説明

液体現像剤および画像形成装置

【課題】環境に優しく、低温定着性に優れ、形成したトナー画像の記録媒体への定着強度に優れた液体現像剤、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、主として樹脂材料で構成されたトナー粒子と、不揮発性の絶縁性液体とを有し、前記トナー粒子は、前記樹脂材料を膨潤させる膨潤液を含むものであり、かつ、その表面に、複数の突起物を有するものであることを特徴とする。また、トナー粒子は、下記式(I)で表されるトナー粒子の形状係数Xが150以上であることが好ましい。
X={(CL)/A}×(100/4π) ・・・ (I)
(ただし、A[μm]は、トナー粒子を2次元平面状に投影してできる図形の面積であり、CL[μm]は、前記図形の周長である。)

【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、特許文献1に示すような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等の問題がある。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、低融点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、液体現像剤は、上述したように比較的低融点の結着樹脂を用いることができるが、トナー画像の記録媒体への定着時において、トナー粒子と記録媒体とが密着できず、形成したトナー画像の記録媒体への定着強度は十分ではなかった。また、記録媒体に定着できなかったトナー粒子が、定着装置のローラ等の部材に付着し、オフセットが発生する問題があった。
さらに、近年、省エネルギー化に伴い、定着時の定着温度を低いものとする傾向にある。このような低温定着時において、上記のような問題は、より顕著に発生する。
【0005】
【特許文献1】特開2006−251253公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、環境に優しく、低温定着性に優れ、形成したトナー画像の記録媒体への定着強度に優れた液体現像剤、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】
【0007】
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、主として樹脂材料で構成されたトナー粒子と、不揮発性の絶縁性液体とを有し、
前記トナー粒子は、前記樹脂材料を膨潤させる膨潤液を含むものであり、かつ、その表面に、複数の突起物を有するものであることを特徴とする。
【0008】
本発明の液体現像剤では、前記トナー粒子は、下記式(I)で表される前記トナー粒子の形状係数Xが150以上であることが好ましい。
X={(CL)/A}×(100/4π) ・・・ (I)
(ただし、A[μm]は、トナー粒子を2次元平面状に投影してできる図形の面積であり、CL[μm]は、前記図形の周長である。)
【0009】
本発明の液体現像剤では、前記絶縁性液体は、前記膨潤液と同じ成分を含むものであることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記膨潤液は、エステル結合を有する化合物の液体を含むものであることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記膨潤液は、脂肪酸トリグリセリドを含むものであることが好ましい。
【0010】
本発明の液体現像剤では、前記樹脂材料は、JIS K7121:1987に準拠して測定される融点が、80〜140℃であることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記樹脂材料は、エチレン系共重合体を含み、JIS K7026:1999に準拠して測定されるビカット軟化点が、40〜100℃であることが好ましい。
【0011】
本発明の液体現像剤では、前記樹脂材料のJIS K7026:1999に準拠して測定されるビカット軟化点をTv[℃]、JIS K7121:1987に準拠して測定される融点をTm[℃]としたとき、Tm−Tv≦30の関係を満足することが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記樹脂材料は、ポリエステル樹脂を含み、JIS K7121に準拠して測定されるガラス転移温度が、40〜75℃であることが好ましい。
本発明の液体現像剤では、前記樹脂材料のJIS K7121に準拠して測定されるガラス転移温度をTg[℃]、JIS K7121:1987に準拠して測定される融点をTm[℃]としたとき、Tm−Tg≦70の関係を満足することが好ましい。
【0012】
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、各色に対応した前記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、
前記中間転写像を前記記録媒体に転写し、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する定着部とを有し、
前記液体現像剤が、主として樹脂材料で構成されたトナー粒子と、絶縁性液体とを有し、前記トナー粒子は、前記樹脂材料を膨潤させる膨潤液を含むものであり、かつ、前記トナー粒子表面に、複数の突起物を有するものであることを特徴とする。
以上の構成を満足することにより、環境に優しく、低温定着性に優れ、形成したトナー画像の記録媒体への定着強度に優れた液体現像剤、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】
【0013】
以下、本発明の好適な実施形態について、詳細に説明する。
《液体現像剤》
本発明の液体現像剤は、絶縁性液体中に、トナー粒子が分散したものである。
<トナー粒子>
まず、トナー粒子について説明する。
トナー粒子は、樹脂材料と、着色剤と、膨潤液を含むものである。
【0014】
本発明において、トナー粒子は、その表面に複数の突起物を有するものである。具体的には、例えば、図1に示すように、トナー粒子1は、その表面に複数の突起物2を有したものである。このように、複数の突起物を有することにより、トナー画像の記録媒体への転写時において、トナー粒子は、記録媒体と接触した際に、トナー粒子表面の突起物が記録媒体の表面の凹凸と噛み合った状態で引っかかることができ、記録媒体へ容易に転写されることができる。また、トナー画像の記録媒体への定着時において、トナー粒子の有する突起物が記録媒体と絡みつき、その状態で定着されることにより、トナー画像は、強固に記録媒体へ定着することができる。
【0015】
特に、記録媒体が紙等の繊維状のものである場合、トナー画像の記録媒体への転写時において、トナー粒子は、特に容易に記録媒体の繊維に引っかかることができ、絡みつくことができる。また、定着時において、トナー粒子は、記録媒体の繊維と絡み合った状態で加熱され、軟化する。このとき、軟化したトナー粒子の一部が記録媒体の繊維に浸透し、この状態でトナー粒子が冷却されて硬化することにより、アンカー効果が発現し、得られるトナー画像は、定着強度が特に優れたものとなる。
【0016】
また、トナー粒子は、このような突起物を有することで、突起物同士の間に絶縁性液体を確実に保持することができ、保存時において、トナー粒子同士が衝突した場合であっても、トナー粒子同士の密着を防ぐことができる。このため、トナー粒子は、分散性に優れたものとなり、液体現像剤の保存性は、優れたものとなる。
また、このようなトナー粒子が定着し形成されるトナー画像は、記録媒体(例えば、紙など)の表面の凹凸を表現したものとなり、立体感に優れたものとなる。
【0017】
また、本発明において、トナー粒子は、膨潤液を含むものである。膨潤液は、トナー粒子中において樹脂材料を膨潤させている。膨潤した樹脂材料は、可塑化され、融点が低下しているため、加熱されることにより溶融しやすいものとなっている。このため、比較的低温で定着した場合であっても、トナー粒子は、好適に樹脂材料が溶融することで、記録媒体へ定着することができる。さらに、トナー粒子の有する突起物の効果が相乗的に働き、定着時の温度が比較的低温であっても、確実にトナー粒子が記録媒体と絡みつくことができ、得られるトナー画像の記録媒体に対する定着強度は特に優れたものとなる。すなわち、液体現像剤は、低温定着性に優れ、定着強度に優れたものとなる。
【0018】
これに対し、トナー粒子が、膨潤液または突起物を有していない場合、液体現像剤は、上述したような優れた低温定着性、定着特性が得られない。トナー粒子がその表面に突起物を有していない場合、トナー粒子は、記録媒体の凹凸と好適に絡みつくことができず、得られるトナー画像の定着強度は、劣るものとなる。このようなトナー画像の定着強度の低下は、比較的低温で定着を行った場合に特に顕著にあらわれる。また、トナー粒子に膨潤液が含まれていない場合、トナー粒子は、可塑化されていないため、比較的低温の定着時において、溶融することができず、得られるトナー画像は、定着強度が劣るものとなる。また、定着時において、溶融しなかったトナー粒子の一部が定着ローラ等の部材に付着し、低温オフセットが発生する。すなわち、液体現像剤は、低温定着性に劣るものとなる。
また、膨潤液によって膨潤した樹脂材料は、膨潤によって膨潤していない同一の樹脂材料と比較して、可塑化され、融点が低いものとなっている。このため、トナー粒子の融点が、トナー粒子を構成する樹脂材料の融点より低い場合、トナー粒子中の樹脂材料の膨潤液によって膨潤していることが確認できる。
【0019】
以下、トナー粒子を構成する各成分について詳細に説明する。
[トナー粒子の構成材料(トナー材料)]
本発明の液体現像剤を構成するトナー粒子は、少なくとも、樹脂材料と、樹脂材料を膨潤させる膨潤液とを含むものである。
1.膨潤液
上述したように、トナー粒子は、樹脂材料を膨潤させる膨潤液を含むものである。トナー粒子は、このような膨潤液を有していることにより、樹脂材料が好適に膨潤し、可塑化しているものである。すなわち、樹脂材料を構成する成分の分子に膨潤液を構成する成分の分子が付着することで、樹脂材料を構成する分子同士の相互間の分子間力が弱まり、樹脂材料の融点が低下している。この結果、比較低温で定着を行った場合であっても、トナー粒子中の樹脂材料は、好適に溶融することができる。
【0020】
このような膨潤液としては、特に限定されないが、エステル結合を有する化合物の液体を含むことが好ましい。このような液体は、特に好適に樹脂材料の分子鎖に付着して樹脂材料を可塑化でき、定着時において、樹脂材料が容易に溶融することができる。
このようなエステル結合を有する化合物としては、Prifer6813(UNIQUEMA社製)、DBE(インビスタジャパン社製)等の合成エステル系液体、脂肪酸トリグリセリド、脂肪酸モノグリセリド、脂肪酸ジグリセリド、グリセリン、脂肪酸等の脂肪酸トリグリセリドの分解物、脂肪酸モノエステル等が挙げられ、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、この中でも、膨潤液が脂肪酸モノエステルを含む場合、以下のような効果が得られる。脂肪酸モノエステルは、脂肪酸と1価のアルコールとのエステルである。
【0021】
脂肪酸モノエステルは、トナー粒子中に含まれる樹脂材料を可塑化させ、樹脂材料の融点を低下させる可塑効果を特に顕著に有している。このため、トナー粒子を加熱した際に、脂肪酸モノエステルは、樹脂材料を特に容易に柔らかくし、溶融させることができる。このため、低温定着時において、脂肪酸モノエステルを含む膨潤液によって膨潤、可塑化した樹脂材料は、特に容易に溶融し、本発明の液体現像剤のトナー粒子は、低温定着性が特に優れたものとなる。また、この液体現像剤を用いて形成されたトナー画像の定着強度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液体現像剤の漏出や、使用済液体現像剤の廃棄などによる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。
【0022】
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。
【0023】
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トナー粒子は、変色等の劣化現象が長期間に渡って確実に防止され、液体現像剤の保存性、長期安定性は特に優れたものとなる。また、定着時には、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。
また、脂肪酸モノエステルは、脂肪酸成分として、炭素数が8〜22の脂肪酸を含むことが好ましい。これにより、定着時において、脂肪酸モノエステルによって膨潤、可塑化したトナー粒子は特に容易に溶融することができ、液体現像剤は、特に定着特性に優れたものとなる。
【0024】
また、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、脂肪酸モノエステルを確実にトナー粒子中に保持することができ、樹脂材料は、特に容易に可塑化する。このため、トナー粒子を記録媒体により強固に定着させることができる。また、液体現像剤の化学的安定性は優れたものとなり、液体現像剤の保存性、長期安定性はさらに優れたものとなる。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。
【0025】
上述したような脂肪酸モノエステルは、分子量が比較的小さい成分であり、樹脂材料の分子間に進入し、好適に樹脂材料を膨潤させることができる。
また、この中でも、膨潤液が脂肪酸トリグリセリドを含む場合、以下のような効果が得られる。なお、脂肪酸トリグリセリドは、脂肪酸と、グリセリンとのトリエステル(トリグリセリド)である。脂肪酸トリグリセリドは、トナー粒子中に含まれることにより、定着時において、トナー粒子が有する樹脂材料を膨潤、可塑化する効果を顕著に有するものである。これにより、トナー粒子を比較的低温で記録媒体に定着させることが可能になるとともに、トナー画像の記録媒体への定着強度はより優れたものとなる。また、脂肪酸トリグリセリドは、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液体現像剤の漏出や、使用済液体現像剤の廃棄などによる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。また、後述するような製造方法を用いた場合、トナー粒子中に膨潤液の構成成分としての脂肪酸トリグリセリドを容易かつ確実に含ませ、樹脂材料を膨潤させることができる。
【0026】
このような脂肪酸トリグリセリド中に含まれる脂肪酸成分としては、特に限定されず、例えば、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、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、リグノセリン酸等の飽和脂肪酸、クロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸等の一価不飽和脂肪酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、エレオステアリン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、イワシ酸、ドコサヘキサエン酸等(DHA)、エイコサペンタエン酸(EPA)等の多価不飽和脂肪酸の不飽和脂肪酸やこれらの誘導体等が挙げられ、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。
【0027】
この中でも、脂肪酸トリグリセリドが、脂肪酸成分として飽和脂肪酸成分を含む場合、脂肪酸トリグリセリドは、劣化(酸価、分解など)が起こりづらい、化学的に安定なものとなる。このような脂肪酸トリグリセリドを含むトナー粒子は、保存時において、変色などの劣化現象が長期間にわたって防止され、結果として、安定した品質の画像形成を長期間にわたって行い続けることができる。さらに、定着後のトナー粒子中にも、脂肪酸トリグリセリドが存在するが、上述したように飽和脂肪酸成分を含む脂肪酸トリグリセリドは、化学的に安定な成分であるため、定着された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を長期間にわたって鮮明なものとし続けることができる。
また、上記のような飽和脂肪酸の中でも、飽和脂肪酸成分の分子内の炭素数が、6〜22のものであるのが好ましく、8〜20のものであるのがより好ましく、10〜18のものであるのがさらに好ましい。このような飽和脂肪酸成分を含むことにより、前述したような効果はさらに顕著なものとして発揮される。
【0028】
また、脂肪酸トリグリセリドが、脂肪酸成分として不飽和脂肪酸成分を含む場合、脂肪酸トリグリセリドは、画像形成後に得られるトナー画像の長期保存性の向上に寄与することができる。これは、以下のように考えられる。不飽和脂肪酸成分は、酸化されることによりそれ自体が硬化することのできる成分である。記録媒体上にトナー画像を形成、定着した場合、トナー画像を構成する成分として残存した脂肪酸トリグリセリドは、空気中の酸素等によって酸化重合することができ、トナー粒子同士またはトナー粒子と記録媒体とを特に強固に接着させることができる。
上述したような脂肪酸トリグリセリドは、例えば、ひまわり油、紅花油、米油、米ぬか油、菜種油、オリーブ油、ゴマ油、カノーラ油、大豆油、アマニ油、ヒマシ油等の植物由来の油脂、牛油等の各種動物由来の油脂等の天然由来の油脂から効率良く得ることができる。
【0029】
また、膨潤液は、上述したような液体以外であったもよい。膨潤液として用いることのできる液体としては、特に限定されず、上述したような液体の他に、例えば、KF96、KF4701、KF965、KS602A、KS603、KS604、KF41、KF54、FA630(信越シリコーン社製)、TSF410、TSF433、TSF434、TSF451、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)等のシリコーンオイル、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL(エクソン化学社製)、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製)、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(出光興産社製)、シエルゾール70、シエルゾール71(シエルオイル社製)、アムスコOMS、アムスコ460溶剤(スピリッツ社製)、低粘度・高粘度流動パラフィン(和光純薬工業製)、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、シクロデカン等の脂肪族炭化水素、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、絶縁性液体は、上述したような液体と、このような液体とを同時に含むものであってもよい。
【0030】
2.樹脂材料
液体現像剤を構成するトナーは、主成分としての樹脂材料(以下、単に樹脂ともいう。)を含む材料で構成されている。
本発明においては、樹脂(樹脂材料)は、特に限定されず、例えば、公知の樹脂を用いることができる。
【0031】
中でも、樹脂材料が、エチレン系共重合体を含む場合、以下のような効果が得られる。エチレン系共重合体は、上述したような膨潤液によって、好適に可塑化し、融点が低下する。このため、定着時においては、比較的低温で定着を行った場合であっても、確実にトナー粒子を強固に記録媒体に定着することができ、得られるトナー画像は、定着強度に特に優れたものとなる。また、エチレン系共重合体は、上述したような脂肪酸トリグリセリドとの親和性が高い。このため、脂肪酸トリグリセリドを膨潤液として用いた場合、膨潤液によってエチレン系共重合体は容易かつ確実に膨潤し、確実に膨潤液を保持することができ、絶縁性液体への膨潤液の流出を妨げることができる。このため、長期間に渡って、液体現像剤の特性を安定したものとすることができる。また、エチレン系共重合体を含むトナー粒子は、比較的高温の環境下で液体現像剤を保存した場合であっても、確実にトナー粒子の変形、凝集等を防止することができる。このようなエチレン系共重合体としては、例えば、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレンビニルアセテート、エチレンビニルアセテートの部分ケン化物、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。この中でも、樹脂がエチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を含む場合、上述の効果を特に顕著に得ることができる。
【0032】
また、樹脂は、化学構造中にエステル結合を有する材料を含むものであってもよい。樹脂がこのような材料を含むことにより、トナー粒子の樹脂材料は、膨潤液によって、容易に膨潤、可塑化し、融点が低いものとなる。このため、液体現像剤は、比較的低温で定着を行った場合であっても、エステル結合を有する材料を含んだトナー粒子を記録媒体に確実に定着でき、得られるトナー画像は定着強度が特に優れたものとなる。特に、膨潤液にエステル結合を含む化合物が含まれる場合、このような効果は顕著なものとなる。このような顕著な可塑効果の発現は、エステル結合を含む液体と、上述したような材料とが共にエステル結合を有し、化学的に親和性が高いものであるためと考えられる。また、絶縁性液体として構成する成分に脂肪酸トリグリセリドが含まれる場合、このような条件を満足する樹脂で構成されたトナー粒子は、脂肪酸トリグリセリドとの化学構造の類似性により、絶縁性液体中における分散性が特に優れたものとなり、保存時におけるトナー粒子同士の凝集を、より効率的に防止し、液体現像剤の保存性を特に優れたものとすることができる。このような化学構造中にエステル結合を有する樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。この中でも、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を高いものとすることができる。
【0033】
また、樹脂材料の融点Tm[℃]は、特に限定されないが、80〜140℃であるのが好ましく、85〜120℃であるのがより好ましく、85〜115℃であるのがさらに好ましい。これにより、定着時において、確実にトナー粒子を記録媒体に定着することができる。また、定着時における定着温度が比較的低い場合であっても、好適にトナー粒子を記録媒体に定着できる。また、保存時において、トナー粒子の不本意な変形、凝集の発生をより確実に防止することができる。なお、本明細書では、融点は、例えば、JIS K 7121:1987に準拠して測定されるものを用いることができる。
【0034】
また、樹脂(樹脂材料)がエチレン系共重合体を含む場合、樹脂材料のビカット軟化点Tv[℃]は、特に限定されないが、40〜100℃であるのが好ましく、45〜95℃であるのがより好ましく、50〜90℃であるのがさらに好ましい。これにより、保存時におけるトナー粒子同士の凝集や、トナー粒子の変形をより確実に防止することができる。なお、本明細書では、ビカット軟化点は、例えば、JIS K 7206:1999に準拠して測定されるものを用いることができる。
【0035】
また、樹脂(樹脂材料)がエチレン系共重合体を含む場合、樹脂材料のビカット軟化点Tv[℃]と、融点Tm[℃]は、Tm−Tv≦30の関係を満足することが好ましく、Tm−Tv≦25の関係を満足することがより好ましい。これにより、液体現像剤の低温定着性を特に優れたものとしつつ、保存時におけるトナー粒子の凝集、変形を確実に防止することができ、液体現像剤の保存性を特に優れたものとすることができる。
【0036】
また、樹脂(樹脂材料)がエステル結合を有する材料を含む場合、樹脂材料のガラス転移温度Tg[℃]は、特に限定されないが、40〜75℃であるのが好ましく、45〜70℃であるのがより好ましい。これにより、保存時におけるトナー粒子同士の凝集や、トナー粒子の変形をより確実に防止することができる。なお、本明細書では、ガラス転移温度は、例えば、JIS K7121に準拠して測定されるものを用いることができる。
【0037】
また、樹脂(樹脂材料)がエステル結合を有する材料を含む場合、樹脂材料のガラス転移温度Tg[℃]と、融点Tm[℃]は、Tm−Tg≦70の関係を満足することが好ましく、Tm−Tg≦60の関係を満足することがより好ましい。これにより、液体現像剤の低温定着性を特に優れたものとしつつ、保存時におけるトナー粒子の凝集、変形を確実に防止することができ、液体現像剤の保存性を特に優れたものとすることができる。
【0038】
また、樹脂材料と、膨潤液によって膨潤した樹脂材料との融点の差は、特に限定されないが、3〜20℃であることが好ましく、5〜15℃であることがより好ましい。これにより、定着時において、トナー粒子は、より容易に溶融することができ、確実に記録媒体へ定着することができる。また、保存時において、トナー粒子同士が凝集することを防ぐことができる。
【0039】
3.着色剤
また、トナー粒子は、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。
4.その他の成分
また、トナー粒子は、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、トナー粒子の構成材料(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]
トナー粒子は、上述したように表面に突起物を有するものであればよいが、下記式(I)で表される前記トナー粒子の形状係数Xが150以上であるのが好ましく、160〜220であるのがより好ましい。
X={(CL)/A}×(100/4π) ・・・ (I)
【0041】
ただし、図2に示すように、A[μm]は、トナー粒子を2次元平面上に投影してできる図形の面積であり、CL[μm]は、図形の周長である。また、本発明において、トナー粒子の形状係数Xは、液体現像剤中にあるトナー粒子を無作為に100個以上を観察し、その平均値として求めるものである。
形状係数Xは、一般に、粒子の表面にある凹凸の度合いの指標として用いることができ、Xが小さいほど、粒子表面は平滑なものとなり、Xが大きいほど、粒子表面は凹凸を有するものとなる。このため、トナー粒子の形状係数Xの平均が前記範囲内にあると、トナー粒子は、適度に凹凸を有する。すなわち、トナー粒子は、表面に適度に突起物を有するものとなる。このため、液体現像剤は、比較的低温で定着を行った場合であっても、好適にトナー画像を記録媒体へ定着でき、トナー画像の記録媒体への定着強度を特に優れたものとすることができる。
【0042】
また、液体現像剤を構成するトナー粒子の平均粒径は、0.7〜3μmであるのが好ましく、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、液体現像剤の保存性を高い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、特に断りのない限り、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。
【0043】
<絶縁性液体>
次に、絶縁性液体について説明する。
本発明の液体現像剤を構成する絶縁性液体は、不揮発性を有し、高い電気抵抗度を有する液体であれば、いかなるものであってもよく、例えば、上述したような液体を用いることができるが、絶縁性液体は、膨潤液を構成する液体と同じ液体を含むことが好ましい。このように、トナー粒子中に絶縁性液体を構成する液体と同じ液体を含む液体現像剤では、トナー粒子と絶縁性液体との親和性が向上し、絶縁性液体へのトナー粒子の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、液体現像剤中でトナー粒子同士が凝集するのが確実に防止され、液体現像剤の保存性は特に優れたものとなる。また、液体現像剤中のトナー粒子は、凝集することなく好適に絶縁性液体に分散したものである。このような液体現像剤は、長期間にわたって、その帯電特性が一定に維持されるとともに、一定の粘度を維持したものとなり、長期安定性に優れたものとなる。また、このような液体現像剤を後述するような画像形成装置に適用して得られる画像は、階調再現性、カラー再現性に優れたものとなる。
【0044】
また、絶縁性液体は、脂肪酸トリグリセリドを含み、トナー粒子も、膨潤液として、脂肪酸トリグリセリドを含むものであるのが好ましい。このように脂肪酸トリグリセリドを粒子中に含むトナー粒子は、脂肪酸トリグリセリドを含む絶縁性液体中により好適に分散させることができる。したがって、絶縁性液体およびトナー粒子が脂肪酸トリグリセリドを含むことにより、液体現像剤の保存性、長期安定性を特に優れたものとすることができるとともに、定着特性(低温定着性、定着強度)を特に優れたものとすることができる。また、脂肪酸トリグリセリドは、環境に優しい成分であるため、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等による絶縁性液体の環境への負荷を低減させることができ、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。
【0045】
また、脂肪酸トリグリセリド中に含まれる脂肪酸成分としては、特に限定されないが、例えば、上述したような飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、およびこれらの誘導体を用いることができる。
この中でも、脂肪酸トリグリセリドが飽和脂肪酸成分を含む場合、液体現像剤の化学的安定性や絶縁性液体の電気絶縁性をさらに高く保つことが可能になる。これにより、液体現像剤の保存性、長期安定性はさらに優れたものとなる。また、上記のような飽和脂肪酸の中でも、飽和脂肪酸成分の分子内の炭素数が、6〜22のものであるのが好ましく、8〜20のものであるのがより好ましく、10〜18のものであるのがさらに好ましい。このような飽和脂肪酸成分を含むことにより、前述したような効果はさらに顕著なものとして発揮される。
【0046】
また、脂肪酸トリグリセリドに不飽和脂肪酸成分が含まれる場合、脂肪酸トリグリセリドは、画像形成後に得られるトナー画像の長期保存性の向上に寄与することができる。これは、以下のように考えられる。不飽和脂肪酸成分は、酸化されることによりそれ自体が硬化することのできる成分である。このため、不飽和脂肪酸が含まれた脂肪酸トリグリセリドを含む液体現像剤を用いて、記録媒体上にトナー画像を形成、定着した場合、トナー画像にトナー粒子とともに残存した脂肪酸トリグリセリドは、空気中の酸素等によって酸化重合することができ、トナー粒子同士またはトナー粒子と記録媒体とを強固に接着させることができる。また、脂肪酸トリグリセリドの不飽和脂肪酸成分は、トナー粒子の表面を覆いながら酸化重合することができるため、トナー粒子表面に硬化した脂肪酸トリグリセリドの保護膜を形成することができる。したがって、トナー画像は、長期にわたって、摩擦等の物理的な外力や空気、光等による劣化を少ないものとすることができ、長期保存性が優れたものとなる。
【0047】
絶縁性液体中の脂肪酸トリグリセリドの含有量は、20〜90wt%であることが好ましく、30〜80wt%であることがより好ましく、40〜70wt%であることがさらに好ましい。これにより、液体現像剤中のトナー粒子の分散性を特に優れたものとすることができると共に、液体現像剤の化学的安定性を特に優れたものとすることができる。
また、絶縁性液体が他の電気絶縁性の液体を含むものであってもよい。例えば、絶縁性液体は、上述したような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、一般に、高い電気抵抗を有し、化学的に安定である。このため、絶縁性液体として脂肪族炭化水素を用いた液体現像剤は、特に優れた現像性、転写性を有し、得られるトナー画像は、欠点等の特に少ない、鮮明なものとなる。
【0048】
また、絶縁性液体が、脂肪族炭化水素を含み、膨潤液が脂肪酸トリグリセリドを含む場合、以下のような効果が得られる。脂肪族炭化水素は、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、脂肪族炭化水素系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。また、脂肪族炭化水素は、脂肪酸トリグリセリドとの親和性が高いものであり、このため、脂肪酸トリグリセリドによって可塑化、溶融したトナー粒子が、脂肪族炭化水素と共に記録媒体へ好適に浸透し、この状態でアンカー効果が発現することにより、特に強固に記録媒体へ定着することができる。このため、このような液体現像剤を用いた場合、高速かつ低温で定着を行う場合であっても、定着時において、トナー粒子同士は、特に容易に接触、溶融し強固に結着でき、得られるトナー画像の定着強度は、特に優れたものとなる。また、脂肪族炭化水素系液体は、吸湿の少ない液体である。このため、脂肪族炭化水素を絶縁性液体に含む場合、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)することを好適に防止することができる。すなわち、吸湿性が低く、脂肪酸トリグリセリドと親和性の高い脂肪族炭化水素が、脂肪酸トリグリセリドの周囲を囲むことで、脂肪酸トリグリセリドと水分が接触して脂肪酸成分が遊離することを確実に防止することができる。また、上述したように、脂肪族炭化水素は、そのものが、化学的に安定であり、保存時における変性(劣化)が少ないものである。このため、液体現像剤は、長期安定性が特に優れたものとなる。
【0049】
また、絶縁性液体が、上述したようなシリコーンオイルを含むものであってもよい。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、特に電気抵抗が高いものとなり、トナー画像の転写性、現像性が特に優れたものとなる。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、保存性が特に優れたものとなる。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。
【0050】
また、液体現像剤は、絶縁性液体として、シリコーンオイルを含み、膨潤液として脂肪酸トリグリセリドを含むことで、高速、低温定着が特に容易に可能となり、得られたトナー画像の定着強度が特に優れたものとなる。これは、以下のように考えられる。シリコーンオイルは、脂肪酸トリグリセリドおよびトナー粒子を構成する樹脂とは親和性が低いものである。このため、シリコーンオイルを絶縁性液体として含んだ液体現像剤は、樹脂材料と親和性の高い脂肪酸トリグリセリドが選択的にトナー粒子に確実に保持され、膨潤、可塑化して樹脂材料の融点は低いものとなる。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。
【0051】
また、本発明の液体現像剤では、絶縁性液体は、不揮発性の液体である。これにより、定着時において絶縁性液体が揮発することを確実に防ぐことができ、揮発性有機化合物(VOC)の発生を確実に防止することができる。この結果、液体現像剤は、人体、生物に害の特に少ないものとなる。また、環境に優しい液体現像剤とすることができる。
また、絶縁性液体の初留点は、105℃以上であることが好ましく、140℃以上であることがより好ましい。これにより、絶縁性液体の揮発をより確実に防ぐことができる。この結果、液体現像剤は、人体、生物に害の特に少ないものとなる。また、特に環境に優しい液体現像剤とすることができる。なお、初留点とは、一定の条件下で、液体を蒸留し、凝集した流出液の最初の一滴が落下した温度をいい、特に、JIS K 2254に基づいて蒸留試験を行い、求めることができる。1種の成分から構成される液体は、例えば、沸点に近い温度が、初留点となりやすい。また、2種類以上の成分から構成される液体は、共沸がない場合、沸点が最も低い成分の沸点と近いものとなりやすい。
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。
【0052】
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)、アジスパーPB821(味の素社の商品名)、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。
【0053】
上述した分散剤の中でも、ポリアミン脂肪酸縮重合体を用いた場合、トナー粒子の表面にポリアミン脂肪酸縮重合体を付着させることができ、これにより、トナー粒子同士の不本意な凝集を防止することができる。また、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。
【0054】
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。
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、2.0×1012Ωcm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。
【0055】
なお、上述したような各成分で構成された液体現像剤の粘度(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、1000mPa・s以下であるのが好ましい。これにより、記録媒体中への液体現像剤の浸透はより好適なものとなるため、記録媒体へのトナー粒子の定着特性はより優れたものとなる。また、記録媒体に得られる画像が、ムラのない鮮明なものとなり、かつ、高速での画像形成に適応した液体現像剤として、特に適したものとなる。
【0056】
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、1.0×1011Ωcm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い。
【0057】
《液体現像剤の製造方法》
<第1実施形態>
次に上述したような液体現像剤の製造方法の好適な実施形態の一例について説明する。
本実施形態の液体現像剤の製造方法は、樹脂材料と液性媒体とを含む組成物(樹脂分散液)を加熱することにより、樹脂材料が、軟化しつつ液性媒体によって膨潤した軟化樹脂膨潤液を調製する軟化樹脂膨潤液調製工程と、軟化樹脂膨潤液を冷却することにより、軟化樹脂膨潤液中に、樹脂材料を析出させて、樹脂材料が液性媒体の一部によって膨潤した樹脂微粒子(トナー粒子)を形成する樹脂析出工程とを有する。また、本実施形態の液体現像剤の製造方法では、軟化樹脂膨潤液調製工程の前に、樹脂と、着色剤とを混練して混練物を得る混練工程と、混練物を粉砕し、粉砕物を得る粉砕工程とを有する。これにより、複数の突起物をトナー粒子表面に有し、樹脂材料が膨潤液によって膨潤したトナー粒子を容易に得ることができる。また、絶縁性液体は、膨潤液を構成する液体と同じ液体を確実に含むことができる。また、このように樹脂材料を析出させて、トナー粒子を形成することにより、トナー粒子の構成材料等を微粉砕する必要がなく、液体現像剤の製造方法として省エネルギー化を図ることができる。さらに、本実施形態の液体現像剤の製造方法では、留去等の不要な液体の除去を行う必要がないため、生産性に優れ、資源を有効に利用した液体現像剤の製造方法となる。
以下、本実施形態の各工程について詳細に説明する。
【0058】
[混練工程]
まず、樹脂材料と着色剤とを混練し、混練物を得る。
混練に供される原料は、前述したような樹脂材料、着色剤を含むものである。特に、原料が着色剤を含むことにより、本工程で原料中に含まれる空気(特に着色剤が抱き込んだ空気)を効率よく除去することができ、トナー粒子の内部に気泡が混入(残存)するのを効果的に防止することができる。また、このように、樹脂材料と着色剤を均一に混練することにより、後述する樹脂溶液中において分散した粉砕物は、着色剤が均一に分散したものとなり、その結果、得られるトナー粒子は、着色剤が特に均一に分布したものとなる。混練に供される原料は、これらの各成分が予め混合されたものであるのが好ましい。
【0059】
原料の混練には、例えば、連続式の2軸混練押出機、ニーダーやバッチ式の三軸ロール、連続2軸ロール、ホイールミキサー、ブレード型ミキサー等の各種混練機を用いることができる。この中でも、混練機として、2軸混練押出機を用いることが好ましい。これにより、効率よく原料を混練できるとともに、原料中に含まれる空気を取り除くことができる。
また、混練に供する原料は、前述したような分散剤を含むものであってもよい。これにより、後述する軟化樹脂膨潤液中における着色剤の分散性、溶解性を特に優れたものとすることができるため、得られるトナー粒子は、着色剤が特に均一に分布したものとなる。
【0060】
[粉砕工程]
次に、上述したような混練物を粉砕し、粉砕物を得る。このように、混練物を粉砕することにより、後述する軟化樹脂膨潤液を、比較的容易に、より均一なものとして得ることができる。その結果、最終的に得られる液体現像剤においても、トナー粒子の大きさをより小さなものとすることができ、高解像度の画像形成に好適に用いることができる。
【0061】
粉砕の方法は、特に限定されず、例えばボールミル、振動ミル、ジェットミル、ピンミル等の各種粉砕装置、破砕装置を用いて行うことができる。
粉砕の工程は、複数回(例えば、粗粉砕工程と微粉砕工程との2段階)に分けて行ってもよい。また、このような粉砕工程の後、必要に応じて、分級処理等の処理を行ってもよい。分級処理には、例えば、ふるい、気流式分級機等を用いることができる。
【0062】
[軟化樹脂膨潤液調製工程]
次に、上述したような樹脂材料と着色剤とを含む粉砕物に、液性媒体を加え、分散した組成物(樹脂分散液)を準備し、この樹脂分散液を加熱することにより、樹脂材料(粉砕物)が軟化した状態で、液性媒体を含み膨潤した軟化樹脂膨潤液を調製する。このように、樹脂材料と絶縁性液体とを含む樹脂分散液を加熱し、樹脂材料を軟化させることにより、樹脂材料は、確実に液性媒体を含み膨潤する。これにより、後述する樹脂析出工程において得られる樹脂微粒子は、その内部に液性媒体の一部を含むものとすることができ、その結果、最終的な液体現像剤を構成するトナー粒子は膨潤液によって膨潤したものとなる。また、本実施形態では、樹脂材料は、液性媒体に溶解せず、膨潤しているものである。このため、樹脂析出工程において、析出する樹脂微粒子の形状を容易に制御することができ、容易に上述したような、複数の突起物を表面に有するトナー粒子を得ることができる。
【0063】
樹脂分散液を構成する液性媒体としては、前述したような膨潤液の構成成分を含む液体を用いることができる。
樹脂分散液は、いかなる方法で調製してもよいが、たとえば、上述したような粉砕物と、液性媒体とを、攪拌機により混合することにより得ることができる。これにより、粉砕物を液性媒体中に均一に分散させることができる。
【0064】
樹脂分散液の調製に用いることのできる攪拌機としては、例えば、アトライター、ボールミル、遊星ボールミル、ビーズミル、サンドミル、高速ミキサー、ホモジナイザー等が挙げられ、これらの中でも、特に高速ミキサーが好ましい。このような高速ミキサーとしては、具体的には、DESPA(浅田鉄工社製)、T.K.ハイビスミックス2P−03型翼、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼(プライミクス社製)等を用いることができる。
【0065】
次に、このようにして得られた樹脂分散液を加熱する。これにより、粉砕物中の樹脂材料が軟化し、樹脂材料の分子間に液性媒体が浸入することができ、樹脂材料が液性媒体を含み膨潤した軟化樹脂膨潤液が得られる。
このように液性媒体を含み膨潤し、かつ軟化した樹脂材料は、柔軟性を有するものとなり、その形状は不安定となる。このような樹脂材料は、その形状が変化し易いものとなり、後述する樹脂析出工程において、軟化樹脂膨潤液を冷却する速度等の樹脂微粒子の析出条件を変化させることにより、所望の形状、粒径を有するトナー粒子を調製することができる。
【0066】
また、樹脂分散液を加熱する際に、樹脂分散液を撹拌機等を用いて撹拌しながら行ってもよい。これにより、より容易に樹脂材料を液性媒体で膨潤させることができ、得られる液体現像剤は、より確実にトナー粒子が膨潤液で膨潤したものとなる。このような撹拌機としては、例えば、上述したような樹脂分散液の調製に用いた撹拌機を用いることができる。
【0067】
また、樹脂分散液を加熱する温度は、樹脂分散液中に含まれる樹脂材料の融点よりも高い温度であるのが好ましい。これにより、樹脂材料は、その分子間に液性媒体をより確実に含み、軟化樹脂膨潤液中の樹脂材料はより好適に膨潤するものとなる。このため、後述する樹脂析出工程において得られる樹脂微粒子の形状をより容易に調製することができる。
【0068】
また、このような液性媒体が、脂肪酸トリグリセリドを含み、かつ樹脂材料がエチレン系共重合体を含むものである場合には、以下のような効果を得ることができる。すなわち、本実施形態の製造方法では、得られるトナー粒子表面の突起物の形状は、用いる樹脂材料、液性媒体の種類によって変化させることができるが、液性媒体が脂肪酸トリグリセリドを含み、樹脂材料がエチレン系共重合体を含む場合、後述する樹脂析出工程において、容易かつ確実に、樹脂微粒子表面に突起物を好適に形成させることができる。また、得られるトナー粒子は、容易かつ確実に上述した好適な形状係数Xの範囲を満たすことができる。このような効果は、脂肪酸トリグリセリドと、エチレン系共重合体との化学構造の関係によって、エチレン系共重合体へ脂肪酸トリグリセリドが配位しやすくなったためと考えられる。
【0069】
軟化樹脂膨潤液中における固形分の含有率は、特に限定されないが、20〜60wt%であるのが好ましく、20〜50wt%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、樹脂材料は液性媒体を好適に含み、より確実に膨潤したものとなる。また、軟化樹脂膨潤液の粘度が好適なものとなる。また、得られる液体現像剤のトナー粒子の濃度を十分に高いものとすることができる。
【0070】
また、本工程において、液性媒体を、軟化樹脂膨潤液を調製した後に、さらに加えてもよい。これにより軟化樹脂膨潤液中の膨潤した粉砕物をより均一に分散させることができるとともに、軟化樹脂膨潤液中の固形分の濃度を容易に調製することができる。これにより、後述する樹脂析出工程において、軟化樹脂膨潤液中に、より均一な粒径を有する樹脂微粒子を析出させることができる。
また、このような液性媒体は、上述したような分散剤が含まれたものであってもよい。
【0071】
[樹脂析出工程]
次に、加熱状態の軟化樹脂膨潤液を冷却し、軟化樹脂膨潤液中に、樹脂材料を析出させて、着色剤を含んだ樹脂材料が液性媒体の一部で膨潤した樹脂微粒子(トナー粒子)を形成する。このように、熱が加えられ、液性媒体を含み膨潤した樹脂材料を冷却することにより、樹脂材料の分子間から液性媒体の一部が流出し、流出した液性媒体は、最終的な液体現像剤を構成する絶縁性液体となる。また、樹脂材料の分子間から抜け出さなかった液性媒体は、そのまま樹脂材料中に残存し、樹脂微粒子(トナー粒子)を構成する膨潤液となる。このような樹脂微粒子(トナー粒子)は、樹脂材料が膨潤液によって膨潤したものとなるため、定着時において、定着温度が比較的低温であっても、好適に可塑化し、記録媒体に強固に定着できるものとなる。また、膨潤液と絶縁性液体が同じ液体成分を含むため、トナー粒子の絶縁性液体への分散性は特に優れたものとなり、結果として、液体現像剤の保存性、長期安定性は特に優れたものとなる。
【0072】
また、本実施形態では、樹脂材料は、軟化樹脂膨潤液中において、液性媒体に膨潤している。このため、本工程において、樹脂材料の分子間から徐々に液性媒体が流出する。このため、析出した樹脂材料の微粒子をやわらかい状態から徐々に硬くすることができ、冷却条件等を制御することにより、得られるトナー粒子の形状を容易に制御できる。結果として、容易かつ確実に上述したような、表面に複数の突起物を有するトナー粒子を得ることができる。特に、樹脂材料がエチレン系共重合体を含み、液性媒体が脂肪酸トリグリセリドを含む場合、このような効果は顕著に表れる。
【0073】
また、軟化樹脂膨潤液を冷却する際に、軟化樹脂膨潤液を冷却する速度を制御することにより、所望の形状、粒径を有するトナー粒子を調製することができる。特に、このような方法を用いることにより、トナー粒子の形状として、表面に複数の突起物を有するような非球形状のものを製造することがより容易になる。このため、上述したような低温定着性に優れ、記録媒体へトナー画像を強固に定着できる液体現像剤が効率よく確実に得られる。
【0074】
このような軟化樹脂膨潤液の冷却速度は、使用する樹脂材料と絶縁性液体との組み合わせ、および形成しようとするトナー粒子の形状により異なるが、加熱状態の軟化樹脂膨潤液を冷却し、軟化樹脂膨潤液中に、樹脂材料が析出し始める温度(析出開始温度)をTiとしたとき、Tiまで冷却する速度は特に限定されないが、Ti(もしくは、Tiよりも高く、かつ5℃以内の温度)から軟化樹脂膨潤液を冷却する速度は、遅くすることが好ましい。具体的には、−1〜−5℃/時で冷却するのが好ましい。これにより、Tiよりも低い温度になった時点で、軟化樹脂膨潤液中に樹脂材料が析出し始めるとともに、析出した樹脂材料を核として、その樹脂材料の表面に、さらに樹脂材料を析出させ、突起状に成長した非球形状の樹脂微粒子(トナー粒子)を製造することができる。また、このようにTi(℃)から軟化樹脂膨潤液を冷却する速度を遅くすることにより、軟化樹脂膨潤液中に析出される樹脂微粒子の粒径は均一化され、最終的に得られる液体現像剤中に、粗大粒子や極端に微細な粒子が含まれるのをより確実に防止することができる。
【0075】
また、軟化樹脂膨潤液を冷却する際に、軟化樹脂膨潤液を上述したような撹拌機、特に、高速ミキサーを用いて撹拌するのが好ましい。これにより、軟化樹脂膨潤液中の温度のむらの発生を好適に防止することがでる。このため、形成される樹脂微粒子(トナー粒子)の形状、粒径を均一なものとすることができ、得られる液体現像剤の特性は、より安定したものとなる。
【0076】
また、上述した、軟化樹脂膨潤液の冷却速度の調整に加え、撹拌機の撹拌速度を変化させることにより、所望の粒径、形状を有するトナー粒子を、より容易に得ることができる。
このようにして軟化樹脂膨潤液中に樹脂材料を析出させ、室温(例えば、20℃)まで冷却することにより、絶縁性液体中に、樹脂材料が膨潤液で膨潤し、複数の突起物を表面に有する樹脂微粒子(トナー粒子)が分散した液体現像剤を得ることができる。
【0077】
また、本工程において、軟化樹脂膨潤液に帯電制御剤、分散剤等を添加しても良い。これらの添加は、軟化樹脂膨潤液を冷却する前であってもよいし、冷却中であってもよいし、冷却が終了してからであってもよい。
また、本工程において、軟化樹脂膨潤液に絶縁性液体をさらに加えてもよい。このような絶縁性液体は、樹脂材料の析出途中で加えてもよいし、樹脂材料の析出が終了してから加えてもよい。
【0078】
<第2実施形態>
次に上述したような液体現像剤の製造方法の第2実施形態について説明する。
本実施形態の液体現像剤の製造方法は、主として、樹脂材料が、第1の液体中に溶解した樹脂溶液を調製する樹脂溶液調整工程と、前記樹脂溶液に、第1の液体よりも樹脂材料の溶解性が低い第2の液体を添加し、樹脂溶液中で樹脂材料を析出させて樹脂微粒子(トナー粒子)を形成する樹脂析出工程とを有する。また、本実施形態の液体現像剤の製造方法では、樹脂溶液調製工程の前に、樹脂と、着色剤とを混練して混練物を得る混練工程と、混練物を粉砕し、粉砕物を得る粉砕工程とを有する。これにより、上述したような液体現像剤を容易かつ確実に得ることができ、トナー粒子は、容易かつ確実に樹脂材料が膨潤液によって膨潤したものとなる。また、このようにして得られるトナー粒子は、容易かつ確実に表面に複数の突起物を有するものとなる。また、このように絶縁性液体を用いて樹脂材料を析出させ、トナー粒子を形成することにより、トナー粒子の構成材料等を粉砕する必要がなく、省エネルギーな液体現像剤の製造方法となる。また、樹脂材料の析出に用いる第1の液体と第2の液体とは、本実施形態において、不揮発性の液体である。このため、第1の液体と第2の液体とを液体現像剤の構成成分として用いることができ、留去等の不要な液体の除去を行う必要がない。このため、生産性に優れ、資源を有効に利用した液体現像剤の製造方法となる。
以下、本実施形態の各工程について詳細に説明する。
【0079】
[混練工程]
まず、樹脂材料と着色剤とを混練し、混練物を得る。
混練に供される原料は、前述したような樹脂材料、着色剤を含むものである。特に、原料が着色剤を含むことにより、本工程で原料中に含まれる空気(特に着色剤が抱き込んだ空気)を効率よく除去することができ、トナー粒子の内部に気泡が混入(残存)するのを効果的に防止することができる。また、このように、樹脂材料と着色剤を均一に混練することにより、後述する樹脂溶液中における着色剤の分散性、溶解性を特に優れたものとすることができるため、得られるトナー粒子は、着色剤が特に均一に分布したものとなる。混練に供される原料は、これらの各成分が予め混合されたものであるのが好ましい。
【0080】
原料の混練には、例えば、連続式の2軸混練押出機、ニーダーやバッチ式の三軸ロール、連続2軸ロール、ホイールミキサー、ブレード型ミキサー等の各種混練機を用いることができる。この中でも、混練機として、2軸混練押出機を用いることが好ましい。これにより、効率よく原料を混練できるとともに、原料中に含まれる空気を取り除くことができる。
また、混練に供する原料は、前述したような分散剤を含むものであってもよい。これにより、後述する樹脂溶液中における着色剤の分散性、溶解性を特に優れたものとすることができるため、得られるトナー粒子は、着色剤が特に均一に分布したものとなる。
【0081】
[粉砕工程]
次に、上述したような混練物を粉砕し、粉砕物を得る。このように、混練物を粉砕することにより、後述する樹脂溶液を、比較的容易に、より均一なものとして得ることができる。その結果、最終的に得られる液体現像剤においても、トナー粒子の大きさをより小さなものとすることができ、高解像度の画像形成に好適に用いることができる。
【0082】
粉砕の方法は、特に限定されず、例えばボールミル、振動ミル、ジェットミル、ピンミル等の各種粉砕装置、破砕装置を用いて行うことができる。
粉砕の工程は、複数回(例えば、粗粉砕工程と微粉砕工程との2段階)に分けて行ってもよい。また、このような粉砕工程の後、必要に応じて、分級処理等の処理を行ってもよい。分級処理には、例えば、ふるい、気流式分級機等を用いることができる。
【0083】
[樹脂溶液調製工程]
次に、樹脂材料が、第1の液体中に溶解した樹脂溶液を調製する。このように、樹脂材料を第1の液体中に溶解させることにより、樹脂材料は第1の液体によって溶解することができる。このため、得られるトナー粒子は、第1の液体中に含まれる構成成分(膨潤液)を確実に含み、膨潤したものとなる。
【0084】
樹脂溶液は、いかなる方法で調整してもよいが、例えば、上述したような粉砕物と、脂肪酸モノエステルを含む第1の液体とを、高速攪拌機等の攪拌機により混合することにより得ることができる。これにより、粉砕物に含まれる樹脂材料を確実に第1の液体に溶解することができ、また、着色剤を確実に第1の液体中に分散、溶解させることができる。
樹脂溶液の調製に用いることのできる攪拌機としては、いかなるものであってもよいが、例えば、アトライター、ボールミル、サンドミル、遊星ボールミル、ビーズミル、高速ミキサー、ホモジナイザー等が挙げられる。
【0085】
また、本工程では、上述した粉砕物に加え、樹脂材料を追加して混合するものであってもよい。これにより、得られる液体現像剤において、容易にトナー粒子の着色剤の濃度を調整することができる。
また、本工程では、粉砕物と第1の液体とを混合する際に、これらの材料を加熱しても良い。これにより、第1の液体に樹脂材料を確実に溶解することができる。また、このような場合、樹脂溶液を構成する材料の材料温度は、80〜160℃であるのが好ましく、90〜140℃であるのがより好ましい。これにより、容易かつ確実に、第1の液体中に樹脂材料を溶解させることができる。また、上述したような材料温度であれば、樹脂溶液中に含まれる成分の変質、揮発等を確実に防止することができる。
【0086】
また、第1の液体としては、上述したような膨潤液の構成成分を含み、樹脂材料を溶解させることができるものであればよく、他の成分が含まれていてもよい。例えば、上述したような液体現像剤を構成する絶縁性液体の一部が含まれていても良い。また、例えば、分散剤等が含まれていても良い。
また、第1の液体のアニリン点は、特に限定されないが、具体的には、30℃以下であるのが好ましく、0℃以下であるのがより好ましい。これにより、容易かつ確実に樹脂材料を溶解させることができるとともに、効率よく樹脂微粒子を析出させることができる。この結果、得られる液体現像剤は、トナー粒子の粒度分布が特に狭いものとなり、トナー粒子は、確実に膨潤液によって樹脂材料が膨潤したものとなる。なお、本明細書におけるアニリン点は、JIS K 2256に準拠して測定を行い、求められる値である。
【0087】
樹脂溶液中における固形分の含有率は、特に限定されないが、30〜70wt%であるのが好ましく、30〜60wt%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、樹脂材料を確実に第1の液体中に溶解させつつ、樹脂溶液の粘度特性を特に好適なものとすることができる。また、得られる液体現像剤のトナー粒子の濃度を十分に高いものとすることができる。
【0088】
[樹脂析出工程]
次に、第1の液体よりも樹脂材料の溶解性が低い第2の液体を添加し、樹脂溶液中で樹脂材料を析出させて樹脂微粒子(トナー粒子)を形成する。これにより、絶縁性液体中にトナー粒子が分散した液体現像剤が得られる。このような第2の液体は、通常、液体現像剤の絶縁性液体を主として構成するものとなる。また、このような第2の液体を添加して、徐々に樹脂微粒子を析出させることにより、樹脂微粒子は、成長段階で、ゆっくりと硬くなることができ、析出時に容易に変形しやすいものとなる。このため、上述したような表面に複数の突起物を有する樹脂微粒子がトナー粒子として容易かつ確実に得られる。また、このようにして得られる樹脂微粒子は、樹脂材料が膨潤液によって膨潤しているものである。詳しく説明すると、第2の液体を添加して樹脂材料が樹脂微粒子として析出する際に、樹脂材料は、より親和性(溶解性)の高い第1の液体の一部を取り込んで、析出する。また、上述したように、第1の液体中に樹脂材料を一度溶解させた後に樹脂微粒子を析出させるため、樹脂微粒子は、第1の液体に含まれる構成成分の一部を含み膨潤したものとなる。また、このように樹脂微粒子を析出させることにより、所望の粒径で粒度分布が狭い樹脂微粒子(トナー粒子)を得ることができる。
【0089】
第2の液体は、第1の液体よりも樹脂材料の溶解性が低いものであればよく、例えば、上述した液体現像剤の絶縁性液体の構成成分を用いることができるが、脂肪酸トリグリセリドを含むことが好ましい。これにより、容易かつ確実に、所望の粒径で均一の大きさの樹脂微粒子(トナー粒子)を得ることができる。これは、以下のように考えられる。脂肪酸トリグリセリドは、樹脂材料の溶解性が低いものであり、かつ脂肪酸モノエステルとの親和性に特に優れるものである。このため、脂肪酸トリグリセリドを樹脂溶液に添加した際に、脂肪酸トリグリセリドは、素早く樹脂溶液中に拡散し、樹脂溶液中における脂肪酸トリグリセリド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。このため、樹脂溶液中において、均一の大きさの樹脂微粒子が析出、成長しやすくなると考えられる。
【0090】
また、樹脂溶液に対する第2の液体の添加は、いかなる方法で行ってもよいが、樹脂溶液に対して撹拌を加えつつ、第2の液体を滴下する方法が好ましい。これにより、樹脂溶液中における第2の液体の濃度むらの発生を確実に防止することができ、特に均一な大きさの樹脂微粒子が得られる。
第2の液体のアニリン点は、特に限定されないが、具体的には、10〜140℃であるのが好ましく、10〜110℃であるのがより好ましい。これにより、容易かつ確実に樹脂材料を溶解させることができるとともに、効率よく樹脂微粒子を析出させることができる。この結果、得られる液体現像剤は、トナー粒子の粒度分布が特に狭いものとなる。
【0091】
また、第1の液体のアニリン点をAP(A)[℃]、第2の液体のアニリン点をAP(B)[℃]としたとき、10≦AP(B)−AP(A)≦100の関係を満足することが好ましく、10≦AP(B)−AP(A)≦80の関係を満足することがより好ましい。これにより、本工程において、穏やかに樹脂微粒子が析出させることができ、樹脂微粒子の表面に複数の突起物をより確実に形成することができる。また、樹脂微粒子の粒度分布を特に狭いものとすることができる。また、このような第1の液体と第2の液体とがこのよう関係を満たすことにより、樹脂微粒子を特に効率よく得ることができる。
【0092】
樹脂溶液の撹拌には、いかなる装置を用いてもよいが、高速でせん断力を加えることのできる装置が好ましく、例えば、プラネタリーミキサー、ホモジナイザー、ホモミキサー等を用いることができる。これにより、添加した第2の液体をすばやく均一に分散、溶解させて、第2の液体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、樹脂微粒子を効率良く析出させつつ、一旦形成された樹脂微粒子が崩壊するのをより確実に防止することができる。その結果、粒子間での形状、粒径のばらつきの小さい樹脂微粒子を効率良く得ることができる。
【0093】
また、本工程における材料温度は、5〜160℃であることが好ましく、10〜150℃であることがより好ましい。これにより、材料の変質、分解等を防止しつつ、容易かつ確実に液体現像剤を得ることができる。
また、本工程において、樹脂溶液の温度は、一定でなくてもよい。例えば、樹脂溶液は、徐々に温度を下げるものであってもよい。これにより、樹脂溶液の樹脂材料の溶解性を低くすることができ、樹脂微粒子が析出しやすいものとなる。このため、液体現像剤の製造方法は、生産性に特に優れたものとなる。この場合、第2の液体を添加する際に樹脂溶液の温度を下げるものであってもよいし、第2の液体を添加した後に樹脂溶液の温度を下げてもよい。
【0094】
また、本工程において、帯電制御剤、分散剤等を添加しても良い。これらの添加は、第2の液体を添加した後であっても良いし、添加する前あってもよい。また、第2の液体と同時に添加するものであっても良い。
また、第2の液体を添加した後に、さらに液体を加えるものであってもよい。これにより、液体現像剤中における、絶縁性液体およびトナー粒子の濃度の調製を容易に行うことができる。この場合、加える液体は、第1の液体および第2の液体と同じ組成であってもよいし、異なる組成であっても良い。
また、第2の液体を添加し樹脂微粒子を添加した後に、樹脂微粒子を分散させる液体を他の液体と置換して、液体現像剤を調製するものであってもよい。また、この場合、分散させる液体の一部を置換するものであってもよいし、液体の全てを置換するものであってもよい。
【0095】
≪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3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4は、図3に示す画像形成装置の一部を拡大した拡大図、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3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。
【0096】
画像形成装置1000は、図3、図4に示すように、4つの現像部30Y、30M、30C、30Kと、中間転写部40と、2次転写ユニット(2次転写部)60と、定着部(定着装置)F40と、4つの液体現像剤補給部80Y、80M、80C、80K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。
【0097】
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4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、1次転写バックアップローラ51Y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。
【0098】
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4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。
【0099】
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。
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。
【0100】
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(絶縁性液体)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比率を上げる機能を有する。
【0101】
1次転写バックアップローラ51Yは、感光体10Yに形成された単色像を、後述する中間転写部40に転写するための装置である。
除電ユニット16Yは、1次転写バックアップローラ51Yによって中間転写部40上に中間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、1次転写バックアップローラ51Yによって中間転写部40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。
【0102】
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。
中間転写部40は、エンドレスの弾性ベルト部材であり、ベルト駆動ローラ41とテンションローラ42との間に巻き掛けて張架され、1次転写バックアップローラ51Y、51M、51C、51Kで感光体10Y、10M、10C、10Kと当接しながら駆動ローラ41により回転駆動される。
この中間転写部40に、1次転写バックアップローラ51Y、51M、51C、51Kにより、現像部30Y、30M、30C、30Kで形成された各色に対応した単色像が順次転写され、各色に対応した単色像が重ね合わされる。これにより、中間転写部40にフルカラー現像剤像(中間転写像)が形成される。
【0103】
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、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にトナー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。
【0104】
ベルト駆動ローラ41と共に中間転写部40を張架するテンションローラ42側には、中間転写部クリーニングブレード46、現像剤回収部47からなるクリーニング装置が配置されている。
中間転写部クリーニングブレード46は、2次転写ローラ61によって記録媒体F5上に像が転写された後に、中間転写部40上に付着した液体現像剤を掻き落として除去する機能を有している。
【0105】
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を回収する機能を有している。
また、1次転写バックアップローラ51Yより中間転写部40の移動方向下流側に、中間転写部スクイーズ装置52Yが配されている。
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から余剰の絶縁性液体を除去する手段として設けられている。
【0106】
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53Yと、中間転写部40を挟んで中間転写部スクイーズローラ53Yと対向配置される中間転写部スクイーズバックアップローラ54Yと、中間転写部スクイーズローラ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ローラクリーニングブレード55Yおよび現像剤回収部15Mから構成される。
【0107】
中間転写部スクイーズ装置52Yは、中間転写部40に1次転写された現像剤から余剰なキャリアを回収し、顕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。現像剤回収部15Mは、中間転写部40の移動方向下流側に配置されたマゼンタの感光体スクイーズローラのクリーニングブレード14Mで回収されるキャリアの回収機構を中間転写部スクイーズローラ53Yの中間転写部スクイーズクリーニングブレード55Yにも兼用するものである。このように2色目以降の像担持体スクイーズ装置の現像剤回収部15M、15C、15K(現像剤回収部15C、15Kは図示せず)において、その前の色の1次転写バックアップローラ51(Y、M、C)より中間転写部40の移動方向下流側に配置された中間転写部スクイーズ装置52(Y、M、C)の現像剤回収部として兼用することにより、それらの間隔を一定に規制することができ、構造を簡潔にして小型化を図ることができる。
【0108】
2次転写ユニット60は、2次転写ローラ61が中間転写部40を挟んでベルト駆動ローラ41と対向配置され、さらに2次転写ローラ61のクリーニングブレード62、現像剤回収部63からなるクリーニング装置が配置される。
2次転写ユニット60では、中間転写部40上に色重ねして形成された中間転写像が2次転写ユニット60の転写位置に到達するタイミングに合せて、記録媒体F5を搬送、供給し、その記録媒体F5に中間転写像が2次転写される。
2次転写ユニット60により記録媒体F5上に転写されたトナー画像(転写像)F5aは、後述する定着部F40に送られ、定着が行われる。
【0109】
クリーニングブレード62は、2次転写ローラ61によって記録媒体F5上に像が転写された後に、2次転写ローラ61上に付着した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63は、クリーニングブレード62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。
【0110】
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4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。
【0111】
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、鉄等金属性のローラ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、塗布ローラ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。
【0112】
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から進出する側(すなわち、鉛直面Aから見て図4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。また、掻き取られた余剰の液体現像剤は、液体現像剤貯留部31Yに回収され、再利用される。
【0113】
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。これにより、複数個のトナー粒子1が凝集した場合であっても、トナー粒子1同士を好適に分散させることができる。特に、一旦利用した液体現像剤を再利用する場合でも、好適にトナー粒子1を分散させることができる。
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1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。
【0114】
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。
【0115】
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4において時計方向)と逆の方向(図4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。
【0116】
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。クリーニングブレード23Y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。
【0117】
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。
【0118】
また、図3、図4に示すように、画像形成装置1000は、液体現像剤を現像部30Yに補給する液体現像剤補給部80Y、80M、80C、80Kを有する。液体現像剤補給部80Y、80M、80C、80Kの構成は同様であるので、以下、液体現像剤補給部80Yについて説明する。
液体現像剤補給部80Yは、回収液体現像剤貯留部81Yと、補給液体現像剤貯留部82Yと、搬送手段83Y、84Yと、ポンプ85Yと、フィルタ86Yとを有している。
【0119】
回収液体現像剤貯留部81Yは、主として現像剤回収部18Yで回収された回収液体現像剤を貯留し、搬送手段83Yによって、現像部30Yの液体現像剤貯留部31Yに回収液体現像剤を補給する。また、補給液体現像剤貯留部82Yには、液体現像剤が貯留されており、搬送手段84Yによって液体現像剤貯留部31Yに液体現像剤を補給する。補給液体現像剤貯留部82Yに貯留された液体現像剤および回収液体現像剤貯留部81Yに貯留された回収液体現像剤の組成は、液体現像剤貯留部31Yに貯留された液体現像剤と同様であっても良いし、異なるものであっても良い。
【0120】
また、現像剤回収部18Yに回収された液体現像剤は、搬送路70Yによって、液体現像剤補給部80Yに供給される。
また、搬送路70Yには、ポンプ85Yが設けられており、このポンプ85Yにより、各現像剤回収部に回収された液体現像剤を回収液体現像剤貯留部81Yに搬送する。
また、搬送路70Yには、フィルタ86Yが設けられており、粗大粒子、異物等を回収された液体現像剤から取り除くことができる。フィルタ86Yに除去された粗大粒子、異物等の固形分は、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86Yを交換する。これにより、フィルタ86Y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。
【0121】
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。
【0122】
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。
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。
【0123】
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。
【0124】
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。
【0125】
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。
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。
【0126】
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。
【0127】
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。
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。
【0128】
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。
【0129】
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。
【0130】
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。
【0131】
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。
【0132】
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。
【0133】
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く、100〜150℃であることがさらに好ましい。本発明の液体現像剤は、低温での定着性に優れるため、定着温度がこのような比較的低い温度であっても、トナー画像が記録媒体に強固に定着することができる。
【0134】
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。例えば、上述した実施形態では、樹脂分散液は、着色剤と樹脂材料を混練、粉砕した粉砕物を用いて調製を行ったが、このような粉砕物を用いずに調製するものであってもよく、例えば、絶縁性液体と着色剤と樹脂材料とを直接混合して樹脂分散液を得るものであってもよい。
【実施例】
【0135】
[1]液体現像剤の製造
(実施例1)
<着色剤マスターの調製(混練工程、粉砕工程)>
まず、樹脂材料としてのエチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(融点Tm:98℃、ビカット軟化点Tv:78℃、三井・デュポンポリケミカル(株)製、商品名:ニュクレルN410):40重量部と、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):50重量部と、分散剤(味の素(株)製、商品名:アジスパーPB821):10重量部との混合物を用意した。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、着色剤マスター用の原料を得た。
【0136】
次に、この原料を、120℃に加熱した2軸混練押出機を用いて混練し、混練物を得た。次に、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(混練工程)。
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:2.0mm以下の粉末とし、着色剤マスター(粉砕物)を得た。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた(粉砕工程)。
【0137】
<軟化樹脂膨潤液調製工程>
次に、得られた着色剤マスター(粉砕物):50重量部と、追加樹脂材料としてのエチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(三井・デュポンポリケミカル(株)製、商品名:ニュクレルN410):50重量部と、大豆油((株)J−オイルミルズ製 大豆白絞油):100重量部とを2枚の回転翼を備えた高速撹拌機(プライミクス社製 T.K.ハイビスミックス2P−03型)に投入した。なお、本実施例で用いる高速撹拌機は、2枚の回転翼が公転運動と自転運動とを同時に行う遊星運動を行うものである。次に、上記の高速撹拌機を起動し、公転回転数:90rpm、自転回転数:220rpmの条件で撹拌しながら、室温(20℃)から120℃まで1.5時間かけて昇温したところ、撹拌機の内容物は、樹脂が膨潤、軟化し、粘性のある液体となった。その後、120℃において、同様の撹拌条件で0.5時間撹拌した後、120℃に加熱した大豆油((株)J−オイルミルズ製 大豆白絞油):300重量部を撹拌機に追加投入し、さらに同じ撹拌条件で0.5時間撹拌を継続し、軟化樹脂膨潤液を得た。
【0138】
<樹脂析出工程>
次に、得られた軟化樹脂膨潤液が仕込まれた上記の高速撹拌機の回転数を、公転回転数:50rpm、自転回転数:100rpmに調整し、120℃から80℃まで、冷却速度:−25℃/時の条件で冷却した後、80℃から55℃まで、冷却速度:−5℃/時の条件で冷却した。なお、軟化樹脂膨潤液の冷却中、75〜60℃において、樹脂材料が析出しているのを確認した。その後、55℃から室温(20℃)まで、冷却速度:−25℃/時の条件で冷却し、絶縁性液体(大豆油)中に、樹脂微粒子(トナー粒子)が分散した樹脂微粒子分散液を得た。
【0139】
次に、高速撹拌機中に仕込まれた樹脂微粒子分散液に、帯電制御剤としてのジルコニウムオクテート(ホープ製薬社製、オクトープZr):5重量部、分散剤としてのポリアミン脂肪族重合体(日本ルーブリゾール社製、商品名:ソルスパース11200):2重量部を投入し、公転回転数:50rpm、自転回転数:100rpmの条件で撹拌し、シアンの液体現像剤を得た。また、樹脂微粒子の体積基準の平均粒径をMastersizer2000粒子解析装置(Malvern Instruments Ltd.製)にて測定したところ、平均粒径は1.9μmであり、5μm以上の粗大粒子は、1vol%未満であった。また、得られた液体現像剤をろ過し、トナー粒子の融点を測定したところ、使用した樹脂材料(エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体)の融点(98℃)よりも低い90℃であった。これは、大豆油が、トナー粒子を構成する樹脂材料(エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体)の分子鎖中に残存し、樹脂材料が可塑化され、低融点化したためと考えられる。なお、融点の測定は、JIS K 7121:1987に準拠して測定される融点の値を用いた。また、得られたトナー粒子の像について画像解析装置(ルーゼックスAP、ニレコ社製)を用いて解析を行ったところ、上述したような形状係数Xは、195であった。
(実施例2〜4)
使用する樹脂材料、絶縁性液体の種類を表1に示すように変更した以外は、前記実施例1と同様にして液体現像剤を製造した。なお、各実施例について、軟化樹脂調整工程においては、表1に示す絶縁性液体を用いて、樹脂材料を軟化、膨潤させた。
【0140】
(実施例5)
<着色剤マスターの調製(混練工程、粉砕工程)>
まず、樹脂材料としてのエチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(融点Tm:98℃、ビカット軟化点Tv:78℃、三井・デュポンポリケミカル(株)製、商品名:ニュクレルN410):40重量部と、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):50重量部と、分散剤(味の素(株)製、商品名:アジスパーPB821):10重量部との混合物を用意した。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、着色剤マスター用の原料を得た。
【0141】
次に、この原料を、115℃に加熱した2軸混練押出機を用いて混練し、混練物を得た。次に、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(混練工程)。
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:2.0mm以下の粉末とし、着色剤マスター(粉砕物)を得た。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた(粉砕工程)。
【0142】
<樹脂溶液調製工程>
次に、得られた着色剤マスター(粉砕物):50重量部と、追加樹脂材料としてのエチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(融点Tm:98℃、ビカット軟化点Tv:78℃、三井・デュポンポリケミカル(株)製、商品名:ニュクレルN410):50重量部と、第1の液体としての大豆油(J−オイルミルズ社製、商品名:大豆白絞油):100重量部とをステンレス製の容器中で、材料温度が120℃となるまで加熱しながら、ホモジナイザー(マイクロテック・ニチオン社製)で8000rpmの回転数で攪拌、混合を行った。
材料温度が120℃に達したら、温度を一定に保ちながら、混合物をホモジナイザーで8000rpmの回転数で引き続き30分間攪拌を行い、樹脂溶液を得た。なお、この樹脂溶液中において、顔料は均一に微分散していた。
【0143】
<樹脂析出工程>
次に、得られた樹脂溶液について、加温をやめ、同条件で攪拌を行いながら、樹脂微粒子(トナー粒子)の析出を行い、着色した樹脂微粒子(トナー粒子)が分散した樹脂微粒子分散液を得た。第2の液体としては、脂肪族炭化水素(コスモ石油ルブリカンツ製、商品名:コスモSP−10):300重量部を用いた。樹脂微粒子の析出は、常温の脂肪族炭化水素を滴下しながら攪拌を行い、樹脂溶液が常温となるまで徐々に冷却することにより行った。
【0144】
次に、得られた樹脂微粒子分散液に、帯電制御剤としてのジルコニウムオクテート(ホープ製薬社製、オクトープZr):5重量部、分散剤としてのポリアミン脂肪族重合体(日本ルーブリゾール社製、商品名:ソルスパース11200):2重量部を攪拌しながら添加し、シアンの液体現像剤を得た。また、樹脂微粒子の体積基準の平均粒径をMastersizer2000粒子解析装置(Malvern Instruments Ltd.製)にて測定したところ、平均粒径は2.5μmであり、5μm以上の粗大粒子は、1vol%未満であった。また、得られた液体現像剤をろ過し、トナー粒子の融点を測定したところ、使用した樹脂材料(エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体)の融点(98℃)よりも低い86℃であった。これは、大豆油が、トナー粒子を構成する樹脂材料(エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体)の分子鎖中に残存し、樹脂が可塑化されたためと考えられる。また、得られたトナー粒子の像について画像解析装置(ルーゼックスAP、ニレコ社製)を用いて解析を行ったところ、上述したような形状係数Xは、170であった。
【0145】
(実施例6〜10)
使用する樹脂材料、絶縁性液体の種類を表1に示すように変更した以外は、前記実施例1と同様にして液体現像剤を製造した。なお、各実施例について、樹脂溶液は、表1に示す絶縁性液体のうち表中左にある絶縁性液体を第1の液体として用いて、樹脂材料を溶解した。また、樹脂析出工程においては、表1に示す絶縁性液体のうち表中右にある絶縁性液体を第2の液体として用いて樹脂微粒子を析出させた。
【0146】
(比較例1)
まず、樹脂材料としてのエチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(融点Tm:95℃、ビカット軟化点Tv:71℃、三井・デュポンポリケミカル(株)製、商品名:ニュクレルN1035):40重量部と、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):50重量部と、分散剤(味の素(株)製、商品名:アジスパーPB821):10重量部と、膨潤液と大豆油(J−オイルミルズ社製、商品名:大豆白絞油)との混合物を用意した。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、着色剤マスター用の原料を得た。
【0147】
次に、この原料を、120℃に加熱した2軸混練押出機を用いて混練し、混練物を得た。次に、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、着色剤マスター(粉砕物)を得た。混練物の粗粉砕にはハンマーミルを用いた。
次に、このようにして得られた粉砕物:50重量部と、(融点Tm:95℃、ビカット軟化点Tv:71℃、三井・デュポンポリケミカル(株)製、商品名:ニュクレルN1035):50重量部とを120℃に加熱した2軸混練押出機を用いて混練し、冷却後に粗粉砕して平均粒径:1.0mm以下の粉末状の着色原料を得た。
【0148】
次に、着色原料:20重量部、絶縁性液体としての脂肪族炭化水素(コスモ石油ルブリカンツ製、コスモSP−10):80重量部、帯電制御剤としてのジルコニウムオクテート(ホープ製薬社製、オクトープZr):1重量部、分散剤としてのポリアミン脂肪族重合体(日本ルーブリゾール社製、商品名:ソルスパース11200):2重量部を遊星ボールミル(Gokin Planetaring社製、Planet H)のポットに入れ、さらに直径:1mmのジルコニアボールを加えて、24時間、着色原料の粉砕、分散を行った。これにより、液体現像剤を得た。また、樹脂微粒子の体積基準の平均粒径をMastersizer2000粒子解析装置(Malvern Instruments Ltd.製)にて測定したところ、平均粒径は3.2μmであり、8μm以上の粗大粒子を12vol%含むものであった。また、得られた液体現像剤をろ過し、トナー粒子の融点を測定したところ、92℃であり、膨潤液(大豆油)によって僅かに樹脂材料が膨潤していることが確認された。また、得られたトナー粒子の像について画像解析装置(ルーゼックスAP、ニレコ社製)を用いて解析を行ったところ、上述したような形状係数Xは、123であった。
【0149】
(比較例2)
着色剤マスターの原料として、大豆油を用いなかった以外は、前記比較例1と同様にして液体現像剤を製造した。また、樹脂微粒子の体積基準の平均粒径をMastersizer2000粒子解析装置(Malvern Instruments Ltd.製)にて測定したところ、平均粒径は2.8μmであり、8μm以上の粗大粒子を15vol%含むものであった。また、得られた液体現像剤をろ過し、トナー粒子の融点を測定したところ、95℃であり、樹脂材料が膨潤していないことが確認された。また、得られたトナー粒子の像について画像解析装置(ルーゼックスAP、ニレコ社製)を用いて解析を行ったところ、上述したような形状係数Xは、110であった。
なお、各実施例、各比較例で使用した液体(絶縁性液体)は、全て、JIS K2254に準拠して測定される初留点が、140℃以上の液体であった。
【0150】
各実施例および各比較例の液体現像剤の構成を表1に示す。また、表1中、各樹脂材料のJIS K7121:1987に準拠して測定される融点をTm[℃]で示した。また、表中、ビカット軟化温度の欄には、ポリエステル樹脂以外の樹脂材料については、JIS K7026:1999に準拠して測定されるビカット軟化点をTv[℃]で示し、また、ポリエステル樹脂については、JIS K7121に準拠して測定されるガラス転移温度をTg[℃]で示した。また、各実施例、各比較例の液体現像剤の一部を採取し、遠心分離によって、ケーキ(トナー粒子)を分離し、固形分中に含まれる液体成分を抽出後、ガスクロマトグラフィー法により定量、分析し、含まれる液体を膨潤液の欄に表に示した。また、このように固形分中に液体成分が含まれ、固形分の融点が、用いた樹脂材料よりも低いものを膨潤しているものとし、表に示した。
【0151】
また、表1中、樹脂材料としてのポリエステル樹脂をPEs、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体をEMAA、エチレンビニル共重合体をEVAで示した。また、表中、ハイオレイック菜種油をHO菜種油と示した。また、各実施例、各比較例では、絶縁性液体および膨潤液として、上述したような液体のほかに、合成エステル系液体としてPerifer6813(UNIQUEMA社製)シリコーンオイルとしてKF96(アニリン点:126℃、粘度100mPa・s、信越シリコーン社製)等を表1に示すように適宜選択して用いた。また、各実施例、各比較例で用いた上述した以外の他の脂肪酸モノエステルは、各脂肪酸と、アルコール成分とをエステル交換反応することによって得られたものを用いた。
【0152】
【表1】

【0153】
[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3〜図6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単色の画像を記録紙(セイコーエプソン社製、上質紙 LPCPPA4)上に形成し、熱定着ローラの設定温度を110℃として、毎分50枚の定着速度で熱定着を行った。
【0154】
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1.1kgf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。
非常に良い(A) :画像濃度残存率が95%以上。
良い(B) :画像濃度残存率が90%以上、95%未満。
許容範囲(C) :画像濃度残存率が80%以上、90%未満。
やや悪い(D) :画像濃度残存率が70%以上、80%未満。
悪い(E) :画像濃度残存率が70%未満。
【0155】
[2.2]低温定着性
前記各実施例および前記各比較例で得られたトナーについて、以下のようにして定着良好域、低温定着性の評価を行った。
まず、定着装置を有さない以外は、図3〜図5に示すような構成を有する画像形成装置を用意した。この画像形成装置を用いて、記録媒体(セイコーエプソン社製、上質普通紙 LPCPPA4)上に単色のトナー像が転写された未定着の画像サンプルを採取した。なお、採取するサンプルのベタは付着量を0.5mg/cmに調整した。
【0156】
次に、画像形成装置を構成する定着装置の定着ローラの表面温度を所定温度に設定した状態で、上記の未定着のトナー像が転写された記録媒体を、図6に示すような定着装置の内部に導入することにより、トナー像を記録媒体に定着させ、定着後におけるオフセットの発生の有無を目視で確認した。この定着装置では、定着は、毎分50枚(A4用紙のニップ部の通過枚数)に設定した。定着ローラの表面の設定温度を60〜160℃の範囲で順次変更していき、各温度でのオフセットの発生の有無を確認し、低温オフセットが発生した最高温度を低温オフセット発生温度とし、以下の4段階の基準に従い評価した。
A :低温オフセット発生温度が、95℃未満。
B :低温オフセット発生温度が、95℃以上、100℃未満。
C :低温オフセット発生温度が、100℃以上、105℃未満。
D :低温オフセット発生温度が、105℃以上。
【0157】
[2.3]保存性
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、温度:15〜25℃の環境下に、5ヵ月間静置した。その後、液体現像剤中のトナーの様子を目視にて確認し、以下の5段階の基準に従い評価した。
A :トナー粒子の浮遊および凝集沈降がまったく認められない。
B :トナー粒子の浮遊および凝集沈降がほとんど認められない。
C :トナー粒子の浮遊または凝集沈降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 :トナー粒子の浮遊または凝集沈降がはっきりと認められる。
E :トナー粒子の浮遊および凝集沈降が顕著に認められる。
【0158】
[2.4]液体現像剤の環境安定性(長期安定性)
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、30℃、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、酸価、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、酸価の測定は、JIS K2501に準拠して行った。また、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。
【0159】
A :液体現像剤の粘度/色/酸価/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/酸価/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/酸価/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/酸価/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/酸価/電気抵抗値の変化が顕著に認められる。
【0160】
これらの結果を表2に示す。また、表中、低温定着性の評価の欄には、括弧内に具体的な、低温オフセット発生温度[℃]をそれぞれ示した。また、表中、形状係数Xは、トナー粒子の像について画像解析装置(ルーゼックスAP、ニレコ社製)を用いて解析を行い、上述したような式(I)に基づいて求めた。また、トナー粒子の体積基準の平均粒径および5μm以上の粒子の含有率は、Mastersizer2000粒子解析装置(Malvern Instruments Ltd.製)にて測定した。
【0161】
【表2】

【0162】
表2から明らかなように、各実施例の液体現像剤は、定着強度、低温定着性に優れたものであるとともに、保存性、環境安定性にも優れたものであった。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。
また、各実施例の液体現像剤よりトナー粒子を取り出し、各実施例のトナー粒子の形状を電子顕微鏡で観察したところ、各実施例のトナー粒子は、表面に突起物を有するような非球形状の構造を有していた。これに対し、各比較例のトナー粒子は、表面に突起物を有していないものであった。
また、着色剤として、シアン系顔料の代わりに、ピグメントレッド122、ピグメントイエロー180、カーボンブラック(デグサ社製、Printex L)を用いた以外は、上記と同様に液体現像剤の製造、評価を行ったところ、上記と同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【0163】
【図1】本発明の液体現像剤が有するトナー粒子の一例を示す模式図である。
【図2】形状係数Xの求め方を説明する図である。
【図3】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4】図3に示す画像形成装置の一部を拡大した拡大図である。
【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3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】
【0164】
1…トナー粒子 2…突起物 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 13M、13Y…感光体スクイーズローラ 14M、14Y…クリーニングブレード 15M、15Y…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 33Y…規制ブレード 34Y…撹拌ローラ 40…中間転写部 41…ベルト駆動ローラ 42…テンションローラ 46…中間転写部クリーニングブレード 47…現像剤回収部 51Y、51M、51C、51K…1次転写バックアップローラ 52Y、52M、52C、52K…中間転写部スクイーズ装置 53Y…中間転写部スクイーズローラ 54Y…中間転写部スクイーズバックアップローラ 55Y…中間転写部スクイーズローラクリーニングブレード 60…2次転写ユニット 61…2次転写ローラ 62…2次転写ローラクリーニングブレード 63…現像剤回収部 70Y…搬送路 80Y、80M、80C、80K…液体現像剤補給部 81Y…回収液体現像剤貯留部 82Y…補給液体現像剤貯留部 83Y、84Y…搬送手段 85Y…ポンプ 86Y…フィルタ 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 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】
主として樹脂材料で構成されたトナー粒子と、不揮発性の絶縁性液体とを有し、
前記トナー粒子は、前記樹脂材料を膨潤させる膨潤液を含むものであり、かつ、その表面に、複数の突起物を有するものであることを特徴とする液体現像剤。
【請求項2】
前記トナー粒子は、下記式(I)で表される前記トナー粒子の形状係数Xが150以上である請求項1に記載の液体現像剤。
X={(CL)/A}×(100/4π) ・・・ (I)
(ただし、A[μm]は、トナー粒子を2次元平面状に投影してできる図形の面積であり、CL[μm]は、前記図形の周長である。)
【請求項3】
前記絶縁性液体は、前記膨潤液と同じ成分を含むものである請求項1または2に記載の液体現像剤。
【請求項4】
前記膨潤液は、エステル結合を有する化合物の液体を含むものである請求項1ないし3のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項5】
前記膨潤液は、脂肪酸トリグリセリドを含むものである請求項1ないし4のいずれかに記載の液体現像剤。
【請求項6】
前記樹脂材料は、JIS K7121:1987に準拠して測定される融点が、80〜140℃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】
前記樹脂材料は、エチレン系共重合体を含み、JIS K7026:1999に準拠して測定されるビカット軟化点が、40〜100℃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】
前記樹脂材料のJIS K7026:1999に準拠して測定されるビカット軟化点をTv[℃]、JIS K7121:1987に準拠して測定される融点をTm[℃]としたとき、Tm−Tv≦30の関係を満足する請求項7に記載の液体現像剤。
【請求項9】
前記樹脂材料は、ポリエステル樹脂を含み、JIS K7121に準拠して測定されるガラス転移温度が、40〜75℃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10】
前記樹脂材料のJIS K7121に準拠して測定されるガラス転移温度をTg[℃]、JIS K7121:1987に準拠して測定される融点をTm[℃]としたとき、Tm−Tg≦70の関係を満足する請求項9に記載の液体現像剤。
【請求項11】
色の異なる複数の液体現像剤を用いて、各色に対応した前記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、
前記中間転写像を前記記録媒体に転写し、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する定着部とを有し、
前記液体現像剤が、主として樹脂材料で構成されたトナー粒子と、絶縁性液体とを有し、前記トナー粒子は、前記樹脂材料を膨潤させる膨潤液を含むものであり、かつ、前記トナー粒子表面に、複数の突起物を有するものであることを特徴とする画像形成装置。

【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2009−3289(P2009−3289A)
【公開日】平成21年1月8日(2009.1.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−165601(P2007−165601)
【出願日】平成19年6月22日(2007.6.22)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】