JP5949812B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
A:T0(℃)におけるトナー粒子の貯蔵弾性率G'(T0)(mPa)と(T0+10)(℃)におけるトナー粒子の貯蔵弾性率G'(T0+10)(mPa)とが下記式(1)、(2)を満たす
G'(T0)/G'(T0+10)≧10・・・式(1)
40≦T0≦60 ・・・式(2)
B:70℃におけるトナー粒子の貯蔵弾性率G'(70℃)が3×105 mPa以上3×107 mPa以下である
C:トナー粒子の貯蔵弾性率は70℃以上100℃以下において極小値及び極大値を有さず、70℃におけるトナー粒子の貯蔵弾性率G'(70℃)と100℃におけるトナー粒子の貯蔵弾性率G'(100℃)とが下記式(3)を満たす
G'(70℃)/G'(100℃)≦10・・・式(3)。
本発明の画像形成方法は、静電潜像現像剤の準備工程と転写工程と定着工程とを含む。
静電潜像用現像剤の構成を説明してから、その製造方法を説明する。
静電潜像用現像剤は、例えば、複写機、プリンタ、デジタル印刷機もしくは簡易印刷機等の電子写真方式の画像形成装置において用いられる電子写真用液体現像剤、塗料、静電記録用液体現像剤、インクジェットプリンタ用油性インク又は電子ペーパー用インク等として有用である。静電潜像用現像剤には、一般的に、液体現像剤と乾式現像剤とが含まれる。
液体現像剤に含まれるトナー粒子及び乾式現像剤に含まれるトナー粒子は、それぞれ、樹脂と着色剤とを含む。記録媒体へのトナー粒子の付着量を所定の範囲内とした場合に所望の画像濃度が得られるように、トナー粒子における樹脂及び着色剤のそれぞれの含有量を決定することが好ましい。液体現像剤に含まれるトナー粒子では、トナー粒子の定着性と液体現像剤のトナーの着色力(トナー付着量に対する画像濃度)との観点から、液体現像剤におけるトナー粒子の含有率は、好ましくは10〜50質量%であり、より好ましくは15〜45質量%であり、さらに好ましくは20〜40質量%である。
A:T0(℃)におけるトナー粒子の貯蔵弾性率G'(T0)(mPa)と(T0+10)(℃)におけるトナー粒子の貯蔵弾性率G'(T0+10)(mPa)とは下記式(1)、(2)を満たす
G'(T0)/G'(T0+10)≧10・・・式(1)
40≦T0≦60・・・・・・・・式(2)
B:70℃におけるトナー粒子の貯蔵弾性率G'(70℃)が3×105 mPa以上3×107 mPa以下である
C:トナー粒子の貯蔵弾性率は70℃以上100℃以下において極小値及び極大値を有さず、G'(70℃)と100℃におけるトナー粒子の貯蔵弾性率G'(100℃)とは下記式(3)を満たす
G'(70℃)/G'(100℃)≦10・・・式(3)。
液体現像剤に含まれるトナー粒子は、第1樹脂を含むことが好ましく、第1樹脂と第2樹脂とを含むことがより好ましい。
樹脂は、下記D〜Gを満たすことが好ましい。
D:樹脂は、ポリエステル樹脂に由来する成分がイソシアネート基を含む化合物により鎖長されてなるウレタン変性ポリエステル樹脂である第1樹脂を80質量%以上含む
「ポリエステル樹脂に由来する成分」は、ポリエステル樹脂の末端から1つ以上の原子が外れたものを意味し、ポリエステル樹脂の両末端のそれぞれから1つの水素原子が外れたものと、ポリエステル樹脂の片方の末端から1つの水素原子が外れたものとを含む
「鎖長」は、ウレタン変性ポリエステル樹脂が線形となるようにポリエステル樹脂に由来する成分とイソシアネート基を含む化合物とが結合されることを意味する
E:ポリエステル樹脂に由来する成分は、酸成分に由来する構成単位と、アルコール成分に由来する構成単位とを含む
F:酸成分に由来する構成単位及びアルコール成分に由来する構成単位に占める脂肪族モノマーに由来する構成単位の割合は、80質量%以上である
G:ウレタン変性ポリエステル樹脂のウレタン基濃度は0.5%以上5%以下である。
(熱分解の条件)
装置:フロンティア・ラボ株式会社製のPY−2020iD
試料の質量:0.1mg
加熱温度:550℃
加熱時間:0.5分
(ウレタン基濃度の測定条件)
装置:株式会社島津製作所製のQP2010
カラム:フロンティア・ラボ株式会社製のUltraALLOY−5(内径:0.25mm,長さ:30m,厚さ:0.25μm)
昇温条件:昇温範囲:100℃〜320℃(320℃で保持)、昇温速度:20℃/分。
ウレタン変性ポリエステル樹脂の数平均分子量Mnは10000以上50000以下であることが好ましい。Mnが10000以上であれば、樹脂が定着時に過度に柔らかくなることが防止され、よって、高温オフセットの発生を防止できる。Mnが50000以下であれば、樹脂が定着時に溶融し難いことが防止され、よって、定着強度を高く維持することができる。より好ましくは、Mnが10000以上30000以下である。
測定装置:東ソー株式会社製の「HLC-8120」
カラム:東ソー株式会社製の「TSKgelGMHXL」(2本)と東ソー(株)製の「TSKgelMultiporeHXL-M」(1本)
試料溶液:0.25質量%のTHF溶液
カラムへの試料溶液の注入量:100μl
流速:1ml/分
測定温度:40℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:東ソー株式会社製の標準ポリスチレン(TSK standard POLYSTYRENE)12点(分子量:500、1050、2800、5970、9100、18100、37900、96400、190000、355000、1090000、2890000)。
測定装置:東ソー(株)製の「HLC-8220GPC」
カラム:「TSK guardcolumn α」(1本)と「TSKgel α-M」(1本)
試料溶液:0.125質量%のジメチルホルムアミド溶液
カラムへのジメチルホルムアミド溶液の注入量:100μl
流速:1ml/分
測定温度:40℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:東ソー(株)製の標準ポリスチレン(TSK standard PОLYSTYRENE)12点(分子量:500、1050、2800、5970、9100、18100、37900、96400、190000、355000、1090000、2890000)。
「結晶性」とは、樹脂の軟化開始温度(以下「Tm」と略記する)と樹脂の融解熱の最大ピーク温度(以下「Ta」と略記する)との比(Tm/Ta)が0.8以上1.55以下であることを意味し、DSC法(示差走査熱量測定法、DSCはDifferential Scanning Calorimetryの略語である)により得られた熱量変化の結果が階段状の吸熱量変化を示すのではなく明確な吸熱ピークを有することを意味する。なお、TmとTaとの比(Tm/Ta)が1.55より大きければ、その樹脂は結晶性に優れないと言え、その樹脂は非結晶性を有するとも言える。
第2樹脂は、例えば、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂又はポリカーボネート樹脂等であることが好ましく、これら2種以上が混合されたものであっても良い。第2樹脂は、より好ましくはビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂及びエポキシ樹脂のうちの少なくとも1つであり、さらに好ましくはポリエステル樹脂及びポリウレタン樹脂のうちの少なくとも1つである。これにより、トナー粒子の形状が球形となる。
ビニル樹脂は、重合性二重結合を有する単量体が単独重合されて得られた単独重合体であっても良いし、重合性二重結合を有する二種以上の単量体が共重合されて得られた共重合体であっても良い。重合性二重結合を有する単量体は、例えば、下記(1)〜(9)であることが好ましい。
重合性二重結合を有する炭化水素は、例えば、下記(1−1)で示す重合性二重結合を有する脂肪族炭化水素、又は、下記(1−2)で示す重合性二重結合を有する芳香族炭化水素等であることが好ましい。
重合性二重結合を有する脂肪族炭化水素は、例えば、下記(1−1−1)で示す重合性二重結合を有する鎖状炭化水素、又は、下記(1−1−2)で示す重合性二重結合を有する環状炭化水素等であることが好ましい。
重合性二重結合を有する鎖状炭化水素は、例えば、炭素数が2〜30のアルケン(例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン又はオクタデセン等)、又は、炭素数が4〜30のアルカジエン(例えば、ブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン又は1,7−オクタジエン等)等であることが好ましい。
重合性二重結合を有する環状炭化水素は、例えば、炭素数が6〜30のモノ又はジシクロアルケン(例えば、シクロヘキセン、ビニルシクロヘキサン又はエチリデンビシクロヘプタン等)、又は、炭素数が5〜30のモノ又はジシクロアルカジエン(例えば、シクロペンタジエン又はジシクロペンタジエン等)等であることが好ましい。
重合性二重結合を有する芳香族炭化水素は、例えば、スチレン、ビニルナフタレン、又は、スチレンのハイドロカルビル(例えば、炭素数が1〜30のアルキル、シクロアルキル、アラルキル及び/又はアルケニル)置換体(例えば、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン又はトリビニルベンゼン等)等であることが好ましい。
カルボキシル基と重合性二重結合とを有する単量体は、例えば、炭素数が3〜15の不飽和モノカルボン酸[例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸又は桂皮酸等]、炭素数が3〜30の不飽和ジカルボン酸(無水物)[例えば、(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、(無水)シトラコン酸又はメサコン酸等]、又は、炭素数が3〜10の不飽和ジカルボン酸のモノアルキル(炭素数が1〜10)エステル(例えば、マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノデシルエステル、フマル酸モノエチルエステル、イタコン酸モノブチルエステル又はシトラコン酸モノデシルエステル等)等であることが好ましい。本明細書では、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を意味する。
スルホ基と重合性二重結合とを有する単量体は、例えば、ビニルスルホン酸、α−メチルスチレンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、又は、2−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2−ジメチルエタンスルホン酸等であることが好ましい。スルホ基と重合性二重結合を有する単量体の塩は、例えば、上記「(2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体」において「上記単量体の塩」として列挙した塩であることが好ましい。
ホスホノ基と重合性二重結合とを有する単量体は、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェート、又は、2−アクリロイルオキシエチルホスホン酸等であることが好ましい。ホスホノ基と重合性二重結合を有する単量体の塩は、例えば、上記「(2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体」において「上記単量体の塩」として列挙した塩であることが好ましい。
ヒドロキシル基と重合性二重結合とを有する単量体は、例えば、ヒドロキシスチレン、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、又は、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等であることが好ましい。
重合性二重結合を有する含窒素単量体は、例えば、下記(6−1)〜(6−4)で示す単量体であることが好ましい。
アミノ基と重合性二重結合とを有する単量体は、例えば、アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(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、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−アミノエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アリルアミン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、クロチルアミン、N,N−ジメチルアミノスチレン、メチル−α−アセトアミノアクリレート、ビニルイミダゾール、N−ビニルピロール、N−ビニルチオピロリドン、N−アリールフェニレンジアミン、アミノカルバゾール、アミノチアゾール、アミノインドール、アミノピロール、アミノイミダゾール、又は、アミノメルカプトチアゾール等であることが好ましい。
アミド基と重合性二重結合tpを有する単量体は、例えば、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N’−メチレン−ビス(メタ)アクリルアミド、桂皮酸アミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジベンジル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミド、又は、N−ビニルピロリドン等であることが好ましい。
ニトリル基と重合性二重結合とを有する炭素数が3〜10の単量体は、例えば、(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン、又は、シアノアクリレート等であることが好ましい。
ニトロ基と重合性二重結合とを有する炭素数が8〜12の単量体は、例えば、ニトロスチレン等であることが好ましい。
エポキシ基と重合性二重結合とを有する炭素数が6〜18の単量体は、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート等であることが好ましい。
ハロゲン元素と重合性二重結合とを有する炭素数が2〜16の単量体は、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、アリルクロライド、クロロスチレン、ブロムスチレン、ジクロロスチレン、クロロメチルスチレン、テトラフルオロスチレン、又は、クロロプレン等であることが好ましい。
重合性二重結合を有する炭素数が4〜16のエステルは、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル−4−ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、エチル−α−エトキシアクリレート、炭素数が1〜11のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[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)アクリレート又は2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等]、ジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数が2〜8の直鎖アルキル基、分枝アルキル基又は脂環式のアルキル基である)、ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数が2〜8の直鎖アルキル基、分枝アルキル基又は脂環式のアルキル基である)、ポリ(メタ)アリロキシアルカン類(例えば、ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタン又はテトラメタアリロキシエタン等)、ポリアルキレングリコール鎖と重合性二重結合を有する単量体[例えば、ポリエチレングリコール(Mn=300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(Mn=500)モノ(メタ)アクリレート、メチルアルコールEO10モル付加物(メタ)アクリレート又はラウリルアルコールEO30モル付加物(メタ)アクリレート等]、又は、ポリ(メタ)アクリレート類{例えば、多価アルコール類のポリ(メタ)アクリレート[例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート又はポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等]}等であることが好ましい。本明細書では、「(メタ)アリロ」は、アリロ及び/又はメタアリロを意味する。
第2樹脂の融点は、好ましくは0〜220℃であり、より好ましくは30〜200℃であり、さらに好ましくは40〜80℃である。第2樹脂の融点は、示差走査熱量測定装置(セイコーインスツル(株)製の「DSC20」又は「SSC/580」等)を用いてASTM D3418−82に規定の方法に準拠して測定されたものである。
結晶性ポリエステル樹脂は、溶融時に、非晶性ポリエステル樹脂と相溶してトナー粘度を著しく低下させる。よって、結晶性ポリエステル樹脂を用いれば、低温定着性に更に優れたトナー粒子が得られる。また、トナー粒子が結晶性ポリエステル樹脂を含む場合、結晶性ポリエステル樹脂は、そのシャープメルト性を向上させるためには、脂肪族モノマーで構成された脂肪族結晶性ポリエステル樹脂であることがより好ましい。
酸由来構成成分となるための酸としては、種々のジカルボン酸が挙げられるが、例えば直鎖型の脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
アルコール由来構成成分となるためのアルコールは、脂肪族ジオールが好ましい。例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9―ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ドデカンジオール、1,12−ウンデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール又は1,20−エイコサンジオール等が好ましいが、この限りではない。入手容易性又はコスト等を考慮すると、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール又は1,10−デカンジオールがより好ましい。
本実施形態で好適に使用できる非晶性ポリエステル樹脂は、主として多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものであることが好ましい。
ポリエステル樹脂の製造方法は、特に限定されず、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法であることが好ましい。モノマーの種類によって直接重縮合又はエステル交換法等を使い分けてポリエステル樹脂を製造することが好ましい。
液体現像剤に含まれる着色剤及び乾式現像剤に含まれる着色剤は、0.3μm以下の粒径を有することが好ましい。これにより、着色剤の分散性の低下が防止され、よって、光沢度を高く維持することができる。したがって、所望の色目が実現される。
液体現像剤に含まれるトナー粒子は、樹脂及び着色剤以外に顔料分散剤等の添加剤を必要に応じて含んでいても良い。顔料分散剤は、着色剤(顔料)をトナー粒子中で均一に分散させる作用を有するものであり、塩基性分散剤であることが好ましい。塩基性分散剤とは、以下に定義されるものをいう。すなわち、顔料分散剤0.5gと蒸留水20mlとをガラス製スクリュー管に入れ、それをペイントシェーカーを用いて30分間振り混ぜた後、ろ過することにより得られたろ液のpHをpHメータ(商品名:「D−51」、堀場製作所社製)を用いて測定し、そのpHが7より大きい場合を塩基性分散剤とする。なお、そのpHが7より小さい場合は、酸性分散剤と呼ぶものとする。
乾式現像剤に含まれるトナー粒子は、樹脂と着色剤とを含むトナー母材が流動化剤又はクリーニング助剤等の外添剤によって処理されたものであっても良い。外添剤は、例えば、表面が疏水化処理されたシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子又は酸化セリウム微粒子等であることが好ましい。これらを1種単独で使用しても良いし、2種以上を混合して使用しても良い。上記疏水化処理は、例えば、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤又はシリコーンオイル等を用いて処理することを意味する。また、クリーニング性を改善する目的での助剤として、ステアリン酸亜鉛を併用しても良いし、ステアリン酸カルシウム又はステアリン酸マグネシウム等の金属石鹸を併用しても良いし、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム又はチタン酸マグネシウム等の研磨剤を併用しても良い。
液体現像剤に含まれるトナー粒子は、0.5μm以上5.0μm以下の体積基準のメジアン径(以下単に「メジアン径」と記す)を有することが好ましい。メジアン径が0.5μm未満であれば、トナー粒子の粒径が小さすぎるので、電界でのトナー粒子の移動性の悪化を招くことがあり、よって、現像性の低下を招くことがある。一方、メジアン径が5.0μmを超えると、トナー粒子の粒径の均一性の低下を招くことがあり、よって、画質の低下を招くことがある。トナー粒子は、0.5μm以上2.0μm以下のメジアン径を有することがより好ましい。
液体現像剤に含まれるトナー粒子は、コア/シェル構造を有することが好ましい。「コア/シェル構造」は、第1樹脂をコアとし、第2樹脂をシェルとする構造である。コア/シェル構造には、第2樹脂が第1粒子(第1粒子は第1樹脂を含む)の表面の少なくとも一部を被覆してなる構造だけでなく、第2樹脂が第1粒子の表面の少なくとも一部に付着してなる構造も含まれる。トナー粒子がコア/シェル構造を有せば、トナー粒子のメジアン径及びトナー粒子の円形度等を制御し易くなる。
[1]:ジェットミル等の公知の乾式粉砕機を用いて、第2樹脂を乾式で粉砕させる。
[2]:第2樹脂の粉末を有機溶媒中に分散させ、ビーズミル又はロールミル等の公知の湿式分散機を用いて湿式で粉砕させる。
[3]:スプレードライヤー等を用いて第2樹脂の溶液を噴霧し、乾燥させる。
[4]:第2樹脂の溶液に対して貧溶媒の添加又は冷却を行なって、第2樹脂を過飽和させて析出させる。
[5]:第2樹脂の溶液を水又は有機溶媒中に分散させる。
[6]:第2樹脂の前駆体を水中で乳化重合法、ソープフリー乳化重合法、シード重合法、又は、懸濁重合法等により重合させる。
[7]:第2樹脂の前駆体を有機溶媒中で分散重合等により重合させる。
静電潜像現像剤が液体現像剤である場合、トナー粒子は絶縁性液体内に分散されている。絶縁性液体は、その抵抗値が静電潜像を乱さない程度(1011〜1016Ω・cm程度)であることが好ましく、臭気及び毒性が低い溶媒であることが好ましい。絶縁性液体としては、一般的には、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、又はポリシロキサン等が挙げられる。特に、低臭気、低害性、コスト等の観点から、絶縁性液体は、ノルマルパラフィン系溶媒又はイソパラフィン系溶媒であることが好ましく、モレスコホワイト(商品名、松村石油研究所社製)、アイソパー(商品名、エクソンモービル社製)、シェルゾール(商品名、シェル石油化学社製)、IPソルベント1620、IPソルベント2028又はIPソルベント2835(いずれも商品名、出光興産社製)等であることが好ましい。
乾式現像剤の2成分系現像剤に含まれるキャリアとしては、特に限定されず、公知のキャリアを用いることができる。例えば、キャリアは、酸化鉄、ニッケル又はコバルト等の磁性金属であっても良いし、フェライト又はマグネタイト等の磁性酸化物であっても良い。また、キャリアとしては、上記磁性金属又は磁性酸化物からなる芯材の表面に樹脂層が形成された樹脂コートキャリアを用いても良いし、上記磁性金属又は磁性酸化物からなる微粉末が樹脂に分散された磁性分散型キャリアを用いても良い。また、マトリックス樹脂に導電材料等が分散された樹脂分散型キャリアを用いても良い。
静電潜像現像剤が液体現像剤である場合、液体現像剤の製造方法は、トナー粒子を絶縁性液体に分散させる工程を含むことが好ましい。
本工程では、樹脂粒子分散液、着色剤分散液及び離型剤分散液をそれぞれ調製する。離型剤は、樹脂粒子に含まれていても良い。なお、必要に応じて、離型剤、内添剤、帯電制御剤又は無機粉体等を含む樹脂粒子分散液を調製しても良い。
まず、水系溶媒と結晶性ポリエステル樹脂又は非晶性樹脂とを混合する。次に、得られた混合液に対して、分散機を用いて剪断力を与える。このようにして樹脂粒子分散液が得られる。分散機は、例えば、ホモミキサー(特殊機化工業株式会社)であっても良いし、スラッシャー(三井鉱山株式会社)、キャビトロン(株式会社ユーロテック)、マイクロフルイダイザー(みずほ工業株式会社)、マントン・ゴーリンホミジナイザー(ゴーリン社)、ナノマイザー(ナノマイザー株式会社)又はスタティックミキサー(ノリタケカンパニー)等の連続式乳化分散機であっても良い。
着色剤を分散させる方法は、特に限定されず、例えば、回転せん断型ホモジナイザー、メディアを有するボールミル、サンドミル又はダイノミル等の一般的な分散機を用いて行うことができる。必要に応じて、樹脂粒子分散液の調製で列挙した界面活性剤又は分散剤を用いることができる。
樹脂粒子分散液の調製で記載の方法と同様の方法にしたがって離型剤分散液を調製することができる。これにより、体積平均粒径が1μm以下の離型剤粒子が分散された離型剤分散液を得ることができる。必要に応じて、樹脂粒子分散液の調製で列挙した界面活性剤又は分散剤を用いても良い。
樹脂粒子分散液に、着色剤分散液を加え、その他の分散液(例えば離型剤分散液等)を必要に応じて加えて原料分散液を得る。この原料分散液に凝集剤を加えて加熱する。樹脂粒子が結晶性ポリエステル等の結晶性樹脂粒子である場合には、結晶性樹脂の融点以下の温度で原料分散液を加熱する。これにより、これらの粒子が凝集されてなる凝集粒子を形成する。
凝集粒子の表面に樹脂粒子を付着させる。例えば、凝集粒子が形成された原料分散液に、非晶性樹脂粒子が分散された樹脂分散液を添加する。これにより、非晶性樹脂からなる被覆層が凝集粒子の表面に形成され、よって、コア/シェル構造を有するトナー粒子が得られる。
凝集工程又は被覆層の形成工程の後に、融合工程を行う。凝集粒子を含む懸濁液のpHを6.5〜8.5程度に制御する。これにより、凝集の進行が停止する。
融合工程の後には、洗浄工程、固液分離工程又は乾燥工程等を行うことが好ましい。洗浄工程では、凝集粒子に付着する分散剤等を塩酸、硫酸又は硝酸等の強酸の水溶液で除去し、ろ液が中性になるまでイオン交換水等で凝集粒子を洗浄することが好ましい。
転写工程では、静電潜像現像剤を記録媒体に転写する。従来公知の方法で静電潜像現像剤を記録媒体に転写することが好ましい。
定着工程では、記録媒体に転写された静電潜像現像剤に含まれるトナー粒子を記録媒体に定着させる。定着工程は、記録媒体を加熱する工程と、200kPa以上800kPa以下の圧力でトナー粒子を記録媒体に定着させる工程とを含む。記録媒体を加熱しながら200kPa以上800kPa以下の圧力で定着させることが好ましい。
200kPa以上800kPa以下の圧力でトナー粒子を記録媒体に定着させると、画像ノイズが少なく所望の光沢度を有する画像を得ることができる。詳細には、この圧力が200kPa以上であれば、トナー粒子は定着時に十分、変形される。よって、所望の光沢度を有する画像が得られる。この圧力が800kPa以下であれば、トナー粒子が定着時に変形し過ぎることを防止できる。よって、画像のエッジ部又は線画像等における乱れが防止されるので、画像品質に優れる。好ましくは、この圧力が400kPa以上である。これにより、光沢度の高い画像が得られる。
43.429ln{G'(70℃)}-347.8≦P≦43.429ln{G'(70℃)}+52.3・・・式(4)。
記録媒体を加熱すると、記録媒体上のトナー粒子が加熱される。トナー粒子を記録媒体に定着させた後の記録媒体の温度T1(℃)が70℃以上100℃以下となるように加熱条件を制御することが好ましい。T1(℃)が70℃以上であれば、所望の光沢度を有する画像を得ることができる。T1(℃)が100℃以上であれば、記録媒体における水分含有量の変化により当該記録媒体が収縮することを防止できる。
本実施形態の画像形成装置は、本実施形態の画像形成方法を実行可能な画像形成装置であり、上記A〜Cを満たすトナー粒子を静電潜像現像剤と、静電潜像現像剤を記録媒体に転写する転写部と、転写部において記録媒体に転写された静電潜像現像剤に含まれるトナー粒子を記録媒体に定着させる定着部と、定着部において記録媒体を加熱する加熱部とを備える。静電潜像現像剤は、上述の液体現像剤又は上述の乾式現像剤であることが好ましい。転写部は、図8に示す転写器を有することが好ましい。定着部及び加熱部は、図4〜図7のいずれかに示す定着器及び加熱部を有することが好ましい。
本実施形態の画像形成方法は、一般的な電子写真方式の画像形成方法であることが好ましい。具体的には、潜像保持体の表面(例えば感光体29の表面)に帯電電位を均一に付与する帯電工程、帯電電位が均一に付与された潜像保持体の表面に静電潜像を形成する露光工程、静電潜像をトナー粒子によって現像してトナー像を形成する現像工程、トナー像を記録媒体に転写する転写工程及びトナー像を記録媒体に定着する定着工程を少なくとも行うことが好ましい。
[液体現像剤の実施例]
<製造例1[シェル粒子の分散液(W1)の製造]>
ガラス製ビーカーに、(メタ)アクリル酸2−デシルテトラデシル100質量部と、メタクリル酸30質量部と、メタクリル酸ヒドロキシエチルとフェニルイソシアネートとの等モル反応物70質量部と、アゾビスメトキシジメチルバレロニトリル0.5質量部とを入れ、20℃で撹拌して混合した。これにより、モノマー溶液を得た。
撹拌装置、加熱冷却装置及び温度計を備えた反応容器に、セバシン酸とアジピン酸とエチレングリコール(モル比0.8:0.2:1)とから得られたポリエステル樹脂(Mn:6000)937質量部とアセトン300質量部とを入れ、撹拌し、アセトンに均一に溶解させた。得られた溶液にIPDIを63質量部を入れ、80℃で6時間反応させた。NCO価が0になったところで、無水テレフタル酸28質量部をさらに追加して180℃で1時間反応させた。これにより、ウレタン変性ポリエステル樹脂であるコア樹脂を得た。得られたコア樹脂800質量部とアセトン1200質量部とをビーカーで攪拌させて、コア樹脂をアセトンに均一に溶解させた。これにより、コア樹脂形成用溶液(Y1)を得た。得られたコア樹脂では、Mnは30000であり、ウレタン基濃度は1.52%であった。コア樹脂形成用溶液(Y1)の固形分濃度は40質量%であった。
撹拌装置、加熱冷却装置及び温度計を備えた反応容器に、セバシン酸とアジピン酸とエチレングリコール(モル比0.8:0.2:1)とから得られたポリエステル樹脂(Mn:4000)937質量部とアセトン300質量部とを入れ、撹拌し、アセトンに均一に溶解させた。得られた溶液にIPDIを63質量部を入れ、80℃で6時間反応させた。NCO価が0になったところで、無水テレフタル酸28質量部をさらに追加して180℃で1時間反応させた。これにより、ウレタン変性ポリエステル樹脂であるコア樹脂を得た。得られたコア樹脂800質量部とアセトン1200質量部とをビーカーで攪拌させて、コア樹脂をアセトンに均一に溶解させた。これにより、コア樹脂形成用溶液(Y2)を得た。得られたコア樹脂では、Mnは11000であり、ウレタン基濃度は1.78%であった。コア樹脂形成用溶液(Y2)の固形分濃度は40質量%であった。
撹拌装置、加熱冷却装置及び温度計を備えた反応容器に、テレフタル酸とビスフェノールAプロピオンオキサイド2付加物(モル比1:1)とから得られたポリエステル樹脂937質量部と、アセトン300質量部とを入れ、撹拌し、アセトンに均一に溶解させた。得られたコア樹脂800質量部とアセトン1200質量部とをビーカーに入れて攪拌し、コア樹脂をアセトンに均一に溶解させた。これにより、非晶性樹脂溶液(Y3)を得た。得られたコア樹脂では、Mnは2500であり、ウレタン基濃度は1.78%であった。非晶性樹脂溶液の固形分濃度は40質量%であった。
ビーカーに、酸性処理銅フタロシアニン(DIC株式会社製「FASTGEN Blue FDB-14」)20質量部と顔料分散剤「アジスパーPB−821」(味の素ファインテクノ株式会社製)5質量部とアセトン75質量部とを入れて撹拌し、酸性処理銅フタロシアニンを均一に分散させた。その後、ビーズミルによって銅フタロシアニンを微分散させた。これにより顔料分散液(P1)を得た。顔料の分散液中の顔料の体積平均粒径は0.2μmであった。
ビーカーに、コア樹脂形成用溶液(Y1)32質量部とコア樹脂形成用溶液(Y2)8質量部とを入れて混合し、コア樹脂形成用溶液(Y4)を得た。コア樹脂形成用溶液(Y4)に含まれるコア樹脂のMnは26000であった。
ビーカーに、コア樹脂形成用溶液(Y1)24質量部とコア樹脂形成用溶液(Y2)16質量部とを入れて混合し、コア樹脂形成用溶液(Y5)を得た。コア樹脂形成用溶液(Y5)に含まれるコア樹脂のMnは23000であった。
ビーカーに、コア樹脂形成用溶液(Y1)16質量部とコア樹脂形成用溶液(Y2)24質量部とを入れて混合し、コア樹脂形成用溶液(Y6)を得た。コア樹脂形成用溶液(Y6)に含まれるコア樹脂のMnは19000であった。
ビーカーにコア樹脂形成用溶液(Y1)40質量部を入れ、コア樹脂形成用溶液(Y7)を得た。コア樹脂形成用溶液(Y7)に含まれるコア樹脂のMnは30000であった。
ビーカーに、コア樹脂形成用溶液(Y1)8質量部とコア樹脂形成用溶液(Y2)32質量部とを入れて混合し、コア樹脂形成用溶液(Y8)を得た。コア樹脂形成用溶液(Y8)に含まれるコア樹脂のMnは15600であった。
ビーカーに、コア樹脂形成用溶液(Y4)24質量部と非晶性樹脂溶液(Y3)16質量部とを入れて混合し、コア樹脂形成用溶液(Y9)を得た。
ビーカーに、コア樹脂形成用溶液(Y6)24質量部と非晶性樹脂溶液(Y3)16質量部とを入れて混合し、コア樹脂形成用溶液(Y10)を得た。
図8に示す転写器を用いて、液体現像剤(Z−1)を記録媒体(王子製紙株式会社製 OKトップコート128g/m2)に転写した。記録媒体の搬送速度は400mm/sであった。感光体29の表面は帯電部30によりプラスに帯電していた。中間転写体33の電位は-400Vであり、二次転写ローラ35の電位は-1200Vであった。
表1、表2に示す液体現像剤を用い、表1、表2に示す圧力Pで定着を行い、表1、表2に示す温度T1となるように加熱温度を調整したことを除いては上記実施例1に記載の方法にしたがって、画像形成を行なった。
75度光沢計(日本電色工業株式会社製「VG-2000」)を用いて、定着された画像のソリッド部の光沢度を測定した。結果を表1、表2に示す。表1、表2では、光沢度が70度以上であった場合にA1と記し、光沢度が60度以上70度未満であった場合にB1と記し、光沢度が50度以上60度未満であった場合にC1と記し、光沢度が50度未満であった場合にD1と記している。光沢度が高いほど、画像は光沢性に優れていると言える。
画像のエッジ部を顕微鏡(株式会社キーエンス製「vhx900」)で500倍に拡大して観察し、定着による画像のエッジ部の乱れの有無を確認した。結果を表1、表2に示す。表1、表2では、乱れが確認されなかった場合にA2と記し、僅かな乱れが確認された場合にB2と記し、著しい乱れが確認された場合にC2と記した。乱れが少ないほど、画像品質に優れると言える。
サンプルの通紙直後に白紙を通紙させて、高温オフセットの発生の有無を観察した。結果を表1、表2に示す。表1、表2では、白紙がトナーで汚れていなかった場合にA3と記し、白紙がトナーで僅かに汚れていた場合にB3と記し、白紙がトナーで顕著に汚れていた場合にC3と記している。高温オフセットが発生すると、第1定着ローラ4又は第2定着ローラ5が汚れ、よって、その汚れが白紙に移る。そのため、白紙がトナーで汚れていなければ、高温オフセットが発生していないと言える。
まず、レーザ回折式粒度分布測定装置(株式会社島津製作所「SALD-2200」)を用いて、液体現像剤に含まれるトナー粒子の平均粒径を測定した。次に、その液体現像剤をサンプル瓶に半分程度まで入れ、そのサンプル瓶を50℃に設定した恒温槽内で24時間保管した。その後、上記レーザ回折式粒度分布測定装置を用いて、液体現像剤に含まれるトナー粒子の平均粒径を測定した。(保管後のトナー粒子の平均粒径)/(保管前のトナー粒子の平均粒径)を求めた。結果を表1、表2に示す。表1、表2では、上記割合が1.1以下である場合にA4と記し、上記割合が1.1を超え1.2以下である場合にB4と記した。この割合が低いほど、保管によるトナー粒子の変形が抑制されているので、保管安定性に優れると言える。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液Aの調製>
1,6−ヘキサンジオール51mol%、ピメリン酸49mol%、ジブチルスズオキシド(触媒)0.08mol%の割合で、これらをフラスコ内で混合した。減圧雰囲気下で220℃まで加熱し、脱水縮合反応を6.5時間、行なった。これにより、結晶性ポリエステル樹脂を得た。
攪拌機、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管が取り付けられた反応容器に、テレフタル酸ジメチル23mol%、イソフタル酸10mol%、ドデセニルコハク酸無水物15mol%、トリメリット酸無水物3mol%、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物5mol%、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物45mol%の割合で、これらを入れた。反応容器内を乾燥窒素ガスで置換した。その後、0.06mol%の割合でジブチルスズオキシド(触媒)を加え、窒素ガス気流下で約190℃で約7時間、撹拌して反応させた。温度を約250℃に上げて約5.0時間、撹拌して反応させた。反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、減圧下で約0.5時間、攪拌して反応させた。このようにして、非晶性ポリエステル樹脂分散液Bを得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂では、ガラス転移点(Tg)が60℃であり、質量平均分子量(Mw)が24000であった。
シアン顔料(DIC株式会社製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン))100質量部とアニオン界面活性剤(第一工業製薬株式会社製、商品名「ネオゲンR」)15部質量部とイオン交換水900質量部とを混合した。得られた混合溶液を、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(株式会社スギノマシン製、商品名「HJP30006」)を用いて約1時間分散させた。これにより、シアン顔料が分散されてなる着色剤分散液Cが得られた。得られた着色剤分散液Cでは、シアン顔料の平均粒径は0.15μmであり、シアン顔料の濃度は25質量%であった。
エステルワックスWEP−5(日本油脂株式会社製)50質量部とアニオン性界面活性剤(第一工業製薬株式会社製、商品名「ネオゲンRK」)5質量部とイオン交換水200質量部とを混合して110℃に加熱した。得られた混合溶液を、ホモジナイザー(株式会社IKA社製、商品名「ウルトラタラックスT50」)を用いて分散させた後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)を用いて分散処理を行なった。このようにして、平均粒径が0.21μmである離型剤が分散されてなる離型剤分散液D(離型剤の濃度が26質量%)を得た。
(トナー粒子の調製)
pHメーター、攪拌羽及び温度計が取り付けられた重合釜に、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aを80質量部、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bを20質量部、アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液)7質量部及びイオン交換水100質量部を入れ、140rpmで15分間攪拌した。この溶液に、着色剤分散液Cを10質量部及び離型剤分散液Dを10質量部を加えた。
撹拌羽根付き高速混合機にフェライトコア100質量部とシクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート(共重合比5/5)の共重合体樹脂粒子5質量部とを入れ、120℃で30分間、撹拌混合した。これにより、機械的衝撃力の作用によって樹脂層がフェライトコアの表面に形成され、メジアン径が40μmであるキャリアが得られた。
トナー粒子の濃度が7質量%となるようにトナー粒子をキャリアに加えた。この溶液をミクロ型V型混合機(筒井理化学機械株式会社製)に入れて、回転速度45rpmで30分間、混合した。このようにして本実施例の乾式現像剤D1を得た。
コニカミノルタ株式会社製の定着装置(商品名「bizhub PRO C6500」)を改造して、定着温度を70℃と100℃とに変更し、定着時の圧力を230kPaと420kPaと580kPaと640kPaとの4つの水準に変更した。改造後の定着装置を用いて、ベタパッチの画像出しを行った。記録媒体としては、王子製紙株式会社製のOKトップコート128g/m2を用いた。
実施例14では、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの質量部を60質量部に変更し、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの質量部を40質量部に変更したことを除いては上記実施例13に記載の方法にしたがって乾式現像剤D2を得た。乾式現像剤D2を用いて、上記実施例13に記載の方法にしたがってベタパッチの画像出しを行った。
[液体現像剤の実施例]に記載の方法にしたがって、光沢度及び画像乱れを測定し、高温オフセットを評価した。その結果を表3に示す。
トナー粒子5gを100ccのガラス管に入れて密閉し、そのガラス管を50℃で24時間、保管した。その後、目開き90μmのメッシュで篩った。その結果を表3に示す。表3に示すように、実施例13、実施例14及び比較例8では、篩残渣が確認されず、耐熱保管性に優れることが分かった。
Claims (12)
- 着色剤と樹脂とを含み下記A〜Cを満たすトナー粒子を有する静電潜像現像剤を準備する工程と、
前記静電潜像現像剤を記録媒体に転写する工程と、
前記記録媒体に転写された静電潜像現像剤に含まれる前記トナー粒子を前記記録媒体に定着させる工程とを含み、
A:T0(℃)における前記トナー粒子の貯蔵弾性率G'(T0)(mPa)と(T0+10)(℃)における前記トナー粒子の貯蔵弾性率G'(T0+10)(mPa)とが下記式(1)、(2)を満たす
G'(T0)/G'(T0+10)≧10・・・式(1)
40≦T0≦60 ・・・式(2)
B:70℃における前記トナー粒子の貯蔵弾性率G'(70℃)が3×105 mPa以上3×107 mPa以下である
C:前記トナー粒子の貯蔵弾性率は70℃以上100℃以下において極小値及び極大値を有さず、70℃における前記トナー粒子の貯蔵弾性率G'(70℃)と100℃における前記トナー粒子の貯蔵弾性率G'(100℃)とが下記式(3)を満たす
G'(70℃)/G'(100℃)≦10・・・式(3)
前記トナー粒子を前記記録媒体に定着させる工程は、
前記記録媒体を加熱する工程と、
200kPa以上800kPa以下の圧力Pで前記トナー粒子を前記記録媒体に定着させる工程と
を含む、画像形成方法。 - 前記圧力P(kPa)は、下記式(4)を満たす、請求項1に記載の画像形成方法。
43.429ln{G'(70℃)}-347.8≦P≦43.429ln{G'(70℃)}+52.3・・・式(4) - 前記圧力Pは、400kPa以上である、請求項1又は2に記載の画像形成方法。
- 前記トナー粒子を前記記録媒体に定着させる工程を経た後の前記記録媒体の温度が70℃以上100℃以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記静電潜像現像剤は、前記トナー粒子と、前記トナー粒子を分散させるための絶縁性液体とを含む液体現像剤である、請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記トナー粒子は、下記D〜Gを満たす、請求項5に記載の画像形成方法。
D:前記樹脂は、ポリエステル樹脂に由来する成分がイソシアネート基を含む化合物により鎖長されてなるウレタン変性ポリエステル樹脂である第1樹脂を80質量%以上含む
E:前記ポリエステル樹脂に由来する成分は、酸成分に由来する構成単位とアルコール成分に由来する構成単位とを含む
F:前記酸成分に由来する構成単位及び前記アルコール成分に由来する構成単位に占める脂肪族モノマーに由来する構成単位の割合は、80質量%以上である
G:前記第1樹脂のウレタン基濃度は、0.5%以上5%以下である - 前記トナー粒子は、前記第1樹脂からなるコア樹脂と、炭化水素長鎖が分子内に設けられたビニル樹脂を含むシェル樹脂とを有するコア/シェル構造からなる、請求項6に記載の画像形成方法。
- 着色剤と樹脂とを含み下記A〜Cを満たすトナー粒子を有する静電潜像現像剤と、
前記静電潜像現像剤を記録媒体に転写する転写部と、
前記記録媒体に転写された静電潜像現像剤に含まれる前記トナー粒子を前記記録媒体に定着させる定着部と、
前記記録媒体を加熱する加熱部とを備え、
A:T0(℃)における前記トナー粒子の貯蔵弾性率G'(T0)(mPa)と(T0+10)(℃)における前記トナー粒子の貯蔵弾性率G'(T0+10)(mPa)とが下記式(1)、(2)を満たす
G'(T0)/G'(T0+10)≧10・・・式(1)
40≦T0≦60 ・・・式(2)
B:70℃における前記トナー粒子の貯蔵弾性率G'(70℃)が3×105 mPa以上3×107 mPa以下である
C:前記トナー粒子の貯蔵弾性率は70℃以上100℃以下において極小値及び極大値を有さず、70℃における前記トナー粒子の貯蔵弾性率G'(70℃)と100℃における前記トナー粒子の貯蔵弾性率G'(100℃)とが下記式(3)を満たす
G'(70℃)/G'(100℃)≦10・・・式(3)
前記定着部は、200kPa以上800kPa以下の圧力Pで前記トナー粒子を前記記録媒体に定着させる、画像形成装置。 - 前記定着部は、下記式(4)を満たす前記圧力P(kPa)で前記トナー粒子を前記記録媒体に定着させる、請求項8に記載の画像形成装置。
43.429ln{G'(70℃)}-347.8≦P≦43.429ln{G'(70℃)}+52.3・・・式(4) - 前記定着部は、400kPa以上の圧力Pで前記トナー粒子を前記記録媒体に定着させる、請求項8又は9に記載の画像形成装置。
- 前記加熱部は、前記定着部を通過した後の前記記録媒体の温度が70℃以上100℃以下となるように前記記録媒体を加熱する、請求項8〜10のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記静電潜像現像剤は、前記トナー粒子と、前記トナー粒子を分散させるための絶縁性液体とを含む液体現像剤である、請求項8〜11のいずれかに記載の画像形成装置。
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