JP2004177969A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 光沢性、ＯＨＰシート上の画像の投影時の色再現性が良好なカラー画像形成方法を提供する。
【構成】 感光体上に電気的潜像を形成し、この潜像をトナーで現像し、転写、定着することによりカラー画像を形成する画像形成方法において、該トナーは、少なくともバインダー樹脂及び着色剤を含有するカラートナーであり、該バインダー樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比Ｍｗ／Ｍｎが２．２〜６であり、ニップ幅を有する加熱定着機を用い且つニップ幅の通過時間が４９〜６３ｍｓｅｃの範囲内で定着を行うことによって、形成される画像の表面粗度を平均傾斜（Δａ）で表したときに、０．５≦Δａ≦３．０とすることを特徴とする画像形成方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真方式のカラー画像形成方法に関する。詳しくは、カラートナー画像の光沢性、ポリエステル製透明シート（ＯＨＰシート）上のカラートナー画像の投影時の色再現性が良好な画像形成方法に関する。

電子写真法は特許文献１〜３などに開示されているとおり、一般には光導電物質を含む感光体上に種々の手段により静電荷の電気的潜像を形成し、次いでこの潜像をトナーで粉像として現像し、必要に応じて紙などに転写した後、加熱、加圧又は溶剤蒸気などにより定着するものである。
このような電子写真法を用いた画像形成技術の利用は急速に広がっており、その中でもデジタル化やカラー化等の高機能化技術が要求される。カラー画像形成法は定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性などと同時に、カラー特有の要求特性である光沢性、ＯＨＰシート上の画像の投影時の色再現性等を満足する必要があるが、従来法では、定着性を満足させるトナー設計にすると、得られるカラー画像が光沢性に欠けて貧弱になり、またＯＨＰシート上の画像を投影した画像も灰色がかって鮮やかに見えず、満足なレベルのカラー画像を提供するものではない。
米国特許第２２９７６９１号 特公昭４２−２３９１０号公報 特公昭４３−２４７４８号公報

本発明は、光沢性、ＯＨＰシート上の画像の投影時の色再現性が良好なカラー画像形成方法を提供せんとするものである。

本発明者らはカラートナー画像において、その表面粗度が光沢性及びＯＨＰシート上の画像の投影時の色再現性に顕著に影響することを見いだし、本発明に到達した。すなわち、本発明は、感光体上に電気的潜像を形成し、この潜像をトナーで現像し、転写、定着することによりカラー画像を形成する画像形成方法において、該トナーは、少なくともバインダー樹脂及び着色剤を含有するカラートナーであり、該バインダー樹脂のテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定される重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比Ｍｗ／Ｍｎが２．２〜６であり、ニップ幅を有する加熱定着機を用い且つニップ幅の通過時間が４９〜６３ｍｓｅｃの範囲内で定着を行うことによって、形成される画像の表面粗度を平均傾斜（Δａ）で表したときに

とすることを特徴とする画像形成方法である。

本発明により、定着性良好と同時に光沢性やＯＨＰシート上の画像の投影時の色再現性
が良好なカラートナー画像を得ることができる。

本発明における平均傾斜（Δａ）は、以下の式により定義される。

本発明におけるΔａの値は、東京精密製サーフコム表面粗さ計にて、ＯＨＰシート上の画像表面をカットオフ値０．０８ｍｍ、基準長さ２ｍｍ、駆動速度０．０３ｍｍ／ｓの条件で測定されたものである。カラートナー画像表面は通常細かい短周期成分とゆったりした長周期成分が重なった複雑な形状を持つが、本発明者らは、光沢性やＯＨＰシート上の画像の投影時の色再現性は画像表面の凹凸のうち長周期成分すなわちうねりの程度の影響は受けないが短波長成分すなわち粗さの程度には影響されることを見いだした。カットオフとは画像表面の形状を粗さとうねりとに分離することであるが、そのカットオフ値を０．０８ｍｍに設定して得られた短波長成分すなわち粗さが平均傾斜（Δａ）で０．５≦Δａ≦３．０、好ましくは０．７≦Δａ≦２．０である場合には、うねりの有無にかかわらず、定着性及び耐オフセット性を満足すると同時にＯＨＰシート上の画像が投影時にその色のまま忠実に再現され、また紙上に画像を形成したときの光沢性も良好になる。

定着ローラーにオイルを供給しないオイルレス定着の場合、離型剤としてのオイルがない分、定着性を満足させるのがより困難になるため、定着性と光沢性、ＯＨＰ透過性を両立させるのが極めて困難であるが、この場合も画像表面粗さを平均傾斜（Δａ）で０．５≦Δａ≦３．０、好ましくは０．７≦Δａ≦２．０とすることにより、定着性及び耐オフセット性を満足すると同時にＯＨＰ透過性や光沢性も良好である画像が得られる。

Δａ＞３．０である画像は光沢性に欠け、ＯＨＰシート上の画像の投影画像は灰色がかったものになる。Δａ＜０．５である画像はオフセットが生じたり紙やＯＨＰシートの定着ローラーへの巻き付きが起こるため、実質上定着画像として得られない。Δａを上記の範囲内にする手段の１つとして、トナーの軟化点を低く抑える方法がある。この場合の好ましい軟化点は８０℃以上である。軟化点をこれより低く抑えたカラートナーは取り扱い中あるいは保存中に凝集がみられる。

また、別の手段として定着時の条件を変更する方法もある。すなわち、画像がΔａ＞３．０であった場合、定着温度を高くする、定着速度を遅くする、加熱ローラー定着時はニップ幅を広くする、等の操作でΔａを本発明の所定の範囲に収めるようにすれば、トナーの処方変更をすることなしに光沢性及びＯＨＰシート上の画像の投影時の色再現性を満足させることができる。

本発明で用いるカラートナーの主成分樹脂は特に限定されるものではなく、スチレン／アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂等を用いることができる。分子量分布は、１山分布、２山以上分布の両方が用いられるが、分子量が４０万以上である高分子量成分及びＴＨＦ不溶のゲル分の総和は樹脂全体の１０ｗｔ％以下が好ましい。より好ましくは３ｗｔ％以下、特に好ましくは１ｗｔ％以下である。分子量４０万以上の成分やゲル分が多すぎると、光沢性、ＯＨＰシート上の画像の投影時色再現性に劣る。

着色剤としては、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系染顔料など、公知の任意の染顔料を単独あるいは混合して用いることができる。フルカラートナーの場合には、イエローはベンジジンイエロー、モノアゾ系染顔料、縮合アゾ系染顔料、マゼンタはキナクリドン、ローダミン系染顔料、モノアゾ系染顔料、シアンはフタロシアニンブルーをそれぞれ用いるのが特に好ましい。着色剤は、通常、バインダー樹脂１００重量部に対し３〜２０重量部となるように用いられる。

帯電制御剤としては、公知の任意のものを単独ないしは併用して用いることができる。カラートナー適応性（帯電制御剤自体が無色ないしは淡色でトナーへの色調障害がないこと）を勘案すると、正荷電性としては四級アンモニウム塩化合物が、負荷電性としてはサリチル酸もしくはアルキルサリチル酸のクロム、亜鉛、アルミニウムなどとの金属塩、金属錯体や、ベンジル酸の金属塩、金属錯体、アミド化合物、フェノール化合物、ナフトール化合物等が好ましい。その使用量はトナーに所望の帯電量により決定すればよい。通常はバインダー樹脂１００重量部に対し０．１〜１０重量部用いるのが好ましい。

本発明で用いるカラートナーは、本質的に上述のバインダー樹脂、着色剤よりなるが、所望ならばこれに更にワックスその他の成分を含有させることができる。ワックス類としては、公知の任意のものを単独ないしは併用して用いることができる。具体例としては、オレフィン系ワックス、特に好ましくは低分子量ポリプロピレン、パラフィンワックス、高級脂肪酸、脂肪酸アミド、金属石鹸等が好ましい。その使用量はバインダー、着色剤により異なるが、バインダー樹脂１００重量部に対し０．１〜１０重量部が好ましい。バインダー樹脂との組み合わせによっては、ワックス類の結晶性のために多量に用いると透明性を悪化させる場合もある。

滑剤としては、ＤＳＣ測定において５０〜１３０℃、特に好ましくは６０〜１２０℃、さらに好ましくは６５〜９０℃の範囲に吸熱ピークを有し、かつ、該吸熱ピークの半幅値が１５℃以下、特に好ましくは１０℃以下であるものが好ましい。さらに好ましくは、上記条件を満たし、一般式（１）で示される構造を有するものが挙げられる。

（式中、Ｒ¹ は炭素数１０以上のアルキル基またはアルコキシル基を示し、Ｒ²は−Ｘ−
ＣＯＯＲ³ （Ｘはアルキレン基を示し、Ｒ³ は炭素数１０以上のアルキル基を示す。）または炭素数１０以上のアルキル基を示す。）
Ｒ¹ はアルキル基またはアルコキシル基であり、炭素数はそれぞれ１０以上、好ましくは１６以上、さらに好ましくは２０以上である。Ｒ² は−Ｘ−ＣＯＯＲ³ 、好ましくはＸが

で示され、ｎが６以上の直鎖アルキレン基であり、Ｒ³ が炭素数２０以上のアルキル基である。あるいは、Ｒ² は炭素数１０以上、好ましくは１６以上のアルキル基である。特に好ましくは炭素数２０以上のアルキル基である。Ｒ² が−Ｘ−ＣＯＯＲ³ のときはＲ¹ はアルコキシル基（すなわちジエステル）であることが好ましい。
具体例としては、ジ−ｎ−デシルケトン、ジ−ｎ−ドデシルケトン、ジ−ｎ−ステアリルケトン、ジ−ｎ−イコシルケトン、ジ−ｎ−ベヘニルケトン、ジ−ｎ−テトラコシルケトン等の脂肪族ケトン類；セバシン酸ジドデシル、セバシン酸ジステアリル、セバシン酸ジベヘニル等の脂肪酸ジエステル類、ラウリン酸ステアリル、ラウリン酸ベヘニル、ステアリン酸ステアリル、ステアリン酸ベヘニル、ベヘン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル等の脂肪酸モノエステル類などが挙げられる。これらの混合物も好適であるが、この時、ＤＳＣの吸熱ピークの半幅値が１５℃以下であることが必要である。中でも分子中の全炭素数が３６以上であるものが特に好ましく、さらに上記具体例の中でも脂肪族ケトン類が特に良好である。その使用量はバインダー、着色剤により異なるが、バインダー樹脂１００重量部に対し０．５〜３０重量部、好ましくは１〜１５重量部、特に好ましくは２〜１０重量部である。バインダー樹脂との組み合わせによっては、滑剤の結晶性のために多量に用いると透明性を悪化させる場合もある。

上記以外の成分としては、微粉末のシリカ、アルミナ、チタニア等の流動性向上剤、マグネタイト、フェライト、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、導電性チタニア等の無機微粉末やスチレン樹脂、アクリル樹脂等の抵抗調節剤や滑剤などが内添剤又は外添剤として用いられる。これらの添加剤の使用量は所望する性能により適宜選定すればよく、通常バインダー樹脂１００重量部に対し０．０５〜１０重量％程度が好適である。

上述した各成分から本発明で用いるカラートナーを製造するのは、粉砕法、重合法とも常法に従って行うことができる。例えば、まず樹脂、着色剤、帯電制御剤、更に必要に応じて添加されるワックス等を混合機で均一に分散混合し、次いで混合物を密閉式ニーダー、又は１軸若しくは２軸の押出機等で溶融混練し、冷却後、クラッシャー、ハンマーミル等で粗砕し、ジェットミル、高速ローター回転ミル等で細粉砕し、風力分級機（例えば、慣性分級方式のエルボジェット、遠心力分級方式のミクロプレックス、ＤＳセパレーターなど）等で分級する方法が採用される。

本発明で、カラートナーを２成分系現像剤として用いる場合、キャリアとしては鉄粉、マグネタイト粉、フェライト粉等の磁性物質またはそれらの表面に樹脂コーティングを施したものや磁性キャリア等公知のものを用いることができる。樹脂コーティングキャリアの被覆樹脂としては一般的に知られているスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル共重合系樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、またはこれらの樹脂の混合物等が利用できる。

以下に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお以下の実施例においてバインダー樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の分子量｛数平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）｝、軟化点、ゲル分、耐オフセット性、ＯＨＰ透過性、光沢性は、それぞれ下記により測定した。
バインダー樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の分子量｛数平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）｝は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定した。
装置：ＴＯＳＯ ＧＰＣ装置ＣＬ−８１２０
システムコントローラー ＳＣ−８０２０
カラム：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ社
ＰＬ−ｇｅｌ Ｍｉｘｅｄ １０μ、７．５ｍｍＩＤ、３００ｍｍＬ×２本
リファレンスカラム ＴＯＳＯ ＴＳＫｇｅｌ ＳＵＰＥＲ Ｈ−ＲＣ６．０ｍｍＩＤ、１５０ｍｍＬ
検出器：屈折率（ＲＩ）検出器
検量線：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．の１０種類の標準ポリスチレン（分子量５．８×１０² 〜８．５×１０⁶ ）を用いて作成
測定：温度４０℃において、テトラヒドロフランを０．５ｍｌ／分で流し、これに下述のゲル分の手順（３）で作成した濾液（資料のテトラヒドロフラン溶液、濃度０．１重量％）を１００μｌ注入した。

ゲル分は、下記の手順により溶解量を測定した。
（１）溶解：ビーカーに粉末状の試料５ｇを正確に秤量した（Ｗ₁ ）。次いで、テトラヒドロフラン５００ｍｌを加え、マグネチックスターラーを用いて室温で６時間撹拌した。（２）セライト濾過層の作成：ビーカーにセライト５０ｇとテトラヒドロフラン１０００ｍｌを入れてよく撹拌し、形成されるセライト層が均一になるようにブフナー漏斗に流し入れた。このときベルジャーを用いてアスピレーターで吸引したが、漏斗のセライト表面は濡れた状態に保持した。さらに、セライト層を洗浄するためテトラヒドロフラン１０００ｍｌを加え、アスピレーターで吸引した。このときもセライト層は濡れた状態に保持した。
（３）濾過：上記（１）で作成した溶液を（２）で作成したセライト濾過層を用いて濾過した。ナス型フラスコを正確に秤量し（Ｗ₂ ）、これに濾液を受入れた。
（４）乾燥：６０℃のウォーターバスとアスピレーターを用い、ナス型フラスコ中のテトラヒドロフランを除去した。次いで残渣に、ヘキサン約１０００ｍｌを加え２４時間放置したのちヘキサンを蒸発させて除去した。６０℃の真空乾燥機で２時間乾燥した後室温に冷却し、ナス型フラスコを正確に秤量した（Ｗ₃ ）。
（５）ゲル分の計算：下記により計算した。

軟化点はフローテスター（（株）島津製作所製ＣＦＴ−５００）において、試料１ｇをノズル１ｍｍ×１０ｍｍのダイ、荷重２ｋｇ、余熱時間６０℃で５分、昇温速度を６℃／分の条件下で行い、フロー開始から終了までの距離の中間点の温度を軟化点とする。耐オフセット性は定着時のＯＨＰシートと加熱ローラーの離型性で評価した。
○ 実用上良好、ＯＨＰシートがローラーに巻き付かずにスムーズに排紙される。
△ 実用上使用可、やや排紙されにくい。
× 実用不可、オフセットが生じたり画像がローラーに張り付き排紙されない。
ＯＨＰ透過性は分光光度計により測定した。
装置：ＳＬΣ８０
測定：ＯＨＰシート上の画像の透過光を測定し、（６６０ｎｍにおける透過率）−（５６０ｎｍにおける透過率）をＯＨＰ透過性とした。
６０％以上 実用上良好、色再現性が良好で鮮明。
５０％以上６０％未満 実用上使用可、色再現性がやや劣る。
５０％未満 実用不可、投影画像が黒く濁る。
光沢性：ＯＨＰシート上の画像を評価した。
○ 実用上良好、適当な光沢あり。
△ 実用上使用可、やや光沢不足。
× 実用不可、光沢なし。

実施例１〜７及び比較例１〜４
トナーの製造
バインダー樹脂 １００重量部
帯電制御剤 ５重量部
マゼンタ顔料 ６重量部
（ワックス １０重量部）
上記の３成分（ワックスを含む場合は４成分）をヘンシェルミキサーで混合し、混練、粉砕及び分級して、体積平均粒子径９μｍのマゼンタトナーを得た。組成を表−１に示す。

画像形成及び定着
有機光導電体を感光体とした電子写真方式の複写機を用いて未定着画像を作成した。トナーの付着量は０．７ｍｇ／ｃｍ² とした。この未定着画像をＯＨＰシートに転写して定着させた。定着は、表面がシリコンゴムからなる直径５８ｍｍの加熱ローラー定着機を用い、ニップ幅４ｍｍで実施した。なお、定着に際し、ローラーにシリコンオイル等のオフセット防止液は供給しなかった。定着条件及び結果を表−２に示す。

実施例５〜７と比較例１、２は同じトナーを用いて、定着条件を変化させた例であるが、実施例５〜７のようにΔａが本願発明の範囲内となる条件下では、透明性、光沢性に優れた画像がＯＨＰシート上に形成できたが、比較例１のように、Δａが本願発明の範囲外のときは、透過性、光沢性ともに不良であった。また、実施例２と比較例１、実施例５と比較例３、４とは同じ定着条件であるが、トナーの種類を変えた例であり、この場合においてもΔａが本願発明の範囲内のときに良好な透過性、光沢性を示した。

Claims (5)

1. 感光体上に電気的潜像を形成し、この潜像をトナーで現像し、転写、定着することによりカラー画像を形成する画像形成方法において、該トナーは、少なくともバインダー樹脂及び着色剤を含有するカラートナーであり、該バインダー樹脂のテトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定される重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比Ｍｗ／Ｍｎが２．２〜６であり、ニップ幅を有する加熱定着機を用い且つニップ幅の通過時間が４９〜６３ｍｓｅｃの範囲内で定着を行うことによって、形成される画像の表面粗度を平均傾斜（Δａ）で表したときに
   

   

   とすることを特徴とする画像形成方法。
2. １６０〜１９０℃で定着することを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
3. 定着にオイル供給装置を持たない加熱ローラーを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成方法。
4. バインダー樹脂が、テトラヒドロフラン不溶のゲル分を含まないことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成方法。
5. （Ｉ）オレフィン系ワックス及び／または（II）ＤＳＣ測定において５０〜１３０℃に吸熱ピークを有し、吸熱ピークの半値幅が１５℃以下の滑剤を含有するトナーを用いることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の画像形成方法。