説明

液体現像剤および画像形成装置

【課題】記録媒体へのトナー粒子の定着特性に優れるとともに、トナー粒子の分散安定性に優れた液体現像剤を提供すること、また、このような液体現像剤を用いた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】本発明の液体現像剤は、脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体と、主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体で構成されたトナー粒子とを含むことを特徴とする。トナー粒子の平均粒径が、0.7〜3μmであり、トナー粒子の円形度が、0.85〜0.98であり、トナー粒子の粒度分布の幅Sが1.4以下であるのが好ましい。絶縁性液体は、前記脂肪酸モノエステルに加え、脂肪族炭化水素および/またはシリコーンオイルを含んでいるのが好ましい。絶縁性液体における脂肪酸モノエステルの含有率が5〜55wt%であるのが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体現像剤および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
潜像担持体上に形成した静電潜像を現像するために用いられる現像剤には、顔料等の着色剤および結着樹脂を含む材料で構成されるトナーを乾式状態で用いる乾式トナーと、トナーを電気絶縁性の担体液(絶縁性液体)に分散した液体現像剤(液体トナー)とがある。
乾式トナーを用いる方法は、固体状態のトナーを取り扱うので、取り扱い上の有利さはあるものの、粉体による人体等への悪影響が懸念されるほか、トナーの飛散による汚れ、トナーを分散した際の均一性等に問題がある。また、乾式トナーでは、粒子の凝集が起こり易く、トナー粒子の大きさを十分に小さくするのが困難であり、解像度の高いトナー画像を形成するのが困難であるという問題がある。また、トナー粒子の大きさを比較的小さなものとした場合には、上述したような粉体であることによる問題が更に顕著なものとなる。
【0003】
一方、液体現像剤を用いる方法では、液体現像剤中におけるトナー粒子の凝集が効果的に防止されるため、微細なトナー粒子を用いることが可能であり、また、結着樹脂として、乾式トナーで用いる樹脂材料よりも低軟化点(低軟化温度)のものを用いることができる。その結果、液体現像剤を用いる方法では、細線画像の再現性が良く、階調再現性が良好で、カラーの再現性に優れており、また、高速での画像形成方法としても優れているという特徴を有している。
【0004】
しかしながら、従来の液体現像剤で用いられてきた絶縁性液体は、石油系の炭化水素を主とするものである。このような液体現像剤では、定着の際にトナー粒子の表面に絶縁性液体が付着している。従来の液体現像剤では、このトナー粒子の表面に付着した絶縁性液体の存在により、定着強度が低下してしまい、十分に満足できる定着特性を得ることができなかった。
【0005】
このような問題を解決するために、絶縁性液体として植物油等の天然由来の油脂を用い、定着時において油脂の酸化重合反応により定着強度を向上させる試みが行われている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記のような油脂を用いた液体現像剤では、定着強度は向上するものの、十分な定着強度を得ることができるものではなかった。
【0006】
【特許文献1】特開2006−251252号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、記録媒体へのトナー粒子の定着特性に優れるとともに、トナー粒子の分散安定性に優れた液体現像剤を提供すること、また、このような液体現像剤を用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液体現像剤は、脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体と、
主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体で構成されたトナー粒子とを含むことを特徴とする。
本発明の液体現像剤では、前記トナー粒子の平均粒径が、0.7〜3μmであり、
下記式(I)で表される前記トナー粒子の円形度が、0.85〜0.98であり、
下記式(II)で表される前記トナー粒子の粒度分布の幅Sが1.4以下であることが好ましい。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
S=〔D(90)−D(10)〕/D(50)・・・(II)
(ただし、トナー粒子を小さい粒径から粒度分布の測定をした場合において累積体積にて全体の体積のX%の地点での粒径をD(X)とする。)
【0009】
本発明の液体現像剤では、絶縁性液体は、前記脂肪酸モノエステルに加え、脂肪族炭化水素および/またはシリコーンオイルを含んでいることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記絶縁性液体における脂肪酸モノエステルの含有率が5〜55wt%であることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記トナー粒子の表面付近には前記脂肪酸モノエステルが偏在していることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記脂肪酸モノエステルは、脂肪酸と、炭素数が1〜4である1価のアルコールとのエステルであることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、25℃において、振動式粘度計を用いて、JIS Z8809に準拠して測定される粘度は、50〜1000mPa・sであることが好ましい。
【0010】
本発明の画像形成装置は、色の異なる複数の液体現像剤を用いて、各色に対応した単色像を形成する複数の現像部と、
記録媒体を搬送することにより、複数の前記現像部で形成された複数の前記単色像を前記記録媒体に順次転写し、転写した複数の前記単色像を重ね合わせてなる未定着カラー画像を前記記録媒体上に形成する転写部と、
前記未定着カラー画像を前記記録媒体上に定着する定着部とを有し、
前記液体現像剤が、脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体と、主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体で構成されたトナー粒子とを含むものであることを特徴とする。
【0011】
本発明の画像形成装置では、複数の前記現像部は、少なくとも、表面に前記液体現像剤の層を形成する現像ローラと、前記層中において前記現像ローラの表面近傍に前記トナー粒子を偏在させる圧縮手段と、前記現像ローラ上の前記液体現像剤を転写することにより前記単色像を形成する感光体とを有することが好ましい。
本発明の画像形成装置では、前記圧縮手段は、前記層に対して、前記トナー粒子と同極性の電界を印加することにより、前記層中において前記現像ローラの表面近傍に前記トナー粒子を偏在させることが好ましい。
【0012】
本発明の画像形成装置では、前記現像部は、少なくとも、表面に前記液体現像剤の層を形成する現像ローラと、前記現像ローラ上の液体現像剤を転写することにより前記単色像を形成する感光体と、前記現像ローラに液体現像剤を供給する塗布ローラとを有し、
前記塗布ローラは、その表面に溝が形成されたアニロクスローラであり、前記溝に前記液体現像剤を担持することによって前記現像ローラに前記液体現像剤を供給することが好ましい。
本発明の画像形成装置では、前記塗布ローラに形成された前記溝は、前記塗布ローラの回転方向に対して斜めに設けられたものであることが好ましい。
【0013】
以上の構成により、記録媒体へのトナー粒子の定着特性に優れるとともに、トナー粒子の分散安定性に優れた液体現像剤を提供することができる。また、このような液体現像剤を用いた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の液体現像剤および画像形成装置の好適な実施形態について、詳細に説明する。
《液体現像剤》
まず、本発明の液体現像剤について説明する。
本発明の液体現像剤は、絶縁性液体中に、主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体で構成されたトナー粒子が分散したものである。
【0015】
<絶縁性液体>
まず、絶縁性液体について説明する。
本発明で用いる絶縁性液体は、脂肪酸と一価のアルコールとの間のエステルである脂肪酸モノエステルを含むものである。
従来の液体現像剤では、使用時等における画像形成装置外への絶縁性液体の漏出(例えば、定着時における絶縁性液体の揮発等)や、使用済液体現像剤の廃棄等による絶縁性液体の環境に対する影響が懸念されていた。また、従来の液体現像剤ではトナー粒子の表面に付着した絶縁性液体の存在により、トナー粒子の記録媒体への定着性が阻害される(定着強度が低下する)という問題点があった。
これに対して、本発明の絶縁性液体で用いられる脂肪酸モノエステルは、環境に優しい成分である。したがって画像形成装置外への絶縁性液体の漏出や、使用済液体現像剤の廃棄などによる絶縁性液体の環境への負荷を低減することができる。その結果、環境に優しい液体現像剤を提供することができる。
【0016】
また、脂肪酸モノエステルは、定着時において、後に詳述するようにトナー粒子を構成するスチレン−アクリル酸エステル共重合体のアクリル酸エステルの部位を適度に可塑化させる効果(可塑剤効果)を有している。この可塑剤効果により、例えば、記録媒体として紙を用いた場合には、トナー粒子が紙繊維の隙間に入り込み易くなるため、紙とトナー粒子との定着特性が優れたものとなる。また、この可塑剤効果により、比較的低温でもトナー粒子が溶融し、記録媒体への定着が可能になるため、低温、高速での画像形成にも好適に適用することができる。また、脂肪酸モノエステルは、記録媒体にも好適に浸透する成分であるため、トナー粒子の表面付近に付着した脂肪酸モノエステルは、定着時にトナー粒子と記録媒体とが接触した際に、記録媒体に速やかに浸透する。そして、この脂肪酸モノエステルの浸透と共に、定着時の熱で溶融したトナー粒子(スチレン−アクリル酸エステル共重合体)の一部が記録媒体の内部に浸透し、アンカー効果が働き、紙とトナー粒子との定着特性が向上する。
【0017】
上述したように、脂肪酸モノエステルは、定着時において、トナー粒子を構成するスチレン−アクリル酸エステル共重合体を可塑化させる効果を発現する。すなわち、脂肪酸モノエステルと、スチレン−アクリル酸エステル共重合体を主成分とするトナー粒子とを含む液体現像剤では、定着時において、脂肪酸モノエステルがトナー粒子に好適に浸透し、上述したような可塑化効果を発現する。これに対して、保存時においては、トナー粒子中に脂肪酸モノエステルが浸透するのが抑制される。その結果、保存時におけるトナー粒子同士の凝集が確実に防止され、トナー粒子の記録媒体への定着特性とともに、液体現像剤の保存安定性も優れたものとすることができる。
【0018】
このような脂肪酸モノエステルを構成する脂肪酸成分としては、特に限定されないが、例えば、オレイン酸、パルミトレイン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸(DHA)、エイコサペンタエン酸(EPA)等に代表される不飽和脂肪酸、酪酸、ラウリン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ミスチリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等に代表される飽和脂肪酸等が挙げられ、これらから選択される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。
【0019】
この中でも、脂肪酸モノエステルが、脂肪酸成分として飽和脂肪酸を含む場合、脂肪酸モノエステルは、劣化(酸化、分解など)が起こりづらい、化学的に特に安定なものとなる。このため、このような脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体は、粘度上昇、変色、電気抵抗値の低下などの劣化現象が長期間に渡って確実に防止され、液体現像剤の保存安定性は特に優れたものとなる。また、定着時には、トナー粒子とともに脂肪酸モノエステルも紙に転写され、形成されるトナー画像中に飽和脂肪酸モノエステルが含まれる。上述したように飽和脂肪酸モノエステルは、劣化しづらい成分であり、トナー画像が外部環境(光、熱、酸素など)に晒されても、変色するのが確実に防止され、形成されるトナー画像は長期間に渡って鮮明なものとなる。
【0020】
また、脂肪酸モノエステルは、脂肪酸成分として飽和脂肪酸を含む場合、飽和脂肪酸として、炭素数が8〜16の脂肪酸を含むことが好ましい。これにより、脂肪酸モノエステルは、定着時において特に効果的に可塑効果を発現させることができ、液体現像剤は、特に定着特性に優れたものとなる。また、保存時におけるトナー粒子の凝集を確実に防止することができる。
【0021】
また、上述した脂肪酸モノエステルの中でも、脂肪酸成分として不飽和脂肪酸を構成成分として有する脂肪酸モノエステル(不飽和脂肪酸モノエステル)を絶縁性液体中に含む場合には、以下のような効果を得ることができる。すなわち、飽和脂肪酸モノエステルと同様に、定着時において、不飽和脂肪酸モノエステルはトナー粒子中に浸透し、可塑効果を発現させる。それに加え、不飽和脂肪酸モノエステルは、定着時に液体現像剤に加えられる熱等により、酸化重合を起こし、それ自体が硬化し、トナー粒子と記録媒体との定着強度をさらに向上させることができる。これにより、上述したアンカー効果を特に効果的にすることができ、特に優れた定着強度を得ることができる。
【0022】
また、このような脂肪酸モノエステル以外の脂肪酸モノエステルは脂肪酸と一価のアルコールとのエステルであるが、このアルコールは、炭素数が1〜4のアルキルアルコールであるのが好ましい。これにより、液体現像剤の化学的安定性は優れたものとなり、液体現像剤の保存安定性はさらに優れたものとなる。また、絶縁性液体の粘度を好適なものとし、記録媒体への液体現像剤の浸透をより好適なものとすることができる。このようなアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソブタノール等が挙げられる。
【0023】
また、このような脂肪酸モノエステルの粘度は、10mPa・s以下であるのが好ましく、5mPa・s以下であるのがより好ましい。これにより、記録媒体により好適に浸透するとともに、定着時の熱で溶融したトナー粒子の記録媒体への浸透をより確実に促すことができる。また、例えば、後述するような方法で液体現像剤を製造する際に、粒径の揃ったトナー粒子を好適に得ることができる。なお、本明細書において、粘度は、特に断りのない限り、25℃において、振動式粘度計を用いてJIS Z8809に準拠して測定される粘度である。
【0024】
また、絶縁性液体を構成する成分として、脂肪族炭化水素を含むものであってもよい。
脂肪族炭化水素は、主として脂肪族炭化水素で構成された液体であり、高い電気抵抗を有し、化学的に安定な液体である。このため、脂肪族炭化水素を用いた液体現像剤は、特に優れた帯電特性、保存安定性を有し、得られるトナー画像は、欠点等の少ない、特に鮮明なものとなる。また、脂肪族炭化水素は、脂肪酸モノエステルとの親和性が高く、また、紙等の記録媒体に浸透しやすい。このため、定着時において、脂肪族炭化水素および脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体は、記録媒体へ速やかに浸透することができる。これにより、トナー粒子間に存在する絶縁性液体を少ないものとすることができ、得られるトナー画像はより鮮明なものとなる。また、脂肪族炭化水素は、保存時において、吸湿の少ない液体である。このため、脂肪族炭化水素を脂肪酸モノエステルと同時に絶縁性液体として用いた場合、保存時において絶縁性液体が吸湿することを好適に防止でき、絶縁性液体が変性(劣化)するのをさらに好適に防止することができる。このため、液体現像剤は、保存安定性が特に優れたものとなる。
【0025】
絶縁性液体に用いることのできる脂肪族炭化水素としては、特に限定されないが、例えば、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;エクソン化学社の商品名)、コスモホワイトP−60、コスモホワイトP−70、コスモホワイトP−120(コスモ石油ルブリカンツ社の商品名)、ダイナフレシアW−8、ダフニーオイルCP、ダフニーオイルKP、トランスフォーマオイルH、トランスフォーマオイルG、トランスフォーマオイルA、トランスフォーマオイルB、トランスフォーマオイルS(出光興産社の商品名)、シエルゾール70、シエルゾール71(シエルゾール;シエルオイル社の商品名)、アムスコOMS、アムスコ460溶剤(アムスコ;スピリッツ社の商品名)、低粘度・高粘度流動パラフィン(和光純薬工業)、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン等が挙げられ、これらのうち、1種類または2種類以上を組み合わせて使用することができる。
【0026】
また、このような脂肪族炭化水素は、飽和炭化水素であることが好ましい。飽和炭化水素である脂肪族炭化水素は、特に化学的に安定な液体となり、液体現像剤の電気抵抗を長期間に渡って高く維持することができる。
また、脂肪族炭化水素は、構成する脂肪族炭化水素が炭化水素基の分岐鎖を有することが好ましい。これにより、脂肪族炭化水素は、化学的により安定なものとなり、このような脂肪族炭化水素を用いた液体現像剤の保存安定性が特に優れたものとなる。これは、脂肪族炭化水素を構成する脂肪族炭化水素の構造が、嵩高になることによって、化学反応を起こしにくい構造となるためであることが考えられる。
また、絶縁性液体を構成する成分として、シリコーンオイルを含むものであってもよい。
【0027】
シリコーンオイルは、シロキサン結合を骨格とした有機化合物である。シリコーンオイルは、一般に、高い電気抵抗を有する。このため、シリコーンオイルを絶縁性液体として用いた場合、液体現像剤は、特に電気抵抗の高いものとなり、トナー画像の転写性、現像性が優れたものとなる。また、液体現像剤は、絶縁性液体として、脂肪酸モノエステルに加えてシリコーンオイルを含むことで、高速、低温定着が可能となり、得られたトナー画像の定着強度が優れたものとなる。これは、以下のように考えられる。シリコーンオイルは、脂肪酸モノエステルとは相溶するものの、トナー粒子を構成するスチレン−アクリル酸エステル共重合体とは親和性が低いものである。このため、シリコーンオイルと脂肪酸モノエステルを含んだ液体現像剤は、スチレン−アクリル酸エステル共重合体と親和性の高い脂肪酸モノエステルが選択的にトナー粒子の表面付近に浸透し、定着時において可塑効果を特に好適に発現する。このため、比較的低温、高速で定着を行った場合においても、トナー画像は強固に記録媒体へ定着できるものと考えられる。また、シリコーンオイルは、種類によって多様な粘度を有することから、シリコーンオイルを選択することにより、液体現像剤の粘度を特に好適なものとすることができる。また、シリコーンオイルは、一般に、化学的に安定であり、人体への影響が少ない物質である。このため、液体現像剤は、保存時における絶縁性液体の劣化を好適に防止でき、保存安定性が優れたものとなる。また、画像形成装置外へ絶縁性液体が漏出した場合においても、安全な液体現像剤とすることができる。
【0028】
絶縁性液体に用いることのできるシリコーンオイルとしては、例えば、KF96、KF4701、KF965、KS602A、KS603、KS604、KF41、KF54、FA630(信越シリコーン社製)、TSF410、TFS433、TFS434、TFS451、TSF437、(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)、SH200(東レ社製)等が挙げられ、これらのうち、1種類または2種類以上を組み合わせて使用することができる。
【0029】
また、絶縁性液体中における脂肪酸モノエステルの含有量は、5〜55wt%であることが好ましく、10〜50wt%であることがより好ましく、20〜50wt%であることがさらに好ましい。脂肪酸モノエステルの含有率が前記範囲内であると、脂肪酸モノエステルがトナー粒子に付着しやすくなり、また絶縁性液体を好適に記録媒体へ浸透させることが可能となり、結果として特に優れた定着強度が得られる。さらに、定着時にトナー粒子が可塑化するのに十分な脂肪酸モノエステルがトナー粒子表面に付着し、トナー粒子同士が可塑化、溶融する結果として目的とする色調で特に優れた光沢の画像がより確実に得られる。
【0030】
また、絶縁性液体が脂肪酸モノエステルに加え、脂肪族炭化水素系液体および/またはシリコーンオイルを含む場合は、脂肪酸モノエステルと、脂肪族炭化水素系液体および/またはシリコーンオイルとの比率は、特に限定されないが、以下のような関係を満足するのが好ましい。すなわち、絶縁性液体中における脂肪酸モノエステルの含有量をX[wt%]、脂肪族炭化水素系液体とシリコーンオイルとの含有量をZ[wt%]としたとき、0.3≦X/Z≦9.0の関係を満足するのが好ましく、0.5≦X/Z≦4.0の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、絶縁性液体の粘度は適度なものとなるとともに、絶縁性液体として十分に高い電気絶縁性を有するものとなる。その結果、液体現像剤の帯電特性は特に優れたものとなる。また、定着時には、脂肪酸モノエステルがトナー粒子中に浸透し、より好適に可塑効果を発現させることにより、トナー粒子の記録媒体への定着特性は特に優れたものとなる。
【0031】
また、絶縁性液体は、上述した以外の成分を含むものであってもよい。例えば、脂肪酸トリグリセリド、グリセリン、脂肪酸等の脂肪酸グリセリドの分解物、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等が挙げられ、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。
また、液体現像剤(絶縁性液体)中には、トナー粒子の分散性を向上させる分散剤が含まれていてもよい。
【0032】
このような分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコール、ソルスパース(日本ルーブリゾール社の商品名)、ポリカルボン酸およびその塩、ポリアクリル酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリメタクリル酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリマレイン酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、アクリル酸−マレイン酸共重合体金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリスチレンスルホン酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ポリアミン脂肪酸縮重合体等の高分子分散剤、粘度鉱物、シリカ、燐酸三カルシウム、トリステアリン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩等)、ジステアリン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩、バリウム塩等)、ステアリン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、鉛塩、亜鉛塩等)、リノレン酸金属塩(例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等)、オクタン酸金属塩(例えば、アルミニウム塩、カルシウム塩、コバルト塩等)、オレイン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩等)、パルミチン酸金属塩(例えば、亜鉛塩等)、ドデシルベンゼンスルホン酸金属塩(例えば、ナトリウム塩等)、ナフテン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等)、レジン酸金属塩(例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン鉛塩、亜鉛塩等)等が挙げられる。
【0033】
上述した分散剤の中でも、ポリアミン脂肪酸縮重合体は、トナー粒子を構成するスチレン−アクリル酸エステル共重合体との親和性が特に高い成分であるため、トナー粒子表面付近に付着し、トナー粒子同士の凝集(ブロッキング)を効果的に防止することができる。さらに、ポリアミン脂肪酸縮重合体は、脂肪酸モノエステルとの親和性も高い。その結果、トナー粒子の分散性を特に高いものとすることができる。また、ポリアミン脂肪酸縮重合体は、脂肪酸モノエステルのトナー粒子への浸透性を高めることができ、脂肪酸モノエステルによる可塑効果をより顕著なものとすることができる。その結果、記録媒体に対してトナー粒子をより強固に定着させることができるとともに、形成される画像の光沢(グロス)をより優れたものとすることができる。
【0034】
また、ポリアミン脂肪族縮重合体は、正帯電性の特性を有する成分である。このような成分をトナー粒子の表面付近に付着させることにより、トナー粒子の帯電特性をより高いものとすることができる。
ポリアミン脂肪酸縮重合体を用いた場合、液体現像剤中におけるポリアミン脂肪酸縮重合体の含有量は、トナー粒子100重量部に対して、0.5〜7.5重量部であるのが好ましく、1〜5重量部であるのがより好ましい。これにより、ポリアミン脂肪酸縮重合体を用いることによる効果をより顕著なものとすることができる。
また、絶縁性液体は、酸化防止剤を含むものであってもよい。
また、液体現像剤(絶縁性液体)中には、帯電制御剤が含まれていてもよい。
【0035】
帯電制御剤としては、例えば、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等の金属酸化物、安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、カテコールの金属塩、含金属ビスアゾ染料、ニグロシン染料、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸等が挙げられる。
室温(20℃)における、絶縁性液体の電気抵抗は、1.0×1011Ωcm以上であるのが好ましく、1.0×1012Ωcm以上であるのがより好ましく、1.0×1013Ωcm以上であるのがさらに好ましい。
また、絶縁性液体の誘電率は、3.5以下であるのが好ましい。
【0036】
<トナー粒子>
次に、トナー粒子について説明する。
[トナー粒子の構成材料(トナー材料)]
1.スチレン−アクリル酸エステル共重合体
本発明の液体現像剤を構成するトナー粒子(トナー)は、主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体で構成されたものである。
【0037】
スチレン−アクリル酸エステル共重合体は、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を高いものとすることができる。
また、スチレン−アクリル酸エステル共重合体は、エステル構造を有しており、当該部位と脂肪酸モノエステルとの化学構造の類似から、前述したような脂肪酸モノエステルとの親和性が非常に高い。このため、液体現像剤中でのトナー粒子の分散安定性を特に優れたものとすることができる。また、このように、スチレン−アクリル酸エステル共重合体は、脂肪酸モノエステルと親和性が高いため、トナー粒子の表面に、前述したような脂肪酸モノエステルを好適に付着させることができる。このようにトナー粒子表面に脂肪酸モノエステルが付着することにより、前述したような可塑効果がより顕著に発揮され、定着時においてトナー粒子が記録媒体に浸透しやすくなるとともに、トナー粒子同士が溶融しやすくなる。その結果、色調に優れるとともに、得られるトナー画像が、凹凸のない、平滑なものとなり、形成される画像の光沢(グロス)を優れたものとすることができる。また、脂肪酸モノエステルによる可塑剤効果は、スチレン−アクリル酸エステルのアクリル酸エステルの部位に対して発揮されるため、スチレン−アクリル酸エステル共重合体全体が可塑化されず、アクリル酸エステルの部位が選択的に可塑化される。その結果、液体現像剤は、優れた定着特性を備えるとともに、液体現像剤中におけるトナー粒子同士の不本意な凝集等を防止することができる。すなわち、本発明の液体現像剤は、記録媒体へのトナー粒子の定着特性に優れるとともに、トナー粒子の保存安定性に優れたものとなる。
【0038】
スチレン−アクリル酸エステル共重合体の軟化温度は、特に限定されないが、50〜130℃であるのが好ましく、50〜120℃であるのがより好ましく、60〜120℃であるのがさらに好ましい。なお、本明細書で、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。
【0039】
2.着色剤
また、トナーは、着色剤を含んでいてもよい。着色剤としては、特に限定されず、例えば、公知の顔料、染料等を使用することができる。
3.その他の成分
また、トナーは、上記以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、公知のワックス、磁性粉末等が挙げられる。
また、トナーの構成材料(成分)としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、脂肪酸、脂肪酸金属塩等を用いてもよい。
【0040】
[トナー粒子の形状等]
上記のような材料で構成されたトナー粒子の平均粒径は、0.7〜3μmのが好ましく、0.8〜2.5μmであるのがより好ましく、0.8〜2μmであるのがさらに好ましい。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、液体現像剤の保存安定性を高いものとできる。
【0041】
これに対し、トナー粒子の平均粒径が前記下限値未満であると、各トナー粒子間での特性のばらつきが大きくなり、液体現像剤全体としての信頼性を高いものとできなくなる結果、優れた現像性、転写性が得られない場合がある。また、保存時にトナー粒子の凝集が起こる可能性があり、液体現像剤の保存安定性を十分なものとできない場合がある。一方、トナー粒子の平均粒径が前記上限値を超えると形成されるトナー画像の解像度を十分に高くできない場合がある。また、液体現像剤の保存時において、沈降が起こりやすくなり、液体現像剤の保存安定性を十分なものとできない場合がある。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。
【0042】
また、液体現像剤を構成するトナー粒子についての下記式(I)で表される円形度Rの平均値(平均円形度)は、0.85〜0.98であるのが好ましく、0.90〜0.98であるのがより好ましく、0.92〜0.98であるのがさらに好ましい。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
【0043】
トナー粒子がこのように適度な円形度のものであると、トナー粒子の表面付近に適量の脂肪酸モノエステルを保持することができるため、前述したような可塑剤効果をより効果的に発揮させることができる。その結果、記録媒体へのトナー粒子の定着特性をより高いものとすることができるとともに、形成される画像の光沢(グロス)をより優れたものとすることができる。また、トナー粒子の表面付近に適量の脂肪酸モノエステルが存在することにより、保存時にはトナー粒子の絶縁性液体への分散を容易にし、トナー粒子を含む液体現像剤の分散安定性を特に優れたものにできる。また、トナー粒子の粒径を十分に小さいものとしつつ、トナー粒子の転写効率、機械的強度を特に優れたものとすることができる。
また、液体現像剤を構成するトナー粒子間での平均円形度の標準偏差は、0.15以下であるのが好ましく、0.001〜0.10であるのがより好ましく、0.001〜0.05であるのがさらに好ましい。これにより、各トナー粒子間での帯電特性、定着強度等の特性のばらつきが特に小さくなり、液体現像剤全体としての信頼性がさらに向上する。
【0044】
また、下記式(II)で表されるトナー粒子の粒度分布の幅Sは、1.4以下であるのが好ましく、1.3以下がより好ましく、1.2以下がさらに好ましい。
S=〔D(90)−D(10)〕/D(50) ・・・ (II)
(ただし、トナー粒子を小さい粒径から粒度分布の測定をした場合において累積体積にて全体の体積のX%の地点での粒径をD(X)とする。)
【0045】
トナー粒子の粒度分布の幅Sが上記範囲の値であると、各トナー粒子間での粒径のばらつきが少なくなり、現像容器から塗布ローラ等に液体現像剤をくみ出した場合においてトナー粒子間の隙間が大きくなるため、適量の絶縁性液体がトナー粒子に付着し、効率的な転写、現像が可能となる。また、定着時においてトナー粒子間に適度の絶縁性液体(脂肪酸モノエステル)が存在していることによって、優れた定着強度を得ることができる。加えて、各トナー粒子間での粒径のばらつきが少ないため、定着時に圧力および熱がトナー粒子に対して均一にかかりやすくなり、トナー粒子が均一に溶融することによって目的とする色調の画像を得ることができる。さらにトナー粒子が均一に溶融することで、トナー画像の平滑性が優れたものとなり、結果としてトナー画像の光沢が高いものとなる。
【0046】
トナー粒子の粒度分布の幅Sが上記上限値より大きいと各トナー粒子間での粒径のばらつきが大きくなり、現像容器から塗布ローラ等に液体現像剤をくみ出した場合においてトナー粒子間の隙間が小さくなるため、トナー粒子に付着する絶縁性液体の量が足りず、効率的な転写、現像が困難になる。また、定着時に圧力および熱がトナー粒子に対して均一にかからず、トナー粒子が均一に溶融できないため、目的とする色調の画像を得ることができない。さらにトナー画像の平滑性が悪くなり、結果としてトナー画像の光沢が低いものとなる。
【0047】
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。これにより、保存時において、トナー粒子同士が接触して脂肪酸モノエステルおよび分散剤が遊離することを確実に防止することができ、液体現像剤の定着特性および帯電特性を特に優れたものにすることができる。また、液体現像剤の粘度を適切なものにできるとともに、定着時における加熱等の条件を特に穏やかにすることができる。
【0048】
また、液体現像剤の粘度は、20〜300mPa・sであるのが好ましく、30〜250mPa・sであるのがより好ましい。液体現像剤の粘度がこのような範囲のものであると、トナー粒子の分散性をより高いものとすることができるとともに、後述するような画像形成装置において、塗布ローラに液体現像剤をより均一に供給することができ、また、塗布ローラ等からの液体現像剤の液だれ等をより効果的に防止することができる。
また、上述したような各成分で構成された液体現像剤の室温(20℃)での電気抵抗は、1×1012Ωcm以上であるのが好ましく、2×1012Ωcm以上であるのがより好ましい。
【0049】
《液体現像剤の製造方法》
次に、本発明の液体現像剤の製造方法の好適な実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、絶縁性液体が、脂肪酸モノエステルと、その他の成分を含むものとして説明する。
本実施形態にかかる液体現像剤の製造方法は、主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体で構成された樹脂微粒子を会合させ、会合粒子を得る会合粒子形成工程と、脂肪酸モノエステル中において会合粒子を解砕し、トナー粒子を得る工程と、得られたトナー粒子を、絶縁性液体を構成するその他の成分とを混合する混合工程とを有する。
【0050】
[会合粒子の調製]
まず、主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体で構成された樹脂微粒子が会合した会合粒子の調製方法の一例について説明する。
会合粒子の調製は、いかなる方法を用いるものであってもよいが、本実施形態では、水系液体で構成された水系分散媒中に、主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体(トナー構成材料)で構成された分散質(微粒子)が分散した水系乳化液を得、当該水系乳化液中の分散質を会合させることにより、会合粒子を得る。
【0051】
(水系乳化液)
まず、本実施形態で用いる水系乳化液について説明する。
後述する水系乳化液調製工程で得られる水系乳化液は、水系液体で構成された水系分散媒中に、分散質(微粒子)が微分散した構成となっている。
【0052】
−水系分散媒(水系液体)−
水系分散媒は、水系液体で構成されている。
本発明において、「水系液体」とは、水および/または水との相溶性に優れる液体(例えば、25℃における水100gに対する溶解度が30g以上の液体)で構成されたもののことを指す。このように、水系液体は、水および/または水との相溶性に優れる液体で構成されたものであるが、主として水で構成されたものであるのが好ましく、特に、水の含有率が70wt%以上のものであるのが好ましく、90wt%以上のものであるのがより好ましい。このようなものを用いることにより、例えば、水系分散媒中における分散質の分散性を高めることができ、水系乳化液中における分散質を、粒径が比較的小さく、かつ、大きさのばらつきの少ないものとすることができる。その結果、最終的に得られる液体現像剤中のトナー粒子は、粒子間での大きさ、形状のばらつきが小さく、円形度の大きいものとなる。
【0053】
また、水系分散媒(水系液体)は、後述する高絶縁性液体との相溶性が低いもの(例えば、25℃における高絶縁性液体100gに対する溶解度が0.01g以下のもの)であるのが好ましい。これにより、後述する混合液調製工程で得られる混合液中において、分散質の形状を好適に保持することができ、最終的に得られる液体現像剤中のトナー粒子の形状をより均一なものとすることができる。
【0054】
水系液体の具体例としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール系溶媒、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル系溶媒、ピリジン、ピラジン、ピロール等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、アセトアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等が挙げられる。
【0055】
−分散質(微粒子)−
分散質は、前述したようなトナー粒子を構成する成分を含むものである。
また、分散質中には、その成分の少なくとも一部を溶解する溶媒が含まれていてもよい。これにより、例えば、水系乳化液中における分散質の流動性を高めることができ、水系乳化液中における分散質を、粒径が比較的小さく、かつ、大きさのばらつきの少ないものとすることができる。その結果、最終的に得られる液体現像剤中のトナー粒子は、粒子間での大きさ、形状のばらつきが小さく、円形度の大きいものとなる。
【0056】
溶媒としては、分散質を構成する成分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、前述した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、溶媒を容易に除去することができる。
また、溶媒は、前述した水系分散媒(水系液体)との相溶性が低いもの(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)であるのが好ましい。これにより、水系乳化液中において、分散質を安定した状態で微分散させることができる。
【0057】
また、溶媒の組成は、例えば、前述したような着色剤の組成や、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。
このような溶媒としては、特に限定されず、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の公知の有機溶媒を用いることができる。
また、水系乳化液中には、乳化分散剤が含まれていてもよい。
【0058】
乳化分散剤を用いた場合、分散質の分散性が向上するとともに、比較的容易に、水系乳化液中での分散質の形状、大きさのばらつきを特に小さいものとし、また、分散質の形状を略球形状とすることができる。その結果、最終的な液体現像剤を、略球形状で、均一な形状、大きさの揃ったトナー粒子で構成されたものとして得ることができる。ここで、乳化分散剤としては、例えば、公知の乳化剤、分散剤等が挙げられる。
水系乳化液中における乳化剤、分散剤の含有量は、特に限定されないが、3.0wt%以下であるのが好ましく、0.01〜1.0wt%であるのがより好ましい。
【0059】
また、水系乳化液には、分散助剤が含まれていてもよい。
分散助剤としては、例えば、アニオン、カチオン、非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
分散助剤は、分散剤と併用するものであるのが好ましい。水系乳化液が分散剤を含むものである場合、水系乳化液中における分散助剤の含有量は、特に限定されないが、2.0wt%以下であるのが好ましく、0.005〜0.5wt%であるのがより好ましい。
また、水系乳化液中には、分散質以外の成分が、不溶分として分散していてもよい。例えば、水系乳化液中には、シリカ、酸化チタン、酸化鉄等の無機系微粉末、脂肪酸、脂肪酸金属塩等の有機系微粉末等が分散していてもよい。
【0060】
以上説明したような本実施形態に用いる水系乳化液においては、分散質が液状であるため、分散質はその表面張力により、円形度(真球度)の大きい形状になる傾向を示す。したがって、最終的に得られる液体現像中のトナー粒子は、円形度が特に高く、各粒子間での形状のばらつきが特に小さいものとなる。
水系乳化液中における分散質の含有率は、特に限定されないが、5〜55wt%であるのが好ましく、10〜50wt%であるのがより好ましい。これにより、水系乳化液中における分散質同士の結合(凝集)をより確実に防止しつつ、トナー粒子(液体現像剤)の生産性を特に優れたものとすることができる。
水系乳化液中の分散質(液状の分散質)の平均粒径は、特に限定されないが、0.01〜3μmであるのが好ましく、0.1〜2μmであるのがより好ましい。これにより、最終的に得られるトナー粒子の大きさを最適なものとすることができる。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。
【0061】
(水系乳化液調製工程)
上述したような水系乳化液は、例えば、以下のようにして調製することができる(水系乳化液調製工程)。
まず、前述した水系液体に、必要に応じて分散剤を添加した水性溶液を用意する。
一方、前述したようなトナーの主成分となるスチレン−アクリル酸エステル共重合体を含む樹脂液を調製する。樹脂液の調製には、例えば、スチレン−アクリル酸エステル共重合体に加えて前述した溶媒を用いてもよい。また、樹脂液は、スチレン−アクリル酸エステル共重合体を加熱することにより得られる溶融した液体であってもよい。また、樹脂液の調製には、例えば、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、着色剤等のトナー用材料を混練して得られた混練物を用いてもよい。このような混練物を用いることにより、トナーの構成材料中に、互いに分散または相溶し難い成分を含む場合であっても、混練を施すことにより、得られる混練物中においては、各成分が十分に相溶、微分散した状態とすることができる。特に、前述したような溶媒に対する分散性が比較的低い顔料(着色剤)を用いた場合、溶媒に分散する前に予め混練が施されることにより、顔料粒子の周囲をスチレン−アクリル酸エステル共重合体等が効果的にコーティングすることとなり、これにより、溶媒への顔料の分散性が向上し(特に溶媒への微分散が可能となり)、最終的に得られるトナーの発色性も良好となる。このようなことから、トナーの構成材料中に、前述した水系乳化液の水系分散媒に対する分散性に劣る成分や水系乳化液の分散媒に含まれる溶媒に対する溶解性に劣る成分が含まれる場合であっても、水系乳化液における分散質の分散性を特に優れたものとすることができる。
【0062】
次に、上記樹脂液を、撹拌した状態の水性溶液中に、徐々に滴下しながら加えていくことにより、水系分散媒中に、スチレン−アクリル酸エステル共重合体を含む分散質が分散した水系乳化液が得られる。このような方法で、水系乳化液を調製することにより、水系乳化液中における分散質の円形度をさらに高めることができる。その結果、最終的に得られる液体現像中のトナー粒子は、各粒子間での形状のばらつきが特に小さいものとなる。なお、樹脂液の滴下を行う際、水性溶液および/または樹脂液を加熱しておいてもよい。また、樹脂液の調製に溶媒を用いた場合、例えば、上記のような滴下を行った後に、得られた水系乳化液を加熱したり、減圧雰囲気下に置くことにより、分散質中に含まれる溶媒の少なくとも一部を除去してもよい。
また、樹脂液と水系液体との混合は、攪拌機等により樹脂液に剪断を加えつつ、樹脂液中に水系液体を徐々に添加(滴下)することにより転相乳化を行い、最終的に、水系液体中に、樹脂液由来の分散質が分散した分散液を得てもよい。これにより、例えば、分散質が均一かつ微細に分散した水系乳化液を、容易かつ確実に得ることができる。
【0063】
(会合粒子形成工程)
次に、上記のようにして得られた水系乳化液に、電解質を添加し、分散質を会合させ、会合粒子を形成する(会合粒子形成工程)。
添加する電解質としては、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、酢酸、シュウ酸などの酸性物質、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニュウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化カルシュウム、酢酸ナトリウム等の有機、無機の水溶性の塩等が挙げられ、これらのうちの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。中でも、硫酸ナトリウムや硫酸アンモニウム等の1価のカチオンの硫酸塩は、均一な会合を進める上で好適に用いることができる。
【0064】
なお、電解質等を添加する前に、ヒドロキシアパタイト等の無機分散安定剤や、イオン性、非イオン性界面活性剤を分散安定剤として添加してもよい。分散安定剤(乳化剤)の存在下で電解質を添加することにより、不均一な会合を防止することができる。
このような分散安定剤としては、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、各種プルロニック系等の非イオン性界面活性剤、アルキル硫酸エステル塩型のアニオン性界面活性剤、第四級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤等が挙げられる。中でも、アニオン性、非イオン性の界面活性剤は、少量の添加量であっても分散安定性に効果があり、好適に用いることができる。非イオン性界面活性剤の曇点は40℃以上であることが好ましい。
【0065】
添加する電解質の量は、水系乳化液中の固形分100重量部に対し、0.5〜15重量部であることが好ましく、1〜12重量部であることがより好ましく、1〜10重量部であることがさらに好ましい。電解質の添加量が前記下限値未満であると、分散質の会合が十分に進行しない場合がある。また、電解質の添加量が前記上限値を超えると、分散質の会合が不均一となり、粗大粒子が発生する可能性があり、最終的に得られるトナー粒子の大きさにばらつきが生じる可能性がある。
【0066】
また、水系乳化液の調製直後に本工程を行ってもよいし、水系乳化液の調整後、水系乳化液を保存し、その後、本工程を行ってもよい。後者の場合、保存する期間は、特に限定されないが、10日以内であると、得られる会合粒子の粒度分布を特に狭いものとすることができる。
そして、会合させた後、濾過・洗浄・乾燥等を行うことにより、会合粒子を得る。
得られる会合粒子の平均粒径は、0.1〜7μmであるのが好ましく、0.5〜3μmであるのがより好ましい。これにより、最終的に得られるトナー粒子の粒径を適度なものとすることができる。
【0067】
[解砕工程]
次に、上記のようにして得られた会合粒子を、脂肪酸モノエステル中で解砕する(解砕工程)。これにより、脂肪酸モノエステル中にトナー粒子が分散したトナー粒子分散液が得られる。
上述したように、脂肪酸モノエステルは、スチレン−アクリル酸エステル共重合体との親和性が高い成分である。このため、脂肪酸モノエステル中で会合粒子を解砕する際、会合粒子を構成する微粒子(分散質)の間に脂肪酸モノエステルが侵入しやすく、より小さいエネルギーで会合粒子を効率良く解砕することができる。
【0068】
また、このように、脂肪酸モノエステル中で会合粒子を解砕することにより、最終的に得られる液体現像剤中において、トナー粒子の表面付近に脂肪酸モノエステルを偏在(吸着)させることができる。このようにトナー粒子の表面付近に脂肪酸モノエステルを偏在させることにより、前述したような可塑効果をより顕著なものとすることができる。その結果、トナー粒子が紙繊維(記録媒体)の隙間により入り込み易くなるため、トナー粒子の定着強度を特に優れたものとすることができるとともに、形成される画像の光沢(グロス)を特に優れたものとすることができる。
また、脂肪酸モノエステルという液体中で解砕しているので、凝集等によって粗大化したトナー粒子が発生するのを防止することができる。
また、得られるトナー粒子は、その表面に、微粒子(分散質)に由来する凹凸を有するものとなるので、脂肪酸モノエステルをこの凹凸に確実に保持することができる。
【0069】
また、本実施形態では、会合粒子を解砕することによりトナー粒子を得るので、従来の粉砕法や湿式粉砕法と比較して、微粉(目的の大きさの粒子よりも極端に小さい粒子)の発生を効果的に防止することができる。その結果、微粉による液体現像剤の帯電特性の低下を効果的に防止することができる。
また、脂肪酸モノエステルは、比較的粘度が低いため、会合粒子を構成する微粒子(分散質)の間に侵入しやすく、好適に会合粒子を解砕することができる。
【0070】
なお、脂肪酸モノエステルと会合粒子とを混合する前に、脂肪酸モノエステル中に、ポリアミン脂肪酸縮重合体を添加するのが好ましい。これにより、ポリアミン脂肪酸縮重合体が粉砕助剤として働き、より効率良く会合粒子を解砕することができるとともに、得られるトナー粒子の分散性をより高いものとすることができる。また、ポリアミン脂肪族縮重合体をトナー粒子表面に付着させることができ、その結果、液体現像剤の帯電特性をより高いものとすることができる。また、ポリアミン脂肪族縮重合体がトナー粒子表面に付着することにより、脂肪酸モノエステルをトナー粒子の表面付近に確実に偏在させることができる。
【0071】
[混合工程]
次に、上記のようにして得られたトナー粒子分散液と、絶縁性液体を構成するその他の成分とを混合し、トナー粒子を絶縁性液体中に分散させる(混合工程)。
以上のようにして、脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体に、主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体で構成されたトナー粒子が分散した、本発明の液体現像剤が得られる。
【0072】
なお、本実施形態では、脂肪酸モノエステル中で会合粒子を解砕するものとして説明したが、会合粒子を解砕する液体として、脂肪酸モノエステルと絶縁性液体を構成するその他の成分との混合溶液を用いてもよい。このような混合溶液中で会合粒子を解砕しても、上述したような効果を得ることができる。
また、本実施形態では、絶縁性液体として、脂肪酸モノエステルとその他の成分を含むものとして説明したが、絶縁性液体が脂肪酸モノエステルのみで構成されたものである場合には、上述した混合工程を省いて液体現像剤を製造することができる。
【0073】
≪画像形成装置≫
次に、本発明の画像形成装置の好適な実施形態について説明する。
本発明の画像形成装置は、上述したような本発明の液体現像剤を用いて記録媒体上にカラー画像を形成するものである。
図1は、本発明の液体現像剤が適用される画像形成装置の一例を示す模式図、図2は、図1に示す画像形成装置の一部を拡大した拡大図、図3は、図1に示す画像形成装置が備える塗布ローラを示す斜視概念図、図4は、図3に示す塗布ローラの拡大模式図、図5は、現像ローラ上の液体現像剤層内におけるトナー粒子の状態を示す模式図、図6は、図1に示す画像形成装置に適用される定着装置の一例を示す断面図である。
【0074】
画像形成装置1000は、図1に示すように、4つの現像部30Y、30M、30C、30Kと、転写部40と、定着部(定着装置)F40とを有している。
現像部30Y、30M、30Cは、それぞれ、イエロー系液体現像剤(Y)、マゼンダ系液体現像剤(M)、シアン系の液体現像剤(C)で、潜像を現像し、各色に対応したカラーの単色像を形成する機能を有している。また、現像部30Kは、ブラック系液体現像剤(K)で、潜像を現像し、ブラック(黒)の単色像を形成する機能を有している。
【0075】
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。
現像部30Yは、図2に示すように、像担持体の一例としての感光体10Yと、感光体10Yの回転方向に沿って、帯電ローラ11Yと、露光ユニット12Yと、現像ユニット100Yと、感光体スクイーズ装置101Yと、転写バックアップローラ44Yと、除電ユニット16Yと、感光体クリーニングブレード17Yと、現像剤回収部18Yとを有している。
【0076】
感光体10Yは、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能であり、本実施の形態においては、図1中の矢印で示すように時計回りに回転する。
感光体10Yは、後述する現像ユニット100Yにより液体現像剤が供給され、表面に液体現像剤の層が形成されるものである。
【0077】
帯電ローラ11Yは、感光体10Yを帯電するための装置であり、露光ユニット12Yは、レーザを照射することによって帯電された感光体10Y上に潜像を形成する装置である。この露光ユニット12Yは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、F−θレンズ等を有しており、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等の不図示のホストコンピュータから入力された画像信号に基づいて、変調されたレーザを帯電された感光体10Y上に照射する。
【0078】
現像ユニット100Yは、感光体10Y上に形成された潜像を、本発明の液体現像剤を用いて現像するための装置である。なお、現像ユニット100Yの詳細については後述する。
感光体スクイーズ装置101Yは、現像ユニット100Yより回転方向下流側に、感光体10Yに対向して配置されており、感光体スクイーズローラ13Yと、該感光体スクイーズローラ13Yに押圧摺接して表面に付着した液体現像剤を除去するクリーニングブレード14Yと、除去された液体現像剤を回収する現像剤回収部15Yとで構成される。この感光体スクイーズ装置101Yは、感光体10Yに現像された現像剤から余剰なキャリア及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比率を上げる機能を有する。
【0079】
除電ユニット16Yは、後述する転写部40において記録媒体F5上に転写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、後述する転写部40において記録媒体F5上に像が転写された後に、感光体10Y上に残存する液体現像剤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を回収する機能を有している。
【0080】
次に、転写部40について説明する。
転写部40は、搬送ベルト41と、ベルト駆動ローラ42と、テンションローラ43と、転写バックアップローラ44Y、44M、44C、44Kとを有している。
搬送ベルト41は、エンドレスの弾性ベルト部材であり、記録媒体F5を搬送する機能を有している。
【0081】
また、搬送ベルト41は、ベルト駆動ローラ42とテンションローラ43との間に巻き掛けて張架され、感光体10Y、10M、10C、10Kと当接しながらベルト駆動ローラ42により回転駆動される。
また、転写バックアップローラ44Yは、感光体10Yと搬送ベルト41とが当接する位置において、転写バックアップローラ44Yと搬送ベルト41とが当接するように設けられている。また、同様に、転写バックアップローラ44M、転写バックアップローラ44C、転写バックアップローラ44Kは、それぞれ対応する感光体10M、感光体10C、感光体10Kが搬送ベルト41と当接する位置において、搬送ベルト41と当接するように設けられている。
【0082】
このような構成において、搬送ベルト41により搬送される記録媒体F5が、搬送ベルト41により、各感光体と各転写バックアップローラとの間を通過する際に、各現像部で形成される単色像が、記録媒体F5に逐次転写される。
このように、本実施形態の画像形成装置1000は、転写部40において、各現像部で形成された単色像が、記録媒体F5に順次転写され、複数の単色像を重ねあわせてなる未定着のカラー画像を記録媒体F5上に形成する構成となっている。
【0083】
転写部40では、このように複数の感光体10Y、10M、10C、10Kに形成した単色像を紙、フィルム、布等の記録媒体F5に順次転写する。そのため、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。
転写部40で記録媒体F5上に転写されたトナー像(転写像)F5aは、後述する定着部F40に送られ、定着が行われる。
【0084】
次に、現像ユニット100Y、100M、100C、100Kについて、詳細に説明する。なお、以下の説明では、代表的に、現像ユニット100Yについて説明する。
現像ユニット100Yは、図2に示すように、液体現像剤貯留部31Yと、塗布ローラ32Yと、規制ブレード33Yと、現像剤攪拌ローラ34Yと、現像ローラ20Yと、現像ローラクリーニングブレード21Yと、現像剤圧縮ローラ(圧縮手段)22Yとを有している。
【0085】
液体現像剤貯留部31Yは、感光体10Yに形成された潜像を現像するための液体現像剤を貯留する機能を備えたものである。
塗布ローラ32Yは、液体現像剤を現像ローラ20Yへ供給する機能を備えたものである。
この塗布ローラ32Yは、図3に示すように、鉄等金属性のローラの表面に溝32Ya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を呼称されるものであり、その直径は約25mmである。本実施形態では、図3に示すように、塗布ローラ32Yの回転方向D2に対して斜めに複数の溝32Ya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32Yは、時計回りに回転しながら液体現像剤に接触することによって、溝32Yaに、液体現像剤貯留部31Y内の液体現像剤を担持して、該担持した液体現像剤を現像ローラ20Yへ搬送する。したがって、塗布ローラ32Yは溝32Yaが形成されているX方向の幅で現像ローラ20Yに液体現像剤を塗布することができる。
【0086】
なお、溝ピッチ(図4中のX方向において、溝32Yaを形成する山と山の周期)は、必要な液体現像剤の膜厚に応じておよそ55〜250μmとするのが好ましい。本実施形態では、溝ピッチPが約80μm、山の幅が約40μm、溝32Yaの上部の幅PI1が約50μm、底面部の幅PI2が約30μm、溝32Yaの深さHeが約20μm、山32Ybの高さHcが約30μmとなるように構成され、山32Ybの中央部から溝32Yaの底部へと単調に向う傾斜部SLが形成されている。また、本実施形態では、山32Yb部の表面粗さRzをR1a≒1.0μm、溝32Ya部の表面粗さRzをR2a≒1.0μmとなるように構成している。
【0087】
塗布ローラ32Yが上記のような溝を有することによって、液体現像剤の粘度によらず、液体現像剤貯留部31Y内の液体現像剤を安定的に現像ローラ20Yに供給することができる。例えば、画像形成装置を長期間起動させた際など、装置内部の温度が上がり、液体現像剤の粘度が下がってしまう場合においても、現像に必要となる十分な量の液体現像剤を現像ローラに安定供給することができる。したがって、画像形成装置の使用条件に左右されず、形成される画像に画像ムラが発生するのを確実に防止、または抑制することができる。このような塗布ローラ32Yを備えた画像形成装置1000に、本発明の液体現像剤を適用することにより、形成されるトナー画像は、定着性に優れるとともに、画像ムラのない鮮明なものとすることができる。
【0088】
規制ブレード33Yは、塗布ローラ32Yの表面に当接して、塗布ローラ32Y上の液体現像剤Dの量を規制する。すなわち、当該規制ブレード33Yは、塗布ローラ32Y上の余剰液体現像剤を掻き取って、現像ローラ20Yに供給する塗布ローラ32Y上の液体現像剤D、を計量する役割を果たす。この規制ブレード33Yは、弾性体としてのウレタンゴムからなり、鉄等金属製の規制ブレード支持部材より支持されている。また、規制ブレード33Yは、前述した鉛直面Aから見て、塗布ローラ32Yが回転して液体現像剤Dから進出する側(すなわち、鉛直面Aから見て図2中左側)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32Y表面への当接部の硬度(約77度)は、後述する現像ローラ20Yの弾性体の層の塗布ローラ32Y表面への圧接部の硬度(約85度)よりも低くなっている。
【0089】
現像剤攪拌ローラ34Yは、液体現像剤を一様分散状態に攪拌する機能を備えたものである。
液体現像剤貯留部31Y内において、液体現像剤の中のトナー粒子はプラスの電荷を有し、液体現像剤は、現像剤撹拌ローラ34Yにより撹拌されて一様分散状態になり、塗布ローラ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量が規制されて現像ローラ20Yに供給される。
【0090】
現像ローラ20Yは、感光体10Yに担持された潜像を液体現像剤により現像するために、液体現像剤を担持して感光体10Yと対向する現像位置に搬送する。
現像ローラ20Yは、その表面に、前述した塗布ローラ32Yから液体現像剤を供給することにより、液体現像剤層201Yを形成するものである。
この現像ローラ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、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32Yおよび感光体10Yのそれぞれに圧接している。
【0091】
また、現像ローラ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20Yと感光体10Yとの間に電界が形成される。
【0092】
現像剤圧縮ローラ22Yは、現像ローラ20Yに担持された液体現像剤のトナーを圧縮状態にする機能を備えた装置である。言い換えると、現像剤圧縮ローラ22Yは、前述した液体現像剤層201Yに対してトナー粒子1と同極性の電界を印加することにより、図5に示すように、液体現像剤層201Y中において、現像ローラ20Yの表面近傍にトナー粒子1を偏在させる機能を備えた装置である。このようにトナー粒子を偏在させることにより、現像濃度(現像効率)を向上させることができ、その結果、品質の高い鮮明な画像を得ることができる。
この現像剤圧縮ローラ22Yには、クリーニングブレード23Yが設けられている。
このクリーニングブレード23Yは、現像剤圧縮ローラ22Yに付着した液体現像剤を除去する機能を有している。
【0093】
また、現像ユニット100Yは、現像ローラ20Yの表面に当接されたゴム製の現像ローラクリーニングブレード21Yを有している。この現像ローラ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20Y上に残存する液体現像剤を掻き落として除去するための装置である。現像ローラクリーニングブレード21Yにより除去された液体現像剤は、液体現像剤貯留部31Y内に回収され、再利用される。
【0094】
また、画像形成装置1000は、各現像剤回収部(15Y、18Y)に回収された液体現像剤中の絶縁性液体を再利用する再利用装置を有している。
この再利用装置は、各現像剤回収部から、回収された液体現像剤を搬送する搬送路70と、搬送された液体現像剤の固形分(トナー粒子等)を除去するフィルタ手段77と、当該フィルタ手段77により固形分が除去された絶縁性液体を貯留する絶縁性液体貯留部74とを備えている。
【0095】
搬送路70には、ポンプ76が設けられており、このポンプ76により、各現像剤回収部に回収された液体現像剤を絶縁性液体貯留部74に搬送する。
絶縁性液体貯留部74に貯留された絶縁性液体は、図示せぬ搬送手段により、各現像部に適宜搬送され、再利用される。
また、フィルタ手段77に除去された固形分は、図示せぬフィルタ状態の検知手段により検知される。そして、その検知結果に基づいてフィルタ手段77を交換する。これにより、フィルタ手段77のフィルタリング機能を安定して維持することができる。
【0096】
次に、定着部について説明する。
定着部F40は、前述した現像部、転写部等において形成された未定着のトナー画像F5aを、記録媒体F5上に定着させるものである。
定着部F40は、図6に示すように、熱定着ローラF1と、加圧ローラF2と、耐熱ベルトF3と、ベルト張架部材F4と、クリーニング部材F6と、フレームF7と、スプリングF9とを有している。
【0097】
熱定着ローラ(定着ローラ)F1は、パイプ材で構成されたローラ基材F1bと、その外周を被覆する弾性体F1cと、ローラ基材F1bの内部に、加熱源としての柱状ハロゲンランプF1aとを有しており、図に矢印で示す反時計方向に回転可能になっている。
また、熱定着ローラF1の弾性体F1cの表層にはPFA層が設けられている。これにより、各弾性体F1c、2cの厚みは異なるが、両弾性体F1c、2cは略均一な弾性変形をして、いわゆる水平ニップが形成され、また、熱定着ローラF1の周速に対して、後述する耐熱ベルトF3または記録媒体F5の搬送速度に差異が生じることもないので、極めて安定した画像定着が可能となる。
【0098】
熱定着ローラF1の内部には、加熱源を構成する2本の柱状ハロゲンランプF1a、F1aが内蔵されており、これらの柱状ハロゲンランプF1a、F1aの発熱エレメントは、それぞれ異なった位置に配置されている。そして、各柱状ハロゲンランプF1a、F1aが選択的に点灯されることにより、後述する耐熱ベルトF3が熱定着ローラF1に巻き付いた定着ニップ部位と、後述するベルト張架部材F4が熱定着ローラF1に摺接する部位との異なる条件下や、幅の広い記録媒体と幅の狭い記録媒体との異なる条件下等での温度コントローラが容易に行われるようになっている。
【0099】
加圧ローラF2は、熱定着ローラF1と対向するように配されており、後述する耐熱ベルトF3を介して、未定着のトナー画像F5aが形成された記録媒体F5に対して圧力を加えるよう構成されている。
また、加圧ローラF2は、パイプ材で構成されたローラ基材F2bと、その外周を被覆する弾性体F2cとを有し、図に矢印で示す時計方向に回転可能になっている。
【0100】
前述した熱定着ローラF1の弾性体F1cと加圧ローラF2の弾性体F2cとは、略均一な弾性変形をして、いわゆる水平ニップを形成する。また、熱定着ローラF1の周速に対して、後述する耐熱ベルトF3または記録媒体F5の搬送速度に差異が生じることもないので、極めて安定した画像定着が可能となる。
耐熱ベルトF3は、加圧ローラF2とベルト張架部材F4の外周に張架されて移動可能とされ、熱定着ローラF1と加圧ローラF2との間に挟圧されるエンドレスの環状のベルトである。
【0101】
この耐熱ベルトF3は、0.03mm以上の厚みを有し、その表面(記録媒体F5が接触する側の面)をPFAで形成し、裏面(加圧ローラF2およびベルト張架部材F4と接触する側の面)をポリイミドで形成した2層構成のシームレスチューブで形成されている。なお、耐熱ベルトF3は、これに限定されず、ステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、シリコーン等の耐熱樹脂管等の他の材料で形成することもできる。
【0102】
ベルト張架部材F4は、熱定着ローラF1と加圧ローラF2との定着ニップ部よりも記録媒体F5搬送方向上流側に配設されるとともに、加圧ローラF2の回転軸F2aを中心として矢印P方向に揺動可能に配設されている。
ベルト張架部材F4は、記録媒体F5が定着ニップ部を通過しない状態において、耐熱ベルトF3を熱定着ローラF1の接線方向に張架するように構成されている。記録媒体F5が定着ニップ部に進入する初期位置で定着圧力が大きいと進入がスムーズに行われなくて、記録媒体F5の先端が折れた状態で定着される場合があるが、このように耐熱ベルトF3を熱定着ローラF1の接線方向に張架する構成にすることで、記録媒体F5の進入がスムーズに行われる記録媒体F5の導入口部が形成でき、安定した記録媒体F5の定着ニップ部への進入が可能となる。
【0103】
ベルト張架部材F4は、耐熱ベルトF3の内周に嵌挿されて加圧ローラF2と協働して耐熱ベルトF3に張力fを付与する略半月状のベルト摺動部材(耐熱ベルトF3はベルト張架部材F4上を摺動する)である。このベルト張架部材F4は、耐熱ベルトF3が熱定着ローラF1と加圧ローラF2との押圧部接線Lより熱定着ローラF1側に巻き付けてニップを形成する位置に配置される。突壁F4aはベルト張架部材F4の軸方向一端または両端に突設されており、この突壁F4aは、耐熱ベルトF3が軸方向端の一方に寄った場合に、この耐熱ベルトF3がこの突壁F4aに当接することで耐熱ベルトF3の端への寄りを規制するものである。突壁F4aの熱定着ローラF1と反対側の端部とフレームとの間にスプリングF9が縮設されていて、ベルト張架部材F4の突壁F4aが熱定着ローラF1に軽く押圧され、ベルト張架部材F4が熱定着ローラF1に摺接して位置決めされる。
【0104】
ベルト張架部材F4が熱定着ローラF1に軽く押圧される位置がニップ初期位置とされ、また、熱定着ローラF1に加圧ローラF2が押圧する位置がニップ終了位置とされる。
定着部F40において、未定着のトナー画像F5aが形成された記録媒体F5は、上記ニップ初期位置から定着ニップ部に進入して耐熱ベルトF3と熱定着ローラF1との間を通過し、ニップ終了位置から抜け出ることで、記録媒体F5上に形成された未定着のトナー画像F5aが定着され、その後、熱定着ローラF1への加圧ローラF2の押圧部の接線方向Lに排出される。
【0105】
クリーニング部材F6は、加圧ローラF2とベルト張架部材F4との間に配置されている。
このクリーニング部材F6は耐熱ベルトF3の内周面に摺接して耐熱ベルトF3の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものである。このように異物や摩耗粉等をクリーニングすることで、耐熱ベルトF3をリフレッシュし、前述の摩擦係数の不安定要因を除去している。また、ベルト張架部材F4に凹部F4fが設けられており、耐熱ベルトF3から除去した異物や摩耗粉等を収納するよう構成されている。
【0106】
また、定着部F40は、記録媒体F5にトナー画像F5aを定着させた後に、熱定着ローラF1の表面に付着(残存)した絶縁性液体を除去する除去ブレード(除去手段)F12を有している。なお、この酸化重合促進剤除去ブレードF12は、絶縁性液体を除去するとともに、定着の際に熱定着ローラF1上に移行したトナー等も同時に除去することができる。
【0107】
なお、耐熱ベルトF3を加圧ローラF2とベルト張架部材F4とにより張架して加圧ローラF2で安定して駆動するには、加圧ローラF2と耐熱ベルトF3との摩擦係数をベルト張架部材F4と耐熱ベルトF3との摩擦係数より大きく設定するとよい。しかし、摩擦係数は、耐熱ベルトF3と加圧ローラF2との間あるいは耐熱ベルトF3とベルト張架部材F4との間への異物の侵入や、耐熱ベルトF3と加圧ローラF2およびベルト張架部材F4との接触部の摩耗などによって不安定になる場合がある。
【0108】
そこで、加圧ローラF2と耐熱ベルトF3の巻き付け角よりベルト張架部材F4と耐熱ベルトF3の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ローラF2の径よりベルト張架部材F4の径が小さくなるように設定する。これにより、耐熱ベルトF3がベルト張架部材F4を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因から回避でき、耐熱ベルトF3を加圧ローラF2で安定して駆動することができるようになる。
熱定着ローラF1により加える熱(定着温度)は、具体的には、80〜200℃であるのが好ましく、100〜180℃であるのがより好ましい。
【0109】
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の液体現像剤は、前述したような画像形成装置に適用されるものに限定されない。
また、本発明の液体現像剤は、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。
【0110】
また、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会合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、会合粒子は、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会合粒子を得るものであってもよい。
【実施例】
【0111】
[1]液体現像剤の製造
(実施例1)
<脂肪酸モノエステルを含む液体の調製>
絶縁性液体を構成する、脂肪酸モノエステルを含む液体を以下のようにして調製した。
まず、粗大豆油を以下のようにして精製し、精製した大豆油を得た。
はじめに、溶剤として、メタノール、ジエチルエーテル、石油エーテル、アセトン等を用いた低温結晶法により粗大豆油を粗精製した。
【0112】
次に、粗精製した粗大豆油(第1の粗精製油):300体積部をフラスコに投入し、その後、フラスコ内に沸騰した水:100体積部を注いでフラスコに栓をした。
次に、フラスコを振り、上記の粗大豆油(第1の粗精製油)と沸騰した水とを混合した。
次に、フラスコ内の混合液が、3層に分離するまで、フラスコを静置した。
完全に分離が確認された後、フラスコを冷凍庫に移し、24時間放置した。
その後、凍結していない成分を別のフラスコに移した。
この凍結していない成分に対して、再度、上記と同様の操作を繰り返し、得られた凍結していない成分を取り出し、粗製油脂(第2の粗精製油)を得た。
【0113】
次に、フラスコ内に、前述のようにして得られた粗製油脂(第2の粗精製油):100体積部と、主として含水ケイ酸アルミニウムで構成された活性白土:35体積部とを混合・撹拌した。
次に得られた混合物を加圧下(0.18MPa)で、48時間保存し、活性白土を完全に沈殿させた。
その後、沈殿物を除去し、精製した大豆油(以下、単に大豆油という。)を得た。なお、大豆油には主にリノール酸を主成分とする脂肪酸グリセリドが含まれており、大豆油中の不飽和脂肪酸グリセリドは98wt%であった。また、リノール酸成分は全脂肪酸成分のうち53mol%であった。
【0114】
次に、得られた大豆油とメタノールとのエステル交換反応を行い、この反応により生じたグリセリンを取り除くことにより、主として脂肪酸モノエステルで構成された液体を得た。さらに、この液体を精製することにより、脂肪酸モノエステルの含有率が99.9wt%以上の大豆油脂肪酸メチルを得た。このようにして得られた脂肪酸モノエステルは、主にオレイン酸メチル、リノール酸メチル、α−リノレン酸メチル等の不飽和脂肪酸モノエステルと、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル等の飽和脂肪酸モノエステルとを主として構成されたものており、不飽和脂肪酸脂肪酸モノエステルはこのうち84%であった。また、25℃において振動式粘度計を用いて、JIS Z8809に準拠して測定される大豆油脂肪酸メチルの粘度は、3.0mPa・sであった。
【0115】
<着色剤マスター溶液の調製>
まず、スチレンとアクリル酸ブチルエステルとを4:1の割合で共重合させたスチレン−アクリル酸エステル共重合体(軟化温度:116℃、ガラス転移点:61.6℃)と、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。これらの各成分を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。
【0116】
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以下の粉末とした。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた。
得られた混練物の粉末に固形分含有量が30wt%となるようにメチルエチルケトンを加え、アイガーモーターミル(米国アイガー社製:M−1000)で湿式分散して着色剤マスター溶液を調製した。
【0117】
<樹脂液の調製>
上記着色剤マスター溶液:33重量部にメチルエチルケトン:200重量部および前記スチレン−アクリル酸エステル共重合体:73重量部を加えて、アイガーモーターミル(米国アイガー社製:M−1000)で混合し、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。
【0118】
<水系乳化液の調製>
マックスブレンド攪拌翼を有する円筒型の2Lセパラブルフラスコに上述の樹脂液を500重量部、メチルエチルケトンを45.5重量部入れ、樹脂液の固形分含有量を55wt%とした。
次いでフラスコ内の樹脂液に1規定アンモニア水:41.7重量部(前記スチレン−アクリル酸エステル共重合体が有するカルボキシル基の総量に対するモル当量比は1.1)を加えて、スリーワンモーター(新東科学社製)により、攪拌羽の回転数を210rpm(攪拌翼の周速:0.71m/s)として十分に攪拌し、その後攪拌を維持しながら、脱イオン水:133重量部を加えた。フラスコ内の溶液の温度を25℃に調整し、攪拌を継続しながら、上記樹脂液に対して133重量部の脱イオン水を滴下して転相乳化を起こし、樹脂材料を含む分散質が分散した水系乳化液を得た。
【0119】
<会合による会合粒子の製造>
次に、フラスコ内の攪拌を継続しつつ、水系乳化液に1規定アンモニア水と水との総量が593重量部となるように脱イオン水:285重量部を加えた。次いで、水系乳化液に対して、アニオン型乳化剤であるエマール0(花王社製):2.6重量部を脱イオン水:30重量部に希釈して添加した。
その後、水系乳化液の温度を25℃に保ちつつ、攪拌の回転数を150rpm(攪拌翼の周速:0.54m/s)として、3.5%の硫酸アンモニウム水溶液:300重量部を滴下し、分散質の会合体の粒径を3.5μmとした。滴下後、分散質の会合体の粒径が5.0μmに成長するまで攪拌を続け会合操作を終了した。
【0120】
得られた会合体分散液に対して、減圧下で有機溶剤を留去することにより乾燥し、会合粒子を得た。
なお、各実施例、比較例でのそれぞれの粒子の平均粒径は体積基準平均粒径であり、これらの粒子の平均粒径および粒度分布はMastersizer 2000粒子解析装置(Malvern Instruments Ltd.製)にて測定を行った。
【0121】
<液体現像剤の調製>
上記の方法で得られた会合粒子:40重量部、大豆油脂肪酸メチル:60重量部、ポリアミン脂肪族縮重合体(日本ルーブリゾール社製、商品名「ソルスパース11200」):1重量部およびステアリン酸アルミニウム(日本油脂製):0.5重量部をセラミック製ポットに入れ、さらにジルコニアボール(ボール直径:3mm)を体積充填率30%になるようにセラミック製ポットに入れた。卓上ポットミルにて回転速度220rpmで200時間解砕を行い、トナー分散液を得た。
【0122】
解砕終了後、脂肪族炭化水素としての流動パラフィン(コスモ石油社製、商品名「コスモホワイトP−60」):100重量部を投入し、トナー粒子を分散した。分散は、ボール直径1mmのジルコニアボールを入れて24時間行った。これにより、液体現像剤が得られた。
また、シアン系顔料の代わりに、マゼンダ系顔料:ピグメントレッド122、イエロー系顔料:ピグメントイエロー180、ブラック系顔料:カーボンブラック(デグサ社製、Printex L)に、それぞれ変更した以外は、上記と同様にして、マゼンダ系液体現像剤、イエロー系液体現像剤、ブラック系液体現像剤を製造した。
【0123】
(実施例2)
大豆油脂肪酸メチルの代わりに、以下のように調製した菜種油脂肪酸メチルを用いた以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応した液体現像剤を製造した。
粗菜種油を実施例1の大豆油と同様の操作にて精製し、精製した菜種油(以下、単に菜種油という。)を得た。なお、菜種油には主にオレイン酸を主成分とする脂肪酸グリセリドが含まれており、菜種油中の不飽和脂肪酸グリセリドは98wt%であった。また、オレイン酸成分、リノール酸成分は全脂肪酸成分のうちそれぞれ、52mol%、24mol%であった。
【0124】
次に、この菜種油とメタノールとのエステル交換反応を行い、この反応により生じたグリセリンを取り除くことにより、主として脂肪酸モノエステルで構成された液体を得た。さらに、この液体を精製することにより、脂肪酸モノエステルの含有率が99.9wt%以上の菜種油脂肪酸メチルを得た。なお、25℃において振動式粘度計を用いて、JIS Z8809に準拠して測定される菜種油脂肪酸メチルの粘度は、3.0mPa・sであった。
【0125】
(実施例3)
エステル交換反応に用いたアルコールを、エタノールに変更した以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。なお、得られた大豆油脂肪酸エチルは、脂肪酸モノエステルの含有率が、99.9wt%以上のものであった。
(実施例4)
エステル交換反応に用いたアルコールを、ブタノールに変更した以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。なお、得られた大豆油脂肪酸ブチルは、脂肪酸モノエステルの含有率が、99.9wt%以上のものであった。
【0126】
(実施例5)
流動パラフィンの代わりに、シリコーンオイル(信越化学工業社製、商品名「KF96」)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
(実施例6)
流動パラフィンの代わりに、流動パラフィン(コスモ石油社製、商品名「コスモホワイトP−60」)と、シリコーンオイル(信越化学工業社製、商品名「KF96」)とを1対1で混合した混合液を用いた以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
【0127】
(実施例7)
流動パラフィンの代わりに、前記実施例1と同様にして精製した大豆油を用いた以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
(実施例8)
スチレン−アクリル酸エステル共重合体として、スチレンと、アクリル酸ブチルエステルと、メタクリル酸メチルエステルとを15:3:2の割合で共重合させたもの(軟化温度:115℃、ガラス転移点:58℃)を用いた以外はに示すものを用いた以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
【0128】
(実施例9〜11)
絶縁性液体中における脂肪酸モノエステル、脂肪族炭化水素の含有量を表1に示すように調整した以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
(実施例12)
解砕工程において、直径4mmのジルコニアボールを用い、回転速度330rpmで240時間解砕を行った以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
(実施例13)
解砕工程において、直径0.8mmのジルコニアボールを用い、回転速度150rpmで110時間解砕を行った以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
【0129】
(比較例1)
スチレン−アクリル酸エステル共重合体をエポキシ樹脂(エピコート1004、軟化温度:128℃)に変更した以外は、前記実施例1と同様にして各色に対応する液体現像剤を製造した。
(比較例2)
解砕工程において、大豆油脂肪酸メチルの代わりに、流動パラフィン(コスモ石油社製、商品名「コスモホワイトP−60」)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、各色に対応する液体現像剤を製造した。
【0130】
(比較例3)
解砕工程において、大豆油脂肪酸メチルの代わりに、シリコーンオイル(信越化学工業社製、商品名「KF96」)を用いた以外は、前記実施例1と同様にして、各色に対応する液体現像剤を製造した。
以上の各実施例および各比較例について、液体現像剤の製造条件および物性等を表1に示した。なお、表1中、スチレン−アクリル酸エステル共重合体をST−AC、エポキシ樹脂をEPで示した。
【0131】
【表1】

【0132】
[2]評価
上記のようにして得られた各液体現像剤について、以下の評価を行った。
[2.1]定着強度
図1に示すような画像形成装置を用いて、前記各実施例および前記各比較例で得られた液体現像剤による所定パターンの画像を記録紙(セイコーエプソン社製、上質紙 LPCPPA4)上に形成した。その後、図6に示すような定着装置を用いて、熱定着ローラの設定温度を100℃として、熱定着を行った。
【0133】
その後、非オフセット領域を確認した後、記録紙上の定着像を消しゴム(ライオン事務機社製、砂字消し「LION 261−11」)を押圧荷重1.2kgfで2回擦り、画像濃度の残存率をX−Rite Inc社製「X−Rite model 404」により測定し、以下の5段階の基準に従い評価した。
A :画像濃度残存率が95%以上(非常に良い)。
B :画像濃度残存率が90%以上95%未満(良い)。
C :画像濃度残存率が80%以上90%未満(普通)。
D :画像濃度残存率が70%以上80%未満(やや悪い)。
E :画像濃度残存率が70%未満(非常に悪い)。
【0134】
[2.2]分散安定性試験
各実施例および各比較例で得られたシアン系液体現像剤10mLを遠沈管に入れ、1000G、10分間の条件で遠心分離機にかけた後、上澄みの200μLを分集し、各実施例および各比較例で用いた絶縁性液体で100倍に希釈し、サンプルとした。
各サンプルを紫外可視分光光度計(日本分光社製、V−570)を用いて吸収波長を測定した。
【0135】
シアン系顔料の吸収域(685nm)の吸光度の値より、以下の4段階の基準に従って評価した。
A :吸光度が1.50以上(沈降が全く見られない)。
B :吸光度が1.00以上1.50未満(沈降がほとんど見られない)。
C :吸光度が0.50以上1.00未満(沈降が確認される)。
D :吸光度が0.50未満(沈降が顕著で自然放置でも沈降が始まる)。
【0136】
[2.3]形成されたトナー画像の光沢度(グロス)評価
図1に示すような画像形成装置を用いて、前記各実施例および前記各比較例で得られた液体現像剤による所定パターンの画像を記録紙(セイコーエプソン社製、上質紙 LPCPPA4)上に形成した。その後、図6に示すような定着装置を用いて、熱定着ローラの設定温度を100℃として、熱定着を行った。
【0137】
このようにして得られた記録紙上の画像について、グロスメーター(村上色彩研究所製 GM−26D)を用い、光沢度(グロス)測定を行い、以下の4段階の基準に従い評価した。
A :光沢度が7以上(非常に良い)。
B :光沢度が6以上7未満(良い)。
C :光沢度が5以上6未満(やや悪い)。
D :光沢度が5未満(非常に悪い)。
【0138】
[2.4]保存安定性
前記各実施例および前記各比較例で得られた液体現像剤を、35℃、相対湿度65%の環境下に、6ヶ月間放置した。その後、液体現像剤の様子を観察し、放置前後の粘度、色、および電気抵抗値の変化を以下の5段階の基準に従い評価した。なお、液体現像剤の色の変化は、目視により評価した。また、粘度は、振動式粘度計を用いて、JIS Z8809に準拠して行った。また、電気抵抗値は、ユニバーサルエレクトロメーター MMAII−17B、液体用電極LP−05、シールドボックスP−618(川口電機製作所製)を用いて測定した。
【0139】
A :液体現像剤の粘度/色/電気抵抗値の変化がまったく認められない。
B :液体現像剤の粘度/色/電気抵抗値の変化がほとんど認められない。
C :液体現像剤の粘度/色/電気抵抗値の変化がわずかに認められるが、液体現像
剤として問題の無い範囲である。
D :液体現像剤の粘度/色/電気抵抗値の変化がはっきりと認められる。
E :液体現像剤の粘度/色/電気抵抗値の変化が顕著に認められる。
【0140】
[2.5]帯電特性
各実施例および各比較例で得られた液体現像剤について、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、液体現像剤を希釈溶媒で希釈して、□10mm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ることにより行った。
【0141】
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)。
【0142】
[2.6]解像力
図1に示すような画像形成装置を用いて、前記各実施例および前記各比較例で得られた液体現像剤による所定パターンのカラー画像を記録紙上に形成し、目視にて解像力を調べた。
これらの結果を表2に示す。
【0143】
【表2】

【0144】
表2から明らかなように、本発明の液体現像剤は、定着強度、分散安定性に優れていた。また、本発明の液体現像剤は、保存安定性、帯電特性、解像力、形成画像の光沢度にも優れていた。これに対し、各比較例の液体現像剤では、満足な結果が得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【0145】
【図1】本発明の液体現像剤が適用される画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図2】図1に示す画像形成装置の一部を拡大した拡大図である。
【図3】図1に示す画像形成装置が備える塗布ローラを示す斜視概念図である。
【図4】図3に示す塗布ローラの拡大模式図である。
【図5】現像ローラ上の液体現像剤層内におけるトナー粒子の状態を示す模式図である。
【図6】図1に示す画像形成装置に適用される定着装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0146】
1…トナー粒子 1000…画像形成装置 10Y、10M、10C、10K…感光体 11Y…帯電ローラ 12Y…露光ユニット 13Y、13M…感光体スクイーズローラ 14Y、14M…クリーニングブレード 15Y、15M…現像剤回収部 16Y…除電ユニット 17Y…感光体クリーニングブレード 18Y…現像剤回収部 20Y、20M、20C、20K…現像ローラ 201Y…液体現像剤層 21Y…現像ローラクリーニングブレード 22Y…現像剤圧縮ローラ 23Y…現像剤圧縮ローラクリーニングブレード 30Y、30M、30C、30K…現像部 31Y…液体現像剤貯留部 32Y…塗布ローラ 32Ya…溝 32Yb…山 33Y…規制ブレード 34Y…現像剤撹拌ローラ 40…転写部 41…搬送ベルト 42…ベルト駆動ローラ 43…テンションローラ 44Y、44M、44C、44K…転写バックアップローラ 70…搬送路 74…絶縁性液体貯留部 76…ポンプ 77…フィルタ手段 100Y…現像ユニット 101Y…感光体スクイーズ装置 F40…定着部(定着装置) F1…熱定着ローラ(加熱ローラ) F1a…柱状ハロゲンランプ F1b…ローラ基材 F1c…弾性体 F11c…離型層 F12…除去ブレード F2…加圧ローラ F2a…回転軸 F2b…ローラ基材 F2c…弾性体 F3…耐熱ベルト F4…ベルト張架部材 F4a…突壁 F4f…凹部 F5…記録媒体 F5a…トナー画像 F6…クリーニング部材 F7…フレーム F9…スプリング

【特許請求の範囲】
【請求項1】
脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体と、
主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体で構成されたトナー粒子とを含むことを特徴とする液体現像剤。
【請求項2】
前記トナー粒子の平均粒径が、0.7〜3μmであり、
下記式(I)で表される前記トナー粒子の円形度が、0.85〜0.98であり、
下記式(II)で表される前記トナー粒子の粒度分布の幅Sが1.4以下である請求項1に記載の液体現像剤。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円の周囲長を表す。)
S=〔D(90)−D(10)〕/D(50)・・・(II)
(ただし、トナー粒子を小さい粒径から粒度分布の測定をした場合において累積体積にて全体の体積のX%の地点での粒径をD(X)とする。)
【請求項3】
絶縁性液体は、前記脂肪酸モノエステルに加え、脂肪族炭化水素および/またはシリコーンオイルを含んでいる請求項1または2に記載の液体現像剤。
【請求項4】
前記絶縁性液体における脂肪酸モノエステルの含有率が5〜55wt%である請求項1ないし3のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項5】
前記トナー粒子の表面付近には前記脂肪酸モノエステルが偏在している請求項1ないし4のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項6】
前記脂肪酸モノエステルは、脂肪酸と、炭素数が1〜4である1価のアルコールとのエステルである請求項1ないし5のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項7】
25℃において、振動式粘度計を用いて、JIS Z8809に準拠して測定される粘度は、50〜1000mPa・sである請求項1ないし6のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項8】
色の異なる複数の液体現像剤を用いて、各色に対応した単色像を形成する複数の現像部と、
記録媒体を搬送することにより、複数の前記現像部で形成された複数の前記単色像を前記記録媒体に順次転写し、転写した複数の前記単色像を重ね合わせてなる未定着カラー画像を前記記録媒体上に形成する転写部と、
前記未定着カラー画像を前記記録媒体上に定着する定着部とを有し、
前記液体現像剤が、脂肪酸モノエステルを含む絶縁性液体と、主としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体で構成されたトナー粒子とを含むものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項9】
複数の前記現像部は、少なくとも、表面に前記液体現像剤の層を形成する現像ローラと、前記層中において前記現像ローラの表面近傍に前記トナー粒子を偏在させる圧縮手段と、前記現像ローラ上の前記液体現像剤を転写することにより前記単色像を形成する感光体とを有する請求項8に記載の画像形成装置。
【請求項10】
前記圧縮手段は、前記層に対して、前記トナー粒子と同極性の電界を印加することにより、前記層中において前記現像ローラの表面近傍に前記トナー粒子を偏在させる請求項9に記載の画像形成装置。
【請求項11】
前記現像部は、少なくとも、表面に前記液体現像剤の層を形成する現像ローラと、前記現像ローラ上の液体現像剤を転写することにより前記単色像を形成する感光体と、前記現像ローラに液体現像剤を供給する塗布ローラとを有し、
前記塗布ローラは、その表面に溝が形成されたアニロクスローラであり、前記溝に前記液体現像剤を担持することによって前記現像ローラに前記液体現像剤を供給する請求項9または10に記載の画像形成装置。
【請求項12】
前記塗布ローラに形成された前記溝は、前記塗布ローラの回転方向に対して斜めに設けられたものである請求項11に記載の画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2008−203354(P2008−203354A)
【公開日】平成20年9月4日(2008.9.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−36972(P2007−36972)
【出願日】平成19年2月16日(2007.2.16)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】