JP3680752B2

JP3680752B2 - フラッシュ定着用のカラートナー

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Publication number: JP3680752B2
Application number: JP2001102439A
Authority: JP
Inventors: 裕三堀越; 勝治胡; 貴弘柏川; 桂阪本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: US6555280B2; JP2002296826A; US20030044710A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真法を利用した画像形成方法に関し、特にフラッシュ光からの光エネルギーを利用して記録媒体上にカラートナーを定着する画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法は、複写機、電子写真ファクシミリ、電子写真プリンタ等の画像形成装置において広く使用されている技術である。電子写真法として、例えば米国特許第２２９７６９１号等に記載されるように、光導電性絶縁体を用いた方式が一般に使用される。この方式では、コロナ放電や電荷供給ローラによって帯電させられた光導電性絶縁体上にレーザ、ＬＥＤ等の光を照射することによって、静電潜像を形成する。次に、トナーと称される顔料や染料により着色した樹脂粉末（着色剤と称す）を上記静電潜像に静電的に付着させて現像を行い、可視化されたトナー画像を得る。続いて、このトナー画像は紙やフィルム等の記録媒体上に転写される。但し、このときのトナー画像は記録媒体上に単に載っているだけの粉像であるため、これを記録媒体上に定着させる必要がある。そこで、最後の工程として、熱、圧力、光等によってトナーを記録媒体上で溶融した後に固化して、最終的に記録媒体上に定着したトナー画像を得ている。
【０００３】
上記のようにトナーの定着とは、一般に熱可塑性樹脂（以下、結着樹脂と称す）を主成分とする粉体であるトナーを熱により溶融して記録媒体上に固着することである。そのための方式として、トナー画像が形成された記録媒体を直接、ローラによって加熱・加圧するヒートロール方式と、キセノンフラッシュランプ等のフラッシュ光を照射することによりトナーを記録媒体上に定着させるフラッシュ定着方式がよく知られている。
【０００４】
ここで、フラッシュ定着方式は、キセノンフラッシュランプ等の放電管の閃光（フラッシュ光）からの光エネルギーを熱エネルギーに変換することよって、トナーを溶融し、記録媒体上に定着させる方式である。
【０００５】
このフラッシュ定着方式は、前記ヒートロール方式と比較して、画像形成装置に採用されたときには次のような特長を有している。
（１）非接触定着であるため、光導電性絶縁体層上に形成されたトナー粉像の解像度を劣化させない。（２）電源投入後のウォームアップ時間を必要とせず、クイックスタートが可能である。（３）のり付き紙、プレプリント紙、厚さの異なる紙など、記録媒体の材質や厚さによる定着への影響が少ない。
【０００６】
フラッシュ定着によりトナーが記録媒体上に定着される過程は次の通りである。放電管から発せられたフラッシュ光は、記録媒体上のトナー画像（粉像）に吸収され、熱エネルギーに変換される。これにより、トナーは温度上昇して軟化溶融し、記録媒体に密着する。フラッシュ光の発光終了後、温度は低下し、溶融したトナーは固化して定着とたトナー画像となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えばフラッシュ定着用の放電管として一般に用いられているキセノンフラッシュランプは、波長４００ｎｍ〜１４００ｎｍの広い範囲にわたって発光し、特に、４００ｎｍ〜８００ｎｍの可視領域における発光強度に比べて８００ｎｍ〜１４００ｎｍの近赤外波長領域における発光強度は顕著に強い。このため、フラッシュ定着が行われるトナーは近赤外波長領域の光に対して光吸収性が高いことが要求される。
【０００８】
しかし、トナーの主成分である結着樹脂は、一般に可視及び近赤外領域における光吸収性が極めて低い。また、着色剤が黒色である場合には可視及び近赤外領域に亘って高い光吸収性を示す。しかし、着色剤がイエロー、シアン、マゼンタ、レッド、ブルー、グリーンといったカラートナーの着色剤である場合には、可視領域では光吸収性を示すが、近赤外領域での光吸収性は低い。
【０００９】
そのために、結着樹脂とカラー用着色剤とを含むカラートナーは、黒色トナーを定着させる程度のフラッシュ光で定着させることが困難である。よって、カラートナーを定着させるためには強い光エネルギーを供給することが必要となってしまう。
【００１０】
そこで、カラートナーをフラッシュ光で記録媒体上に定着させることに関して、光エネルギーを低減するために、キセノンフラッシュランプの発光波長領域で光吸収性を有する赤外光吸収剤を添加する技術が提案されている。例えば、特開昭６１−１３２９５９号公報、特開平６−１１８６９４号公報、特開平７−１９１４９２号公報、特開２０００−１４７８２４号公報では、アミニウム系化合物やジイモニウム系化合物、ナフタロシアニン系化合物をフラッシュ定着用のトナーに含有させることについて開示している。また、特開平６−３４８０５６号公報では、アントラキノン系、ポリメチン系、シアニン系の赤外光吸収剤を含有する樹脂粒子をトナー表面に付着させる技術を開示している。さらに、特開平１０−３９５３５号公報には、酸化スズ、酸化インジウムを含有させることによりフラッシュ光によるカラートナーの定着性を向上させる技術が開示されている。
【００１１】
上記で開示されている技術は、カラートナーへの赤外光吸収剤を添加することにより光エネルギーから熱エネルギーへの変換を向上させ、主成分である結着樹脂の溶融性を増加させようとするものである。
【００１２】
しかし、上記赤外光吸収剤の添加のみによっては、未だ十分に結着樹脂を溶融することができていない。また、好ましい赤外光吸収剤として使用される上記アミニウム系化合物、ジイモニウム系化合物等はそれ自体が有色であり、多量に使用すると定着後のカラー画像の彩度、色相等に悪影響を及ぼす。そのために、赤外光吸収剤の使用量はできるだけ少ない方が好ましい。
【００１３】
以上のように従来技術において、カラートナーをフラッシュ光で確実に定着させるために、未だ大きな光エネルギーが必要となっている。
【００１４】
本発明は、前述したような実情に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の主な目的は使用する光エネルギーの低減を図ると共に、フラッシュ定着用のカラートナーを用いた優れた画像形成方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、少なくとも結着樹脂、着色剤、赤外光吸収剤を含みフラッシュ光により記録媒体上に定着されるカラートナーであって、光音響分光（ＰＡＳ）分析測定に基づいて得られる赤外ＰＡＳスペクトルを、１０００〜２０００ｎｍの範囲で積分したＰＡＳ強度が、カーボンブラックを１とした場合に０．０１〜０．２の範囲にあるように構成したカラートナーを用いることにより好ましく達成される。
【００１６】
本発明に言う、光音響分光（ＰＡＳ）分析法はPhotoacoustic Spectroscopyのことであり、このＰＡＳ分析法は試料に断続光（フラッシュ光）を照射して試料内に生じた周期的な熱変化を最終的に圧力変化として検出する方法である。この検出法はｉｎ−ｓｉｔｕ（その場）での測定が可能である。
【００１７】
本発明で用いるＰＡＳ分析法について、より具体的に説明すれば、先ず、変調された赤外光が試料によって吸収されると、入射光に対応した熱が発生する。この発生した熱は、周囲の気体層に圧力変化を起こすので、この変化を高感度マイクロホンにより検出する。そして、これをフーリエ変換することによって、通常の赤外吸収スペクトルと同様のスペクトルを得るものである。
【００１８】
本発明は、前記ＰＡＳ分析法による測定結果を用いるものであり、ＰＡＳ分析法に基づいて得た赤外ＰＡＳスペクトルを８００〜２０００ｎｍの範囲で積分したカラートナーのＰＡＳ強度が、カーボンブラックを１とした場合に０．０１〜０．２の範囲にあるカラートナーは優れた定着性を示すことを見出したものである。このようなカラートナーは、従来の黒色トナーのみで画像定着を行うフラッシュ光のエネルギーと同等である低い光エネルギーでの定着が可能となる。
【００１９】
なお、上記ＰＡＳ強度が０．０１未満のときはカラートナーの赤外領域での光吸収が低く、光−熱変換効率が低いので十分な定着性が得られない。また、上記ＰＡＳ強度が０．２より大きいときには十分な定着性が得られるものの、ＰＡＳ強度を増加させるために赤外光吸収剤を多量に必要とすることになり、前述したような定着後のカラー画像の彩度を低下させる等の悪影響を及ぼす。
【００２０】
また、請求項３に記載される如く、請求項１または２に記載の画像形成方法において、カラートナーの前記ＰＡＳ強度は、同時に定着される黒色トナーのＰＡＳ強度に対して０．２〜０．９倍に設定されている、構成とすることが好ましい。
【００２１】
前記の構成によれば、画像形成装置で記録媒体上に黒色トナーと同時に定着されるカラートナーが良好な定着性を示す。すなわち、カラートナーと黒色トナーのＰＡＳ強度の差を所定範囲となるようにすることで、カラートナーと黒色トナーの定着性を同等レベルにすることができる。
【００２２】
なお、カラートナーのＰＡＳ強度が黒色トナーに対して０．２倍未満であるようなときは、黒色トナーに良好な定着性を与えるエネルギーでフラッシュ定着させた場合、カラートナーは定着不良となる。また、その逆にカラートナーに良好な定着性を与えるエネルギーでフラッシュ定着させた場合、黒色トナーはフラッシュ光のエネルギーは過剰であり、溶融し過ぎによるボイドが発生して、画像品位が低下してしまう。このように、カラートナーのＰＡＳ強度が黒色トナーに対して、０．２倍未満であるときにはカラートナーと黒色トナーとの同時に満足させることは困難である。
【００２３】
また、カラートナーのＰＡＳ強度が黒色トナーに対し０．９倍よりも大きいときにはカラートナーと黒色トナーの定着性を同時に満足できるものの、ＰＡＳ強度を向上させるために添加する赤外光吸収剤が多量の場合であり、カラー画像の彩度が低下する等の悪影響が出る。
【００２４】
また、請求項４に記載される如く、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成方法において、カラートナーの前記ＰＡＳ強度は、同時に定着される他のカラートナーのＰＡＳ強度に対して０．２〜５倍に設定されている、構成とすることが好ましい。
【００２５】
前記の構成によれば、画像形成装置で記録媒体上に同時に定着される２種以上のカラートナーが良好な定着性を示す。すなわち、同時に使用される２種以上のカラートナーのＰＡＳ強度差を所定範囲となるようにすることで、各カラートナーの定着性を同等レベルにすることができる。
【００２６】
ここで、１のカラートナーのＰＡＳ強度が他のカラートナーに対し、０．２倍未満であるときには、他のカラートナーに良好な定着性を与える定着性を与えるエネルギーでフラッシュ定着させた場合、そのカラートナーは定着不良となる。また、その逆にあるカラートナーに良好な定着性を与えるエネルギーでフラッシュ定着させた場合、他のカラートナーはフラッシュ光のエネルギーは過剰であり、溶融し過ぎによるボイドが発生して、画像品位が低下してしまう。このように、カラートナーのＰＡＳ強度が他のカラートナーに対して、０．２倍未満であるときにはカラートナーと他のカラートナーとの同時に満足させることは困難である。また、あるカラートナーのＰＡＳ強度が他のカラートナーに対し５倍よりも大きいとき、そのカラートナーと他のカラートナーの定着性を同時に満足させることは不可能となる。
【００２７】
また、請求項５に記載の如く、請求項１から４のいずれかに記載の画像形成方法において、波長８００〜２０００ｎｍの範囲で、吸収波長スペクトルが異なる少なくとも２つ以上の赤外光吸収剤を含有する構成とすることができる。
【００２８】
前記の構成によれば、波長８００〜２０００ｎｍの範囲でのトナーの吸光度を上げることができ、これによりカラートナーのＰＡＳ強度を向上でき、良好な定着画像を実現できる。前述したような赤外光吸収剤は特定範囲で吸収ピークがあるので、１つの赤外光吸収剤の量を増やしても照射された光エネルギーの利用効率が悪く、さらに１つの赤外光吸収剤を多量に使用すると前述したような定着画像の彩度不良等の問題を生じる。吸収波長スペクトルが異なる２種以上の赤外光吸収剤を併用することで、効率的に照射された光エネルギーを利用でき、１つの赤外光吸収剤を多量に使うことによる定着画質の低下という問題も低減できる。
【００２９】
前記赤外光吸収剤として、例えば波長８００〜１１００ｎｍの範囲に吸収ピークを有する第１の赤外光吸収剤（Ａ）と、波長１１００〜２０００ｎｍの範囲に吸収ピークを有する第２の赤外光吸収剤（Ｂ）とを併用してする構成とすることができる。
【００３０】
そして、請求項１に記載の如く、少なくとも結着樹脂、着色剤、赤外光吸収剤を含むカラートナーにフラッシュ光を照射して記録媒体上に定着させる工程を含む画像形成方法であって、前記カラートナーの光音響分光（ＰＡＳ）分析測定に基づいて得られる赤外ＰＡＳスペクトルを８００〜２０００ｎｍの範囲で積分したＰＡＳ強度（Ｓ）と、フラッシュ光のエネルギー（Ｅ）とが、次式（１）の関係にあるフラッシュ定着工程を含む画像形成方法として上記目的を達成することができる。
【００３１】
０．０３≦Ｅ・Ｓ≦０．１５ ……（１）
請求項１に記載の発明によれば、良好な定着性を有し、かつボイドの発生が少ないカラーの画像形成を実現できる。
【００３２】
前記式（１）は、フラッシュ光のエネルギーが高い場合はカラートナーのＰＡＳ強度が低くても良好に定着させることができ、またフラッシュ光エネルギーが低い場合にはＰＡＳ強度が大きければ良好な定着性が得られることを意味している。
【００３３】
つまり、前記積Ｅ・Ｓが０．０３未満であると定着不良となり、０．１５を越えるとカラートナーに対して、過剰なエネルギー付与することになるため、ボイドが発生して、良好な定着画像が得られない。すなわち、本発明者等は前記式（１）の条件を満たすようにフラッシュ定着を実行すると光エネルギーを低減しつつ、良好な定着画像を得ることができることを見出したものである。このような条件を満足する画像形成を実現するには、前記のカラートナーを用いることが望ましい。
【００３４】
また、前記のカラートナーを用いることにより、カラートナー像をフラッシュ光による露光で記録媒体上に定着させる好適なフラッシュ定着画像形成方法を実現でき、この方法ではフラッシュ光のエネルギーを０．５〜２．５Ｊ／ｃｍ²とし、発光時間を５００〜３０００μ秒とすることができる。このように従来と比較して低い光エネルギーでも安定した定着性で、ボイドの発生が少ないカラー画像形成を行うことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるフラッシュ定着用のカラートナーについてより詳細に説明する。本発明におけるフラッシュ定着用のカラートナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及び赤外光吸収剤を含んでいる。本カラートナーは、光音響分光（ＰＡＳ）分析測定に基づいて得られた赤外ＰＡＳスペクトルを８００から２０００ｎｍの範囲で積分したＰＡＳ強度が、カーボンブラックを１とした場合に０．０１〜０．２の範囲内にあることが好ましい。このようなカラートナーは電子写真方式を採用する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置で好適に用いることができる。
【００３６】
ここで、トナーのＰＡＳ強度は例えば次のように求めることができる。トナーをステンレス皿に取り、ＰＡＳ測定ユニットをセットした後、１０ｍｌ／ｓ、１０ｓの条件で雰囲気をＨｅガスに置換し、所定のフーリエ変換機能を備えた装置としてＦＴ−ＩＲ（Ｍａｔｔｓｏｎ社製）を用いて測定する。積分回数は２００回として赤外ＰＡＳスペクトルを求め、この赤外ＰＡＳスペクトルを８００〜２０００ｎｍの範囲で積分してＰＡＳ強度を求める。基準物質として広い波長領域で光吸収性の高いカーボンブラックを用い、カーボンブラックのＰＡＳ強度を基準１として、カラートナーのＰＡＳ強度を相対強度で求める。
【００３７】
前記赤外光吸収剤は画像形成装置内の定着部において、フラッシュ光の光エネルギーを熱エネルギーに変換する機能を有している。この赤外光吸収剤は本来、結着樹脂の溶融を促進するために添加されている。一般的な赤外光吸収剤は概ね８００〜２５００ｎｍの範囲の波長光を吸収して光エネルギーを熱エネルギーに変換する。例えば、本実施例のカラートナーに好適に用いることができるナフタロシアニン化合物の場合は凡そ８００〜１１００ｎｍの範囲の赤外光を吸収する。
【００３８】
本発明者等は、８００〜２５００ｎｍ、好ましくは８００〜２０００ｎｍの広い波長範囲で吸収能がある赤外光吸収剤を探索すべく鋭意研究を重ねた。しかし、広い波長範囲で吸収能があるような単一の赤外光吸収剤を見出すことはできなかった。すなわち、１つの赤外光吸収剤を用いる場合、多量に添加して非常に高い濃度となるようにしなければカラートナーに十分な定着性を付与できないとの結論に至った。
【００３９】
しかし、この広い波長範囲を分割すること、例えば波長８００〜１１００ｎｍの範囲に吸収ピークを有する第１の赤外光吸収剤（Ａ）と、波長１１００〜２０００ｎｍの範囲に吸収ピークを有する第２の赤外光吸収剤（Ｂ）との併用により、赤外光吸収剤の濃度を低く抑えながら従来と比較して低い光エネルギーでカラートナーの定着性を向上させることができることを見出した。
【００４０】
そして、このようなカラートナーは、赤外ＰＡＳスペクトルを８００〜２０００ｎｍの範囲で積分したＰＡＳ強度が、カーボンブラックを１とした場合に０．０１〜０．２の範囲内となる。
【００４１】
また、カラーの画像形成を行う画像形成装置では定着部で黒色トナーとカラートナーとが同時に定着されることになる。この場合、カラートナーの前記ＰＡＳ強度を同時に定着される黒色トナーのＰＡＳ強度に対して０．２〜０．９倍に設定することで、フラッシュ定着に使用する光エネルギーを低減しつつ、カラートナー及び黒色トナーを効率よく良好に定着させることができる。
【００４２】
さらに、カラーの画像形成を行う画像形成装置では定着部で、ある色のカラートナー（例えば赤色）と他の色のカラートナー（例えば青色）とが同時に定着されることになる。この場合には、１のカラートナーの前記ＰＡＳ強度を同時に定着される他のカラートナーのＰＡＳ強度に対して０．２〜５倍に設定することで、フラッシュ定着に使用する光エネルギーを低減しつつ、各カラートナーを効率よく良好に定着させることができる。
【００４３】
上記のようなＰＡＳ強度について所定関係を有するトナーは、波長８００〜２０００ｎｍの範囲で吸収波長スペクトルが異なる少なくとも２つ以上の赤外光吸収剤を含有する本発明におけるカラートナーを適宜調整して製造することができる。
【００４４】
図１は本発明の一例であるカラートナー（赤色トナー）の吸光度特性を示す図であり、図２は１つの赤外光吸収剤を添加する従来のカラートナー（赤色トナー）の吸光度特性を示す図である。
【００４５】
図１では、波長８００〜１１００ｎｍの範囲に吸収ピークを有する第１の赤外光吸収剤（Ａ）と、波長１１００〜２０００ｎｍの範囲に吸収ピークを有する第２の赤外光吸収剤（Ｂ）との両方が含有されているので、２つの吸収ピークが形成される。よって、赤外光を効率よく利用していることになる。
【００４６】
一方、図２に示す従来のカラートナーは赤外領域で１つの吸収ピークが形成されるだけであるので、赤外光を効率よく利用することができない。よって、この１つのピークを高くするため、多量の赤外光吸収剤を添加することが必要となっていた。
【００４７】
本発明におけるカラートナーで用いることができる第１の赤外光吸収剤（Ａ）としては例えばナフタロシアニン系化合物を最も好適な材料として用いることができる。また、第２の赤外光吸収剤（Ｂ）としては例えばアミニウム系化合物、ジイモニウム系化合物を最も好適な材料として用いることができる。
【００４８】
ナフタロシアニン系化合物は、下記一般式で表される。
【００４９】
【化１】

（式中、Ｍは金属、酸化金属又はハロゲン化金属を表わし、Ｒ１からＲ３のそれぞれは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ニトロ基又はカルボキシル基を表わす）
また、アミニウム系化合物は、下記一般式で表される。
【００５０】
【化２】

（式中、Ｒ１からＲ８のそれぞれは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ニトロ基又はカルボキシル基を表わし、Ｘ⁻は陰イオンを表わす）
また、ジイモニウム系化合物は、下記一般式で表される。
【００５１】
【化３】

（式中、Ｒ１からＲ８のそれぞれは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ニトロ基又はカルボキシル基を表わし、Ｘ⁻は陰イオンを表わす）
さらに、前記以外の赤外光吸収剤としてポリメチン系化合物、シアニン系化合物、アントラキノン系化合物、フタロシアニン系化合物、ジチオール−ニッケル錯体や、アゾコバルト錯体の金属錯体化合物、スクワリリウム系化合物、酸化スズ、酸化イッテルビウム、リン酸化イッテルビウム等を使用することもできる。
【００５２】
上記に例示した赤外光吸収剤は２種類以上を併用して用いることが好ましく、さらに、波長８００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲に吸収ピークを持つ赤外光吸収剤と、波長１１００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲に吸収ピークを持つ赤外光吸収剤を併用することが特に好ましい。
【００５３】
本実施例のカラートナーで用いる赤外光吸収剤の添加量は、トナー１００重量部に対して、０．１〜１０重量部が好ましく、さらに好ましくは０．１〜３重量部である。ここでの添加量とは、併用する赤外光吸収剤の合計添加量である。
【００５４】
前述したように、赤外光吸収剤の添加量が多くなると、定着後のトナー画像の色相が着色剤本来の色相から大きくずれ、画像の彩度が低下するなどの問題が生じる。しかし、本発明におけるカラートナーでは使用する赤外光吸収剤の量を従来よりも抑制することができる。すなわち、１つの赤外光吸収剤で十分な赤外光吸収能を得ようとすると多量の添加が必要である。その為に前述した定着後の画像劣化の問題も招来してしまう。しかし、吸収波長スペクトルが異なる２種以上の赤外光吸収剤を併用することで、１つの赤外光吸収剤を用いた場合の総量よりも少ない合計量で総合的に赤外光吸収能を向上させることができる。さらに異なる赤外光吸収剤は色もことなるので、定着後の画像劣化の問題も抑制できる。
【００５５】
本発明におけるカラートナーに含有される結着樹脂として、従来の熱可塑性樹脂を用いることができる。例えば、ガラス転移温度４０〜８０℃、軟化点８０〜１４０℃のエポキシ樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂等を単独もしくは混合して使用することができる。必要により、この結着樹脂にワックス（例えば、カルナバ、モンタン、ポリエチレン、アマイド、ポリプロピレン等）を添加してもよい。
【００５６】
本実施例のカラートナーに含有させることができる着色剤については、特に限定はなく、公知の着色剤を用いることができる。例えば、モノアゾ系赤色顔料、ジスアゾ系黄色顔料、キナクリドン系マゼンタ顔料、アントラキノン染料、ニグロシン系染料、第４級アンモニウム塩、モノアゾ系の金属錯塩染料等を使用することができる。また、これらを適宜、組合せて使用してもよい。
【００５７】
着色剤として具体的には、例えば、アニリンブルー（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．５０４０５）、カルコオイルブルー（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．ａｚｏｉｃＢｌｕｅ３）、クロムイエロー（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．１４０９０）、ウルトラマリンブルー（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７７１０３）、デュポンオイルレッド（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．２６１０５）、キノリンイエロー（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４７００５）、メチレンブルークロライド（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．５２０１５）、フタロシアニンブルー（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７４１６０）、マラカイトグリーンオクサレート（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４２０００）、食用赤色２号（アマランス、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．１６１８５）、食用赤色３号（エリスロシン、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４５４３０）、食用赤色４０号（アルラレッドＡＣ、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．１６０３５）、食用赤色１０２号（ニューコクシン、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．１６２５５）、食用赤色１０４号（フロキシン、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４５４１０）、食用赤色１０５号（ローズベンガル、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４５４４０）、食用赤色１０６号（アシドレッド、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４５１００）、食用黄色４号（タートラジン、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．１９１４０）、食用黄色５号（サンセットイエローＦＣＦ、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．１５９８５）、食用緑色３号（ファーストグリーンＦＣＦ、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４２０５３）、食用青色１号（ブリリアントブルーＦＣＦ、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４２０９０）、食用青色２号（インジゴカーミン、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７３０１５）等を使用することができる。
【００５８】
上記着色剤の含有量は、トナー１００重量部に対して、０．１〜２０重量部、好ましくは０．５〜１０重量部である。
【００５９】
前述したように、本発明のカラートナーでは、カラートナー全体を１００重量部とした場合に、例えば結着樹脂は７５〜９５重量部、着色剤は０．１〜２０重量部、好ましくは０．５〜１０重量部、赤外光吸収剤は０．１〜１０重量部、好ましくは０．１〜３重量部を含むように構成することが推奨される。
【００６０】
さらに、本発明におけるカラートナーには、帯電性付与や異なる温湿度環境での帯電量変化を小さくすることを目的として帯電制御剤を添加してもよい。帯電制御剤としては、無色ないし淡色のものが推奨される。
【００６１】
帯電制御剤としては、例えば４級アンモニウム塩化合物、サリチル酸化合物、ホウ酸系錯体、カルボン酸系化合物など、公知の正帯電性、負帯電性の帯電制御剤を使用することができる。
【００６２】
本発明におけるカラートナーは、従来と同様な製造法により製造することができる。少なくとも、結着樹脂、着色剤、波長８００〜２０００ｎｍの範囲で吸光度特性が異なる少なくとも２種以上の赤外光吸収剤を準備し、さらに必要により帯電制御剤、ワックスを添加して原材料とする。この原材料を例えば、加圧ニーダ、ロールミル、押出機などにより混錬して均一分散させる。その後、例えば粉砕機、ジェットミルなどにより、粉砕、微粉砕し、風力分吸機などにより分級して、所望の粒度分布のカラートナーを得る。
【００６３】
なお、混錬の際、例えば特開平７−１９１４９２号公報に開示されるように、赤外光吸収剤と帯電制御剤を別々の樹脂に混錬した後、この両者を再度混錬する方法を採用してもよい。
【００６４】
さらに、本発明におけるカラートナーの流動性を向上させるために、無機微粒子（以下、外添剤）をトナー表面に被覆してもよい。ここで、使用できる外添剤としては、粒子径が２ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲にあるものである。また、ＢＥＴ法による比表面積は２０ｍ²／ｇ〜５００ｍ²／ｇであることが好ましい。
【００６５】
本発明におけるカラートナーに混合される外添剤の割合は、トナー１００重量部に対して、０．１〜５重量部であり、好ましくは０．１〜２．０重量部である。このような外添剤としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸珪素、窒化珪素等を微粒子化したものを使用することができる。これらの中では、シリカ微粒子を用いることが好ましい。なお、外添剤はその表面を予め疎水処理しているものを用いることがより好ましい。
[実施例]
以下、実施例を示して本発明の画像形成方法をより具体的に説明する。
【００６６】
本発明に用いるカラートナーとして実施例１〜７で示すカラートナーを製造した。上記赤外光吸収剤を単独で使用した場合や、添加量を変更した比較例についても示している。
（実施例１）
結着樹脂：ポリエステル樹脂（ＮＣＰ−００１Ｊ；日本カーバイド社製）９１重量部
赤外光吸収剤（Ａ）：ナフタロシアニン化合物(ＹＫＲ−5010；山本化成社製) （最大吸収波長８８０ｎｍ）１重量部
赤外光吸収剤（Ｂ）：アミニウム塩化合物(ＮＩＲ−ＡＭ1;帝国化学産業社製) （最大吸収波長１５５０ｎｍ）１重量部
着色剤：銅フタロシアニン顔料（Lionol Blue ＥＳ；東洋インキ製造社製）５重量部
負帯電制御剤：Ｅ−８９（オリエント化学社製）２重量部
以上の材料をヘンシェルミキサーへ投入し、予備混錬を行った後、エクストルーダにより混錬し、ついでハンマーミルにて粗粉砕した。さらに、これをジェットミルにて微粉砕し、気流分級機にて分級を行い、体積平均粒径が約８．５μｍの青色トナーを得た。次いで、外添剤として疎水シリカ微粒子（Ｈ２０００／４；クラリアント社製）を０．５重量部添加し、ヘンシェルミキサで外添処理を行い外添剤を表面に被覆させた青色トナーを得た。
【００６７】
上記のように得た青色トナーについて、ＰＡＳ強度を測定した。測定の手順は以下の通りである。青色トナーをステンレス皿に取り、ＰＡＳ測定ユニット（Photoacustic Model 300,ＭＴＥＣ社製）をセットした後、１０ｍｌ／ｓ、１０ｓの条件で雰囲気をＨｅガスに置換した後、ＦＴ−ＩＲ（Ｍａｔｔｓｏｎ社製）を用いて測定した。積分回数は２００回として赤外ＰＡＳスペクトルを求め、この赤外ＰＡＳスペクトルを８００〜２０００ｎｍの範囲で積分してＰＡＳ強度を求めた。基準物質としてカーボンブラックを用い、カーボンブラックのＰＡＳ強度を基準１として、カラートナーのＰＡＳ強度は相対強度で求めた。この青色トナーの相対強度は０．０７であった。
【００６８】
次ぎに、前記青色トナーを２成分現像剤に構成して、フラッシュ定着型のプリンタを使用して記録媒体上にトナー画像の形成を行い、その定着性を評価した。
【００６９】
上記青色トナー４．５重量部とシリコーン系樹脂コートマグネタイトキャリア（関東電化工業社製）９５．５重量部をボールミルで混合したものを使用して２成分現像剤を製造した。
【００７０】
図３は、一例として２成分現像方式の画像形成装置１の一部概要を模式的に示す図である。本装置１は例えばプロセス速度１１００ｍｍ／ｓの高速現像タイプであり、アモルファスシリコンからなる感光体１０の周辺に、帯電器２０、露光手段３０、現像手段４０、転写器５０、クリーナ６０、除電器７０、キセノンフラッシュランプ８１を有するフラッシュ定着器８０等が配設されている。現像手段４０は現像剤容器４１、現像ローラ４３及び図示せぬ攪拌羽等を含み、現像剤容器４１内のトナー粒子ＴＯとキャリア粒子ＣＡを接触させて所定の帯電量がトナーに付与されるようになっている。
【００７１】
本実施例では、画像形成装置としてキセノンフラッシュ定着方式を採用しているレーザプリンタ（Ｆ６７６Ｄ；富士通社製）を用いて、フラッシュランプに印加するバイアス電位を変位させた。これにより、フラッシュランプから発する光エネルギーを記録媒体（用紙）の単位面積あたりで変化させることができる。ここでは、１．８Ｊ／ｃｍ^２、発光時間１５００μ秒の光エネルギーを付与し、青色トナーの粉像を用紙上で溶融してから固化し、定着画像を得た。この定着画像について定着性を評価した。
【００７２】
定着性の評価は、テープ剥離試験により行った。テープ剥離試験は定着画像を粘着テープ（スコットメンディングテープ；３Ｍ社製）を軽く貼り、円柱ブロックを円周方向に転がすことにより、２５０ｇ／ｃｍの線圧にて該テープを画像面に密着させ、しかる後、該テープを引き剥がず試験法であり、下式で表されるテープ引き剥がし前後の画像の光学濃度比を定着率とした。定着率７０％程度を可とした。
定着率（％）＝（テープ剥離後の画像濃度／テープ剥離前の画像濃度）×100
実施例１における青色トナーの評価結果は９０％と良好な定着性を示し、光エネルギーの過剰によるボイド発生も見られなかった。
【００７３】
ここで、定着画像の光学濃度は、分光測色計（ＣＭ−３７００ｄ；ミノルタ社製）を使用して波長域４００ｎｍ〜８００ｎｍの反射光を測定し、吸光度が最も大きくなる波長での吸光度値を光学濃度とした。
【００７４】
なお、用紙上でのトナー量が異なることによって定着率が変化するため、定着率測定は用紙上のトナー量が０．７０±０．０５ｇ／ｃｍ^２の範囲であるトナー定着率（％）を求めた。
（実施例２）
カラートナーの材料構成を下記とした他は、実施例１と同様にして青色トナーを製造して、同様にＰＡＳ強度を求めた。実施例２の青色トナーのＰＡＳ強度は０．０５であった。
【００７５】
また、実施例１と同様の定着評価を行った結果、定着率８０％で、ボイド発生のもない良好な定着性を示した。

（実施例３）
カラートナーの材料構成を以下とした他は、実施例１と同様にして青色トナーを製造して前記と同様にしてＰＡＳ強度を求めた。このトナーのＰＡＳ強度は、カーボンブラック１に対して０．０２であった。
【００７６】
また、実施例１と同様の定着評価を行った結果、定着率７０％で、ボイド発生のもない良好な定着性を示した。

（比較例１）
カラートナーの材料構成を以下とした他は、実施例と同様に青色トナーを製造して前記と同様にしてＰＡＳ強度を求めた。この比較例１トナーのＰＡＳ強度は、カーボンブラック１に対して０．００５であった。また、実施例１と同様の定着評価を行った結果、ボイドの発生はないが定着率が５０％と低く、定着不良となった。
【００７７】
これは、比較例１のトナーのＰＡＳ強度が０．００５であり、実施例の各トナーと比較して格段に低く、同様のフラッシュ光を照射されているにも拘わらずそのエネルギー利用効率が悪いためと推測できる。

（比較例２）
カラートナーの材料構成を下記とした他は、実施例１と同様にして青色トナーを製造して、同様にＰＡＳ強度を求めた。比較例２のトナーのＰＡＳ強度は０．２１であった。
【００７８】
また、実施例１と同様の定着評価を行った結果、定着率が９０％と高いが、ボイドが多量に発生して良好な定着性を得ることができなかった。
【００７９】
この比較例２のトナーは２種類の赤外光吸収剤を併用するものであるが、その添加量が過多となるとトナーが溶融し過ぎてしまうことが分かる。

さらに、以下で示す実施例及び比較例は、画像像形成装置内で実際に定着される状況についても考慮したものであり、カラートナーと黒色トナーとを同時定着させた場合について説明する。
（実施例４）
黒色トナー（Ｎｏ．１黒色トナー）として下記に示すものを実施例１の青色トナーと同様に製造し、同様にＰＡＳ強度を求めた。本実施例４で製造した黒色トナーのＰＡＳ強度は０．１であった。
【００８０】
これら実施例１の青色トナー及びＮｏ．１黒色トナーを用い、実施例１の場合と同様に、この２種のトナーを用紙上で同時定着させる定着試験を行った。青色トナーのＰＡＳ強度は０．０７であり、Ｎｏ．１黒色トナーのＰＡＳ強度は０．１である。黒色トナーのＰＡＳ強度に対する青色トナーの前記ＰＡＳ強度は、０．７（＝０．０７／０．１）である。
【００８１】
本実施例での定着率は、青色トナー９０％、黒色トナー９５％であり、どちらもボイド発生がない良好な定着性を示した。
［Ｎｏ．１黒色トナー］
結着樹脂：ポリエステル樹脂（ＮＣＰ−００１Ｊ；日本カーバイド社製）８８重量部
カーボン：（＃２５；三菱化学社製）１０重量部
負帯電制御剤：Ｓ−３４（オリエント化学社製）２重量部
（実施例５）
カラートナーとして実施例３で用いたＰＡＳ強度０．０２（Ｎｏ．１黒色トナーに対して０．２）の青色トナーを用いた以外、実施例４と同様に黒色トナーを用いて評価した。本実施例での定着率は、青色トナー７０％、黒色トナー９５％であり、どちらもボイド発生がない良好な定着性を示した。
（参考例）
黒トナーとして、下記に示すＮｏ．２黒色トナー（ＰＡＳ強度０．１３）、カラートナーとして実施例３で用いたＰＡＳ強度０．０２（Ｎｏ．２黒色トナーに対して０．１５）の青色トナーを用い、定着光エネルギーを２．５Ｊ／ｃｍ２に変更した以外、実施例４の場合と同様に評価した。その結果、定着率は青色トナー７５％、黒色トナー９５％であったが、黒色トナー側にボイドが発生して良好な定着性を得られなかった。
［Ｎｏ．２黒色トナー］
結着樹脂：ポリエステル樹脂（ＮＣＰ−００１Ｊ；日本カーバイド社製）８３重量部
カーボン：（＃２５；三菱化学社製）１５重量部
負帯電制御剤：Ｓ−３４（オリエント化学社製）２重量部
参考例で用いたＮｏ．２黒色トナーは、Ｎｏ．１黒色トナーと比較して、ＰＡＳ強度が大きい。よって、本実施例のカラートナー（青色）に好適な定着光エネルギーは黒色トナーの種類によっては強すぎる場合がある。
【００８２】
すなわち、前述したように本発明者等は同時に使用されるカラートナーと黒色トナーの関係では、カラートナーの前記ＰＡＳ強度は、同時に定着される黒色トナーのＰＡＳ強度に対して０．２〜０．９倍程度に設定されていることが好ましいことを確認した。また、赤色、緑色、マゼンタ、シアン、イエロー等、他の色のカラートナーにおいても同様の結果を得えることができた。
【００８３】
また、ここでは実施例としては示さないが、本発明者等は前記実施例４及び５、並びに参考例と同様に、カラートナー同士の関係についても検討した。その結果、同時に使用される各カラートナーの前記ＰＡＳ強度は、他のカラートナーのＰＡＳ強度に対して０．２〜５倍に設定されていることが好ましいことを確認している。
（比較例３）
黒色トナーとして、前記Ｎｏ．１黒色トナーを用いた。また、カラートナーとして実施例１で用いた青色トナー用いた。ただし、この青トナーに添加した赤外光吸収剤については、赤外光吸収剤（Ａ）及び赤外光吸収剤（Ｂ）をそれぞれ、５重量部とし合計で１０重量部まで増加させた。その他の条件は、実施例１の場合と同様にして青色トナーを製造した。この青色トナーのＰＡＳ強度は０．０９５（Ｎｏ．１黒色トナーに対して０．９５）であった。
【００８４】
これらのトナーを実施例４の場合と同様に評価した。その結果、定着率は青色トナー９０％、黒色トナー９０％であったが、青色トナーの定着画像の彩度が低下して、良好な画像が得られなかった。
【００８５】
本比較例では、赤外光吸収剤が多量に添加されているので定着性は向上するが、有色である赤外光吸収剤が定着画像の彩度に悪影響があることが分かる。
以下でさらに示す実施例及び比較例は、実施例１のトナーを用いフラッシュ定着を行うの光エネルギー（定着エネルギー）を変更した場合について示している。
（実施例６）
フラッシュ光のエネルギーを０．５Ｊ／ｃｍ²、発光時間３０００μ秒に変更した以外、前記実施例１の場合と同様にトナーの評価を行った。本実施例では、定着率７０％で、ボイド発生もない良好な定着性を示した。
（比較例４）
フラッシュ光のエネルギーを０．４Ｊ／ｃｍ²、発光時間５００μ秒に変更した以外、前記実施例１の場合と同様にトナーの評価を行った。本比較例では、定着率６０％で、定着不良となった。本比較例では照射した光エネルギーが不足していると推測できる。
（比較例５）
フラッシュ光のエネルギーを３．１Ｊ／ｃｍ²に変更した以外、前記実施例１の場合と同様にトナーの評価を行った。本比較例ではボイドが発生し、良好な定着性が得られなかった。本比較例では照射した光エネルギーが過剰であると推測できる。
（比較例６）
フラッシュ光のエネルギーを１Ｊ／ｃｍ²に変更した以外、前記実施例３の場合と同様にトナーの評価を行った。本比較例ではボイド発生はないが、定着率が６０％となり定着不良となった。本比較例では照射した光エネルギーが過剰であると推測できる。
（比較例７）
フラッシュ光のエネルギーを３Ｊ／ｃｍ²に変更した以外、前記実施例１の場合と同様にトナーの評価を行った。本比較例ではボイドが発生し、良好な定着性を得られなかった。本比較例では照射した光エネルギーが過剰であると推測できる。
【００８６】
上記実施例６並びに比較例４〜７に示されるが、本実施例のカラートナーを用いると、フラッシュ光のエネルギーを０．５〜２．５Ｊ／ｃｍ²とし、発光時間５００〜３０００μ秒として、従来よりも定着エネルギーを低減したフラッシュ定着工程を実現できる。
【００８７】
さらに、以下に示すように本発明者等はカラートナーについて、前記ＰＡＳ強度（Ｓ）と、フラッシュ光のエネルギー（Ｅ）との積（Ｅ・Ｓ）に着目し、このＥ・Ｓ値が式（１）の条件を満たすように定着がなされていると優れたカラートナーの定着を実現できることも確認した。
【００８８】
０．０３≦Ｅ・Ｓ≦０．１５ ……（１）
下記表１には、前述した実施例１〜６で示した良好なカラートナー及び問題のあった比較例カラートナーについて、Ｅ・Ｓ値を示す。また、このＥ・Ｓ値と定着率の関係を図４に示す。図４からＥ・Ｓ値が低く過ぎると定着不足となり、逆に高くなり過ぎるとボイドが発生することが確認できる。よって、ここからＥ・Ｓ値が上記式（１）の範囲にあることが好ましいことが確認できる。
【００８９】
【表１】

実施例１〜６のカラートナーは上記式（１）の条件を満足していること（表１では評価で○にて示す）、その逆に各比較例のカラートナーは上記式（１）の条件を満足していないことが確認できる。
【００９０】
なお、実施例４及び実施例５、並びに参考例のトナーは、黒色トナーと青色トナーを同時定着させた場合であるので、両トナーが良好な状態となる必要がある。よって、参考例のトナーは黒色トナーにボイドが生じているので評価は不可（×）である。
【００９１】
さらに、以上示した実施例１〜３及び比較例１について、発光時間を１５００μ秒とし、定着エネルギー（フラッシュ光のエネルギー）を変更したときの定着率（％）の様子を纏めて示したのが図５である。
【００９２】
図５から、本実施例１〜３のカラートナーは、比較例トナーが定着不良となる１．７５Ｊ／ｃｍ^２より低い定着エネルギーでも高い定着性を得られることが確認できる。すなわち、本発明に係るカラートナーはフラッシュ定着での定着エネルギーを低減できるトナーであることが確認できる。
【００９３】
上記実施例では本発明に係るカラートナーの一例として、青色及び黒色を示して、これらを製造し、定着試験を行った場合について説明した。しかし、本発明は青色に限らず、他の色、例えば赤色、緑色、マゼンタ、シアン、イエロー等の場合についても同様に定着用の光エネルギーを低減しつつ確実に定着を行うことができるトナーとして提供できる。
【００９４】
また、前述した実施例では、２成分現像方式での定着試験を行ったが、本発明のカラートナーは磁性或いは非磁性の１成分トナーとして使用できることは言うまでもない。
【００９５】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１０５】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、請求項１記載の発明によれば定着させるための光エネルギーを低減できる画像形成方法として提供できる。このような画像形成方法では従来においては定着不良となる虞のあるような弱い光エネルギーでも確実に定着させることができる。赤外光吸収剤の使用量を抑制できるので、定着後のカラー画像の劣化がない鮮明なカラー画像形成が可能である。
【０１０６】
また、請求項３記載の発明によれば、記録媒体上に黒色トナーと同時に定着され、良好な定着性を示す画像形成方法を提供できる。
【０１０７】
また、請求項４記載の発明によれば、記録媒体上に同時に定着され、互いに良好な定着性を示す画像形成方法を提供できる。
【０１０８】
また、請求項５記載の発明によれば、波長８００〜２０００ｎｍの範囲でのトナーの吸光度を確実に上げることができ、これによりカラートナーのＰＡＳ強度を向上でき、良好な定着画像を実現できる。
【０１０９】
また、２つ以上の赤外光吸収剤を併用するので、フラッシュ光をより効率的に利用できるようになり光エネルギーを確実に低減できる。さらに、赤外光吸収剤はその使用量が総量として抑制できるので形成画像への影響をさらに確実に抑制できる。
【０１１０】
また、請求項１に記載の発明によれば、良好な定着性を有し、かつボイドの発生がないはカラーの画像形成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例であるカラートナー（赤色トナー）の吸光度特性を示す図である。
【図２】１つの赤外光吸収剤を添加する従来のカラートナー（赤色トナー）の吸光度特性を示す図である。
【図３】一例として示す２成分現像方式の画像形成装置の一部概要を模式的に示す図である。
【図４】各カラートナーについて、Ｅ・Ｓ値と定着率との関係を示す図である。
【図５】各カラートナーについて定着エネルギー（Ｊ／ｃｍ^２）と定着率（％）の関係を示す図である。
【符号の説明】
１画像形成装置
ＴＯトナー
ＣＡキャリア

Claims

少なくとも結着樹脂、着色剤、赤外光吸収剤を含むカラートナーにフラッシュ光を照射して記録媒体上に定着させる工程を含む画像形成方法であって、前記カラートナーの光音響分光（ＰＡＳ）分析測定に基づいて得られる赤外ＰＡＳスペクトルを８００〜２０００ｎｍの範囲で積分したＰＡＳ強度（Ｓ）と、フラッシュ光のエネルギー（Ｅ）とが、次式（１）の関係にあることを特徴とするフラッシュ定着工程を含む画像形成方法。
０．０３≦Ｅ・Ｓ≦０．１５ ……（１）
前記カラートナーの前記ＰＡＳ強度が、カーボンブラックを１とした場合に０．０１〜０．２の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
前記カラートナーの前記ＰＡＳ強度が、同時に定着される黒色トナーのＰＡＳ強度に対して０．２〜０．９倍に設定されてい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。
前記カラートナーの前記ＰＡＳ強度が、同時に定着される他のカラートナーのＰＡＳ強度に対して０．２〜５倍に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成方法。
前記カラートナーが、波長８００〜２０００ｎｍの範囲で、吸収波長スペクトルが異なる少なくとも２つ以上の赤外光吸収剤を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成方法。