JP4333510B2

JP4333510B2 - 赤外線吸収剤、電子写真用トナーとそれを用いた画像形成装置

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Publication number: JP4333510B2
Application number: JP2004214420A
Authority: JP
Inventors: 安成中村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: JP2006038933A; US20060019187A1; US7553432B2; DE102005011308B4; DE102005011308A1

Description

この発明は、光吸収効率の高い赤外線吸収剤及び、その赤外線吸収剤を添加して電子写真用トナーに関する。トナーとしては光定着カラートナーであり、光定着カラートナーでは、定着性が高くなることを目的としている。また、これらトナーを用いた電子写真方式の画像形成装置である。

静電潜像を形成する。例えば、レーザ光を照射して、特定部分の表面電荷を消去することにより、画像情報に応じた静電潜像を光導電性絶縁体上に形成することができる。次いで、光導電性絶縁体上の潜像部分にトナーと呼ばれる現像剤の微粉体を付着させ、潜像を可視化する。最後に、このようにして得られたトナー像を、印刷物となすため、一般的に、記録紙などの記録媒体に静電的に転写する。転写後のトナー像の定着には、加圧、加熱あるいはこれらを併用した方法によってトナーを溶融させた後に固化定着させる方法、もしくは光エネルギを照射してトナーを溶融させた後に固化定着させる方法などがあるが、加圧や加熱による弊害のない光を利用した光定着法（フラッシュ定着法とも呼ばれる）が注目を集めている。すなわち、光定着法では、トナーの定着に際してトナーを加圧する必要がないことから、定着ローラなどと接触（加圧）させる必要がなく、定着工程での画像解像度（再現性）の劣化が少ないといった利点がある。

また、熱源などにより加熱する必要がないことから、電源を投入してから熱源（定着ローラなど）が所望の温度にまでプリヒートされるまで印字を行えないといったことはなく、電源投入直後から印字を行える。さらに、高温熱源を必要としないことから、装置内の温度上昇を適切に回避できるといった利点がある。

しかし、光定着法は、それをカラートナーの定着に使用した場合には、カラートナーの低い光吸収効率のため、黒トナーの定着に比べて定着性が低くなる。そこで、赤外線吸収剤をカラートナーに添加することで定着性向上を図ることが提案され、以下に列挙するように、関連の特許公報も多数、公開されている（例えば、特許文献１〜２０等）。すなわち、これらの公開特許公報においては、赤外領域の光を吸収する材料を赤外線吸収剤としてトナーに添加することで、カラー化と光定着性を両立しようとしている。

しかしながら、昨今の技術要求に対しては未だ十分ではなく、改善が望まれているのが現状である。
特開昭６０−６３５４５号公報、特開昭６０−６３５４６号公報特開昭６０−５７８５８号公報特開昭６０−５７８５７号公報、特開昭５８−１０２２４８号公報特開昭５８−１０２２４７号公報特開昭６０−１３１５４４号公報特開昭６０−１３３４６０号公報特開昭６１−１３２９５９号公報特開２０００−１４７８２４公報特開平７−１９１４９２号公報特開２０００−１５５４３９公報特開平６−３４８０５６号公報特開平１０−３９５３５号公報特開２０００−３５６８９公報特開平１１−３８６６６号公報特開平１１−１２５９３０号公報特開平１１−１２５９２８号公報特開平１１−１２５９２９号公報特開平１１−６５１６７号公報

従って、本発明の目的は、高効率の赤外線吸収能力を有する赤外線吸収剤を用い、定着効率を改善した光定着カラートナーを提供することである。さらに、このトナーを用いた画像形成装置を提供することである。

一般に、着色剤は化学構造が同じでも結晶型、結晶化度によって、光吸収域、強度が異なることが知られているが、赤外線吸収剤も同じように、結晶化度によって光吸収能力が異なるためと考えられる。鋭意研究の結果、本発明者らは、赤外線吸収剤の結晶化度が変わると、光吸収強度が変化することに着目し、赤外線吸収剤として有効な結晶化度を明らかにした。即ち、

本発明の光定着用カラートナーは、赤外領域に光吸収ピークを有する赤外線吸収剤であって、結晶化度が２０〜８０％であり、金属ナフタロシアニン系化合物、又はアミニウム化合物で構成される赤外線吸収剤を少なくとも含むことを特徴としている。

そして、本発明の画像形成装置は、
上記本発明の光定着用トナーを用いて、記録媒体にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成手段と、
前記記録媒体上に形成されたトナー画像を定着する定着手段と、
を有することを特徴としている。

本発明によれば、高効率の赤外線吸収能力を有する赤外線吸収剤を用い、定着効率を改善した光定着カラートナーを提供することができる。さらに、これらトナーを用いた画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
（赤外線吸収剤）
本発明の赤外線吸収剤は、その結晶化度が２０〜８０％、好ましくは３０〜７０％、更に好ましくは４０〜６５％である。本発明の赤外線吸収剤は、従来の結晶化度が９０〜１００％であるのに対し、この結晶化度を上記範囲と制御することで、樹脂に分散又は溶解した際の赤外線吸収剤の能力が最大限に発揮でき、高効率化を図ることが可能であることを突き止めた。

すなわち、赤外線吸収剤は結晶化度に最適値があり、低くても高くても能力が低下する。結晶化度が低い場合に、能力が低下するのは、アモルファスとなるほど、赤外線吸収剤の分散性がアップし、光の波長以下に分散しすぎると十分な能力が得られないと考えられる。逆に、結晶化度が高いと、トナーバインダへの分散性が低下し、赤外線吸収剤の能力が低下すると考えている。

本発明の赤外線吸収剤は、金属ナフタロシアニン系化合物、又はアミニウム化合物で構成される。これらの材料は、結晶化度が２０〜８０％の範囲で最も光吸収強度が大きくなることがわかり、この結晶化度の赤外線吸収剤を使用することで（例えばトナーに添加することで）、十分な光吸収性を得ることができる。

本発明の赤外線吸収剤は、赤外領域に光吸収ピークを有するものであり、７５０〜２０００ｎｍの近赤外領域に少なくとも１つ以上の強い光吸収ピークを有する材料を指す。

ここで、赤外線吸収剤の結晶化度は、Ｘ線回折法により求められる。以下、Ｘ線回折法による結晶化度の算出方法を以下に示す。

１．分析に使用する機器
・Ｘ線回折分析装置理学電機工業（株）製ＭｕｌｔｉＦｌｅｘ
．試料をＸ線回折用ガラスホルダーに圧着する。
．下記に示す条件にてＸ線回折分析を行なう。
・管球：Ｃｕ３０ｋＶ，２０ｍＡ
・ゴニオメーター：広角ゴニオメーター
・ＳＣＡＮ：１０°〜９０°、２°／ｍｉｎ（２θ／θ）
・検出器：ＳＣ（モノクロメーター付）
・スリット：ＤＳ１°、ＳＳ１°、ＲＳ０．３ｍｍ
．得られたＸ線回折から、ピーク分離を行ない、非晶成分と結晶成分の積分強度から結晶化度を算出する。（理学電機株式会社Ｘ線回折ハンドブック３．６２結晶化度の算出方法（２）ピーク分離による結晶化度算出方法）

具体的にナフタロシニンを分析した際の方法の詳細例を記す。例えば、まず、試料をガラスホルダーに圧着し、広角Ｘ線回折法にて測定し、得られた回折ピークを非干渉性散乱や、格子の乱れ等を考慮せずに、プロファイリング・フィッティングの手法を用いて、結晶性回折線と非晶質ハローパターンに分離する。ここで、使用する走査範囲は２θ＝１０°〜９０°の範囲であり、その中で、ピーク面積が最大ピーク面積の１％を超えるピークについて結晶性回折線の面積を算出し、非晶質ハローパターンとに分離した。なお、理学電機（株）から販売されているＭａｔｅｒｉａｌｓＤａｔａ，Ｉｎｃ．（ＭＤＩ）製Ｘ線粉末回折パターンの解析処理ソフトＪａｄｅ（Ｖｅｒ．５）を用いることにより、ピーク分離による結晶化度計算を自動的に行なうことができる。

例えば、２θ＝２７°付近に強いピークを有する回折線については、そのピークのみを結晶性回折線とし、上記ピーク分離法によって、結晶性回折線と非晶質ハローパターンとに分離し、それぞれの面積値を算出した。なお、非晶質ハローパターンは２θ＝２０°〜３０°付近とした。

得られた結晶性回折線と非晶質ハローパターンの面積値から、下記式（１）により結晶化度を求めた。
式（１）：結晶化度（％）＝［結晶性回折線面積値／（結晶性回折線面積値＋非晶質ハローパターン面積値）］×１００

例えば、Ｘ線回折法により図３に示すＸ線強度が得られる赤外線吸収剤は、上記結晶化度算出の結果、６０％である。

また、赤外線吸収剤の結晶化度を上記範囲とするには、例えば、次のような方法が挙げられる。例えば、ナフタロシアニンは結晶に圧力を加えると結晶化度が低下する。また、例えば、溶剤に可溶な物質に関しては、析出速度を制御することにより、結晶化度を変化させることができる。例えば、アミニウム、ジイモニウムは溶剤に溶解後、溶剤を蒸発する速度が速いほど結晶化度が低下することを利用してコントロールすることができる。

本発明の赤外線吸収剤は、後述する光定着カラートナー及び不可視トナーに使用できるばかりでなく、プラズマディスプレイの赤外線シールドやコンパクトディスクのクエンチャーなどでも使用可能である。

（トナー）
本発明の光定着用カラートナー（以下、本発明のトナーと称する場合がある。）は、少なくとも上記本発明の赤外線吸収剤を含むものである。これにより、光定着カラートナーは高い光定着性を得ることができる。

また、赤外線吸収剤は必要に応じて複数併用した方が、赤外線吸収領域が広がり有効である。また、他の赤外線吸収剤を併用してもよい。全赤外線吸収剤の添加量はトナー１００質量部に対し、０．０５〜５質量部が望ましい。

他の赤外線吸収剤としては、公知の赤外線吸収剤を用いることができ、例えば、シアニン化合物、メロシアニン化合物、ベンゼンチオール系金属錯体、メルカプトフェノール系金属錯体、芳香族ジアミン系金属錯体、ジイモニウム化合物、アミニウム化合物、ニッケル錯体化合物、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物、ナフタロシアニン系化合物等を用いることができる。

具体的には、ニッケル金属錯体系（三井化学社製：ＳＩＲ−１３０，ＳＩＲ１３２）、ビス（ジチオベンジル）ニッケル（みどり化学社製：ＭＩＲ−１０１）、ビス［１，２−ビス（ｐ−メトキシフェニル）−１，２−エチレンジチオレート］ニッケル（みどり化学社製：ＭＩＲ−１０２）、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムビス（シス−１，２−ジフェニル−１，２−エチレンジチオレート）ニッケル（みどり化学社製：ＭＩＲ−１０１１）、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムビス［１，２−ビス（ｐ−メトキシフェニル）−１，２−エチレンジチオレート］ニッケル（みどり化学社製：ＭＩＲ−１０２１）、ビス（４−ｔｅｒｔ−１，２−ブチル−１，２−ジチオフェノレート）ニッケル−テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム（住友精化社製：ＢＢＤＴ−ＮＩ）、シアニン系赤外線吸収剤（富士写真フィルム社製：ＩＲＦ−１０６，ＩＲＦ−１０７）、シアニン系赤外線吸収剤（山本化成社製、ＹＫＲ２９００）アミニウム、ジイモニウム系赤外線吸収剤（長瀬ケムテック社製：ＮＩＲ−ＡＭ１、ＩＭ１）、イモニウム化合物（日本カーリット社製：ＣＩＲ−１０８０，ＣＩＲ−１０８１）、アミニウム化合物（日本カーリット社製：ＣＩＲ−９６０，ＣＩＲ−９６１）、アントラキノン系化合物（日本化薬社製：ＩＲ−７５０）、アミニウム系化合物（日本化薬社製：ＩＲＧ−００２，ＩＲＧ−００３、ＩＲＧ−００３Ｋ）、ポリメチン系化合物（日本化薬社製：ＩＲ−８２０Ｂ）、ジイモニウム系化合物（日本化薬社製：ＩＲＧ−０２２，ＩＲＧ−０２３）、ジアニン化合物（日本化薬社製：ＣＹ−２，ＣＹ−４，ＣＹ−９）、可溶性フタロシアニン（日本触媒社製：ＴＸ−３０５Ａ），ナフタロシアニン（山本化成社製、ＹＫＲ５０１０，山陽色素社サンプル１）、ランタノイド化合物（信越化学，ＵＵ−ＨＰ）、インジュームチンオキサイド（住友金属製：ＩＴＯ）等を用いることができる。この中で特に金属ナフタロシアニン系化合物はフラッシュ定着の際のフラッシュ発光ピークに近いため、有用であり、結晶化度をコントロールできれば定着性をアップするか、添加量を削減できコスト削減に役立つ。さらに、金属ナフタロシアニンの金属の中でもニッケル、銅は毒性が高いため、毒性の低い、バナジル、アルミ、チタン、シランが特に好ましい。

本発明のトナーは、赤外線吸収剤の他に、バインダ樹脂（結着樹脂）、着色剤などを含んで構成される。また、帯電制御剤、ワックス、無機微粒子などのその他の添加剤を含んでいてもよい。

なお、本発明のトナーは、着色剤を含む場合には、カラートナー（ブラックトナーも含む）として利用できる。また、着色剤を含まない場合には、バーコードのような赤外線吸収パターン等の不可視トナー（不可視画像形成用のトナー）として利用できる。

バインダ樹脂としては、例えば、メインの結着樹脂はポリエステル、オレフィンが好ましいがスチレンとアクリル又はメタクリル共重合体、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂等などを単独又は併用することができる。耐久性や透光性等の点から、ポリエステル系樹脂又はノルボルネンポリオレフィン樹脂を使用することが好ましい。バインダー樹脂のＴｇ（ガラス転移点）は、好ましくは５０〜７０℃である。

着色剤については、トナーの色彩に対応させて適宜選択して用いるようにする。
シアントナーにおいては、その着色剤として、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、３、４、５、６、７、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、１７、２３、６０、６５、７３、８３、１８０、Ｃ．Ｉ．バットシアン１、３、２０等、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルーの部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣのシアン顔料や、Ｃ．Ｉ．ソルベントシアン７９、１６２等のシアン染料等を用いることができる。この中で、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３が有効である。

また、マゼンタトナーにおいては、その着色剤として、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３７、３８、３９、４０、４１、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５７、５８、６０、６３、６４、６８、８１、８３、８７、８８、８９、９０、１１２、１１４、１２２、１２３、１６３、１８４、２０２、２０６、２０７、２０９等、ピグメントバイオレット１９のマゼンタ顔料や、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１、３、８、２３、２４、２５、２７、３０、４９、８１、８２、８３、８４、１００、１０９、１２１、Ｃ．Ｉ．ディスパースレッド９、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１、２、９、１２、１３、１４、１５、１７、１８、２２、２３、２４、２７、２９、３２、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０等のマゼンタ染料等、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ロータミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂを用いることができる。

また、イエロートナーにおいては、その着色剤として、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー２、３、１５、１６、１７、９７、１８０、１８５、１３９等のイエロー顔料等を用いることができる。

また、ブラックトナーにおいては、その着色剤として、例えば、カーボンブラック、活性炭、チタンブラック、磁性粉、Ｍｎ含有の非磁性粉等を用いることができる。

帯電制御剤としては、公知のカリックスアレン、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩、アミノ基含有のポリマー、含金属アゾ染料、サリチル酸の錯化合物、フェノール化合物、アゾクロム系、アゾ亜鉛系などが使用できる。その他、トナーには鉄粉、マグネタイト、フェライト等の磁性材料を混合し磁性トナーでも使用できる。特に、カラートナーの場合には白色の磁性粉を用いることができる。

ワックスとしては、エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリエチレンとポリプロピレンの共重合物が最も好ましいが、ポリグリセリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックス、脱酸カルナバワックス、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリンアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類などの飽和アルコール類；ソルビトールなどの多価アルコール類；リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類；メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、Ｎ，Ｎ′−ジオレイルアジピン酸アミド、Ｎ，Ｎ′−ジオレイルセバシン酸アミドなどの、不飽和脂肪酸アミド類；ｍ−キシレンビスステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ′ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類；ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩（一般に金属石けんといわれているもの）；脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類；ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物；植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。本発明においてＤＳＣ測定では、測定原理から、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定することが好ましい。

無機微粒子は、トナー流動性向上剤等の目的で添加されるものであり、白色の無機微粒子を使用することがよい。無機微粒子のトナーに混合される割合はトナー１００質量部に対して０．０１〜５質量部であり、好ましくは０．０１〜２．０質量部である。

無機微粒子（無機微粉末）としては例えば、シリカ微粉末、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、炭化硅素、窒化硅素などが挙げられるが、シリカ微粉末が特に好ましい。シリカ、チタン、樹脂微粉、アルミナ等の公知の材料を併用できる。クリーニング活剤としてステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の無機微粒子（微粒子粉末）を添加してもよい。

本発明のトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている混練−粉砕法や湿式造粒法等を利用することができる。

ここで、湿式造粒法としては、懸濁重合法、乳化重合法、乳化重合会合法、ソープフリー乳化重合法、非水分散重合法、ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法、界面重合法、乳化分散造粒法等を用いることができる。

具体的には、例えば、バインダー樹脂、ワックス、帯電制御剤、着色剤、磁性体、赤外線吸収剤、その他の添加剤等を、混合機（例えばヘンシェルミキサー、ボールミル等）により充分混合し、熱混練機（例えば加熱ロール、ニーダー、エクストルダ等）を用いて溶融混練して樹脂類を互いに相溶せしめた中に金属化合物、着色剤、磁性体を分散又は溶解せしめ、冷却固化後粉砕及び分級を行って、作製する。なお、顔料や赤外線吸収剤のマスターバッチを行ってもよい。

また、必要に応じ所望の添加剤をヘンシェルミキサー等の混合機により充分混合し、本発明に係る静電荷像現像用トナーを得ることができる。

また、トナ−に赤外線吸収剤を加えるにあたっては、赤外線吸収剤をトナの内部に分散（又は溶解）させて添加させたり、赤外線吸収剤をトナーの表面に付着又は固着させることができる。

上記表面固着にための表面改質装置としては、例えば、サーフュージングシステム（日本ニューマチック工業社製），ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所社製），クリプトロンコスモシリーズ（川崎重工業社製），イノマイザーシステム（ホソカワミクロン社製）等の高速気流中において衝撃を与えるようにした表面改質装置、メカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン社製），メカノミル（岡田精工社製）等の乾式のメカノケミカル法を応用した表面改質装置、ディスパーコート（日清エンジニアリング社製），コートマイザー（フロイント産業社製）の湿式のコーティング法を応用した表面改質装置等を適宜組み合わせて使用することができる。

本発明のトナーは、その体積平均粒径Ｄｖが３〜１０μｍ、好ましくは４〜８μｍの範囲内であって、その個数平均粒径Ｄｐに対する体積平均粒径Ｄｖの比（Ｄｖ／Ｄｐ）が１．０〜１．２５の範囲内であることが好ましい。そして、このように小粒径で粒径の揃ったトナーを使用することにより、トナーの帯電性能のバラツキが抑制されて、形成される画像におけるカブリが低減されると共に、トナーの定着性を向上させることができる。また、形成される画像における細線再現性やドット再現性も向上させることができる。

本発明のトナーは、その平均円形度を０．９５５以上、好ましくは０．９６０以上、円形度の標準偏差を０．０４０以下、好ましくは０．０３８以下にすると、記録媒体上に各トナーを密な状態で重ね合わせることができるので、記録媒体上のトナーの層厚が薄くなり、定着性を向上させることができる。また、このようにトナーの形状を揃えることにより、形成される画像におけるカブリ、細線再現性及びドット再現性も向上する。

本発明のトナーは、磁性、又は非磁性の１成分でも２成分でもよい。２成分として用いる際のキャリアは、公知のマグネタイト、フェライト、鉄粉を用いることができる。キャリアのコート剤としては、シリコーン系が特に望ましい。

（画像形成装置）
本発明の画像形成装置は、上記本発明のトナーを用いて、記録媒体にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成手段と、記録媒体上に形成されたトナー画像を定着する定着手段と、を有するものである。このような、本発明の画像形成装置は、公知の電子写真方式の画像形成装置が適用される。

本発明における光定着に用いられる光源（定着手段）としては、通常のハロゲンランプ、水銀ランプ、フラッシュランプ、赤外線レーザ等があるが、フラッシュランプによって瞬時に定着させることがエネルギーを節約することができるため最適である。フラッシュランプの発光エネルギーは１．０〜７．０Ｊ／ｃｍ２の範囲であることが好ましく、２〜５Ｊ／ｃｍ２の範囲がより好ましい。

ここで、キセノンのランプ強度を示すフラッシュ光の単位面積あたりの受光エネルギは以下の式（２）で表される。
式２：Ｓ＝（（１／２）×Ｃ×Ｖ²）／（ｕ×Ｌ）×（ｎ×ｆ）
一度に発光するランプ本数：ｎ（本）
点灯周波数：ｆ（Ｈｚ）
入力電圧：Ｖ（Ｖ）
コンデンサ容量：Ｃ（Ｆ）
プロセス搬送速度：ｕ（cｍ／ｓ）
フラッシュランプの有効発光幅（通常は最大用紙幅、ｃｍ）：Ｌ（cｍ）
エネルギ密度：Ｓ（Ｊ／ｃｍ²）

本発明における光定着の方式は、複数のフラッシュランプを時間差を設けて発光させるディレイ方式である。このディレイ方式は、複数のフラッシュランプを並べ、各々のランプを０．０１〜１００ｍｓ程度ずつ遅らせて発光を行い、同じ箇所を複数回照らす方式である。これにより一度の発光でトナー像に光エネルギーを供給するのではなく分割して供給できるため、定着条件をマイルドにすることができ耐ボイド性と定着性とを両立することができるものである。
ここで、複数回トナーに対しフラッシュ発光を行う場合、前記フラッシュランプの発光エネルギーは、発光１回ごとの前記単位面積に与える発光エネルギーの総和量を指すこととする。

本発明においては、フラッシュランプの本数は１〜２０本の範囲であることが好ましく、２〜１０本の範囲であることがより好ましい。また、複数のフラッシュランプ間の各々の時間差は０．１〜２０ｍｓｅｃの範囲であることが好ましく、１〜３ｍｓｅｃの範囲であることがより好ましい。
さらに、フラッシュランプの１本の１回の発光による発光エネルギーは０．１〜２．５Ｊ／ｃｍ²の範囲であることが好ましく、０．４〜２Ｊ／ｃｍ²の範囲であることより好ましい。

また、不可視トナーを使用する場合、定着手段は光定着手段に限定されず、オーブン定着手段、熱ロール定着手段などでもよい。

以下、本発明の画像形成装置の一例について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

図１に示す画像形成装置１０は、ロール状に巻かれた記録媒体Ｐを紙送りローラ２８によって送るようにし、このように送られる記録媒体Ｐの片面側上に、この記録媒体１の送り方向上流側から下流側に向けて、並列して４つの画像形成ユニット１２（ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ））が設けられ、さらに、当該画像形成ユニット１２の下流側にフラッシュ定着方式の定着器２６が設けられている。

ブラック用画像形成ユニット１２Ｋは、公知の電子写真方式の画像形成ユニットである。具体的には、感光体１４Ｋの周辺に、帯電器１６Ｋ、露光手段１８Ｋ、現像器２０Ｋ、クリーナ２２Ｋが設けられ、記録媒体Ｐを介して転写器２４Ｋが設けられている。他のイエロー用、マゼンタ用、シアン用画像形成ユニット１２Ｙ、Ｍ、Ｃについても同様である。

ここで、感光体１４（Ｋ、Ｙ，Ｍ、Ｃ）としては、一般に、アモルファスシリコン、セレンなど無機感光体、ポリシラン、フタロシアニンなど有機感光体を用いることができるが、特に、長寿命からアモルファスシリコン感光体が好ましい。

定着器２６としては、キセノンランプ、ネオンランプ、アルゴンランプ、クリプトンランプ等のフラッシュランプを用いることができる。また、その光定着エネルギーとしては、上述のように３．０〜７．０Ｊ／ｃｍ²の範囲にすることが好ましい

図１に示す画像形成装置１０では、ロール状態から引き出された記録媒体Ｐ上に、各画像形成ユニット１２Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃにより公知の電子写真方式でトナー画像が順次転写され、そして、当該トナー画像に定着器２６により光定着が施されて、画像が形成される。

なお、光定着手段としての光源や、赤外線吸収パターンのような不可視画像の読み取りに用いられるセンサーは、その種類によって、最も強い発光ピークや、最も感度の高いレンジがそれぞれ異なるため、これに対応して要求される近赤外線領域の最適な光吸収特性も異なる。しかしながら、このような近赤外線領域の光吸収特性の調整は、分子構造を制御することにより容易に行なうことができる。

以下具体的実施例によって、本発明を説明する。
（１）トナー製造
−トナー−
表１に示す組成に基づいたトナー組成物を、ヘンシェルミキサーに投入し、予備混合を行った後、ＰＣＭ−３０（混練機：池貝製）により溶融混練し、ついでハンマーミルにて粗粉砕し、ジェットミルにて微粉砕し、気流分級機にて分級を行い、各トナーを得た。なお、各トナーは光定着用カラートナーである。

ここで、赤外線吸収剤１（バナジルナフタロシアニン：「ＹＫＲ５０１０（山本化成社製）」）、及び赤外線吸収剤２（アミニウム：「ＩＲＧ０００３Ｋ（日本火薬社製）」）としては、以下の操作を行い、結晶化度を変化させたものを用いる。この操作後の結晶化度を表２及び表３にそれぞれ示す。
ここで、赤外線吸収剤のナフタロシアニンの結晶化度を変える方法としては、１０００ｃｃのポリビンに対し、５０ｇの市販の赤外線吸収剤と鉄球（直径２ｃｍ）を１０個入れ、攪拌することで結晶化度は低下する。今回、市販のナフタロシアニン（ＹＫＲ５０１０、山本化成）は市販品の結晶化度は９６であった。ボールミルで０．５、３、１０、５０、１５０時間、１００ｒｐｍで攪拌した。結果、結晶化度は９６から１２まで低下した。

（２）現像剤製造
−現像剤の作製−
上記の各トナーと混合させるキャリアとしては、架橋型フッソ変性シリコーン樹脂をコーティングした６０μｍキャリア（パウダーテック製、ＤＣ２７）を用いるようにした。トナーとキャリアはトナー６質量部に対し、キャリア９４質量部の比率で２時間、１０Ｌボールミルにて混合し、各現像剤７ｋｇを作製した。

（３）フラッシュプリンタによるトナーの印刷試験
−カラートナー評価−
次に、上記の現像剤と、記録媒体として普通紙（ＮＩＰ−１５００ＬＴ、小林記録紙）とを用い、光定着が可能な画像形成装置により１ｉｎｃｈ四方（２．５４×２．５４ｃｍ□）の画像を形成した。シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック、不可視トナーの各トナー単色付着量は０．６ｍｇ／ｃｍ²で調整した。

なお、用いた画像形成装置は、図１と同様な構成であり、光定着器として７００〜１５００ｎｍの波長範囲に高い発光強度を有するキセノンフラッシュランプを搭載した商品番号ＣＦ１１００のプリンタ（富士ゼロックス製）の改造機である。また、フラッシュの発光の方法は単位面積当たりの発光を２回行うディレイ発光方式とした。ディレイ発光は同じエネルギを3回照射し、ディレイ時間は１発目と２発目で１ｍｓ（ミリ秒）、２発目と3発目は0.5ｍｓとした。また、トータルフラッシュエネルギは４Ｊ／ｃｍ²であった。

次に、得られた１ｉｎｃｈ四方の画像の定着率について以下のように評価した。まず、画像の光学濃度（ＯＤ１）を測定し、その後、この画像上に粘着テープ（スコッチメンディングテープ、住友３Ｍ製）を貼り、しかる後、粘着テープを引き剥がし、剥離後の画像の光学濃度（ＯＤ２）を測定した。なお、光学濃度は（ＳＴＡＴＵＳＡ）を分光色度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８、Ｘ−Ｒｉｔｅ製）により，光源Ｄ５０、２°（バッキング白）の条件で測定した。

次に、得られた光学濃度の値を用いて下式（３）より定着率を算出した。
・定着率（％）＝ＯＤ２／ＯＤ１×１００・・・式（３）
・定着性の評価
◎：９０％以上
○：７０〜８９％
×（使えないレベル）：６９以下

定着性の評価結果を表４に示すと共に、図２にグラフとして示す。

表４の結果より、所望の範囲の結晶化度に制御した赤外線吸収剤を使用したカラートナーは、定着率が良好であることがわかる。なお、いずれの画像を目視にて確認したところ、かぶりなどの背景部よごれが少ない良好な画質が得られていることが確認された。

本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。実施例で使用した画像形成装置における定着器のフラッシュの発光スペクトルを示す図である。Ｘ線回折法により、赤外線吸収剤から得られるＸ線強度の一例を示す図である。

符号の説明

１０画像形成装置
１２画像形成ユニット
１４感光体
１６帯電器
１８露光手段
２０現像器
２２クリーナ
２４転写器
２６定着器
２８紙送りローラ
Ｐ記録媒体

Claims

赤外領域に光吸収ピークを有する赤外線吸収剤であって、結晶化度が２０〜８０％であり、金属ナフタロシアニン系化合物、又はアミニウム化合物で構成される赤外線吸収剤を少なくとも含むことを特徴とする光定着用カラートナー。
請求項１に記載の光定着用カラーを用いて、記録媒体にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成手段と、
前記記録媒体上に形成されたトナー画像を定着する定着手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。