JP2020076887A - 画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]記録媒体上に樹脂層を形成する工程と、記録媒体上に粉体を供給する工程と、を有する、樹脂層と粉体とが接触してなる加飾画像を形成する画像形成方法であって、前記樹脂層の粘弾性測定において、周波数1Hzかつ昇温速度3℃/分の条件にて30℃から100℃まで測定した際の90℃における貯蔵弾性率G’(1)が1.0×103Pa以上1.0×106Pa以下である画像形成方法。
[2]前記樹脂層の粘弾性測定において、前記貯蔵弾性率G’(1)が1.3×104Pa以上7.0×105Pa以下である、[1]に記載の画像形成方法。
[3]前記樹脂層の粘弾性測定において、周波数1Hzかつ昇温速度3℃/分の条件にて30℃から100℃まで測定した際の40℃における貯蔵弾性率G’(2)が1.0×108Pa以上である、[1]または[2]に記載の画像形成方法。
[4]前記樹脂層を軟化させる工程をさらに有する、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の画像形成方法。
[5]前記樹脂層を軟化させる工程は、前記樹脂層を加熱することにより行われる、[4]に記載の画像形成方法。
[6]前記粉体を供給する工程は、軟化した前記樹脂層の表面に粉体を供給することにより行われる、[4]または[5]に記載の画像形成方法。
[7]前記樹脂層の表面に供給された粉体を配向させる工程を含む、[6]に記載の画像形成方法。
[8]前記粉体の配向は、前記粉体が供給された樹脂層の表面の摺擦により行われる、[7]に記載の画像形成方法。
[9]前記粉体が供給された樹脂層の表面を摺擦する工程は、樹脂製画像と、前記樹脂層の表面に接して配置された摺擦部材と、のいずれかまたは双方を、前記樹脂製画像と前記摺擦部材との間に相対速度差が生じるように移動させることにより行われる、[8]に記載の画像形成方法。
[10]前記粉体は粉体粒子を含む、[1]〜[9]のいずれか1項に記載の画像形成方法。
[11]前記粉体粒子の表面の算術平均高さSaは8nm以上250nm以下である、[10]に記載の画像形成方法。
[12]前記粉体粒子は扁平形粒子である、[10]または[11]に記載の画像形成方法。
[13]前記粉体粒子は金属粒子である、[10]〜[12]のいずれか1項に記載の画像形成方法。
[14]前記樹脂層はトナー粒子により構成された樹脂層である、[1]〜[13]のいずれか1項に記載の画像形成方法。
[15]記録媒体と、前記記録媒体上に形成された樹脂層とを含む樹脂製画像が有する前記樹脂層を軟化する工程と、前記樹脂層の表面に粉体を供給する工程と、を有する加飾画像を形成する画像形成方法において、前記樹脂層の粘弾性測定において、周波数1Hzかつ昇温速度3℃/分の条件にて30℃から100℃まで測定した際の90℃における貯蔵弾性率G’(1)が1.0×103Pa以上1.0×106Pa以下である画像形成方法。
上記記録媒体は、その上に樹脂層が配置されるものであれば特に制限されない。記録媒体の例には、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙またはコート紙などの塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、プラスチックフィルム、樹脂製フィルム、布などの各種が含まれる。記録媒体の色は特に制限されない。
上記樹脂層は樹脂を含む層であり、粘弾性測定において、周波数1Hzかつ昇温速度3℃/分の条件にて30℃から100℃まで測定した際の90℃における貯蔵弾性率G’(1)が1.0×103Pa以上1.0×106Pa以下であれば特に制限されない。
また平均円形度は、各粒子の円形度を足し合わせ、測定した全粒子数で割った算術平均値である。
現像剤は、トナー粒子とキャリア粒子とを、混合装置を用いて混合することで製造することができる。混合装置の例には、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合器が含まれる。キャリア粒子およびトナー粒子の合計に対するトナー粒子の比率(トナー濃度)は4.0〜8.0質量%であることが好ましい。トナー粒子の比率が4.0〜8.0質量%であることで、トナーの帯電量が適切となり、初期および連続印字後の画質がより良好となる。
記録媒体上に樹脂層を形成する工程は、上記記録媒体上に樹脂層を形成することができれば特に制限されない。記録媒体上に樹脂層を形成する工程は、後述する記録媒体上に粉体を供給する工程の前に行われても後に行われてもよい。
記録媒体上に粉体を供給する工程は、上記記録媒体上に粉体を供給することができれば特に制限されない。記録媒体上に粉体を供給する工程は、記録媒体上に樹脂層を形成する工程の前に行われても後に行われてもよい。
本実施形態の画像形成方法は、樹脂層を軟化させる工程を含んでもよい。樹脂層を軟化させる方法の例には、樹脂層を加熱すること、樹脂層に軟化剤を付与すること、加熱と軟化剤の付与とを併用することが含まれるが、これらに限定されない。これらのうちで、粉体が剥離しにくいという観点からは樹脂層を軟化させる方法は加熱が好ましい。樹脂層を軟化させる工程は、樹脂層の表面に粉体を供給する工程の後に行われてもよいし、前に行われてもよいし、同時に行われてもよい。
本実施形態の画像形成方法は、樹脂層の表面に粉体を供給する工程を含んでもよい。
粉体は、樹脂層の表面に供給され、樹脂層および粉体に応じた加飾効果を奏する。粉体は粉体粒子が集合したものである。粉体粒子の例には、金属粒子、樹脂粒子、熱応答性材料を含む粒子、磁性粒子、非磁性粒子などが含まれる。粉体は、たとえば、メタリック感のある加飾効果を得たい場合、金属粒子を含むものであることが好ましい。また、粉体粒子は異なる2種以上の材料からなるものであってもよい。粉体粒子の形状は、球形粒子であってもよいし、非球形粒子であってもよい。粉体は、合成品であってもよいし市販品であってもよい。粉体は、異なる二種以上の粉体粒子の混合品であってもよい。なお、粉体はトナーではない。
本実施形態の画像形成方法は、樹脂層の表面に供給された粉体を配向させる工程を含んでいてもよい。
本発明の別の実施形態に係る画像形成装置について図2を用いて説明する。画像形成装置1は、図2に示されるように、樹脂製画像形成部60と表面処理部70とを有する。樹脂製画像形成部60は、記録媒体とその上に配置されている樹脂層とを含む樹脂製画像を作製する部分である。表面処理部70は、樹脂製画像形成部60で形成された樹脂製画像の表面を処理して加飾する部分である。
本実施形態における樹脂層は、「AccurioPressC2060」(コニカミノルタ株式会社製、「AccurioPress」は同社の登録商標)の改造機に現像剤を収容し、記録媒体上に出力することで形成した。当該現像剤の作製に用いられる、コア粒子用ビニル樹脂粒子分散液1〜4、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液C1、着色粒子分散液、シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1、S2を以下のように調製した。
(第1段重合)
撹拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ラウリル硫酸ナトリウム8質量部およびイオン交換水3000質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた溶液を添加し、再度液温を80℃として、下記単量体の混合液を1時間かけて滴下した。
スチレン 480.0質量部
n−ブチルアクリレート 250.0質量部
メタクリル酸 68.0質量部
撹拌装置、温度センサー、冷却管及び窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱した。加熱後、上記第1段重合により調製したビニル樹脂粒子分散液(1−a)を固形分換算で80質量部と、下記単量体、連鎖移動剤及び離型剤を90℃にて溶解させた混合液とを添加した。
スチレン 285.0質量部
n−ブチルアクリレート 95.0質量部
メタクリル酸 20.0質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート(連鎖移動剤) 1.5質量部
ベヘン酸ベヘニル(離型剤、融点73℃) 151.0質量部
上記第2段重合により得られたビニル樹脂粒子分散液(1−b)にさらにイオン交換水400質量部を添加し、よく混合した後、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた溶液を添加した。さらに、82℃の温度条件下で、下記単量体及び連鎖移動剤の混合液を1時間かけて滴下した。
スチレン 454.8質量部
2−エチルヘキシルアクリレート 143.2質量部
メタクリル酸 52.0質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8.0質量部
ビニル樹脂粒子分散液(1−b)において、ベヘン酸ベヘニルを190.0質量部へ変更した以外は同様にして、ビニル樹脂粒子分散液(2−b)を調製し、コア用ビニル樹脂粒子分散液2を調製した。当該分散液中のビニル樹脂2の重量平均分子量(Mw)は31,000であった。また、分散液中のビニル樹脂粒子は、体積基準のメジアン径が230nmであった。
ビニル樹脂粒子分散液(1−b)において、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート(連鎖移動剤)を0.75質量部、かつベヘン酸ベヘニルを88.0質量部へ、またコア粒子用ビニル樹脂粒子分散液1においてn−オクチル−3−メルカプトプロピオネート(連鎖移動剤)を4.0質量部へ変更した以外は同様にして、コア用ビニル樹脂粒子分散液3を調製した。当該分散液中のビニル樹脂3の重量平均分子量(Mw)は37,000であった。また、分散液中のビニル樹脂粒子は、体積基準のメジアン径が240nmであった。
ビニル樹脂粒子分散液(2−b)において、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート(連鎖移動剤)を3.0質量部へ、またコア粒子用ビニル樹脂粒子分散液2においてn−オクチル−3−メルカプトプロピオネート(連鎖移動剤)を16.0質量部へ変更した以外は同様にして、コア用ビニル樹脂粒子分散液4を調製した。当該分散液中のビニル樹脂4の重量平均分子量(Mw)は25,000であった。また、分散液中のビニル樹脂粒子は、体積基準のメジアン径が220nmであった。
(結晶性ポリエステル樹脂の合成)
両反応性単量体を含む、下記のスチレン・アクリル重合セグメント(StAc)の原料単量体およびラジカル重合開始剤を滴下ロートに入れた。
スチレン 36.0質量部
n−ブチルアクリレート 13.0質量部
アクリル酸 2.0質量部
ジ−t−ブチルパーオキサイド(重合開始剤) 7.0質量部
また、下記の結晶性ポリエステル重合セグメント(CPEs)の原料単量体を、窒素ガス導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
1,4−ブタンジオール 153質量部
次いで、撹拌下でスチレン・アクリル重合セグメント(StAc)の原料単量体を90分間かけて滴下し、60分間熟成を行った後、減圧下(8kPa)にて未反応の原料単量体を除去した。なお、このとき除去された原料単量体の量は、上記の仕込みの原料単量体に対してごく微量であった。その後、エステル化触媒としてチタンテトラブトキサイド(Ti(O−n−Bu)4)を0.8質量部投入し、235℃まで昇温し、常圧下(101.3kPa)にて5時間、さらに減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。
上記で得られた、結晶性ポリエステル樹脂72質量部をメチルエチルケトン72質量部に、70℃で30分撹拌し、溶解させた。次に、この溶解液に、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液2.5質量部を添加した。この溶解液を撹拌器を有する反応容器に入れ、撹拌しながら、70℃に温めた水252質量部を70分間にわたって滴下混合した。滴下の途中で容器内の液は白濁化し、全量滴下後に均一に乳化状の状態を得た。
(シェル層用非晶性ポリエステル樹脂の合成)
両反応性単量体を含む、下記のスチレン・アクリル重合セグメント(StAc)の原料単量体およびラジカル重合開始剤を滴下ロートに入れた。
スチレン 80.0質量部
n−ブチルアクリレート 20.0質量部
アクリル酸 10.0質量部
ジ−t−ブチルパーオキサイド(重合開始剤) 16.0質量部
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 200.0質量部
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 85.7質量部
テレフタル酸 66.9質量部
フマル酸 47.4質量部
上記で得られた、シェル層用非晶性ポリエステル樹脂72質量部をメチルエチルケトン72質量部に、70℃で30分撹拌し、溶解させた。次に、この溶解液に、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液3.0質量部を添加した。この溶解液を撹拌器を有する反応容器に入れ、撹拌しながら、70℃に温めた水252質量部を70分間にわたって滴下混合した。滴下の途中で容器内の液は白濁化し、全量滴下後に均一に乳化状の状態を得た。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム5.0質量部およびイオン交換水2500質量部を入れ、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。
ラウリル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加した溶液を撹拌しながら、銅フタロシアニン(C.I.ピグメントブルー15:3)420質量部を徐々に添加した。撹拌装置クレアミックス(登録商標)(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子分散液を調製した。当該分散液中の着色剤粒子は、体積基準のメジアン径が110nmであった。
撹拌装置、温度センサーおよび冷却管を取り付けた反応容器に、コア粒子用ビニル樹脂粒子分散液1を321質量部(固形分換算)、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム塩を樹脂比で1質量%(固形分換算)およびイオン交換水2000質量部を投入した。室温(25℃)下、5モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。さらに、着色剤粒子分散液30質量部(固形分換算)を投入し、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解させた溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて添加した。3分間放置した後、60分間かけて80℃まで昇温し、液温が80℃に到達した後、粒径の成長速度が0.01μm/分となるように撹拌速度を調整し、コールターマルチサイザー3(コールター・ベックマン社製)により測定した体積基準のメジアン径が6.0μmになるまで成長させた。
撹拌装置、温度センサーおよび冷却管を取り付けた反応容器に、コア粒子用ビニル樹脂粒子分散液1を285質量部(固形分換算)、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液C1を36質量部(固形分換算)、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム塩を樹脂比で1質量%(固形分換算)およびイオン交換水2000質量部を投入した。室温(25℃)下、5モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。さらに、着色剤粒子分散液30質量部(固形分換算)を投入し、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解させた溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて添加した。3分間放置した後、60分間かけて80℃まで昇温し、液温が80℃に到達した後、粒径の成長速度が0.01μm/分となるように撹拌速度を調整し、コールターマルチサイザー3(コールター・ベックマン社製)により測定した体積基準のメジアン径が6.0μmになるまで成長させた。
次いで、固液分離し、脱水したトナーケーキをイオン交換水に再分散し固液分離する操作を3回繰り返して洗浄したのち、40℃で24時間乾燥させることにより、トナー粒子を得た。
トナー1またはトナー2の製造において、コア粒子用ビニル樹脂粒子分散液の種類や添加量(固形分換算)と、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の添加量(固形分換算)と、シェル層用樹脂粒子分散液の種類や添加量(固形分換算)を表1に記載のように変更したこと以外は、トナー1またはトナー2と同様にしてトナー3〜10(トナー粒子3〜10)を製造した。
上記で作製したトナー1〜10(トナー粒子1〜10)のそれぞれに対し、シリコーン樹脂で被覆したキャリア粒子(体積基準のメジアン径=60μmのフェライトキャリア)を加えることで現像剤1〜10を作製した。具体的には、トナー濃度が6質量%となるように、キャリア粒子とトナー粒子とを混合して現像剤1〜10を作製した。
2−1. 画像の作製
「AccurioPressC2060」(コニカミノルタ株式会社製、「AccurioPress」は同社の登録商標)の改造機に現像剤を収容し、当該改造機を用いて2cm×2cmの正方形のパッチ画像を上記の記録媒体上に形成し、記録媒体上に当該パッチ画像を有するトナー画像(樹脂層)を出力した。なお、記録媒体は、ニューカラーR ゆき(リンテック社製)を使用した。
・粉体1・・・金属粒子であり、扁平形粒子である粒子からなる試作品(パウダーテック社製)
・粉体2・・・ユニコーンパウダー(coconail社製)
・粉体3・・・金属粒子であり、扁平形粒子である粒子からなる試作品(パウダーテック社製)
・粉体4・・・
・粉体5・・・メタシャインME2025PSS2金属粒子であり、扁平形粒子である粒子からなる試作品(パウダーテック社製)(日本板硝子社製)
・粉体6・・・メタシャインME2025PS(日本板硝子社製)
・粉体7・・・UBS−0010E(ユニチカ社製)
(粉体の表面の算術平均高さSa)
粉体の領域1(表)および領域2(裏)の算術平均高さSaはVK−X200Series(キーエンス社製)を用いて測定した。具体的には、粉体の領域1(表)、粉体の領域2(裏)のそれぞれについて、対物レンズ150倍で撮影し、一つの粒子を基準に面傾き補正を行った。面傾き補正した粒子の10μm×10μmの領域を選択し、Saを計測した。なお、計測する領域は粒子の大きさによって適宜変更した。粉体の表面の算術平均高さSaの測定結果を以下の表2に示す。なお、粉体1〜6は金属粒子であり、扁平形粒子である粒子からなる粉体であり、粉体7は球形粒子からなる粉体である。
上記のトナー1〜10のそれぞれを0.2g計量し、圧縮成形機で25MPaの圧力を印可して加圧成型を行い、直径10mmの円柱状ペレットを作製した。
周波数:1Hz
昇温速度:3℃/分
軸方向力:0g
感度:10g
初期歪み:0.01%
歪み調節:30.0%
最小歪み:0.01%
最大歪み:10.0%
最小トルク:1g・cm
最大トルク:80g・cm
サンプリング間隔:1.0℃/pt
得られた加飾画像の定着強度を、メンディングテープ剥離法により評価した。以下、メンディングテープ剥離法について説明する。
粉体による加飾画像の隠ぺい率(%)={(加飾画像中の粉体によって覆われている部分の面積)/(加飾画像の面積)}×100
2)「メンディングテープ」(住友3M社製:NO.810−3−12)を加飾画像に軽く貼り付けた。
3)1kPaの圧力でテープの上を3.5回、底面が5cm×5cmの重りで往復し擦り付けた。
4)180℃の角度、200gの力でテープを剥がすことで剥離試験を行った。
5)剥離試験後の加飾画像について、キーエンス製デジタルマイクロスコープVHX−6000を用いて倍率100倍で写真を撮影し、株式会社ニレコ製LUSEX−APにて二値化処理を行った。これにより、粉体による加飾画像の剥離後の隠ぺい率を上記と同様に算出した。
6)はがれ率を以下のように算出した。
はがれ率[%]=100−{(粉体による加飾画像の剥離試験後の隠ぺい率/粉体による加飾画像の隠ぺい率)}×100
最終画像の外観を、熟練の技術者10名によって目視で観察し、以下のように判定した。以下の実施例および比較例のいずれの判定も、全員一致した。
・グリッター調(粉体粒子がランダムに樹脂層の内部に一部が押し込まれた状態で配向しており、目視で乱反射が認められ、像の投影が実質的に認められない状態)
・シアンパール様グリッター調(粉体粒子は、ランダムに樹脂層の内部に一部が押し込まれた状態で配向したものと、樹脂層の表面に沿って配向したものとがあるため、目視で、乱反射によるグリッター調のみとはならず、パール調による濁り観および光沢が僅かに認められる状態)
・不均一なグリッター調(画像がこすれ、樹脂層色の濃度差が生じたり、下地である記録媒体が見えたりする不均一な状態)
・マット調(球形粒子が付着しているため下地画像の光沢感はなく、光沢度が低い状態)
11 光源
12 光学系
13 撮像素子
14 画像処理部
21 感光体ドラム
22 帯電部
23 光書込部
24 現像装置
25 ドラムクリーナー
26 中間転写ベルト
27 定着部
31 送り出しローラ
32 さばきローラ
33 搬送ローラ
34 ループローラ
35 レジストローラ
36 排紙ローラ
37 用紙反転部
41〜43 給紙トレイ
60 樹脂製画像形成部
70 表面処理部
74 摺擦ローラ
75 ヒータ
90 軟化剤
97 軟化剤供給部
98 粉体供給部
98a 容器
98b 搬送スクリュー
98c ブラシローラ
98d フリッカー
99 粉体回収部
100 樹脂層
110 樹脂製画像
200 粉体粒子
S 記録媒体
Claims (15)
- 記録媒体上に樹脂層を形成する工程と、
記録媒体上に粉体を供給する工程と、
を有する、樹脂層と粉体とが接触してなる加飾画像を形成する画像形成方法であって、
前記樹脂層の粘弾性測定において、周波数1Hzかつ昇温速度3℃/分の条件にて30℃から100℃まで測定した際の90℃における貯蔵弾性率G’(1)が1.0×103Pa以上1.0×106Pa以下である画像形成方法。 - 前記樹脂層の粘弾性測定において、前記貯蔵弾性率G’(1)が1.3×104Pa以上7.0×105Pa以下である、請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記樹脂層の粘弾性測定において、周波数1Hzかつ昇温速度3℃/分の条件にて30℃から100℃まで測定した際の40℃における貯蔵弾性率G’(2)が1.0×108Pa以上である、請求項1または2に記載の画像形成方法。
- 前記樹脂層を軟化させる工程をさらに有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記樹脂層を軟化させる工程は、前記樹脂層を加熱することにより行われる、請求項4に記載の画像形成方法。
- 前記粉体を供給する工程は、軟化した前記樹脂層の表面に粉体を供給することにより行われる、請求項4または5に記載の画像形成方法。
- 前記樹脂層の表面に供給された粉体を配向させる工程を含む、請求項6に記載の画像形成方法。
- 前記粉体の配向は、前記粉体が供給された樹脂層の表面の摺擦により行われる、請求項7に記載の画像形成方法。
- 前記粉体が供給された樹脂層の表面を摺擦する工程は、樹脂製画像と、前記樹脂層の表面に接して配置された摺擦部材と、のいずれかまたは双方を、前記樹脂製画像と前記摺擦部材との間に相対速度差が生じるように移動させることにより行われる、請求項8に記載の画像形成方法。
- 前記粉体は粉体粒子を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記粉体粒子の表面の算術平均高さSaは8nm以上250nm以下である、請求項10に記載の画像形成方法。
- 前記粉体粒子は扁平形粒子である、請求項10または11に記載の画像形成方法。
- 前記粉体粒子は金属粒子である、請求項10〜12のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記樹脂層はトナー粒子により構成された樹脂層である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 記録媒体と、前記記録媒体上に形成された樹脂層とを含む樹脂製画像が有する前記樹脂層を軟化する工程と、前記樹脂層の表面に粉体を供給する工程と、を有する加飾画像を形成する画像形成方法において、
前記樹脂層の粘弾性測定において、周波数1Hzかつ昇温速度3℃/分の条件にて30℃から100℃まで測定した際の90℃における貯蔵弾性率G’(1)が1.0×103Pa以上1.0×106Pa以下である画像形成方法。
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