JP2002351144A - 角度依存性光沢顔料を含む電子写真乾式トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小規模作業の証券印刷に適するレーザプリン
ティング用乾式トナーを提供すること。その乾式トナー
を使用して電子写真法によって画像を作製する方法を提
供すること。その乾式トナーを使用して作製した証券書
類を提供すること。 【解決手段】 本発明は、見る角度に依存する（「角度
依存性」）薄片状光沢顔料を少なくとも１つは含むレー
ザプリンティング用乾式トナーに関する。この光沢顔料
は、多重コートした薄片状の不透明または半透明の基体
からなる。このトナーは証券印刷に特に適する。本発明
は、さらに、その乾式トナーを使用して電子写真法によ
って画像を作製する方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本出願はレーザプリンティン
グ用電子写真乾式トナーに関する。本出願は、さらにそ
の乾式トナーを用いる電子写真法によって画像を作製す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】写真複写機およびレーザプリンタで形成
される静電荷画像を現像するための乾式トナーは既知で
あり、数多く記載されている（たとえば、Ｈ．−Ｔ．Ｍ
ａｃｈｏｌｔｉｎ の論文「Ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅ Ｐ
ｉｇｍｅｎｔｅ ｆｕｒ Ｐｈｏｔｏｋｏｐｉｅｒｅｒ
ｕｎｄ Ｌａｓｅｒｄｒｕｃｋｅｒ（写真複写機およ
びレーザプリンタ用有機顔料）」、Ｃｈｅｍｉｅ ｉｎ
ｕｎｓｅｒｅｒ Ｚｅｉｔ、２４（１９９０）、ｐ
ｐ．１７６−１８１）。それらは、通常、バインダー、
顔料、電荷誘導剤、場合によって電荷補助剤をも含む。
この電荷誘導剤はトナーをプラスまたはマイナスに帯電
させ、そのトナー粒子よりはるかに大きい担体粒子に付
着させることができる効果を引き起こす。一般に、担体
粒子の直径は５０μｍから１００μｍである。それと対
比して、トナー粒子の粒径は通常２μｍから１５μｍの
範囲であり、その平均粒径はおよそ５μｍから１０μｍ
である。その担体は、しばしば酸化鉄／マグネタイトま
たは表面が酸化された鉄粉からなるが、塩化ナトリウ
ム、硝酸ナトリウム、硝酸アルミニウム、塩化アンモニ
ウム、ポリメタクリル酸メチル：二酸化ケイ素、ガラ
ス、スチールまたはニッケルから製造することもでき
る。担体のタイプはとりわけトナーの極性に依存する。
プラスに帯電できるトナーでは、その担体はトナーが担
体に付着するためにマイナスの極性のものを採用しなけ
ればならない。トナー対担体の重量比は一般に１：１０
から１：２００である。担体と混合する間にトナー粒子
は摩擦電気で帯電する。しかしながら、その担体は単な
る補助手段にすぎず、それによってトナーが写真複写機
またはレーザプリンタ内で転移するのである。

【０００３】レーザプリンタおよび写真複写機の核とな
る要素は、いわゆる光伝導体である。これは一般に薄い
光伝導層を保有する電気伝導性材料からできているロー
ラーまたはドラムである。その光伝導体を暗闇の中で静
電気帯電させその後画像に沿って露光する。レーザプリ
ンタで使用する光源は電子変調されるレーザ光線であ
る。光伝導体表面の露光された領域のみから電荷が放散
され、その結果静電気荷電の潜像が形成される。次いで
これは対応して帯電しているトナー粒子によって目に見
えるようになる。レーザプリンタは一般に逆のプロセス
によって作動する。光伝導体およびトナー粒子はそのと
き同じ電荷をもつ（写真複写機では逆に光伝導体および
トナー粒子は通常反対の静電荷をもつ）。特定の電圧を
かけると、トナー粒子はレーザ光線の作用でできた光伝
導体の帯電している領域の上に飛着する。その過程でト
ナー粒子は担体粒子から分離する。その担体自身は磁気
ローラー上に留まる。さらなるステップにおいて、その
トナーを、そのとき逆の電圧をかけることによって光伝
導体から紙またはその他の受け材料（たとえば、プラス
チックフィルム）に転移させる。そのトナーの画像はそ
れ自身および受け材料と溶融して固着する。ところで、
カラー複写機は、または、カラーレーザプリンタもそう
であるが、場合によっては本物と実質的に区別できない
ほど高品質の多色複写または多色印刷の生成を可能にす
る。この方法で本物を再現することも可能であり、した
がって、従来は実質的に偽造防止品であった（紙幣、あ
らゆるタイプの着色証明書類）本物を偽造することも可
能である。

【０００４】証券印刷においては、したがって、偽造の
予防措置を改善するために特別の努力が払われている。
この予防措置を達成する１つの方法は、ＯＶＤ（ｏｐｔ
ｉｃａｌ ｖａｒｉａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅ（光学可変
装置）の略）を使用するものである。これらは、印刷ま
たは貼り付けの予防措置の特徴をもつものであって、観
察者の見る角度によって光学的印象または色の印象が変
化する。その既知の例としては、紙幣またはクレジット
カードにしばしば用いられているホログラムがある。さ
らに、同じように色の印象が変化する着色顔料を使用す
ることもまた知られている。この変化の原因は、薄片状
担体材料上にある複数の非常に薄い光学活性層のところ
で光が屈折して反射する色の干渉効果である。ここで層
の厚さは正確に一定に保たなければならず、それには高
度の技術を必要とする。その効果をまねるのは極めて困
難であり、カラー複写機を使用しての再現はできない。
このタイプの様々な色相を有する顔料（「角度依存性光
沢顔料」としても知られる）は、たとえば、ごく最近の
米国紙幣に使用されている。これらの紙幣は、ペースト
の形をした溶媒含有印刷インキを使用する鋼板グラビア
印刷によって作製している。デザインの変更は常に時間
がかかり費用もかかる。したがって、この技術は小規模
作業には適さない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、した
がって、小規模作業の証券印刷用に前記の特別の顔料を
入手できるようにすることであった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的は、角度依存性
の薄片状顔料を含みレーザプリンタに容易に使用するこ
とができる乾式トナーによって達成することができた。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、したがって、少なくと
も１つの角度依存性薄片状光沢顔料を含むレーザプリン
ティング用の電子写真乾式トナーに関する。その角度依
存性薄片状光沢顔料は好ましくは真珠光沢顔料である。

【０００８】角度依存性顔料の割合はここでは要件によ
って選択する。それは、有利には、それぞれの場合にお
いてトナーの全重量を基準として１０重量％から９９重
量％、好ましくは２０重量％から９５重量％である。そ
れぞれの場合において角度依存性顔料の割合は、トナー
の画像がそのまま確実に定着することができるだけの量
とすることができる。その割合は、したがって、バイン
ダーおよびその他のトナー成分のタイプと量にも依存す
る。

【０００９】角度依存性顔料は、それがなければ無色と
なるトナー中の唯一の色顔料であってもよい。しかしな
がら、角度依存性光沢顔料に加えてトナーには好ましく
はさらに干渉効果のない顔料も含ませる。これらは黒色
顔料（特にカーボンブラック顔料）または有色顔料であ
り得る。これらのさらなる顔料は、角度依存性光沢効果
を見るための−好ましくは黒のまたは濃い−背景を提供
する。干渉効果のない有色顔料の角度依存性光沢顔料と
の組合せによって、特に興味を引く色の効果を達成する
ことが可能となる。本発明によるトナーは、たとえば、
既知の特に黒色トナーと対応する量の視角度依存性真珠
光沢顔料とを混合することによって製造することができ
る。このタイプのトナーは、たとえば、オフィスのレー
ザプリンタ用に市場で入手できるものである。

【００１０】角度依存性光沢顔料および真珠光沢顔料な
らびにそれらの製造方法は、既知であり、たとえば、ド
イツ特許公開第１９６ １８ ５６８号およびドイツ特
許公開第１９８ １７ ２８６号、欧州特許公開第０
７５３ ５４５号、欧州特許公開第０ ７６８ ３４３
号、欧州特許公開第０ ８２３ ９２８号、欧州特許公
開第０ ８９２ ８３２号、欧州特許公開第０ ９４０
４５１号、国際公開第９６／３４９１７号、国際公開
第９７／３９０６６号に記載されている。それらは一般
に、複数の非常に薄い層でコートした薄片状基体からな
る。基体は雲母、ガラス、黒鉛、黒鉛をコートした雲
母、または酸化アルミニウム、さらにまた酸化鉄フレー
ク、ＴｉＯ₂フレークまたはＳｉＯ₂フレーク製のものが
選ばれる。ここでの基体は、透明、半透明または不透明
であり得る。この薄片状基体の厚さは、一般に１０ｎｍ
から１０００ｎｍ、好ましくは４０ｎｍから５００ｎｍ
である。対照的にその基体の長さと幅ははるかに大き
い。それらは一般に２μｍから２００μｍ、好ましくは
５μｍから５０μｍである。基体に塗布する層はそれ自
体均質であり、さらに好ましくは約２ｎｍから８００ｎ
ｍ、特に好ましくは約５ｎｍから６００ｎｍの非常に均
一な厚さを有する。それらの厚さはまた層材料の屈折率
によって決定する。高屈折率の層と低屈折率の層が交互
に続くのが特に有利である。屈折率の差は、このとき、
一般的には少なくとも０．１、好ましくは少なくとも
０．２である。高屈折率の層は、好ましくはニッケル、
アルミニウム、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ
₃Ｏ₄、Ｃｒ₂Ｏ₃、および／またはＺｎＯ等の金属または
金属酸化物からなる。低屈折率の層は、好ましくはＡｌ
₂Ｏ₃および／またはＳｉＯ₂／ＭｇＦ₂からなる。高屈折
率金属酸化物の層の厚さは、一般に１０ｎｍから３００
ｎｍ、好ましくは２０ｎｍから２００ｎｍであり、金属
層の厚さは約５ｎｍから３５ｎｍである。低屈折率の金
属酸化物からなる層の厚さは、一般的には２ｎｍから８
００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍから６００ｎｍであ
る。明白な色のフロップ（ｆｌｏｐ）がそのとき観察さ
れる。薄片状基体は、高屈折率の金属酸化物または金属
の第１層、低屈折率金属酸化物の第２層および金属酸化
物または金属の第３層で囲まれており、前記層の屈折率
間の差が少なくとも０．１であるものが特に適してい
る。

【００１１】真珠光沢効果は、基体が複数の高屈折率材
料を保有し、その個々の層の厚さが入射光の波長より小
さい場合に発生する。

【００１２】その層の厚さは顔料の光学特性にとって非
常に重要である。ｎが層の屈折率でｄがその厚さとした
場合に現れるこの薄層の干渉色は、積ｎ・ｄによって与
えられる（ｎ・ｄは光学的厚さとしても知られる）。標
準光線がこのタイプの層によって反射される場合、波長
λ＝４／２Ｎ−１・ｎ・ｄを有する光線は、その中で増
幅され、波長λ＝２Ｎ・ｎ・ｄを有する光線は減衰する
（Ｎは自然数）。フィルムの厚さの増加に伴って起こる
色の変化は、一定波長の入射光線の干渉による増幅また
は減衰によって発生する。たとえば、厚さが１１５ｎｍ
で１．９４の屈折率を有する二酸化チタンの層は、１１
５ｎｍ・１．９４＝２２３ｎｍの光学的厚さを有する。
２・２２３ｎｍ＝４４６ｎｍの波長を有する光線、すな
わち青色の光線は、反射によって黄色に見える程度まで
減衰する。顔料がもつ同じ光学的厚さの層数が多くなれ
ばなるほど、反射光の色は一層濃くかつ飽和状態にな
る。さらには層の厚さを適当に選ぶことによって、見る
角度が機能する特に大きな色の変化、すなわち強い色の
フロップの形成を達成することが可能となる。

【００１３】好ましい実施形態において、角度依存性光
沢顔料粒子は特に有機ポリマーで被覆することによって
表面を変性する。これによってそれらの摩擦電気特性を
要件に合うようにセットすることが可能となる。そのコ
ーティングは、所望される場合は、トナー中のポリマー
バインダーと同一または類似の材料から構成することが
できる。これにより、トナー成分全体の特に良好な混合
および画像を受ける材料（たいていは紙）への良好な固
着を達成することが可能となる。

【００１４】意外にも、混合物が使用可能な乾式トナー
となるように、その角度依存性光沢顔料の静電気特性を
通常のトナー顔料と合うようにもっていくことができる
ことを見出した。さらに意外なのは、角度依存性光沢顔
料によって引き起こされる色のフロップが、通常のトナ
ー顔料の混合によってごくわずかしか減少しないかまた
は全く減少しないことである。光沢顔料粒子の最適の大
きさは、簡単な予備実験で決定することができる。その
粒子は、一方で、光学効果が白くぼやけて現れないため
に小さすぎないようにすべきである。非常に小さい薄片
状粒子は、担体材料の表面ともはや本質的に平行ではな
く、それより多少とも偶然によって起こる角度で存在す
る。これによって高い割合の散乱光がもたらされる。他
方で、薄片状粒子はまた大きすぎないようにしなければ
ならず、さもないと、他のトナー顔料との混和性が損な
われる。

【００１５】バインダーおよび電荷誘導剤に加えて、本
発明によるトナーは、電荷補助剤をも含むことができ
る。適当な電荷誘導剤および適切なガラス転移温度を有
するバインダーもまた当分野の技術者には知られてい
る。好ましいバインダーは、スチレン−アルキル（メ
タ）アクリレート共重合体、ポリエステル樹脂およびエ
ポキシ樹脂である。バインダーの割合は、それぞれの場
合において本発明によるトナーの全重量を基準として、
一般的には１重量％から８０重量％、好ましくは２重量
％から５０重量％、特に好ましくは３重量％から３０重
量％である。

【００１６】本発明による乾式トナーは、特に証券印
刷、たとえば、小切手または為替手形、証明書類または
その他の偽造防止が必要な印刷書類の作製で使用する。
従来既知のカラー複写機を使用して色のフロップ効果を
再現することは今日まで可能ではなかった。本発明によ
るトナーを使用して作製した印刷物はそれによって即座
に本物であることを認識することができる。

【００１７】したがって本発明はまた、本発明による乾
式トナーを使用することを特徴とする電子写真法によっ
て画像を作製する方法にも関する。本明細書で「画像」
の語は、文書および描画表現を含むすべてのタイプの画
像を意味して使用する。

【００１８】本発明による方法によって作製される製
品、特に証券印刷物は、同様に本発明の一部である。

【００１９】以下の実施例が、本発明を説明するために
役立つ。

【００２０】

【実施例】角度依存性真珠光沢顔料（青緑／紫の色効
果）の４５ｇおよび通常のトナー（パナソニック製Ｕｌ
ｔｒａ Ｍａｇｎｅｆｉｎｅ（登録商標）乾式トナー）
の５ｇから混合物を調製した。その混合物を次にオフィ
ス用レーザプリンタ（ブラザーＨＬ−８−ｅ）を用いて
標準的な複写紙に印刷した。印刷中、問題または故障は
なにも起こらなかった。その印刷物の画像は、黒の背景
の前で顕著な青緑−紫の色のフロップを示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591032596 Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． 250, Ｄ−64293 Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄ ｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅ ｒｍａｎｙ (72)発明者 ギュンター ブレナー ドイツ連邦共和国 64347 グリースハイ ム ヤーンシュトラーセ 37 アー (72)発明者 ハンス−ディータ ブルックナー ドイツ連邦共和国 64289 ダルムシュタ ット ズィーメンスシュトラーセ 10 (72)発明者 ヴォルフガンク ヘクラー ドイツ連邦共和国 64686 ラウタータル フリートホフシュトラーセ 16 (72)発明者 ブルクハルト クリーチュ ドイツ連邦共和国 64807 ディーブルク ミンネフェルダー ゼーシュトラーセ 46 (72)発明者 マティーアス クンツ ドイツ連邦共和国 64342 ゼーハイム− ユーゲンハイム イム ベルクガルテン 16 (72)発明者 ミヒャエル シュメルツ ドイツ連邦共和国 64347 グリースハイ ム バルバラヴェーク ６ Ｆターム(参考） 2H005 AA01 AA21 AA29 AB02 CA04 CA07 CA08 CA21 CB03 CB06 CB07 CB08 CB11 CB13 CB17 DA01 DA10 EA10

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの薄片状角度依存性光沢
   顔料を含むことを特徴とする、レーザプリンティング用
   電子写真乾式トナー。
2. 【請求項２】 前記光沢顔料は、真珠光沢顔料であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の乾式トナー。
3. 【請求項３】 前記角度依存性光沢顔料の割合は、それ
   ぞれの場合において前記トナーの全重量を基準として、
   １０重量％から９９重量％、好ましくは２０重量％から
   ９５重量％であることを特徴とする請求項１または２に
   記載の乾式トナー。
4. 【請求項４】 前記角度依存性光沢顔料は、多重コート
   した薄片状不透明または半透明基体からなることを特徴
   とする請求項１から３のいずれかに記載の乾式トナー。
5. 【請求項５】 前記薄片状基体は、入射光の一部または
   全部を吸収する材料からなることを特徴とする請求項４
   に記載の乾式トナー。
6. 【請求項６】 前記薄片状基体は、雲母、ガラス、黒
   鉛、黒鉛を被覆した雲母、酸化鉄フレーク、ＳｉＯ₂フ
   レークまたはＴｉＯ₂フレークまたは酸化アルミニウム
   からなることを特徴とする請求項４または５に記載の乾
   式トナー。
7. 【請求項７】 前記薄片状基体は、高屈折率の金属酸化
   物または金属の第１層、低屈折率金属酸化物の第２層、
   および金属酸化物または金属の第３層で囲まれており、
   前記層の屈折率間の差が少なくとも０．１であることを
   特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の乾式トナ
   ー。
8. 【請求項８】 前記高屈折率の層は、ニッケル、アルミ
   ニウム、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄、Ｃｒ
   ₂Ｏ₃、および／またはＺｎＯからなることを特徴とする
   請求項７に記載の乾式トナー。
9. 【請求項９】 前記低屈折率の金属酸化物は、Ａｌ₂Ｏ₃
   および／またはＳｉＯ₂／ＭｇＦ₂からなることを特徴と
   する請求項７または８に記載の乾式トナー。
10. 【請求項１０】 前記高屈折率金属酸化物の層の厚さ
    は、１０ｎｍから３００ｎｍ、好ましくは２０ｎｍから
    ２００ｎｍであり、金属層の厚さは、約５ｎｍから３５
    ｎｍであることを特徴とする請求項７から９のいずれか
    に記載の乾式トナー。
11. 【請求項１１】 前記低屈折率金属酸化物の層の厚さ
    は、２ｎｍから８００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍから
    ６００ｎｍであることを特徴とする請求項７から１０の
    いずれかに記載の乾式トナー。
12. 【請求項１２】 干渉効果をもたない染料および／また
    は着色顔料をさらに含むことを特徴とする請求項１から
    １１のいずれかに記載の乾式トナー。
13. 【請求項１３】 担体、バインダー、電荷誘導剤、任意
    に電荷補助剤をも含むことを特徴とする請求項１から１
    ２のいずれかに記載の乾式トナー。
14. 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれかに記載の
    乾式トナーを使用することを特徴とする、電子写真法に
    より画像を作製する方法。
15. 【請求項１５】 請求項１から１３のいずれかに記載の
    乾式トナーを使用して作製する証券印刷物。