
・試料板における多孔質樹脂粒子の質量=試料板の質量×0.8065であり、多孔質樹脂粒子の固体媒体樹脂の密度は1.05と仮定する
本発明に係る多孔質樹脂粒子の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いて製造できる。
ここでは、多孔質樹脂粒子の製造方法の具体例として、上記メソポーラス構造部分と、当該メソポーラス構造部分の表面に一体的に形成された外殻部分とからなる多孔質樹脂粒子を製造する場合を例として説明する。
(1)疎水性溶媒に固体媒体樹脂を形成するための重合性単量体と油溶性重合開始剤とを溶解又は分散させた油相液を調製する油相液調製工程、
(2)水溶性重合開始剤や界面活性剤を溶解させた水系媒体中に油相液を分散させて油滴を形成する油滴形成工程、
(3)重合性単量体に油溶性重合開始剤及び水溶性重合開始剤を同時に作用させて当該重合性単量体を重合することにより多孔質樹脂粒子の外殻部分及び樹脂壁部分(固体媒体)を形成する重合工程、
(4)形成された多孔質樹脂粒子の内部空間に充填された疎水性溶媒を除去して水系媒体に置換する疎水性溶媒除去工程、
(5)水系媒体から多孔質樹脂粒子を濾別し、当該多孔質樹脂粒子から界面活性剤などを除去する洗浄工程、
(6)洗浄処理された多孔質樹脂粒子を乾燥する乾燥工程
から構成される。
油相液は、疎水性溶媒中に固体媒体樹脂を形成するための重合性単量体を溶解又は分散させ、さらに油溶性重合開始剤を添加することによって調製される。
疎水性溶媒としては、水への溶解性が極めて低く、したがって水系媒体中において油滴を形成することができ、さらに、沸点が固体媒体樹脂を形成するための重合性単量体の重合温度よりも高いものであればよく、例えばシクロヘキサン、シクロヘプタン、ヘキサンなどの炭化水素化合物;ジクロロメタンなどの塩化炭化水素化合物などを用いることができる。これらは1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
また、疎水性溶媒としては、疎水性溶媒除去工程において当該疎水性溶媒を容易に除去することができる観点から、水系媒体よりも沸点が低いものを用いることが好ましい。水系媒体として例えば水を用いる場合には、水よりも沸点が低い、例えば沸点が40〜90℃のものを用いることが好ましい。
また、疎水性溶媒に溶解又は分散する成分を加えることにより、その成分を多孔質樹脂粒子に内包させることや、多孔質樹脂粒子の内部のメソ孔に対する表面処理を行うことができる。すなわち、疎水性溶媒に溶解又は分散する成分として、本発明に係るシリコーンオイル又は高級炭化水素化合物を加えることで、本発明に係る多孔質樹脂粒子の内部にシリコーンオイル又は高級炭化水素化合物を含ませることができる。
スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、2,4−ジメチルスチレンなど。
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、フェニルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートなど。
エチレン、プロピレン、イソブチレンなど。
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルなど。
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテルなど。
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトンなど。
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなど。
ブタジエン、ビニルナフタレン、ビニルピリジンなどのビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミドなどのアクリル酸又はメタクリル酸誘導体、無水マレイン酸など。
例えば固体媒体樹脂がビニル樹脂である場合は、上記のスチレン系単量体や(メタ)アクリル酸エステル系単量体などの単官能ビニル単量体とともに、多官能重合性単量体として以下の多官能ビニル単量体を使用することが好ましい。
ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヘキシレングリコールジメタクリレート、ヘキシレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパンなどの3級以上のアルコールのジメタクリレート及びトリメタクリレートなど。
このような多官能重合性単量体を使用することによって、多孔質樹脂粒子の耐油性を向上させることや、水系媒体からの濾別時に多孔質樹脂粒子同士が融着することを抑止することができる。
また、固体媒体樹脂を形成するための重合性単量体としてフッ化アルキル基を有する重合性単量体を用いることによって、多孔質樹脂粒子の撥水性を向上させることや撥油性を付与することができ、また、ヒドロキシ基やカルボキシ基などの親水性基を有する重合性単量体を用いることによって、水中撥油性を付与することができる。
油溶性重合開始剤としては、疎水性溶媒の沸点よりも低い温度で重合開始能を発揮することができるものであればよく、例えば、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリルなどのアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルペルオキサイド、メチルエチルケトンペルオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキサイド、t−ブチルヒドロペルオキサイド、ジ−t−ブチルペルオキサイド、ジクミルペルオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルペルオキシ)トリアジンなどの過酸化物系重合開始剤や過酸化物を側鎖に有する高分子開始剤などを用いることができる。
これらの油溶性重合開始剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ここで、油溶性重合開始剤の使用量は、特に制限されないが、重合性単量体の重合性、特に樹脂壁部分の形成性を向上させることなどの観点から、重合性単量体全体に対して0.1〜3.0質量%であることが好ましい。
油滴形成工程は、例えば具体的には、臨界ミセル濃度(CMC)未満の界面活性剤を含有し、さらに水溶性重合開始剤が添加された水系媒体中に、固体媒体樹脂を形成するための重合性単量体を含有する油相液を添加し、機械的エネルギーを加えて油滴を形成させることによって行われる。
油滴の形成は、油溶性重合開始剤及び水溶性重合開始剤においてラジカルを発生させない程度の低い温度で行われることが必要とされ、例えば室温で行われることが好ましい。
本発明において、水系媒体とは、水50〜100質量%と、水溶性の有機溶媒0〜50質量%とからなるものをいう。水溶性の有機溶媒としては、水と混合して水系媒体としたときに固体媒体樹脂、当該固体媒体樹脂を形成するための重合性単量体及び油溶性重合開始剤を溶解しないものであれば限定されず、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランなどを用いることができる。
水系媒体としては、環境適性や安全性に優れていることから、有機溶媒を含有しない水が好ましく用いられる。
水系媒体中に界面活性剤を含有させる場合において、界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤を用いることが好ましい。
ノニオン系界面活性剤としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドなどの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステルなどを挙げることができる。
これらの界面活性剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記界面活性剤の代わりに、ポリビニルアルコールやポリビニルピロリドンなどの保護コロイド能を有する物質を用いることができる。
水溶性重合開始剤としては、疎水性溶媒の沸点よりも低い温度で重合開始能を発揮することができるものであればよく、過硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩;アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸及びその塩、過酸化水素などを用いることができる。
これらの水溶性重合開始剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ここで、水溶性重合開始剤の使用量は、特に制限されないが、重合性単量体の重合性、特に外殻部分の形成性を向上させることなどの観点から、重合性単量体全体に対して0.1〜5.0質量%であることが好ましい。
また、油溶性重合開始剤と水溶性重合開始剤との使用量比も、特に制限されないが、重合性単量体の重合性、特に樹脂壁部分と外殻部分との形成バランスを向上させることなどの観点から、油溶性重合開始剤と水溶性重合開始剤との使用量比(油溶性重合開始剤:水溶性重合開始剤の使用量比(質量比))が、1:1〜5:1の範囲であることが好ましい。
水系媒体の使用量を上記の範囲とすることで、水系媒体中において油相液を所望の粒径に乳化分散させることができる。
この工程は、固体媒体樹脂を形成するための重合性単量体に、油溶性重合開始剤及び水溶性重合開始剤を同時に作用させて当該重合性単量体を重合する工程である。
本発明において、「油溶性重合開始剤及び水溶性重合開始剤を同時に作用させる」とは、油溶性重合開始剤及び水溶性重合開始剤のそれぞれのラジカル発生時間帯に重複の時間帯があることをいう。
この工程においては、反応系を昇温して油溶性重合開始剤及び水溶性重合開始剤においてラジカルを発生させる。このとき、油滴内部の多点と油滴表面から重合反応が行われる。そして、重合反応の進行によって固体媒体と疎水性溶媒とが非相溶化して分離するが、固体媒体を構成する高分子の位置が油滴表面に束縛されているために、高分子同士や溶媒分子同士の凝集安定化が抑制されることになる。これにより、内部に疎水性溶媒が充填された複数のメソ孔となる空間を有する固体媒体が形成されると考えられる。
なお、体積基準のメジアン径は、「LA−750」(堀場製作所社製)を用いて測定したものである。
ここで、重合工程における重合性単量体の重合条件は、特に制限されず、使用する疎水性溶媒及び水系媒体の融点や沸点、使用する重合性単量体並びに油溶性重合開始剤及び水溶性重合開始剤の種類や量などに応じて適宜選択することができる。例えば、重合温度を20〜90℃、重合時間を2〜20時間とすることができる。このような重合条件で重合を行うことにより、所定の重合性単量体を効率よく重合することができる。なお、上記の重合反応の前に、重合反応を阻害する酸素を窒素などの不活性気体に置換する目的で、不活性気体の導入下において重合性単量体、油溶性重合開始剤及び水溶性重合開始剤などを含む乳化液を例えば10〜30℃で5〜60分間程度撹拌する処理を行ってもよい。
この工程は、形成された多孔質樹脂粒子の内部空間に充填された疎水性溶媒を除去して水系媒体に置換する工程である。好ましくは、水系媒体中において、前記重合性単量体を重合した後、前記空間に充填された疎水性溶媒を、当該水系媒体に置換した後、乾燥する。なお、疎水性溶媒除去工程は、上記重合工程と同時に進行させてもよく、上記重合工程後に行ってもよい。
疎水性溶媒の除去は、内部空間に疎水性溶媒が充填された多孔質樹脂粒子が水系媒体中に分散された状態の分散液全体を、気流下において撹拌することによって行うことができる。また、当該分散液全体を疎水性溶媒の沸点未満まで昇温してもよい。また、減圧状態において分散液全体を撹拌してもよい。ここで、疎水性溶媒除去工程における疎水性溶媒の除去処理の条件は、特に限定されず、使用する疎水性溶媒の量や水系媒体への溶解度、揮発性などに応じて適宜選択することができる。例えば、多孔質樹脂粒子の分散液の撹拌を、温度10〜30℃で5〜48時間程度行うこととすることができる。このような条件で疎水性溶媒の除去処理を行うことにより、疎水性溶媒と水系媒体とが固体媒体(外殻部分及び樹脂壁部分)を介して相互に混じり合い、疎水性溶媒が気化して多孔質樹脂粒子の外部に排出されることにより、多孔質樹脂粒子の内部空間を効率よく疎水性溶媒から水系媒体に置換することができる。
また、疎水性溶媒としてトルエンなどの水蒸気蒸留することができる物質を用いる場合は、疎水性溶媒を水蒸気蒸留によって除去してもよい。
この工程においては、多孔質樹脂粒子の分散液を固液分離する固液分離処理を行い、固液分離して形成された、ウェット状態にある多孔質樹脂粒子を凝集させた集合物より界面活性剤などの付着物を除去する。固液分離処理の代表的なものとしては濾過処理が挙げられるが、濾過処理の具体的な方法としては、例えば遠心分離法やヌッチェなどの使用による減圧濾過法、フィルタープレスなどを使用する濾過法などを用いることができる。
この工程においては、洗浄処理された多孔質樹脂粒子の乾燥処理が行われる。この工程において使用することのできる乾燥機としては、例えば、スプレードライヤ、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などの公知の乾燥処理機や、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などが挙げられる。乾燥処理された多孔質樹脂粒子の含水量は5質量%以下とされることが好ましく、2質量%以下とされることがより好ましい。
また、乾燥処理された多孔質樹脂粒子同士が弱い粒子間引力で凝集して凝集体を形成している場合は、当該凝集体を解砕処理することが好ましい。解砕処理装置の具体例としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサなどの機械式解砕処理装置が挙げられる。
また、重合性単量体に油溶性重合開始剤及び水溶性重合開始剤を同時に作用させて、当該重合性単量体を重合することによって固体媒体を形成することを特徴とする多孔質樹脂粒子の製造方法であれば、上記の多孔質樹脂粒子を製造することができる。例えば、疎水性溶媒の使用量を適度に減らし、重合の途中や終了後に当該疎水性溶媒の沸点以上に昇温して気化発泡させることによって上記の多孔質樹脂粒子を製造してもよい。
定着部は、トナー像を担持する記録材を、一対の定着部材によって形成されたニップ部に通しつつ加熱及び加圧する定着処理により、前記トナー像を前記記録材上に定着する。このような定着部としては、公知のものを使用でき、例えば、後述の図1に示すような定着部60が挙げられるが、これに限定されない。
以下に、上述した構成以外の本発明に係る構成について、本発明に係る多孔質樹脂粒子を担持したフィルターを採用した排気ダクトを有する定着部を備える画像形成装置と、当該画像形成装置を用いた画像形成方法(以下、それぞれ、「本発明に係る画像形成装置」、「本発明に係る画像形成方法」ともいう。)とともに説明する。
なお、図1に示す画像形成装置1においては、一次転写ローラー422がトナー画像転写手段に相当し、中間転写ベルト421が転写材に相当する。
この定着部60においては、発熱ベルト63及び加圧ローラー64が、本発明に係る一対の定着部材である。用紙Sを、発熱ベルト63と、加圧ローラー64とで形成されたニップ部に通しつつ加熱及び加圧する定着処理により、前記トナー像を前記記録材上に定着する。
なお、本発明に係る一対の定着部材として、発熱ベルト63及び加圧ローラー64を例としたが、本発明はこれに限定されず、公知の定着部材を使用できる。
ゴム層の厚さは、特に限定されないが、一般的には、0.05〜2mmの範囲内である。
表層の厚さは、特に限定されないが、一般的には、5〜100μmの範囲内である。
なお、この用紙Sを当該ニップ部で加熱及び加圧する際に、トナーに離型剤として含有されるパラフィン成分や、定着ローラーが有するシリコーンゴムからシロキサンなどの、揮発性化合物及び超微粒子が発生すると考えられる。
スチレン25質量部、ジビニルベンゼン33部及びシクロヘキサン59部に、油溶性重合開始剤「V−65」(和光純薬工業社製)0.61質量部、「KF−96−5,000cs」(信越化学工業(株)製、粘度平均分子量45000、シリコーンオイル)14.6部を加えて溶解させた。
この溶液に、0.12質量%ラウリル硫酸ナトリウム水溶液420質量部を加え、これを乳化分散機「クレアミックス」(エム・テクニック社製)にて10000rpmにて6分間分散することにより、乳化分散液を調製した。
この乳化分散液を、撹拌装置と水冷還流管と窒素導入管とをセットしたセパラブルフラスコに入れ、水溶性重合開始剤「VA−57」(和光純薬工業社製)0.84質量部を加えて溶解させた後、撹拌下、窒素気流を導入し、次いで昇温し、重合温度60℃を維持して8時間加熱撹拌して重合反応を行って多孔質樹脂粒子を生成させた。
その後、生成された多孔質樹脂粒子を吸引濾過によって濾取し、イオン交換水にて洗浄した後、バットに広げて40℃で乾燥する工程を経て白色の多孔質樹脂粒子〔1〕を得た。
多孔質樹脂粒子〔1〕の体積基準のメジアン径は8.0μmであった。
多孔質樹脂粒子0.2gを、界面活性剤水溶液(多孔質樹脂粒子の分散を目的として、界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)20mLに添加し、超音波分散を3分間行った分散液を試料にして、多孔質樹脂粒子の体積基準のメジアン径を測定した。
多孔質樹脂粒子を光硬化性樹脂中に包埋したサンプルからウルトラミクロトームにより切り出した厚さ50nmの超薄切片を、透過型電子顕微鏡(TEM、JSM−7500F(日本電子社製))により2000倍の倍率で撮影し、多孔質樹脂粒子断面の画像を得た。なお、サンプリングする多孔質樹脂粒子が100個になるように複数の視野を撮影した。得られた画像から、LUZEX AP(ニレコ社製)によって多孔質樹脂粒子の孔の直径を測定した。なお、当該多孔質樹脂粒子の孔の測定では、多孔質樹脂粒子の中心付近の断面の径を測定するために、多孔質樹脂粒子の切断面の最大径が多孔質樹脂粒子のメジアン粒径の95%以上である切断面をもつ多孔質樹脂粒子のみを測定に用いた。切断した多孔質樹脂粒子の内、当該条件を満たすもの10個を無作為にピックアップして、それぞれの粒子につき10個の孔の直径を求め、その平均を孔径とした。
多孔質樹脂粒子〔1〕の製造例の「KF−96−5,000cs」の代わりにアラキジン酸アラキジニルを用いることのほかは、多孔質樹脂粒子〔1〕の製造例と同様にして、多孔質樹脂粒子〔2〕とした。
多孔質樹脂粒子〔1〕の製造例において、スチレン、ジビニルベンゼン及びシクロヘキサンの割合を調整することで、表1に記載の孔径、樹脂粒子径としたほかは、多孔質樹脂粒子〔1〕の製造例と同様にして、多孔質樹脂粒子〔3〕〜〔5〕とした。
なお、多孔質樹脂粒子〔3〕〜〔5〕は、ラッピングフィルムシート#4000(スリーエム ジャパン(株)製)にて1cm2当り40gの圧力で研磨し、内部が露出した多孔質樹脂粒子とした。内部の露出の有無は、SEM(倍率は25000倍)により観察して確認した。なお、多孔質樹脂粒子において、平滑な表面から陥没している部分があれば、露出があるものとした。
多孔質樹脂粒子〔1〕の製造例の「KF−96−5,000cs」の代わりに表1中の化合物を用いることのほかは、多孔質樹脂粒子〔1〕の製造例と同様にして、多孔質樹脂粒子〔6〕〜〔8〕とした。
上記製造した多孔質樹脂粒子〔1〕〜〔8〕を、市販のフルカラー複合機bizhubC754(コニカミノルタ社製)に附属のフィルターの半分の厚さのフィルター2枚で挟み込むことで、多孔質樹脂粒子を担持したフィルター〔1〕〜〔8〕とした。
活性炭粒子と、リン系難燃剤液(難溶性のポリリン酸アンモニウムが水に分散した難燃剤液:分散液濃度54%)とを使用し、特開2013−33197号公報の段落0074〜0080に記載の「超微粒子発生抑制フィルタ13」を製造する方法と同様の方法により、フィルター〔9〕を製造した。
特開2013−103154号公報の段落0049(実施例1)に記載の方法で、シロキサン類を吸着させた多孔質樹脂粒子〔10〕の分散液を製造した。この多孔質樹脂粒子〔10〕の分散液から分散媒を揮発させた後、フィルター〔1〕〜〔8〕の製造例と同様に、上記bizhubC754(コニカミノルタ社製)に附属のフィルターの半分の厚さのフィルター2枚で挟み込むことで、多孔質樹脂粒子を担持したフィルター〔10〕とした。
エチルスチレン−ジビニルベンゼン共重合体(「セパビーズSP700」、三菱化学(株)製)を、トレイに入れ、60℃の温風乾燥機で24時間乾燥した後、常温常圧の大気雰囲気下で24時間放置し、多孔質樹脂粒子〔11〕を得た。
多孔質樹脂粒子〔11〕について、カールフィッシャ水分計で水分含量を算出したところ、水分含量は1質量%であった。
この多孔質樹脂粒子〔11〕を、フィルター〔1〕〜〔8〕の製造例と同様に、上記bizhubC754(コニカミノルタ社製)に附属のフィルターの半分の厚さのフィルター2枚で挟み込み、多孔質樹脂粒子を担持したフィルター〔11〕とした。
上記フィルター〔1〕〜〔11〕をbizhubC754(コニカミノルタ社製)に装着し、画像形成装置〔1〕〜〔11〕とし、下記評価を行った。結果は表2に示す。
揮発性化合物のサンプリングは、Tenax管(Tenax:登録商標)で100mL/minの吸引速度でチャンバー内の空気を捕獲し、プリント動作の停止後も約2時間連続してサンプリングを行った。Tenax管から捕集した揮発性化合物を加熱脱着装置で脱離させ、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC−MS)にて脱離された揮発性化合物の量を測定した。装置から排出された全揮発性有機化合物量(TVOC)をBlueAngel Mark(BAM(ドイツ連邦材料研究試験機関)の基準)のエミッション率の計算式にて算出した。10mg/h以上の場合を実用上問題となるレベルとする。
チャンバー内に排出された超微粒子をTSI社製微粒子計測器(型式CPC3007)で連続的に測定した。プリント開始からプリント終了後3換気相当分の時間に観測された粒子径10〜1000nmの範囲内の超微粒子数の総数を測定した。1×107個/mL以上の場合を実用上問題となるレベルとする。
まず、多孔質樹脂粒子を担持させたフィルターをダクト内に設置し、空気濾過速度が10cm/秒になるよう大気を通気させ、フィルターの上流、下流の静圧差を差圧計にて読み取り、圧力損失Pl1を測定した。
次に、多孔質樹脂粒子を担持させていない状態のフィルターをダクト内に設置し、空気濾過速度が10cm/秒になるよう大気を通気させ、フィルターの上流、下流の静圧差を差圧計にて読み取り、圧力損失Pl2を測定した。
なお、フィルター〔9〕については、特開2013−33197号公報に記載の「超微粒子発生抑制フィルタ13」で使用されるカバー材の厚さが半分のものを二つ積層したものを、多孔質樹脂粒子を担持させていない状態のフィルターとして、圧力損失Pl2を測定した。
圧力損失比として、Pl 2 /Pl 1 を計算し、表2に結果を記載した。
(画像汚れの数)
10万枚印刷後において、べた画像をJ紙(A4)出力したときに、スポットのように観察できる画像汚れを数えた。1枚当たりの画像汚れが100以上である場合を実用上問題となるレベルとする。
30 画像処理部
40 画像形成部
41、41Y、41M、41C、41K 画像形成ユニット
42 中間転写ユニット
43 二次転写ユニット
50 用紙搬送部
51 給紙部
51a、51b、51c 給紙トレイユニット
52 排紙部
52a 排紙ローラー
53 搬送経路部
53a レジストローラー対
60 定着部
62 定着ローラー
63 発熱ベルト
64 加圧ローラー
110 画像読取部
111 給紙部
112 スキャナー
112a CCDセンサー
140 排気ダクト
140a 吸気口
140b 排気口
141 吸引ファン
170 フィルター
411(411Y) 露光部
412(412Y) 現像部
413(413Y) 感光体ドラム
414(414Y) 帯電部
415(415Y) クリーニング部
421 中間転写ベルト
422 一次転写ローラー
423、431 支持ローラー
423A バックアップローラー
426 ベルトクリーニング部
431A 二次転写ローラー
432 二次転写ベルト
C 粉塵除去部
D 原稿
S 用紙
Claims (9)
- トナー像を担持する記録材を、一対の定着部材によって形成されたニップ部に通しつつ加熱及び加圧する定着処理により、前記トナー像を前記記録材上に定着する定着部を有する画像形成装置であって、
前記定着部近傍の空気を画像形成装置本体外へ排気する排気ダクトを備え、
前記排気ダクト内の排気経路が、多孔質樹脂粒子を担持したフィルターを有し、
前記多孔質樹脂粒子が、内部にシリコーンオイル又は高級炭化水素化合物を含み、
前記多孔質樹脂粒子を担持させたフィルターの圧力損失Pl1と、担持させていない状態の前記フィルターの圧力損失Pl2とが、下記関係式(1)を満たすことを特徴とする画像形成装置。
関係式(1):67%≦Pl2/Pl1 ≦99% - 前記多孔質樹脂粒子の少なくとも一部が、内部を露出していることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記多孔質樹脂粒子の有する孔が、メソ孔であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記多孔質樹脂粒子の体積基準のメジアン径(d50)が、0.5〜5μmの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記多孔質樹脂粒子の含有するシリコーンオイルの量が、前記多孔質樹脂粒子の体積の1〜50%の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記多孔質樹脂粒子の含有するシリコーンオイルの粘度平均分子量が、6万以上であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記多孔質樹脂粒子の含有する高級炭化水素化合物の量が、前記多孔質樹脂粒子の体積の1〜50%の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記多孔質樹脂粒子の含有する高級炭化水素化合物が、飽和高級炭化水素又はエステル基を有する炭化水素化合物であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記多孔質樹脂粒子の内部にシリコーンオイル及び高級炭化水素化合物を含むことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の画像形成装置。
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