現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置
【課題】磁気潜像保持体の現像に充分な量の磁性トナーを磁気潜像保持体へ安定して供給することができる現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置１４を、液体現像剤２６を貯留する現像剤貯留部２０と、現像装置１４と、で構成し、この現像装置１４の磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂを逆方向に回転させる。
【解決手段】現像装置１４を、液体現像剤２６を貯留する現像剤貯留部２０と、現像装置１４と、で構成し、この現像装置１４の磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂを逆方向に回転させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一回の潜像形成で必要部数の印刷が可能な磁気印写装置が知られている。この磁気印写装置では、磁気記録媒体（磁気潜像保持体）に磁気的に形成された磁気潜像を保持させ、現像領域でその磁気記録媒体に磁性材料を供給して磁気潜像を顕像化し、転写領域で紙などの記録媒体を磁気記録媒体へ押し当て、顕像化された像を記録媒体へ転写し、更に転写後の記録媒体を定着領域に搬送して定着処理することにより印写を完成させる。
【０００３】
前記磁気印写装置に関する技術としては、例えば、強磁性材料を含む樹脂粒子が液体インク中に分散された現像剤を現像装置から磁気ドラム（磁気潜像保持体）へ供給してドラム上の磁気潜像を現像剤によって顕像化し、この顕像化された像が記録媒体に加圧されることによって、液体インクのみが記録媒体へ転写されて記録媒体に液体インクによる画像を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の技術では、現像剤を磁気ドラムへ供給する現像装置は、現像剤を貯留している現像剤貯留容器に貯蔵されている現像剤に一部が浸かるようにして設けられた現像ロールを供えている。この現像ロールは、予め着磁されたアルミ製ドラムと、該アルミ製ドラムの周表面に設けられた耐溶媒性層とが一体的となって回転されることによって、現像剤貯蔵容器内を磁気泳動することによって現像ロールへと到達した樹脂粒子を含む現像剤を保持し、この保持した現像材を磁気ドラムへ供給している。
【特許文献１】特開平１１−３８６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、磁気潜像保持体の現像に充分な量の磁性トナーを磁気潜像保持体へ安定して供給することができる現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸るように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して表面が撥水性を有する磁気潜像保持体へ前記磁性トナーを供給する現像スリーブと、を有する現像剤保持手段と、を備えた現像装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、表面が撥水性を有する磁気潜像保持体と、磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸かるように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して前記磁気潜像保持体へ前記磁性トナーを供給する現像スリーブと、を含む現像剤保持手段と、を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項３に記載のプロセスカートリッジである。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、前記磁気潜像保持体表面の純水との接触角が７０°以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプロセスカートリッジである。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、表面が撥水性を有する磁気潜像保持体と、前記磁気潜像保持体上に磁気潜像を形成する磁気潜像形成手段と、磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸かるように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して前記磁性トナーを前記磁気潜像保持体へ供給する現像スリーブと、を有する現像剤保持手段と、前記現像剤保持手段によって前記液体現像剤が供給されることによって形成された前記磁気潜像に応じたトナー像を記録媒体へ転写する転写手段と、前記磁気潜像保持体上の磁気潜像を消磁する消磁手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置である。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、前記磁気潜像保持体表面の純水との接触角が７０°以上であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の現像装置によれば、磁気ロールと現像スリーブとの何れか一方のみを回転する場合、または磁気ロールと現像スリーブとを同一方向へ回転する場合に比べて、磁気潜像保持体の現像に充分な量の磁性トナーが磁気潜像保持体へ安定して供給される、という効果を奏する。
【００１４】
請求項２に記載の現像装置によれば、液体現像剤中の磁性トナーが磁気潜像保持体へ効率良く安定して供給される、という効果を奏する。
【００１５】
請求項３に記載のプロセスカートリッジによれば、磁気潜像保持体の現像に充分な量の磁性トナーが磁気潜像保持体へ安定して供給される、という効果を奏する。
【００１６】
請求項４に記載のプロセスカートリッジによれば、液体現像剤中の磁性トナーが磁気潜像保持体へ効率良く安定して供給される、という効果を奏する。
【００１７】
請求項５に記載のプロセスカートリッジによれば、液体現像剤の表面張力の変動を受けることなく、現像後の磁気潜像保持体上の残留液体や、画像かぶりの発生をより低減可能なプロセスカートリッジが提供される、という効果を奏する。
【００１８】
請求項６に記載の画像形成装置によれば、磁気ロールと現像スリーブとの何れか一方のみを回転する場合、または磁気ロールと現像スリーブとを同一方向へ回転する場合に比べて、磁気潜像保持体の現像に充分な量の磁性トナーが磁気潜像保持体へ安定して供給され、画像形成の高速化が図れる、という効果を奏する。
【００１９】
請求項７に記載の画像形成装置によれば、液体現像剤中の磁性トナーが磁気潜像保持体へ効率良く安定して供給される、という効果を奏する。
【００２０】
請求項８に記載の画像形成装置によれば、液体現像剤の表面張力の変動を受けることなく、現像後の磁気潜像保持体上の残留液体や、画像かぶりの発生をより低減可能な画像形成装置が提供される、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本実施の形態に係る画像形成装置について、図を用いて説明する。
【００２２】
本実施の形態の画像形成装置１０は、図１（図１の現像領域を拡大図）に示すように、この画像形成装置１０には、撥水性を有する磁気ドラム（磁気潜像保持体）１１が備えられており、装置本体に対して回転可能に軸支されている。この磁気ドラム１１の周囲には、磁気ドラム１１の回転方向に沿って、磁気ヘッド１２、現像装置１４、転写装置１６及び消磁装置１８が順番に設けられている。なお、例えば、この磁気ドラム１１及び現像装置１４によって、画像形成装置１０本体に対して着脱可能に設けられたプロセスカートリッジ１５が構成される）。
【００２３】
磁気ドラム１１は、磁気ヘッド１２の各チャンネルのコイルに電流が流れることで該磁気ヘッド１２の磁極先端部から漏洩磁束が生じて、表面が磁化される。これによって、磁気ドラム１１の表面には、磁気潜像（磁気潜像部（ハッチング部)３４）が形成される。
【００２４】
現像装置１４は、現像剤貯留部２０と現像剤保持部２２とに大別され、現像剤貯留部２０には現像剤貯留槽２１が設けられ、水性媒体２３中に磁性トナー２４を分散させた液体現像剤２６が貯留されている。
【００２５】
現像剤保持部２２は、詳細は後述するが、現像剤貯留部２０に貯留されている液体現像剤２６を保持して現像剤保持部２２と向かい合う領域へと運ぶ。この向かい合う領域へと到った液体現像剤２６中の磁性トナー２４は磁気ドラム１１表面の磁気潜像部３４を現像して該磁気潜像部３４に応じたトナー像２８が磁気ドラム１１上に形成される。なお、液体現像剤２６中の水性媒体２３は、現像剤保持部２２の表面が現像剤保持部２２の表面より高い撥水性を有するため、磁気ドラム１１側へは移り難く現像剤保持部２２上に保持された後に再度現像剤貯留部２０へと戻る。
【００２６】
また、転写装置１６は転写定着ロール３８を備えており、磁気ドラム１１に対してニップ形成するように配置されている。そして、磁気ドラム１１上のトナー像２８にタイミングを合わせて、磁気ドラム１１と転写定着ロール３８の間へ用紙４０が送給される。この用紙４０を磁気ドラム１１側へ押圧することにより、磁気ドラム１１上のトナー像が用紙４０に転写され、定着される。
【００２７】
なお、新しい画像形成を行なう場合には、磁気ヘッド１２で磁気潜像を形成する前に、磁気ヘッド１２と転写装置１６の間に配置された消磁装置１８によって、磁気ドラム１１上の磁気潜像が消去される。
【００２８】
ここで、磁気ドラム１１から用紙４０へのトナー像の転写効率が１００％未満の場合、転写後の磁気ドラム１１上にトナー像２８の一部分が残留することになる。このため、この場合は、消磁装置１８の、磁気ドラム１１の回転方向上流側に、磁気ドラム１１上に残留したトナー像２８を除去するためのクリーナを配設する。
【００２９】
次に、本実施形態の画像形成装置の各構成を順次説明する。
【００３０】
（磁気潜像保持体）
磁気ドラム（磁気潜像保持体）１０の構成は、例えばアルミニウムなどの金属でできたドラム上に、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｐなどの下地層をおよそ１μｍ以上３０μｍ以下の厚さで形成し、この上にＣｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｚｎ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｚｎ−Ｐなどの磁気記録層を０．１μｍ以上１０μｍ以下程度の厚さで形成し、更にＮｉ、Ｎｉ−Ｐなどの保護層を０．１μｍ以上５μｍ以下程度の厚さで形成する。下地層のメッキにピンホールなどの欠陥があると、磁気記録層にも欠陥ができてしまうので細密でむらのないメッキを行うことが好適である。
【００３１】
メッキ以外にも、スパッタや蒸着などの方法もある。更に、下地層及び保護層については、非磁性であることが望ましい。各層の表面はテープ研磨などで表面精度を保つことが、磁気潜像を形成する磁気ヘッド１２との間隙が精度良く維持する上で好適である。
【００３２】
磁気記録層の膜厚は０．１μｍ以上１０μｍ以下の範囲とすることが望ましく、磁気記録層の磁気特性は、保磁力が１６０００Ａ／ｍ以上８００００Ａ／ｍ以下（２００エルステッド以上１０００エルステッド（Ｏｅ）以下）程度、残留磁束密度を１００ｍＴ以上２００ｍＴ以下（１０００ガウス以上２０００ガウス（Ｇ）以下）程度とすることが好適である。
【００３３】
以上は、水平磁気記録式の場合の磁気ドラムの構成であるが、垂直磁気記録式の場合には、非磁性層の上にＣｏ−Ｎｉ−Ｐなどの記録層を設けた構成としたり、該記録層の下に透磁率の高い軟磁性層を設けた構成としてもよく、いずれかに限定されるものではない。また磁気潜像保持体としては、本実施形態におけるドラム状のものに限られず、ベルト状に形成されたものでもよい。
【００３４】
本実施形態では、撥水性を有する磁気ドラム１１を用いる。ここで撥水性とは水をはじく性質のことを意味し、具体的には純水との接触角が７０度以上であることをいう。本実施形態では磁気ドラム１１の純水に対する接触角が、７０度以上であることが望ましく、１００度以上であることがより望ましい。接触角が７０度に満たないと、後述する水性媒体を使用した液体現像剤２６により現像を行っても、現像後に磁気ドラム１１上に液体が残存したり画像かぶりが発生したりする場合がある。
【００３５】
なお、上記磁気ドラム１１表面の接触角は、接触角計（協和界面科学（株）製：ＣＡ−Ｘ)を用い、２５℃、５０％ＲＨの環境下で、純水を磁気ドラム１１の表面に３．１μｌ滴下し、１５秒後の接触角を求めた。測定は端部、中央部で周方向に４点測定し、これらの平均値を接触角とした。
【００３６】
磁気ドラム１１の表面を上記好適な接触角を有する表面とするには、前記のようにして構成される磁気ドラム１１表面に表面コートを行うことが望ましい。表面コートとしては、フッ素潤滑めっき、フッ素原子やシリコン原子を含有するポリマーを用いたコーティング等が挙げられる。フッ素潤滑メッキとは、無電解ニッケルめっきにフッ素樹脂（ポリ四弗化エチレン：ＰＴＦＥ）を複合・共析させた機能めっきであり、形成される皮膜中にはＰＴＦＥ粒子が均一に析出しており無電解ニッケルめっきとＰＴＦＥ樹脂の両特性を兼ね備える。
【００３７】
また、前記フッ素原子やシリコン原子を含有するポリマーを使用したコーティングとしては、例えば、含フッ素環状構造を有するポリマー、フルオロオレフィンとビニルエーテルとの共重合体、光重合型フッ素樹脂組成物等を前記保護層表面に塗布してもよいし、該保護層表面にフッ素原子含有ポリマーをスパッタリングし全面を被覆してもよい。
【００３８】
これらのうちでは、下層のめっき層との密着性や耐久性等の観点から、フッ素潤滑めっきが好適である。なお、上記フッ素潤滑めっきやフッ素樹脂コーティングは、前記保護層を形成した上に行ってもよいし、フッ素潤滑めっき等により形成した層をそのまま保護層としてもよい。
【００３９】
表面コートにより形成される表面層の膜厚は０．１μｍ以上５μｍ以下とすることが望ましく、０．３μｍ以上３μｍ以下とすることがより望ましい。
【００４０】
（磁気潜像形成手段）
磁気潜像形成装置（磁気潜像形成手段）１３は、磁気ヘッド１２とその駆動回路（図示省略）を含んで構成されている。磁気ヘッド１２には、おもにフルライン型磁気ヘッドとマルチチャンネル型磁気ヘッドがあり、フルライン型磁気ヘッドの場合には磁気ヘッド１２を走査する必要はないが、マルチチャンネル型磁気ヘッドの場合には磁気ドラム１１に対して磁気ヘッド１２を走査する必要がある。走査の方法にはシリアル走査とヘリカル走査とがあり、ヘリカル走査の方は潜像形成工程だけ特別に磁気ドラム１１の回転速度を変更してやれば記録速度を速くすることが可能である。
【００４１】
一方、フルライン型磁気ヘッドの場合としては、例えば解像度６００ｄｐｉとするとＡ４サイズの紙の幅方向の記録幅をカバーするためには５００チャネル程度のヘッドが必要である。それらを並べてフルライン化すればヘッドを走査する必要がなく極めて高速な記録が可能になる。また上記フルライン化するためには、ヘッドコアとヘッドコアとの重ね合わせが必要になるが、高解像度になるにしたがいトラックピッチも狭くなるためヘッドコアに挿入されるコイルも可能な限り薄いもの、例えば平面状のシートコイルが用いられる。
【００４２】
ここで、磁気ヘッド１２の磁極先端部から漏洩磁束が生じることで、磁気ドラム１１が磁化され、磁気潜像が形成されるが、磁気ヘッド１２からの出力は、磁気ドラム１１における磁気記録層の保磁力の２倍以上３倍以下必要である。ここで形成した磁気潜像は消磁装置１８で消去しない限り消えることはなく、現像、転写、定着、クリーニングの各工程を繰り返せば多数枚のコピー機能を有する。また、磁気潜像は湿度の影響を受けにくいため、静電式に比べ環境安定性に優れている。
【００４３】
（現像装置）
現像装置１４は、上述のように、現像剤貯留部２０及び現像剤保持部２２を含んで構成されている。
【００４４】
現像剤貯留部２０は、現像剤貯留槽２１を含んで構成されている。この現像剤貯留槽２１内には、磁性トナー２４と水性媒体２３とを含む液体現像剤２６が貯留されている。なお、この現像剤貯留槽２１内の隅部には、撹拌部材２５が配設されていることが望ましい。この撹拌部材２５が所定の回転速度で液体現像剤２６を撹拌し続けることで、液体現像剤２６中の磁性トナー２４の濃度のばらつきが低減される。
【００４５】
また、現像剤貯留槽２１には、図示を省略するトナー濃度検知装置を配設した構成であってもよい。このトナー濃度検知装置は図示しない制御装置と接続されており、液体現像剤２６のトナー濃度が所定の範囲内となるように管理されるように構成すればよい。
【００４６】
現像剤保持部２２は、円柱状で且つ回転可能に設けられた磁気ロール２２Ａと、磁気ロール２２Ａの外周に回転軸が該磁気ロール２２Ａと同軸となるように設けられた現像スリーブ２２Ｂと、これらの磁気ロール２２Ａ及び磁気ロール２２Ａを回転駆動するための駆動部２２Ｃと、を含んで構成されている。
【００４７】
一方、現像剤保持部２２に備えられた磁気ロール２２Ａは、回転軸を中心に周方向に回転可能に設けられており、磁気ロール２２Ａの表面には、複数のＳ極とＮ極が周方向に沿って交互に配置されている。
【００４８】
例えば、隣り合う磁石が互いに同極の場合、互いに反発し合う領域では、磁気ロール２２Ａから離れる方向へ磁力線が形成され、磁性トナー２４が現像スリーブ２２Ｂに付着しない。しかし、隣り合う磁石を互いに異極とすることで、磁気ロール２２ＡのＮ極から出てＳ極へ戻るように磁力線が形成されるため、より広い面積で磁性トナー２４が該磁気ロール２２Ａの外周に設けられた現像スリーブ２２Ｂへと吸着される。
【００４９】
現像スリーブ２２Ｂは、磁気ロール２２Ａの外周に回転軸が上記磁気ロール２２Ａと同軸となるように設けられた円筒状で且つ非磁性の部材であって、回転軸を中心に上記磁気ロール２２Ａとは逆方向に回転される。
【００５０】
この現像スリーブ２２Ｂは、外周の一部が現像剤貯留槽２１内に貯留された液体現像剤２６に浸されるように設けられている。なお、本実施の形態において、現像スリーブ２２Ｂの外周の一部とは、円筒状の現像スリーブ２２Ｂの外表面の全領域の内、周方向の一部で且つ回転軸方向の一端から他端に渡る領域を示している。
【００５１】
磁気ロール２２Ａによって現像スリーブ２２Ｂ上に形成された現像磁界によって、現像剤貯留槽２１内に貯留された液体現像剤２６中の磁性トナー２４が磁気泳動して現像スリーブ２２Ｂへと到り、現像スリーブ２２Ｂ上に液体現像剤２６が吸着される。この現像スリーブ２２Ｂ上に吸着された液体現像剤２６は、その表面張力により現像スリーブ２２Ｂ上に保持され、現像スリーブ２２Ｂの回転と共に移動し、現像領域３０へと到る。
【００５２】
ここで、本実施の形態の現像装置１４の現像剤保持部２２においては、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとが同軸で且つ逆方向に回転される。例えば、図１に示すように、磁気ロール２２Ａは図１中矢印Ｂ方向に回転され、現像スリーブ２２Ｂは図１中矢印Ｃ方向に回転される。また、本実施の形態の現像装置１４では、磁性トナー２４が水性媒体２３中に分散された液体現像剤２６を表面に保持する。このため、磁気ロール２２Ａの磁力によって現像スリーブ２２Ｂ上に保持された液体現像剤２６は、磁気ロール２２ＡのＮ極とＳ極との間の現像磁界の形成された領域へと溜まり、液溜まり２６Ａが形成される。
【００５３】
具体的には、図１に示すように、現像スリーブ２２Ｂ上に吸着された液体現像剤２６は、磁気ロール２２Ａの磁極の間に存在するように保持され、この磁極間に対応する領域に磁力により活性化された磁性トナー２４が滞留していくことで、現像スリーブ２２Ｂと磁気ドラム１１との間の向かい合う領域である現像領域３０に、液体現像剤２６による液溜まり２６Ａが形成されることとなる。
【００５４】
このため、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとが同一方向に回転する場合や、磁気ロール２２Ａは回転せずに現像スリーブ２２Ｂのみが回転する機構である場合に比べて、現像領域３０に溜まる液体現像剤２６の量が多くなる。このため、磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂを、磁気ドラム１１の表面の磁気潜像部３４を現像するために必要充分な量の磁性トナー２４を含む液体現像剤２６の液溜まり２６Ａが、現像領域３０に形成される。
【００５５】
なお、現像スリーブ２２Ｂの周方向における同じ領域に、上記液溜まり２６Ａが形成される観点から、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとの回転における角速度は同一であることが望ましい。
【００５６】
また、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとを逆方向に回転させるように上記磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂ各々を回転駆動させるためには、駆動部２２Ｃによる磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂ各々の図示を省略する駆動機構を制御することによって実現される。同様に、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとの回転における角速度が同一となるように、これらの磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂ各々を調整するためには、駆動部２２Ｃによって磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂ各々の図示を省略する駆動機構を制御すればよい。
【００５７】
（液体現像剤）
図１に示すように、本実施形態では、磁気現像のための現像剤として、水性媒体中に磁性トナー２４を分散させた液体現像剤２６を用いるが、ここで、上記水性媒体とは、水を５０質量％以上含む溶媒を意味する。また、「水」とは、蒸留水、イオン交換水、超純水等、精製した水を意味する。
【００５８】
液体現像剤２６を用いた、いわゆる液体マグネトグラフィでは、通常、現像直後の像保持体上のトナー像は、多量の余剰現像液を含むことから、用紙等の記録媒体へのトナー画像の転写の前に乾燥工程を設けて、余剰現像液を除去しなければならない場合がある。
【００５９】
しかし、本実施形態では、液体現像剤２６における分散媒として水性媒体を用いることにより、水が水素結合により表面張力が大きいため、撥水性の磁気ドラム１１と組み合わせることで、現像の際に液体現像剤２６が磁気ドラム１１と接触しても分散媒である液体が磁気ドラム１１に転移しにくく、液体を磁気ドラム１１上に残さない状態でトナー像を用紙４０に転写させることができる。したがって、磁気ドラム１１上の残留溶媒を除去するためのスクイズロール等が不要であり、トナー像が転写された用紙４０もほとんど乾燥させる必要がない。
【００６０】
さらに、現像の際には表面張力の大きい水性媒体は磁気ドラム１１表面にほとんど濡れ広がることはなく、一方現像剤中に高い易動性を有して均一に分散している磁性トナー２４は、磁気ドラム１１との接触と同時に磁気潜像部３４のみに磁力で転移するため、画像かぶりがほとんど発生しにくい現像環境をつくり出される。
【００６１】
なお本明細書において、前記分散等に関する「均一」とは、系内に磁性粉、重合体粒子等の１次粒子が十数個以上集まった程度の大きさの凝集体が存在しないことをいう。以下もこれに準ずる。
【００６２】
本実施形態に適用される画像形成プロセスは、いわゆる電子写真プロセスや、誘電体上にイオンなどで静電潜像を形成するプロセス（イオノグラフィ）、帯電した誘電体にサーマルヘッドの熱により画像情報に応じて静電潜像を形成するプロセスなど、静電潜像を利用するものではなく、像保持体上に磁気潜像を形成してトナー像を形成するプロセスであり、その構成は、現像剤として水性媒体を含む液体現像剤、像保持体として撥水性を有する像保持体を用いる以外特に制限されない。
【００６３】
一方、磁性トナーとしては、一般的に高分子化合物中に磁性粉を含む磁性重合体粒子を用いる。なお、上記磁性重合体粒子とは、磁性粉が重合体中に分散されてなる磁性粉分散粒子で構成されるものである。
【００６４】
−高分子化合物−
高分子化合物としては従来から磁気記録装置に使用されている樹脂を使用することができる。具体的には、スチレン及びその置換体の単独重合体及びそれらの共重合体樹脂、スチレンと（メタ）アクリル酸エステルとの共重合体樹脂、スチレンと（メタ）アクリル酸エステルと他のビニル系モノマーとの多元共重合体樹脂、スチレンと他のビニル系モノマーとのスチレン系共重合体樹脂、及び上記各樹脂の一部を架橋したものが使用できる。更にはポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は指環族炭化水素樹脂、石油樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ワックス系樹脂等の単体又はこれらの混合体などが挙げられる。
【００６５】
前記のように、磁性トナーとしての前記磁性重合体粒子は水性媒体中に分散されるが、磁性重合体粒子を水系の分散媒に均一、安定に分散させることは、高分子化合物が疎水性であること、磁性重合体粒子表面が通常の高分子粒子とは異なる特性を有していることから、通常の重合体粒子の構成では容易になし得ない場合がある。
【００６６】
本実施形態では、上記観点から、特に以下のように重合体を構成する単量体種や組成を制御して得られた高分子化合物を用いることにより、磁性重合体粒子の水性媒体に対する良好な分散性が得られ、前記撥水性を有する磁気潜像保持体に対してより優れた現像性等が発揮される。以下、本実施形態に好適に用いられる高分子化合物の構成について説明する。
【００６７】
前記高分子化合物としては、エチレン性不飽和単量体の重合体を含み、該エチレン性不飽和単量体が水酸基を有する単量体及び疎水性単量体を含み、かつ、前記重合体の水酸基量が０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上５．０ｍｍｏｌ／ｇ以下であるものを用いることが望ましい。
【００６８】
本実施形態における液体現像剤は、前記のように磁性トナー粒子（磁性重合体粒子）を水性媒体中に分散させて構成される。したがって、磁性トナー粒子として、一定以上の磁力を保持しつつ水性媒体中への良好な分散性を得るためには、粒子表面に水酸基を存在させることが有効である。そして、このためには粒子を構成する重合体の構成成分が水酸基を有していることが望ましい。
【００６９】
本実施形態における高分子化合物として好適に用いられるエチレン性不飽和単量体の重合体は、水酸基を有する親水性単量体及び疎水性単量体の共重合比により、水性媒体における分散性と重合体粒子の安定性との視点、さらには、重合体粒子に一定量含まれる磁性粉の含有量との関係から、重合体の水酸基量を最適の範囲としている。
【００７０】
前記水酸基量は、磁性粉の含有量によって異なるので、磁性粉を除いた重合体成分の水酸基量として定義されるものであり、０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上５．０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが望ましく、０．２ｍｍｏｌ／ｇ以上４．０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがより望ましく、０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上３．０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがさらに好適である。
【００７１】
水酸基量が０．１ｍｍｏｌ／ｇに満たないと、重合体粒子の水性媒体への分散性が悪くなる場合がある。５．０ｍｍｏｌ／ｇを超えると、水中での重合体粒子の膨潤性が大きくなり操作性が悪くなる場合がある。
【００７２】
なお上記水酸基量は、一般的な滴定法により求めることができる。例えば、上記ポリマーに無水酢酸のピリジン溶液等の試薬を一定量加え、加熱して、水を加えて加水分解し、遠心分離機により粒子と上澄みとに分け、該上澄みをフェノールフタレイン等の指示薬を用いて、エタノール性水酸化カリウム溶液等で滴定することにより、その水酸基量を求めることができる。
【００７３】
前記エチレン性不飽和単量体とは、ビニル基などのエチレン性不飽和基を有する単量体をいう。そして、下記親水性単量体及び疎水性単量体ともに本実施形態におけるエチレン性不飽和単量体に含まれる。
【００７４】
上記水酸基を有する親水性単量体としては、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、１，６−ビス（３−アクリロキシ−２−ヒドロキシプロピル）−ヘキシルエーテル、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリス−（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌル酸エステル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレートなどを挙げることができる。
【００７５】
尚ここで、上記（メタ）アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートを表す表現であり、以下においてこれに準ずる。
【００７６】
これらの中では、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート及びポリエチレングリコール（メタ）アクリレートから選ばれる少なくとも一つを用いることが、後述する疎水性単量体との共重合比のコントロール、重合反応の制御性等の観点から好ましい。
【００７７】
また、本実施形態の磁性重合体粒子は重合体中に水酸基に加えてカルボキシル基を有していることが望ましい。この場合には、エチレン性不飽和単量体として、さらにカルボキシル基を有する単量体を用いることが望ましい。
【００７８】
本実施形態で用いるカルボキシル基を有する単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリロイルオキシエチルモノフタレート、メタクリロイルオキシエチルモノヘキサヒドロフタレート、メタクリロイルオキシエチルモノマレエートおよびメタクリロイルオキシエチルモノスクシネートなどを挙げることができる。
【００７９】
これらの中では、メタクリロイルオキシエチルモノフタレートを用いることが、後述する疎水性単量体との共重合比のコントロール、重合体粒子中の磁性粉の分散、重合反応の制御性等の観点から好ましい。
【００８０】
前記疎水性のエチレン性不飽和単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体；炭素数１以上１８以下（より好適には、２以上１６以下）のアルキル基若しくはアラルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステル（例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート等）；炭素数１以上１２以下（より好適には、２以上１０以下）のアルキレン基を有する（メタ）アクリル酸アルコキシアルキルエステル（例えば、メトキシメチル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エキトシメチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシブチル（メタ）アリクレート、ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブトキシエチル（メタ）アクリレート等）；アミノ基含有（メタ）アクリル酸エステル（例えば、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノエチル（メタ）アクリレート等）；アクリロニトリル、エチレン、塩化ビニル、酢酸ビニルなどを挙げることができる。
【００８１】
これらの中でも、スチレン、メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、エトキシブチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートが好ましく、更には、スチレン、メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレートが特に好ましい。
【００８２】
前記親水性単量体と共重合可能な疎水性単量体の含有量としては、全単量体成分中、１質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５質量％以上９５質量％以下であるこことがより好ましい。特に、エチレン性不飽和単量体として前記水酸基を有する単量体に加えてメタクリロオキシエチルモノフタレートなどのカルボキシル基を有する単量体を用いる場合には、疎水性単量体の含有量は、全単量体成分中、２０質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上９０質量％以下であることがより好適である。
【００８３】
含有量が１質量％未満では、重合体中の水酸基量が多くなりすぎ、重合体の作製の際に均一な重合ができなくなる場合があり、９９質量％を超えると、重合体として水酸基による親水性の効果が得られなくなる場合がある。
【００８４】
その他の単量体としては、後述する水性媒体に分散される反応性の混合物（前記エチレン性不飽和単量体等を含むもの）には、必要に応じて架橋剤を混合することができる。単量体混合液中に架橋剤を添加することにより、重合中の凝集が抑制され、分散安定性が確保される。
【００８５】
用いる架橋剤としては、公知の架橋剤を選択して用いることができ、好適なものとしては、例えばジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、メチレンビス（メタ）アクリルアミド、グリシジル（メタ）アクリレート、メタクリル酸２−（［１’−メチルプロピリデンアミノ］カルボキシアミノ）エチル等が挙げられる。これらの中でも、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレートがより望ましく、更には、ジビニルベンゼンが特に好適である。
【００８６】
さらに、本実施形態における高分子化合物には定着性向上の観点から非架橋樹脂を含有させることができる。非架橋樹脂としては、熱、紫外線、電子線等の外部エネルギー、あるいは溶剤蒸気、重合体からの溶剤揮発等で紙、フィルム等の被定着媒体に粒子を定着させる重合体であれば特に制限されない。
【００８７】
具体的には、例えばスチレン、クロロスチレン等のスチレン類；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸ビニル等のビニルエステル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類；などの単独重合体又は共重合体を例示することができる。
【００８８】
−磁性粉−
一方磁性粉としては、磁性を示すＭＯ・Ｆｅ２Ｏ３またはＭ・Ｆｅ２Ｏ４の一般式で表されるマグネタイト、フェライト等を好ましく用いることができる。ここで、Ｍは２価あるいは１価の金属イオン（Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｌｉ等）であり、Ｍとしては単独あるいは複数の金属を用いることができる。例えばマグネタイト、γ酸化鉄、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｌｉ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの如き鉄系酸化物を挙げることができる。中でも安価なマグネタイトをより好ましく用いることができる。
【００８９】
また、他の金属酸化物として、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｐｂ等の金属を単独あるいは複数用いた非磁性の金属酸化物および上記磁性を示す金属酸化物を使用できる。例えば非磁性の金属酸化物として、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＣｒＯ２、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２系等を使用することができる。
【００９０】
後述する疎水化処理前の磁性粉の平均一次粒子径は、０．０２μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることが好ましい。磁性粉の平均一次粒子径が上記範囲にないと、磁性粉が凝集し易くなり、重合性単量体中への均一な分散が難しくなる場合がある。
【００９１】
前記磁性粉はその表面が疎水化処理されていることが望ましい。疎水化処理の方法としては特に制限されず、各種カップリング剤、シリコーンオイル、樹脂などの疎水化剤を磁性粉の表面に被覆処理すること等により行うことができるが、これらの中ではカップリング剤により表面被覆処理することが好ましい。
【００９２】
磁性粉の表面は基本的に親水性であるため、疎水化処理を行うことにより前記疎水性単量体に対する親和性を高めることができ、高分子化合物中での親水性単量体及び疎水性単量体の相溶性の向上に伴い、磁性粉の粒子中での分散均一性を高めることができる。
【００９３】
磁性粉の含有量としては、求める磁力によって決定されるのであるが、本実施形態においては、磁性重合体粒子構成成分の総量に対して２質量％以上５０質量％以下とすることが望ましく、４質量％以上３０質量％以下とすることがより好適である。含有量を上記範囲とすることにより、十分な磁力が得られ、また重合体粒子として水性媒体に対する分散安定性を高めることができる。
【００９４】
−その他の成分−
本実施形態の磁性重合体粒子には、更にポリマーの着色を目的とした染料、有機顔料、カーボンブラック、酸化チタンなどを含有させることができる。その場合には磁性粉が分散された前記単量体等の混合物に前記各添加剤を直接混合することもできるが、例えば、特に有機顔料、カーボンブラック、酸化チタン等の顔料を混合する場合は、例えば前記非架橋樹脂にあらかじめロールミル、ニーダー、エクストルーダー等の公知の方法で混合分散し、これを前記重合性単量体等の混合物に混合することが望ましい。
【００９５】
以上の各単量体等を含む磁性重合体粒子の作製方法としては、例えば、まず前記エチレン性不飽和単量体、重合開始剤及びその他の必要な成分とを混合して単量体等の混合液を作製する。混合の方法は特に制限されない。
【００９６】
また、上記混合液への磁性粉の分散には公知の方法が適用できる。すなわち、例えばボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル等の分散機が使用できる。なお、あらかじめ単量体成分を別途重合し、得られた重合体に磁性粉を分散させる場合には、ロールミル、ニーダー、バンバリーミキサー、エクストルーダー等の混練機が使用できる。
【００９７】
本実施形態に好適に用いられる磁性重合体粒子を得るには、公知の方法が利用でき、例えば、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法、シード重合法等が好適に用いられる。さらに、膜乳化法として知られる乳化方法を使って懸濁重合することもできる。
【００９８】
このようにして得られた磁性重合体粒子は、個数平均粒径が０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以上８．０μｍ以下であることがより好ましい。個数平均粒径が０．５μｍに満たないと、小粒径過ぎて取り扱いが困難になる場合があり、５μｍを超えると、画像形成材料として用いたときに高画質が得られない場合がある。
【００９９】
また、前記高分子化合物がカルボキシル基を有する場合には、カルボキシル基量が０．００５ｍｍｏｌ／ｇ以上０．５ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが望ましい。カルボキシル基量が前記範囲にあると、水酸基に比べて少ない官能基数であっても良好な水性媒体への分散性、膨潤抑制効果が得られ、他の官能基が存在する場合の変動に対してもこれらの特性を維持できる。
【０１００】
カルボキシル基量は、０．００８ｍｍｏｌ／ｇ以上０．３ｍｍｏｌ／ｇ以下がより望ましく、０．０１ｍｍｏｌ／ｇ以上０．１ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがさらに好適である。
【０１０１】
上記カルボキシル基量は一般的な滴定法により求めることができる。例えば、上記高分子化合物に水酸化カリウムのエタノール溶液等の試薬を加えて中和反応を行い、遠心分離機により粒子と上澄みとに分け、過剰の水酸化カリウムが含まれる該上澄みを自動滴定装置を用いて、イソプロパノール塩酸溶液等で滴定することにより、そのカルボキシル基量を求めることができる。
【０１０２】
本実施形態における液体現像剤は、前記の磁性重合体粒子を水などの水性媒体中に分散させた粒子分散体である。
【０１０３】
水性媒体としては、水、若しくは水にメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒を加えたものが好適に用いられる。この中でも水単独が特に好ましい。水溶性有機溶媒を添加する場合の添加量は、懸濁させる単量体の性状にもよるが、全溶媒に対し３０質量％以下が望ましく、１０質量％以下がより好適である。
【０１０４】
液体現像剤の製造に当たっては、通常の水系の粒子分散体に使用することのできる各種副資材、例えば、分散剤、乳化剤、界面活性剤、安定化剤、湿潤剤、増粘剤、起泡剤、消泡剤、凝固剤、ゲル化剤、沈降防止剤、帯電制御剤、帯電防止剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、着色剤、付香剤、粘着防止剤、離型剤等を併用してもよい。
【０１０５】
具体的に、上記界面活性剤としては、例えばアニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等、いずれの公知の界面活性剤も使用可能である。また、ポリシロキサンオキシエチレン付加物等のシリコーン系界面活性剤；パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、オキシエチレンパーフルオロアルキルエーテル等のフッ素系界面活性剤；スピクリスポール酸やラムノリピド、リゾレシチン等のバイオサーファクタント；等も挙げられる。
【０１０６】
前記分散剤としては、親水性構造部と疎水性構造部とを有する重合体であれば有効に用いることができる。例えば、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−メタクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸、スチレン−メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸シクロヘキシルエステル−メタクリル酸共重合体等が挙げられ、これら共重合体は、ランダム、ブロックおよびグラフト共重合体等いずれの構造でもあってもよい。
【０１０７】
また、本実施形態において、蒸発性制御や界面特性制御の目的で、水溶性有機溶媒の使用が可能である。水溶性有機溶媒としては、水に添加したときに２相に分離しない有機溶剤であって、例えば一価もしくは多価のアルコール類、含窒素溶媒、含硫黄溶媒、その他その誘導体等が挙げられる。
【０１０８】
さらに、水性媒体に導電率、インクのｐＨの調整等を目的として、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属類の化合物、水酸化アンモニウム、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール等の含窒素化合物、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属類の化合物、硫酸、塩酸、硝酸等の酸、硫酸アンモニウム等の強酸と弱アルカリの塩等の添加が可能である。
【０１０９】
また、その他に、必要に応じて、防カビ、防腐、防錆等を目的として安息香酸、ジクロロフェン、ヘキサクロロフェン、ソルビン酸等を添加してもよい。また、酸化防止剤、粘度調整剤、導電剤、紫外線吸収剤、キレート化剤等も添加してもよい。
【０１１０】
本実施形態において、液体現像剤における磁性重合体粒子の分散粒子径は、平均粒子径で０．１μｍ以上２０μｍ以下とすることが望ましく、１μｍ以上８μｍ以下の範囲とすることが望ましい。なお、上記磁性重合体粒子の分散平均粒子径は、コールターカウンター マルチサイザー３（ベックマン・コールター（株））により求めた体積平均粒径である。
【０１１１】
なお、液体現像剤中の磁性トナーとして、前記本実施形態に好適に設計された磁性重合体粒子を用いた場合には、前述のように粒子中で磁性粉が均一に分散しているため、粒子表面にほとんど磁性粉が存在しない。また、粒子表面に水酸基を有するため、水性媒体に対して良好な分散性を示す。
【０１１２】
このため、上記液体現像剤を用いた場合には、液中でのミクロな表面張力のばらつきがなく、しかも現像時の磁力に対する粒子の移動性も粒子間でばらつきが小さいため、前述の磁気ドラム表面の撥水特性に基づく現像後の磁気ドラム上への液体の付着や、画像かぶりの発生が、より効率的に低減される。
【０１１３】
前記液体現像剤の製造は、以下の手順により行うことができるが、これに限られるものではない。
【０１１４】
まず、主溶媒の水と前記各添加剤とを含む分散媒をマグネチックスターラー等を用いて調製し、これに前記磁性重合体粒子を分散させる。分散には公知の方法が適用できる。すなわち、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル等の分散機が使用できる。また、ミキサーのごとく、特殊な攪拌羽根を高速で回転させ分散させる方法、ホモジナイザーとして知られるローター・ステーターの剪断力で分散する方法、超音波によって分散する方法等が挙げられる。
【０１１５】
液中で磁性重合体粒子同士が単独の分散状態になったことを分取した分散液の顕微鏡観察等により確認し、その後、防腐剤等の添加物を加えて溶解していることを確認した後、得られた分散液を、例えば孔径１００μｍの膜フィルターを用いて濾過し、ゴミ及び粗大粒子を除去することにより画像形成用記録液としての液体現像剤が得られる。
【０１１６】
本実施形態における液体現像剤の粘度は、用いる画像形成システムにもよるが、１ｍＰａ・ｓ以上５００ｍＰａ・ｓ以下が好ましい。液体現像剤の粘度が１ｍＰａ・ｓ未満の場合、磁性重合体粒子の量や添加剤の量が十分でないことから十分な画像の濃度が得られない場合がある。また、液体現像剤の粘度が５００ｍＰａ・ｓより大きいと、粘度が高すぎるためハンドリングが難しくなったり、現像性が低下したりする場合がある。
【０１１７】
（転写装置）
転写方式としては、一般に静電転写方式、圧力転写方式、これらを併用した静電圧力方式などがあるが、前記のように、本実施形態ではトナー粒子が電荷を有していないため、静電転写方式や静電圧力方式は使用できない。一方、前記圧力転写方式は、通常は磁気ドラム１１及び転写媒体間の圧力により、トナー像を塑性変形させながら転写媒体の表面に付着させ転写するものであり、シアリング転写と併用することができる。
【０１１８】
図１における磁気ドラム１１を挟んで現像装置１４の反対側には、転写定着ロール３８が磁気ドラム１１に対してニップ形成するように配置されており、磁気ドラム１１上のトナー像２８にタイミングを合わせて、用紙４０が磁気ドラム１１及び転写定着ロール３８間のニップへ送給される。
【０１１９】
転写定着ロール３８は、例えば、ステンレス基体、シリコーンゴム層、フッ素ゴム層により構成されており、ニップを通過する用紙４０を磁気ドラム１１に押圧することにより、磁気ドラム１１上のトナー像が用紙４０に転写される。
【０１２０】
本実施形態では、磁気ドラム１１から用紙４０にトナー像２８が転写されると同時に、該トナー像２８が用紙４０に定着される構成となっている。すなわち、用紙４０が転写定着ロール３８と磁気ドラム１１によるニップ領域を通過する際、転写定着ロール３８により用紙４０が磁気ドラム１１から押圧され、用紙４０にトナー像が転写されると共に、これにより、トナー像を構成するトナー粒子が軟化すると共に用紙４０の繊維中に浸潤する。
【０１２１】
用いるトナー粒子によっては、この状態でも用紙４０への固定が可能であるが、定着が十分でない場合には、転写定着ロール３８に加熱手段を設け、該転写定着ロール３８を加熱することで、トナー像が溶融し用紙４０の繊維の中まで入り込み固着して定着像４１となる。この状態では、用紙４０を折り曲げたり、粘着テープを貼った後剥しても定着像４１が剥がれることはない。
【０１２２】
なお、本実施形態では用紙４０への転写と同時に定着を行っているが、転写工程と定着工程とを別々として、転写を行った後に定着を行ってもよい。
【０１２３】
（消磁装置）
消磁装置１８には、永久磁石式と電磁石式との２通りがある。永久磁石式の場合には、磁気ドラム１１の円周方向に磁化して局所的に磁束が漏洩しないようにするもので、電力等のエネルギーが不要で安価である。ただし、磁気潜像を消去しない場合には、消磁装置１８を磁気ドラム１１に対して移動させ磁気的な距離を大きくして消去磁界を弱くする必要がある。
【０１２４】
これに対して電磁石式は、ヨークとコイルとから成り電流を流す必要があるが、磁気潜像を消去する必要がない場合には電流を切ることにより消去磁界がゼロになるため制御が比較的自由である。
【０１２５】
本実施形態では、前記永久磁石式及び電磁石式のいずれも用いることができる。
【０１２６】
（作用・効果）
まず、この画像形成装置１０の動作について簡単に説明する。
【０１２７】
図１に示す磁気ヘッド１２が、例えば図示しない情報機器と接続され、該情報機器から送られた２値化された画像データを受ける。磁気ヘッド１２は、磁気ドラム１１の側面上を走査しながら磁力線を放出することによって、磁気ドラム１１に磁気潜像部３４を形成する。なお、図１では磁気潜像部３４は磁気ドラム１１における斜線を付した部分で示される。
【０１２８】
次に、現像装置１４では、上述のように磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとが逆方向に回転することによって、現像スリーブ２２Ｂ上に保持された液体現像剤２６の液溜まり２６Ａが現像領域３０へ形成されて、この液溜まり２６Ａに磁気ドラム１１の外周が接触して通過することによって、磁気ドラム１１上の磁気潜像部３４に液体現像剤２６中の磁性トナー２４が供給される。これによって、磁気潜像部３４は顕像化されてトナー像２８となる。
【０１２９】
現像されたトナー像２８は、周方向（図１中、矢印Ａ方向）に回転する磁気ドラム１１によって搬送され、転写定着ロール３８との接触位置において用紙４０に転写され、同時に定着される。
【０１３０】
一方、新しい画像形成を行なう場合、消磁装置１８によって、磁気ドラム１１に形成された磁気潜像部３４が消去される。この消磁装置１８によって磁気ドラム１１は画像形成前の磁性層の帯磁状態にばらつきがない状態に戻される。
【０１３１】
以上の動作を繰返すことによって、前記情報機器から次々に送られてくる画像を連続的に短時間で形成する。上記画像形成装置１０に備えられる磁気ヘッド１２、現像装置１４、転写定着ロール３８、及び消磁装置１８は、すべて磁気ドラム１１の回転速度と同期をとって動作している。
【０１３２】
なお、磁気ドラム１１の回転方向は、磁性トナーの安定供給の理由から、現像スリーブ２２Ｂとは逆方向であることが好ましい。
【０１３３】
また、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとの角速度は同一であることが好ましい事を上記に記載したが、磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂと、磁気ドラム１１と、の角速度は同一であっても良いし、異なっていても良い。なお、本実施の形態の構成の現像装置１４であれば上述に記載したように現像領域３０に液溜まり２６Ａが形成される。このため、磁気ドラム１１の角速度を磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂの角速度より大きくした場合であっても、磁気潜像部３４を現像するための充分な量の磁性トナー２４を含む液体現像剤２６が現像領域３０に留められる。このため、磁気ドラム１１の高速回転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０ 画像形成装置
１１ 磁気ドラム
１２ 磁気ヘッド
１４ 現像装置
１５ プロセスカートリッジ
１６ 転写装置
１８ 消磁装置
２０ 現像剤貯留部
２２ 現像剤保持部
２２Ａ 磁気ロール
２２Ｂ 現像スリーブ
２２Ｃ 駆動部
２３ 水性媒体
２４ 磁性トナー
２６ 液体現像剤
３４ 磁気潜像部
３８ 転写定着ロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一回の潜像形成で必要部数の印刷が可能な磁気印写装置が知られている。この磁気印写装置では、磁気記録媒体（磁気潜像保持体）に磁気的に形成された磁気潜像を保持させ、現像領域でその磁気記録媒体に磁性材料を供給して磁気潜像を顕像化し、転写領域で紙などの記録媒体を磁気記録媒体へ押し当て、顕像化された像を記録媒体へ転写し、更に転写後の記録媒体を定着領域に搬送して定着処理することにより印写を完成させる。
【０００３】
前記磁気印写装置に関する技術としては、例えば、強磁性材料を含む樹脂粒子が液体インク中に分散された現像剤を現像装置から磁気ドラム（磁気潜像保持体）へ供給してドラム上の磁気潜像を現像剤によって顕像化し、この顕像化された像が記録媒体に加圧されることによって、液体インクのみが記録媒体へ転写されて記録媒体に液体インクによる画像を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の技術では、現像剤を磁気ドラムへ供給する現像装置は、現像剤を貯留している現像剤貯留容器に貯蔵されている現像剤に一部が浸かるようにして設けられた現像ロールを供えている。この現像ロールは、予め着磁されたアルミ製ドラムと、該アルミ製ドラムの周表面に設けられた耐溶媒性層とが一体的となって回転されることによって、現像剤貯蔵容器内を磁気泳動することによって現像ロールへと到達した樹脂粒子を含む現像剤を保持し、この保持した現像材を磁気ドラムへ供給している。
【特許文献１】特開平１１−３８６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、磁気潜像保持体の現像に充分な量の磁性トナーを磁気潜像保持体へ安定して供給することができる現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸るように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して表面が撥水性を有する磁気潜像保持体へ前記磁性トナーを供給する現像スリーブと、を有する現像剤保持手段と、を備えた現像装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、表面が撥水性を有する磁気潜像保持体と、磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸かるように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して前記磁気潜像保持体へ前記磁性トナーを供給する現像スリーブと、を含む現像剤保持手段と、を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項３に記載のプロセスカートリッジである。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、前記磁気潜像保持体表面の純水との接触角が７０°以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプロセスカートリッジである。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、表面が撥水性を有する磁気潜像保持体と、前記磁気潜像保持体上に磁気潜像を形成する磁気潜像形成手段と、磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸かるように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して前記磁性トナーを前記磁気潜像保持体へ供給する現像スリーブと、を有する現像剤保持手段と、前記現像剤保持手段によって前記液体現像剤が供給されることによって形成された前記磁気潜像に応じたトナー像を記録媒体へ転写する転写手段と、前記磁気潜像保持体上の磁気潜像を消磁する消磁手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置である。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、前記磁気潜像保持体表面の純水との接触角が７０°以上であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の現像装置によれば、磁気ロールと現像スリーブとの何れか一方のみを回転する場合、または磁気ロールと現像スリーブとを同一方向へ回転する場合に比べて、磁気潜像保持体の現像に充分な量の磁性トナーが磁気潜像保持体へ安定して供給される、という効果を奏する。
【００１４】
請求項２に記載の現像装置によれば、液体現像剤中の磁性トナーが磁気潜像保持体へ効率良く安定して供給される、という効果を奏する。
【００１５】
請求項３に記載のプロセスカートリッジによれば、磁気潜像保持体の現像に充分な量の磁性トナーが磁気潜像保持体へ安定して供給される、という効果を奏する。
【００１６】
請求項４に記載のプロセスカートリッジによれば、液体現像剤中の磁性トナーが磁気潜像保持体へ効率良く安定して供給される、という効果を奏する。
【００１７】
請求項５に記載のプロセスカートリッジによれば、液体現像剤の表面張力の変動を受けることなく、現像後の磁気潜像保持体上の残留液体や、画像かぶりの発生をより低減可能なプロセスカートリッジが提供される、という効果を奏する。
【００１８】
請求項６に記載の画像形成装置によれば、磁気ロールと現像スリーブとの何れか一方のみを回転する場合、または磁気ロールと現像スリーブとを同一方向へ回転する場合に比べて、磁気潜像保持体の現像に充分な量の磁性トナーが磁気潜像保持体へ安定して供給され、画像形成の高速化が図れる、という効果を奏する。
【００１９】
請求項７に記載の画像形成装置によれば、液体現像剤中の磁性トナーが磁気潜像保持体へ効率良く安定して供給される、という効果を奏する。
【００２０】
請求項８に記載の画像形成装置によれば、液体現像剤の表面張力の変動を受けることなく、現像後の磁気潜像保持体上の残留液体や、画像かぶりの発生をより低減可能な画像形成装置が提供される、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本実施の形態に係る画像形成装置について、図を用いて説明する。
【００２２】
本実施の形態の画像形成装置１０は、図１（図１の現像領域を拡大図）に示すように、この画像形成装置１０には、撥水性を有する磁気ドラム（磁気潜像保持体）１１が備えられており、装置本体に対して回転可能に軸支されている。この磁気ドラム１１の周囲には、磁気ドラム１１の回転方向に沿って、磁気ヘッド１２、現像装置１４、転写装置１６及び消磁装置１８が順番に設けられている。なお、例えば、この磁気ドラム１１及び現像装置１４によって、画像形成装置１０本体に対して着脱可能に設けられたプロセスカートリッジ１５が構成される）。
【００２３】
磁気ドラム１１は、磁気ヘッド１２の各チャンネルのコイルに電流が流れることで該磁気ヘッド１２の磁極先端部から漏洩磁束が生じて、表面が磁化される。これによって、磁気ドラム１１の表面には、磁気潜像（磁気潜像部（ハッチング部)３４）が形成される。
【００２４】
現像装置１４は、現像剤貯留部２０と現像剤保持部２２とに大別され、現像剤貯留部２０には現像剤貯留槽２１が設けられ、水性媒体２３中に磁性トナー２４を分散させた液体現像剤２６が貯留されている。
【００２５】
現像剤保持部２２は、詳細は後述するが、現像剤貯留部２０に貯留されている液体現像剤２６を保持して現像剤保持部２２と向かい合う領域へと運ぶ。この向かい合う領域へと到った液体現像剤２６中の磁性トナー２４は磁気ドラム１１表面の磁気潜像部３４を現像して該磁気潜像部３４に応じたトナー像２８が磁気ドラム１１上に形成される。なお、液体現像剤２６中の水性媒体２３は、現像剤保持部２２の表面が現像剤保持部２２の表面より高い撥水性を有するため、磁気ドラム１１側へは移り難く現像剤保持部２２上に保持された後に再度現像剤貯留部２０へと戻る。
【００２６】
また、転写装置１６は転写定着ロール３８を備えており、磁気ドラム１１に対してニップ形成するように配置されている。そして、磁気ドラム１１上のトナー像２８にタイミングを合わせて、磁気ドラム１１と転写定着ロール３８の間へ用紙４０が送給される。この用紙４０を磁気ドラム１１側へ押圧することにより、磁気ドラム１１上のトナー像が用紙４０に転写され、定着される。
【００２７】
なお、新しい画像形成を行なう場合には、磁気ヘッド１２で磁気潜像を形成する前に、磁気ヘッド１２と転写装置１６の間に配置された消磁装置１８によって、磁気ドラム１１上の磁気潜像が消去される。
【００２８】
ここで、磁気ドラム１１から用紙４０へのトナー像の転写効率が１００％未満の場合、転写後の磁気ドラム１１上にトナー像２８の一部分が残留することになる。このため、この場合は、消磁装置１８の、磁気ドラム１１の回転方向上流側に、磁気ドラム１１上に残留したトナー像２８を除去するためのクリーナを配設する。
【００２９】
次に、本実施形態の画像形成装置の各構成を順次説明する。
【００３０】
（磁気潜像保持体）
磁気ドラム（磁気潜像保持体）１０の構成は、例えばアルミニウムなどの金属でできたドラム上に、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｐなどの下地層をおよそ１μｍ以上３０μｍ以下の厚さで形成し、この上にＣｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｚｎ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｚｎ−Ｐなどの磁気記録層を０．１μｍ以上１０μｍ以下程度の厚さで形成し、更にＮｉ、Ｎｉ−Ｐなどの保護層を０．１μｍ以上５μｍ以下程度の厚さで形成する。下地層のメッキにピンホールなどの欠陥があると、磁気記録層にも欠陥ができてしまうので細密でむらのないメッキを行うことが好適である。
【００３１】
メッキ以外にも、スパッタや蒸着などの方法もある。更に、下地層及び保護層については、非磁性であることが望ましい。各層の表面はテープ研磨などで表面精度を保つことが、磁気潜像を形成する磁気ヘッド１２との間隙が精度良く維持する上で好適である。
【００３２】
磁気記録層の膜厚は０．１μｍ以上１０μｍ以下の範囲とすることが望ましく、磁気記録層の磁気特性は、保磁力が１６０００Ａ／ｍ以上８００００Ａ／ｍ以下（２００エルステッド以上１０００エルステッド（Ｏｅ）以下）程度、残留磁束密度を１００ｍＴ以上２００ｍＴ以下（１０００ガウス以上２０００ガウス（Ｇ）以下）程度とすることが好適である。
【００３３】
以上は、水平磁気記録式の場合の磁気ドラムの構成であるが、垂直磁気記録式の場合には、非磁性層の上にＣｏ−Ｎｉ−Ｐなどの記録層を設けた構成としたり、該記録層の下に透磁率の高い軟磁性層を設けた構成としてもよく、いずれかに限定されるものではない。また磁気潜像保持体としては、本実施形態におけるドラム状のものに限られず、ベルト状に形成されたものでもよい。
【００３４】
本実施形態では、撥水性を有する磁気ドラム１１を用いる。ここで撥水性とは水をはじく性質のことを意味し、具体的には純水との接触角が７０度以上であることをいう。本実施形態では磁気ドラム１１の純水に対する接触角が、７０度以上であることが望ましく、１００度以上であることがより望ましい。接触角が７０度に満たないと、後述する水性媒体を使用した液体現像剤２６により現像を行っても、現像後に磁気ドラム１１上に液体が残存したり画像かぶりが発生したりする場合がある。
【００３５】
なお、上記磁気ドラム１１表面の接触角は、接触角計（協和界面科学（株）製：ＣＡ−Ｘ)を用い、２５℃、５０％ＲＨの環境下で、純水を磁気ドラム１１の表面に３．１μｌ滴下し、１５秒後の接触角を求めた。測定は端部、中央部で周方向に４点測定し、これらの平均値を接触角とした。
【００３６】
磁気ドラム１１の表面を上記好適な接触角を有する表面とするには、前記のようにして構成される磁気ドラム１１表面に表面コートを行うことが望ましい。表面コートとしては、フッ素潤滑めっき、フッ素原子やシリコン原子を含有するポリマーを用いたコーティング等が挙げられる。フッ素潤滑メッキとは、無電解ニッケルめっきにフッ素樹脂（ポリ四弗化エチレン：ＰＴＦＥ）を複合・共析させた機能めっきであり、形成される皮膜中にはＰＴＦＥ粒子が均一に析出しており無電解ニッケルめっきとＰＴＦＥ樹脂の両特性を兼ね備える。
【００３７】
また、前記フッ素原子やシリコン原子を含有するポリマーを使用したコーティングとしては、例えば、含フッ素環状構造を有するポリマー、フルオロオレフィンとビニルエーテルとの共重合体、光重合型フッ素樹脂組成物等を前記保護層表面に塗布してもよいし、該保護層表面にフッ素原子含有ポリマーをスパッタリングし全面を被覆してもよい。
【００３８】
これらのうちでは、下層のめっき層との密着性や耐久性等の観点から、フッ素潤滑めっきが好適である。なお、上記フッ素潤滑めっきやフッ素樹脂コーティングは、前記保護層を形成した上に行ってもよいし、フッ素潤滑めっき等により形成した層をそのまま保護層としてもよい。
【００３９】
表面コートにより形成される表面層の膜厚は０．１μｍ以上５μｍ以下とすることが望ましく、０．３μｍ以上３μｍ以下とすることがより望ましい。
【００４０】
（磁気潜像形成手段）
磁気潜像形成装置（磁気潜像形成手段）１３は、磁気ヘッド１２とその駆動回路（図示省略）を含んで構成されている。磁気ヘッド１２には、おもにフルライン型磁気ヘッドとマルチチャンネル型磁気ヘッドがあり、フルライン型磁気ヘッドの場合には磁気ヘッド１２を走査する必要はないが、マルチチャンネル型磁気ヘッドの場合には磁気ドラム１１に対して磁気ヘッド１２を走査する必要がある。走査の方法にはシリアル走査とヘリカル走査とがあり、ヘリカル走査の方は潜像形成工程だけ特別に磁気ドラム１１の回転速度を変更してやれば記録速度を速くすることが可能である。
【００４１】
一方、フルライン型磁気ヘッドの場合としては、例えば解像度６００ｄｐｉとするとＡ４サイズの紙の幅方向の記録幅をカバーするためには５００チャネル程度のヘッドが必要である。それらを並べてフルライン化すればヘッドを走査する必要がなく極めて高速な記録が可能になる。また上記フルライン化するためには、ヘッドコアとヘッドコアとの重ね合わせが必要になるが、高解像度になるにしたがいトラックピッチも狭くなるためヘッドコアに挿入されるコイルも可能な限り薄いもの、例えば平面状のシートコイルが用いられる。
【００４２】
ここで、磁気ヘッド１２の磁極先端部から漏洩磁束が生じることで、磁気ドラム１１が磁化され、磁気潜像が形成されるが、磁気ヘッド１２からの出力は、磁気ドラム１１における磁気記録層の保磁力の２倍以上３倍以下必要である。ここで形成した磁気潜像は消磁装置１８で消去しない限り消えることはなく、現像、転写、定着、クリーニングの各工程を繰り返せば多数枚のコピー機能を有する。また、磁気潜像は湿度の影響を受けにくいため、静電式に比べ環境安定性に優れている。
【００４３】
（現像装置）
現像装置１４は、上述のように、現像剤貯留部２０及び現像剤保持部２２を含んで構成されている。
【００４４】
現像剤貯留部２０は、現像剤貯留槽２１を含んで構成されている。この現像剤貯留槽２１内には、磁性トナー２４と水性媒体２３とを含む液体現像剤２６が貯留されている。なお、この現像剤貯留槽２１内の隅部には、撹拌部材２５が配設されていることが望ましい。この撹拌部材２５が所定の回転速度で液体現像剤２６を撹拌し続けることで、液体現像剤２６中の磁性トナー２４の濃度のばらつきが低減される。
【００４５】
また、現像剤貯留槽２１には、図示を省略するトナー濃度検知装置を配設した構成であってもよい。このトナー濃度検知装置は図示しない制御装置と接続されており、液体現像剤２６のトナー濃度が所定の範囲内となるように管理されるように構成すればよい。
【００４６】
現像剤保持部２２は、円柱状で且つ回転可能に設けられた磁気ロール２２Ａと、磁気ロール２２Ａの外周に回転軸が該磁気ロール２２Ａと同軸となるように設けられた現像スリーブ２２Ｂと、これらの磁気ロール２２Ａ及び磁気ロール２２Ａを回転駆動するための駆動部２２Ｃと、を含んで構成されている。
【００４７】
一方、現像剤保持部２２に備えられた磁気ロール２２Ａは、回転軸を中心に周方向に回転可能に設けられており、磁気ロール２２Ａの表面には、複数のＳ極とＮ極が周方向に沿って交互に配置されている。
【００４８】
例えば、隣り合う磁石が互いに同極の場合、互いに反発し合う領域では、磁気ロール２２Ａから離れる方向へ磁力線が形成され、磁性トナー２４が現像スリーブ２２Ｂに付着しない。しかし、隣り合う磁石を互いに異極とすることで、磁気ロール２２ＡのＮ極から出てＳ極へ戻るように磁力線が形成されるため、より広い面積で磁性トナー２４が該磁気ロール２２Ａの外周に設けられた現像スリーブ２２Ｂへと吸着される。
【００４９】
現像スリーブ２２Ｂは、磁気ロール２２Ａの外周に回転軸が上記磁気ロール２２Ａと同軸となるように設けられた円筒状で且つ非磁性の部材であって、回転軸を中心に上記磁気ロール２２Ａとは逆方向に回転される。
【００５０】
この現像スリーブ２２Ｂは、外周の一部が現像剤貯留槽２１内に貯留された液体現像剤２６に浸されるように設けられている。なお、本実施の形態において、現像スリーブ２２Ｂの外周の一部とは、円筒状の現像スリーブ２２Ｂの外表面の全領域の内、周方向の一部で且つ回転軸方向の一端から他端に渡る領域を示している。
【００５１】
磁気ロール２２Ａによって現像スリーブ２２Ｂ上に形成された現像磁界によって、現像剤貯留槽２１内に貯留された液体現像剤２６中の磁性トナー２４が磁気泳動して現像スリーブ２２Ｂへと到り、現像スリーブ２２Ｂ上に液体現像剤２６が吸着される。この現像スリーブ２２Ｂ上に吸着された液体現像剤２６は、その表面張力により現像スリーブ２２Ｂ上に保持され、現像スリーブ２２Ｂの回転と共に移動し、現像領域３０へと到る。
【００５２】
ここで、本実施の形態の現像装置１４の現像剤保持部２２においては、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとが同軸で且つ逆方向に回転される。例えば、図１に示すように、磁気ロール２２Ａは図１中矢印Ｂ方向に回転され、現像スリーブ２２Ｂは図１中矢印Ｃ方向に回転される。また、本実施の形態の現像装置１４では、磁性トナー２４が水性媒体２３中に分散された液体現像剤２６を表面に保持する。このため、磁気ロール２２Ａの磁力によって現像スリーブ２２Ｂ上に保持された液体現像剤２６は、磁気ロール２２ＡのＮ極とＳ極との間の現像磁界の形成された領域へと溜まり、液溜まり２６Ａが形成される。
【００５３】
具体的には、図１に示すように、現像スリーブ２２Ｂ上に吸着された液体現像剤２６は、磁気ロール２２Ａの磁極の間に存在するように保持され、この磁極間に対応する領域に磁力により活性化された磁性トナー２４が滞留していくことで、現像スリーブ２２Ｂと磁気ドラム１１との間の向かい合う領域である現像領域３０に、液体現像剤２６による液溜まり２６Ａが形成されることとなる。
【００５４】
このため、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとが同一方向に回転する場合や、磁気ロール２２Ａは回転せずに現像スリーブ２２Ｂのみが回転する機構である場合に比べて、現像領域３０に溜まる液体現像剤２６の量が多くなる。このため、磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂを、磁気ドラム１１の表面の磁気潜像部３４を現像するために必要充分な量の磁性トナー２４を含む液体現像剤２６の液溜まり２６Ａが、現像領域３０に形成される。
【００５５】
なお、現像スリーブ２２Ｂの周方向における同じ領域に、上記液溜まり２６Ａが形成される観点から、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとの回転における角速度は同一であることが望ましい。
【００５６】
また、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとを逆方向に回転させるように上記磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂ各々を回転駆動させるためには、駆動部２２Ｃによる磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂ各々の図示を省略する駆動機構を制御することによって実現される。同様に、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとの回転における角速度が同一となるように、これらの磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂ各々を調整するためには、駆動部２２Ｃによって磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂ各々の図示を省略する駆動機構を制御すればよい。
【００５７】
（液体現像剤）
図１に示すように、本実施形態では、磁気現像のための現像剤として、水性媒体中に磁性トナー２４を分散させた液体現像剤２６を用いるが、ここで、上記水性媒体とは、水を５０質量％以上含む溶媒を意味する。また、「水」とは、蒸留水、イオン交換水、超純水等、精製した水を意味する。
【００５８】
液体現像剤２６を用いた、いわゆる液体マグネトグラフィでは、通常、現像直後の像保持体上のトナー像は、多量の余剰現像液を含むことから、用紙等の記録媒体へのトナー画像の転写の前に乾燥工程を設けて、余剰現像液を除去しなければならない場合がある。
【００５９】
しかし、本実施形態では、液体現像剤２６における分散媒として水性媒体を用いることにより、水が水素結合により表面張力が大きいため、撥水性の磁気ドラム１１と組み合わせることで、現像の際に液体現像剤２６が磁気ドラム１１と接触しても分散媒である液体が磁気ドラム１１に転移しにくく、液体を磁気ドラム１１上に残さない状態でトナー像を用紙４０に転写させることができる。したがって、磁気ドラム１１上の残留溶媒を除去するためのスクイズロール等が不要であり、トナー像が転写された用紙４０もほとんど乾燥させる必要がない。
【００６０】
さらに、現像の際には表面張力の大きい水性媒体は磁気ドラム１１表面にほとんど濡れ広がることはなく、一方現像剤中に高い易動性を有して均一に分散している磁性トナー２４は、磁気ドラム１１との接触と同時に磁気潜像部３４のみに磁力で転移するため、画像かぶりがほとんど発生しにくい現像環境をつくり出される。
【００６１】
なお本明細書において、前記分散等に関する「均一」とは、系内に磁性粉、重合体粒子等の１次粒子が十数個以上集まった程度の大きさの凝集体が存在しないことをいう。以下もこれに準ずる。
【００６２】
本実施形態に適用される画像形成プロセスは、いわゆる電子写真プロセスや、誘電体上にイオンなどで静電潜像を形成するプロセス（イオノグラフィ）、帯電した誘電体にサーマルヘッドの熱により画像情報に応じて静電潜像を形成するプロセスなど、静電潜像を利用するものではなく、像保持体上に磁気潜像を形成してトナー像を形成するプロセスであり、その構成は、現像剤として水性媒体を含む液体現像剤、像保持体として撥水性を有する像保持体を用いる以外特に制限されない。
【００６３】
一方、磁性トナーとしては、一般的に高分子化合物中に磁性粉を含む磁性重合体粒子を用いる。なお、上記磁性重合体粒子とは、磁性粉が重合体中に分散されてなる磁性粉分散粒子で構成されるものである。
【００６４】
−高分子化合物−
高分子化合物としては従来から磁気記録装置に使用されている樹脂を使用することができる。具体的には、スチレン及びその置換体の単独重合体及びそれらの共重合体樹脂、スチレンと（メタ）アクリル酸エステルとの共重合体樹脂、スチレンと（メタ）アクリル酸エステルと他のビニル系モノマーとの多元共重合体樹脂、スチレンと他のビニル系モノマーとのスチレン系共重合体樹脂、及び上記各樹脂の一部を架橋したものが使用できる。更にはポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は指環族炭化水素樹脂、石油樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ワックス系樹脂等の単体又はこれらの混合体などが挙げられる。
【００６５】
前記のように、磁性トナーとしての前記磁性重合体粒子は水性媒体中に分散されるが、磁性重合体粒子を水系の分散媒に均一、安定に分散させることは、高分子化合物が疎水性であること、磁性重合体粒子表面が通常の高分子粒子とは異なる特性を有していることから、通常の重合体粒子の構成では容易になし得ない場合がある。
【００６６】
本実施形態では、上記観点から、特に以下のように重合体を構成する単量体種や組成を制御して得られた高分子化合物を用いることにより、磁性重合体粒子の水性媒体に対する良好な分散性が得られ、前記撥水性を有する磁気潜像保持体に対してより優れた現像性等が発揮される。以下、本実施形態に好適に用いられる高分子化合物の構成について説明する。
【００６７】
前記高分子化合物としては、エチレン性不飽和単量体の重合体を含み、該エチレン性不飽和単量体が水酸基を有する単量体及び疎水性単量体を含み、かつ、前記重合体の水酸基量が０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上５．０ｍｍｏｌ／ｇ以下であるものを用いることが望ましい。
【００６８】
本実施形態における液体現像剤は、前記のように磁性トナー粒子（磁性重合体粒子）を水性媒体中に分散させて構成される。したがって、磁性トナー粒子として、一定以上の磁力を保持しつつ水性媒体中への良好な分散性を得るためには、粒子表面に水酸基を存在させることが有効である。そして、このためには粒子を構成する重合体の構成成分が水酸基を有していることが望ましい。
【００６９】
本実施形態における高分子化合物として好適に用いられるエチレン性不飽和単量体の重合体は、水酸基を有する親水性単量体及び疎水性単量体の共重合比により、水性媒体における分散性と重合体粒子の安定性との視点、さらには、重合体粒子に一定量含まれる磁性粉の含有量との関係から、重合体の水酸基量を最適の範囲としている。
【００７０】
前記水酸基量は、磁性粉の含有量によって異なるので、磁性粉を除いた重合体成分の水酸基量として定義されるものであり、０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上５．０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが望ましく、０．２ｍｍｏｌ／ｇ以上４．０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがより望ましく、０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上３．０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがさらに好適である。
【００７１】
水酸基量が０．１ｍｍｏｌ／ｇに満たないと、重合体粒子の水性媒体への分散性が悪くなる場合がある。５．０ｍｍｏｌ／ｇを超えると、水中での重合体粒子の膨潤性が大きくなり操作性が悪くなる場合がある。
【００７２】
なお上記水酸基量は、一般的な滴定法により求めることができる。例えば、上記ポリマーに無水酢酸のピリジン溶液等の試薬を一定量加え、加熱して、水を加えて加水分解し、遠心分離機により粒子と上澄みとに分け、該上澄みをフェノールフタレイン等の指示薬を用いて、エタノール性水酸化カリウム溶液等で滴定することにより、その水酸基量を求めることができる。
【００７３】
前記エチレン性不飽和単量体とは、ビニル基などのエチレン性不飽和基を有する単量体をいう。そして、下記親水性単量体及び疎水性単量体ともに本実施形態におけるエチレン性不飽和単量体に含まれる。
【００７４】
上記水酸基を有する親水性単量体としては、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、１，６−ビス（３−アクリロキシ−２−ヒドロキシプロピル）−ヘキシルエーテル、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリス−（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌル酸エステル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレートなどを挙げることができる。
【００７５】
尚ここで、上記（メタ）アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートを表す表現であり、以下においてこれに準ずる。
【００７６】
これらの中では、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート及びポリエチレングリコール（メタ）アクリレートから選ばれる少なくとも一つを用いることが、後述する疎水性単量体との共重合比のコントロール、重合反応の制御性等の観点から好ましい。
【００７７】
また、本実施形態の磁性重合体粒子は重合体中に水酸基に加えてカルボキシル基を有していることが望ましい。この場合には、エチレン性不飽和単量体として、さらにカルボキシル基を有する単量体を用いることが望ましい。
【００７８】
本実施形態で用いるカルボキシル基を有する単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリロイルオキシエチルモノフタレート、メタクリロイルオキシエチルモノヘキサヒドロフタレート、メタクリロイルオキシエチルモノマレエートおよびメタクリロイルオキシエチルモノスクシネートなどを挙げることができる。
【００７９】
これらの中では、メタクリロイルオキシエチルモノフタレートを用いることが、後述する疎水性単量体との共重合比のコントロール、重合体粒子中の磁性粉の分散、重合反応の制御性等の観点から好ましい。
【００８０】
前記疎水性のエチレン性不飽和単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体；炭素数１以上１８以下（より好適には、２以上１６以下）のアルキル基若しくはアラルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステル（例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート等）；炭素数１以上１２以下（より好適には、２以上１０以下）のアルキレン基を有する（メタ）アクリル酸アルコキシアルキルエステル（例えば、メトキシメチル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エキトシメチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシブチル（メタ）アリクレート、ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブトキシエチル（メタ）アクリレート等）；アミノ基含有（メタ）アクリル酸エステル（例えば、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノエチル（メタ）アクリレート等）；アクリロニトリル、エチレン、塩化ビニル、酢酸ビニルなどを挙げることができる。
【００８１】
これらの中でも、スチレン、メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、エトキシブチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートが好ましく、更には、スチレン、メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレートが特に好ましい。
【００８２】
前記親水性単量体と共重合可能な疎水性単量体の含有量としては、全単量体成分中、１質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５質量％以上９５質量％以下であるこことがより好ましい。特に、エチレン性不飽和単量体として前記水酸基を有する単量体に加えてメタクリロオキシエチルモノフタレートなどのカルボキシル基を有する単量体を用いる場合には、疎水性単量体の含有量は、全単量体成分中、２０質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上９０質量％以下であることがより好適である。
【００８３】
含有量が１質量％未満では、重合体中の水酸基量が多くなりすぎ、重合体の作製の際に均一な重合ができなくなる場合があり、９９質量％を超えると、重合体として水酸基による親水性の効果が得られなくなる場合がある。
【００８４】
その他の単量体としては、後述する水性媒体に分散される反応性の混合物（前記エチレン性不飽和単量体等を含むもの）には、必要に応じて架橋剤を混合することができる。単量体混合液中に架橋剤を添加することにより、重合中の凝集が抑制され、分散安定性が確保される。
【００８５】
用いる架橋剤としては、公知の架橋剤を選択して用いることができ、好適なものとしては、例えばジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、メチレンビス（メタ）アクリルアミド、グリシジル（メタ）アクリレート、メタクリル酸２−（［１’−メチルプロピリデンアミノ］カルボキシアミノ）エチル等が挙げられる。これらの中でも、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレートがより望ましく、更には、ジビニルベンゼンが特に好適である。
【００８６】
さらに、本実施形態における高分子化合物には定着性向上の観点から非架橋樹脂を含有させることができる。非架橋樹脂としては、熱、紫外線、電子線等の外部エネルギー、あるいは溶剤蒸気、重合体からの溶剤揮発等で紙、フィルム等の被定着媒体に粒子を定着させる重合体であれば特に制限されない。
【００８７】
具体的には、例えばスチレン、クロロスチレン等のスチレン類；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸ビニル等のビニルエステル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類；などの単独重合体又は共重合体を例示することができる。
【００８８】
−磁性粉−
一方磁性粉としては、磁性を示すＭＯ・Ｆｅ２Ｏ３またはＭ・Ｆｅ２Ｏ４の一般式で表されるマグネタイト、フェライト等を好ましく用いることができる。ここで、Ｍは２価あるいは１価の金属イオン（Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｌｉ等）であり、Ｍとしては単独あるいは複数の金属を用いることができる。例えばマグネタイト、γ酸化鉄、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｌｉ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの如き鉄系酸化物を挙げることができる。中でも安価なマグネタイトをより好ましく用いることができる。
【００８９】
また、他の金属酸化物として、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｐｂ等の金属を単独あるいは複数用いた非磁性の金属酸化物および上記磁性を示す金属酸化物を使用できる。例えば非磁性の金属酸化物として、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＣｒＯ２、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２系等を使用することができる。
【００９０】
後述する疎水化処理前の磁性粉の平均一次粒子径は、０．０２μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることが好ましい。磁性粉の平均一次粒子径が上記範囲にないと、磁性粉が凝集し易くなり、重合性単量体中への均一な分散が難しくなる場合がある。
【００９１】
前記磁性粉はその表面が疎水化処理されていることが望ましい。疎水化処理の方法としては特に制限されず、各種カップリング剤、シリコーンオイル、樹脂などの疎水化剤を磁性粉の表面に被覆処理すること等により行うことができるが、これらの中ではカップリング剤により表面被覆処理することが好ましい。
【００９２】
磁性粉の表面は基本的に親水性であるため、疎水化処理を行うことにより前記疎水性単量体に対する親和性を高めることができ、高分子化合物中での親水性単量体及び疎水性単量体の相溶性の向上に伴い、磁性粉の粒子中での分散均一性を高めることができる。
【００９３】
磁性粉の含有量としては、求める磁力によって決定されるのであるが、本実施形態においては、磁性重合体粒子構成成分の総量に対して２質量％以上５０質量％以下とすることが望ましく、４質量％以上３０質量％以下とすることがより好適である。含有量を上記範囲とすることにより、十分な磁力が得られ、また重合体粒子として水性媒体に対する分散安定性を高めることができる。
【００９４】
−その他の成分−
本実施形態の磁性重合体粒子には、更にポリマーの着色を目的とした染料、有機顔料、カーボンブラック、酸化チタンなどを含有させることができる。その場合には磁性粉が分散された前記単量体等の混合物に前記各添加剤を直接混合することもできるが、例えば、特に有機顔料、カーボンブラック、酸化チタン等の顔料を混合する場合は、例えば前記非架橋樹脂にあらかじめロールミル、ニーダー、エクストルーダー等の公知の方法で混合分散し、これを前記重合性単量体等の混合物に混合することが望ましい。
【００９５】
以上の各単量体等を含む磁性重合体粒子の作製方法としては、例えば、まず前記エチレン性不飽和単量体、重合開始剤及びその他の必要な成分とを混合して単量体等の混合液を作製する。混合の方法は特に制限されない。
【００９６】
また、上記混合液への磁性粉の分散には公知の方法が適用できる。すなわち、例えばボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル等の分散機が使用できる。なお、あらかじめ単量体成分を別途重合し、得られた重合体に磁性粉を分散させる場合には、ロールミル、ニーダー、バンバリーミキサー、エクストルーダー等の混練機が使用できる。
【００９７】
本実施形態に好適に用いられる磁性重合体粒子を得るには、公知の方法が利用でき、例えば、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法、シード重合法等が好適に用いられる。さらに、膜乳化法として知られる乳化方法を使って懸濁重合することもできる。
【００９８】
このようにして得られた磁性重合体粒子は、個数平均粒径が０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以上８．０μｍ以下であることがより好ましい。個数平均粒径が０．５μｍに満たないと、小粒径過ぎて取り扱いが困難になる場合があり、５μｍを超えると、画像形成材料として用いたときに高画質が得られない場合がある。
【００９９】
また、前記高分子化合物がカルボキシル基を有する場合には、カルボキシル基量が０．００５ｍｍｏｌ／ｇ以上０．５ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが望ましい。カルボキシル基量が前記範囲にあると、水酸基に比べて少ない官能基数であっても良好な水性媒体への分散性、膨潤抑制効果が得られ、他の官能基が存在する場合の変動に対してもこれらの特性を維持できる。
【０１００】
カルボキシル基量は、０．００８ｍｍｏｌ／ｇ以上０．３ｍｍｏｌ／ｇ以下がより望ましく、０．０１ｍｍｏｌ／ｇ以上０．１ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがさらに好適である。
【０１０１】
上記カルボキシル基量は一般的な滴定法により求めることができる。例えば、上記高分子化合物に水酸化カリウムのエタノール溶液等の試薬を加えて中和反応を行い、遠心分離機により粒子と上澄みとに分け、過剰の水酸化カリウムが含まれる該上澄みを自動滴定装置を用いて、イソプロパノール塩酸溶液等で滴定することにより、そのカルボキシル基量を求めることができる。
【０１０２】
本実施形態における液体現像剤は、前記の磁性重合体粒子を水などの水性媒体中に分散させた粒子分散体である。
【０１０３】
水性媒体としては、水、若しくは水にメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒を加えたものが好適に用いられる。この中でも水単独が特に好ましい。水溶性有機溶媒を添加する場合の添加量は、懸濁させる単量体の性状にもよるが、全溶媒に対し３０質量％以下が望ましく、１０質量％以下がより好適である。
【０１０４】
液体現像剤の製造に当たっては、通常の水系の粒子分散体に使用することのできる各種副資材、例えば、分散剤、乳化剤、界面活性剤、安定化剤、湿潤剤、増粘剤、起泡剤、消泡剤、凝固剤、ゲル化剤、沈降防止剤、帯電制御剤、帯電防止剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、着色剤、付香剤、粘着防止剤、離型剤等を併用してもよい。
【０１０５】
具体的に、上記界面活性剤としては、例えばアニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等、いずれの公知の界面活性剤も使用可能である。また、ポリシロキサンオキシエチレン付加物等のシリコーン系界面活性剤；パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、オキシエチレンパーフルオロアルキルエーテル等のフッ素系界面活性剤；スピクリスポール酸やラムノリピド、リゾレシチン等のバイオサーファクタント；等も挙げられる。
【０１０６】
前記分散剤としては、親水性構造部と疎水性構造部とを有する重合体であれば有効に用いることができる。例えば、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−メタクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸、スチレン−メタクリル酸アルキルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸アルキルエステル−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニルエステル−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸シクロヘキシルエステル−メタクリル酸共重合体等が挙げられ、これら共重合体は、ランダム、ブロックおよびグラフト共重合体等いずれの構造でもあってもよい。
【０１０７】
また、本実施形態において、蒸発性制御や界面特性制御の目的で、水溶性有機溶媒の使用が可能である。水溶性有機溶媒としては、水に添加したときに２相に分離しない有機溶剤であって、例えば一価もしくは多価のアルコール類、含窒素溶媒、含硫黄溶媒、その他その誘導体等が挙げられる。
【０１０８】
さらに、水性媒体に導電率、インクのｐＨの調整等を目的として、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属類の化合物、水酸化アンモニウム、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール等の含窒素化合物、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属類の化合物、硫酸、塩酸、硝酸等の酸、硫酸アンモニウム等の強酸と弱アルカリの塩等の添加が可能である。
【０１０９】
また、その他に、必要に応じて、防カビ、防腐、防錆等を目的として安息香酸、ジクロロフェン、ヘキサクロロフェン、ソルビン酸等を添加してもよい。また、酸化防止剤、粘度調整剤、導電剤、紫外線吸収剤、キレート化剤等も添加してもよい。
【０１１０】
本実施形態において、液体現像剤における磁性重合体粒子の分散粒子径は、平均粒子径で０．１μｍ以上２０μｍ以下とすることが望ましく、１μｍ以上８μｍ以下の範囲とすることが望ましい。なお、上記磁性重合体粒子の分散平均粒子径は、コールターカウンター マルチサイザー３（ベックマン・コールター（株））により求めた体積平均粒径である。
【０１１１】
なお、液体現像剤中の磁性トナーとして、前記本実施形態に好適に設計された磁性重合体粒子を用いた場合には、前述のように粒子中で磁性粉が均一に分散しているため、粒子表面にほとんど磁性粉が存在しない。また、粒子表面に水酸基を有するため、水性媒体に対して良好な分散性を示す。
【０１１２】
このため、上記液体現像剤を用いた場合には、液中でのミクロな表面張力のばらつきがなく、しかも現像時の磁力に対する粒子の移動性も粒子間でばらつきが小さいため、前述の磁気ドラム表面の撥水特性に基づく現像後の磁気ドラム上への液体の付着や、画像かぶりの発生が、より効率的に低減される。
【０１１３】
前記液体現像剤の製造は、以下の手順により行うことができるが、これに限られるものではない。
【０１１４】
まず、主溶媒の水と前記各添加剤とを含む分散媒をマグネチックスターラー等を用いて調製し、これに前記磁性重合体粒子を分散させる。分散には公知の方法が適用できる。すなわち、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル等の分散機が使用できる。また、ミキサーのごとく、特殊な攪拌羽根を高速で回転させ分散させる方法、ホモジナイザーとして知られるローター・ステーターの剪断力で分散する方法、超音波によって分散する方法等が挙げられる。
【０１１５】
液中で磁性重合体粒子同士が単独の分散状態になったことを分取した分散液の顕微鏡観察等により確認し、その後、防腐剤等の添加物を加えて溶解していることを確認した後、得られた分散液を、例えば孔径１００μｍの膜フィルターを用いて濾過し、ゴミ及び粗大粒子を除去することにより画像形成用記録液としての液体現像剤が得られる。
【０１１６】
本実施形態における液体現像剤の粘度は、用いる画像形成システムにもよるが、１ｍＰａ・ｓ以上５００ｍＰａ・ｓ以下が好ましい。液体現像剤の粘度が１ｍＰａ・ｓ未満の場合、磁性重合体粒子の量や添加剤の量が十分でないことから十分な画像の濃度が得られない場合がある。また、液体現像剤の粘度が５００ｍＰａ・ｓより大きいと、粘度が高すぎるためハンドリングが難しくなったり、現像性が低下したりする場合がある。
【０１１７】
（転写装置）
転写方式としては、一般に静電転写方式、圧力転写方式、これらを併用した静電圧力方式などがあるが、前記のように、本実施形態ではトナー粒子が電荷を有していないため、静電転写方式や静電圧力方式は使用できない。一方、前記圧力転写方式は、通常は磁気ドラム１１及び転写媒体間の圧力により、トナー像を塑性変形させながら転写媒体の表面に付着させ転写するものであり、シアリング転写と併用することができる。
【０１１８】
図１における磁気ドラム１１を挟んで現像装置１４の反対側には、転写定着ロール３８が磁気ドラム１１に対してニップ形成するように配置されており、磁気ドラム１１上のトナー像２８にタイミングを合わせて、用紙４０が磁気ドラム１１及び転写定着ロール３８間のニップへ送給される。
【０１１９】
転写定着ロール３８は、例えば、ステンレス基体、シリコーンゴム層、フッ素ゴム層により構成されており、ニップを通過する用紙４０を磁気ドラム１１に押圧することにより、磁気ドラム１１上のトナー像が用紙４０に転写される。
【０１２０】
本実施形態では、磁気ドラム１１から用紙４０にトナー像２８が転写されると同時に、該トナー像２８が用紙４０に定着される構成となっている。すなわち、用紙４０が転写定着ロール３８と磁気ドラム１１によるニップ領域を通過する際、転写定着ロール３８により用紙４０が磁気ドラム１１から押圧され、用紙４０にトナー像が転写されると共に、これにより、トナー像を構成するトナー粒子が軟化すると共に用紙４０の繊維中に浸潤する。
【０１２１】
用いるトナー粒子によっては、この状態でも用紙４０への固定が可能であるが、定着が十分でない場合には、転写定着ロール３８に加熱手段を設け、該転写定着ロール３８を加熱することで、トナー像が溶融し用紙４０の繊維の中まで入り込み固着して定着像４１となる。この状態では、用紙４０を折り曲げたり、粘着テープを貼った後剥しても定着像４１が剥がれることはない。
【０１２２】
なお、本実施形態では用紙４０への転写と同時に定着を行っているが、転写工程と定着工程とを別々として、転写を行った後に定着を行ってもよい。
【０１２３】
（消磁装置）
消磁装置１８には、永久磁石式と電磁石式との２通りがある。永久磁石式の場合には、磁気ドラム１１の円周方向に磁化して局所的に磁束が漏洩しないようにするもので、電力等のエネルギーが不要で安価である。ただし、磁気潜像を消去しない場合には、消磁装置１８を磁気ドラム１１に対して移動させ磁気的な距離を大きくして消去磁界を弱くする必要がある。
【０１２４】
これに対して電磁石式は、ヨークとコイルとから成り電流を流す必要があるが、磁気潜像を消去する必要がない場合には電流を切ることにより消去磁界がゼロになるため制御が比較的自由である。
【０１２５】
本実施形態では、前記永久磁石式及び電磁石式のいずれも用いることができる。
【０１２６】
（作用・効果）
まず、この画像形成装置１０の動作について簡単に説明する。
【０１２７】
図１に示す磁気ヘッド１２が、例えば図示しない情報機器と接続され、該情報機器から送られた２値化された画像データを受ける。磁気ヘッド１２は、磁気ドラム１１の側面上を走査しながら磁力線を放出することによって、磁気ドラム１１に磁気潜像部３４を形成する。なお、図１では磁気潜像部３４は磁気ドラム１１における斜線を付した部分で示される。
【０１２８】
次に、現像装置１４では、上述のように磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとが逆方向に回転することによって、現像スリーブ２２Ｂ上に保持された液体現像剤２６の液溜まり２６Ａが現像領域３０へ形成されて、この液溜まり２６Ａに磁気ドラム１１の外周が接触して通過することによって、磁気ドラム１１上の磁気潜像部３４に液体現像剤２６中の磁性トナー２４が供給される。これによって、磁気潜像部３４は顕像化されてトナー像２８となる。
【０１２９】
現像されたトナー像２８は、周方向（図１中、矢印Ａ方向）に回転する磁気ドラム１１によって搬送され、転写定着ロール３８との接触位置において用紙４０に転写され、同時に定着される。
【０１３０】
一方、新しい画像形成を行なう場合、消磁装置１８によって、磁気ドラム１１に形成された磁気潜像部３４が消去される。この消磁装置１８によって磁気ドラム１１は画像形成前の磁性層の帯磁状態にばらつきがない状態に戻される。
【０１３１】
以上の動作を繰返すことによって、前記情報機器から次々に送られてくる画像を連続的に短時間で形成する。上記画像形成装置１０に備えられる磁気ヘッド１２、現像装置１４、転写定着ロール３８、及び消磁装置１８は、すべて磁気ドラム１１の回転速度と同期をとって動作している。
【０１３２】
なお、磁気ドラム１１の回転方向は、磁性トナーの安定供給の理由から、現像スリーブ２２Ｂとは逆方向であることが好ましい。
【０１３３】
また、磁気ロール２２Ａと現像スリーブ２２Ｂとの角速度は同一であることが好ましい事を上記に記載したが、磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂと、磁気ドラム１１と、の角速度は同一であっても良いし、異なっていても良い。なお、本実施の形態の構成の現像装置１４であれば上述に記載したように現像領域３０に液溜まり２６Ａが形成される。このため、磁気ドラム１１の角速度を磁気ロール２２Ａ及び現像スリーブ２２Ｂの角速度より大きくした場合であっても、磁気潜像部３４を現像するための充分な量の磁性トナー２４を含む液体現像剤２６が現像領域３０に留められる。このため、磁気ドラム１１の高速回転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０ 画像形成装置
１１ 磁気ドラム
１２ 磁気ヘッド
１４ 現像装置
１５ プロセスカートリッジ
１６ 転写装置
１８ 消磁装置
２０ 現像剤貯留部
２２ 現像剤保持部
２２Ａ 磁気ロール
２２Ｂ 現像スリーブ
２２Ｃ 駆動部
２３ 水性媒体
２４ 磁性トナー
２６ 液体現像剤
３４ 磁気潜像部
３８ 転写定着ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、
複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸るように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して表面が撥水性を有する磁気潜像保持体へ前記磁性トナーを供給する現像スリーブと、を有する現像剤保持手段と、
を備えた現像装置。
【請求項２】
前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
表面が撥水性を有する磁気潜像保持体と、
磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、
複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸かるように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して前記磁気潜像保持体へ前記磁性トナーを供給する現像スリーブと、を含む現像剤保持手段と、
を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項３に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記磁気潜像保持体表面の純水との接触角が７０°以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
表面が撥水性を有する磁気潜像保持体と、
前記磁気潜像保持体上に磁気潜像を形成する磁気潜像形成手段と、
磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、
複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸かるように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して前記磁性トナーを前記磁気潜像保持体へ供給する現像スリーブと、を有する現像剤保持手段と、
前記現像剤保持手段によって前記液体現像剤が供給されることによって形成された前記磁気潜像に応じたトナー像を記録媒体へ転写する転写手段と、
前記磁気潜像保持体上の磁気潜像を消磁する消磁手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記磁気潜像保持体表面の純水との接触角が７０°以上であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１】
磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、
複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸るように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して表面が撥水性を有する磁気潜像保持体へ前記磁性トナーを供給する現像スリーブと、を有する現像剤保持手段と、
を備えた現像装置。
【請求項２】
前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
表面が撥水性を有する磁気潜像保持体と、
磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、
複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸かるように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して前記磁気潜像保持体へ前記磁性トナーを供給する現像スリーブと、を含む現像剤保持手段と、
を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項３に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記磁気潜像保持体表面の純水との接触角が７０°以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
表面が撥水性を有する磁気潜像保持体と、
前記磁気潜像保持体上に磁気潜像を形成する磁気潜像形成手段と、
磁性トナー及び水性媒体を含む液体現像剤を貯留する現像剤貯留手段と、
複数の磁極が周方向に配列され、該周方向に回転される磁気ロールと、前記磁気ロールの外周に回転軸が該磁気ロールの回転軸と同軸となるように設けられると共に前記液体現像剤に外周の一部が浸かるように設けられ且つ前記磁気ロールと逆方向に回転されることで前記液体現像剤を表面に保持して前記磁性トナーを前記磁気潜像保持体へ供給する現像スリーブと、を有する現像剤保持手段と、
前記現像剤保持手段によって前記液体現像剤が供給されることによって形成された前記磁気潜像に応じたトナー像を記録媒体へ転写する転写手段と、
前記磁気潜像保持体上の磁気潜像を消磁する消磁手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記磁気ロール及び前記現像スリーブは、同じ角速度で回転されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記磁気潜像保持体表面の純水との接触角が７０°以上であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の画像形成装置。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２５１４３８（Ｐ２００９−２５１４３８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０１４１７（Ｐ２００８−１０１４１７）
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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