JP4607389B2

JP4607389B2 - 現像剤及び画像形成装置

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Publication number: JP4607389B2
Application number: JP2001254899A
Authority: JP
Inventors: 隆占部
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2021-08-24
Also published as: US6342327B1; JP2002202635A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置、静電気録装置等の画像形成装置及びこれに使用される現像剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トナーは、一般に、バインダー樹脂、着色剤、ワックス、及び電荷制御剤などの原材料からなる。これらの原材料を分散させ、混練した後、所定の大きさにまで粉砕してトナー粒子を形成し、得られたトナー粒子表面に例えばシリカなどの添加剤を付着させることによりトナーが得られる。このようなトナーは、単独で一成分現像剤として、あるいはキャリアと混合して二成分現像剤として使用することができる。
【０００３】
近年、画像を形成する際には、単色モードやフルカラーモードはもちろんのこと、写真仕上げモードやセピア色モードなど多彩なモードでの現像が可能となっている。
【０００４】
現在、単色モードにて画像を形成する場合、適用される黒色現像剤の着色剤として、主にカーボンブラックが使用されている。しかし、カーボンブラックの発癌性に関してＩＡＲＣ（International Agency for Research on Cancer）は、１９９６年４月１２日付けで、そのランクを３類から、２Ｂ類に変更している。３類は、発癌性を決定するには不十分なものに相当する。また、２Ｂ類は、動物への発癌性が知られており、人に対する発癌性の可能性があるものに相当する。このため、カーボンブラックに代わる、より安全性の高い黒色着色剤への要求が高まってきている。
【０００５】
また、セピア色モードにて画像を形成する場合には、２種類の電子写真現像方式がある。一方は、フルカラー現像方式であり、ここではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種のトナーを重ね合わせることによりセピア色を再現することができる。他方は、単色現像方法であり、黒色トナーを使用し、中間調により再現することができる。
【０００６】
しかし、前者の場合には色の重ね合わせのずれに起因する色むらが生じやすい。また、後者の場合にはカーボンブラック本来の色相がセピア色の色相と明らかに異なるため、色相のずれが生じる。このように、従来は、セピア色モードにて、均一でかつ色再現性の高い画像を得ることは困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、人体に有害なカーボンブラックを使用することなく、均一でかつ再現性の高い画像が得られる現像剤を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、人体に有害なカーボンブラックを使用することなく、均一でかつ再現性の高い画像が得られる画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バインダー樹脂として、ポリエステル樹脂またはスチレンアクリル樹脂、及び着色剤として前記バインダー樹脂全重量に対し３ないし１０重量％のセピオメラニン顔料を含有する現像剤を提供する。
【００１０】
また、本発明は、像担持体と、該像担持体に対向して設けられ、バインダー樹脂として、ポリエステル樹脂またはスチレンアクリル樹脂、及び着色剤として前記バインダー樹脂全重量に対し３ないし１０重量％のセピオメラニン顔料を含有するトナーを含む現像剤を収容し、該像担持体上に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成するための現像器と、該現像剤像を被転写材上に転写するための転写器と、該被転写材上に転写された現像剤像を定着するための定着器とを具備する画像形成装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の現像剤は、バインダー樹脂と、カーボンブラックよりも安全性の高い黒褐色天然有機顔料とを含む現像剤を提供する。
【００１２】
本発明では、このような黒褐色天然有機顔料として、セピオメラニン顔料を使用する。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置は、上述の現像剤を適用した画像形成装置であって、像担持体と、像担持体に対向して設けられ、像担持体上に形成された静電潜像を上記現像剤を用いて現像し、現像剤像を形成するための現像器と、現像剤像を被転写材上に転写するための転写器と、被転写材上に転写された現像剤像を定着するための定着器とを具備する。
【００１４】
セピオメラニン顔料の原材料は、イカ墨もしくはタコ墨である。この顔料は、例えばイカ墨もしくはタコ墨を乾燥させることにより得られる黒褐色の粉末を、アルカリ液に溶解させた後、希塩酸を加えることにより沈殿物を得、さらに精製することにより得られたセピオメラニンを主成分とする。
【００１５】
このセピオメラニン顔料を着色剤として単独で使用したセピア色現像剤を用いると、今まで再現が困難であったセピア色モードにて、均一でしかも色再現性が高いセピア色画像を得ることができる。
【００１６】
セピア色現像剤の場合、セピオメラニン顔料は、実用的には、バインダー樹脂全重量に対し、０．１ないし２０重量％、好ましくは３ないし１０重量％添加することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、セピオメラニン顔料を他の顔料と併用することにより、カーボンブラックと同レベルの漆黒度を再現することが可能な黒色現像剤が得られる。
【００１８】
通常、セピオメラニン顔料は、５８０ないし７７０ｎｍ、特に６５０ないし７５０ｎｍの反射波長領域を有し、赤みがかった黒色を呈する。本発明にかかる黒色現像剤を用いると、着色剤として、セピオメラニン顔料とともに青色顔料を現像剤中に添加することにより、セピオメラニン顔料による赤みを調整して、十分な漆黒度を有する画像を得ることができる。
【００１９】
さらに、本発明に係る黒色現像剤をカラー画像形成装置に適用することにより、カーボンブラックを使用しないカラー画像が得られる。
【００２０】
青色顔料としては、例えば銅フタルシアニン、アルカリブルー、及びインダンスレンブルー等があげられる。これらの顔料は、４００ないし５８０ｎｍ反射波長領域を有する。
【００２１】
黒色現像剤の場合、バインダー樹脂全重量に対し、０．１ないし２０重量％、好ましくは３ないし１０重量％の着色剤を添加することができる。着色剤中のセピオメラニン顔料と青色顔料の重量比は、使用する青色顔料の色味により所望の漆黒度が得られるように適宜調整され得る。例えば銅フタルシアニンの場合、０．１ないし３０重量％であることが好ましい。
【００２２】
セピア色画像及び黒色画像は、一成分現像方式、あるいは二成分現像方式のいずれを用いても形成することができる。セピア色画像の場合は、好ましくは二成分現像方式を用いることができる。
【００２３】
また、本発明に用いられる好ましいバインダー樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂があげられる。
【００２４】
ポリエステル樹脂としては、構成しているモノマーのうちアルコールモノマーとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等のジオール類、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のビスフェノールＡアルキレンオキシド付加物、その他の二価のアルコールを挙げることができる。
【００２５】
これらのモノマーのうち特に、ビスフェノールＡアルキレンオキシド付加物を主成分モノマーとして用いた系が良好な結果を示した。
【００２６】
ビスフェノールＡアルキレンオキシド付加物を構成モノマーとして用いた場合、ビスフェノールＡ骨格の性質上比較的高めのガラス転移点のポリエステルが得られ、耐ブロッキング性が良好となる。また、ビスフェノールＡ骨格の両側のアルキル基の存在がポリマー中でソフトセグメントとして働き、低温定着性が良好となる。
【００２７】
ポリエステルを構成しているモノマーのうち、酸モノマーとしては、例えばマレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、又はｎ−ドデセニルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸等のアルケニルカハク酸類もしくはアルキルコハク酸類、これらの酸の無水物、アルキルエステル、その他の二価のカルボン酸を挙げることができる。
【００２８】
又、スチレンアクリル樹脂としてはスチレン及びその置換体の共重合体や、アクリル系樹脂を好適に用いることができる。
【００２９】
スチレン及びその置換体の共重合体としては、たとえば、ポリスチレンホモポリマー、水素添加スチレン樹脂、スチレン−イソブチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸エステル−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−塩素化ポリスチレン−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−ＥＶＡ−スチレン三元共重合体、スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、スチレン−イソブチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ブタジエンゴム等があげられる。
【００３０】
また、アクリル系樹脂としては、たとえばポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ−ｎ−ブチルメタクリレート、ポリグリシジルメタクリレート、ポリ含フッ素アクリレート、スチレン−メタクリレート共重合体、スチレン−ブチルメタクリレート共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体等が例示される。
【００３１】
セピア色現像剤の場合、特に好ましいバインダー樹脂として、透明性が良好なポリエステル樹脂があげられる。
【００３２】
そのほか、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ロジン、芳香族石油系、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどを単独或いは混合で用いることができる。
【００３３】
また、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、流動パラフィン、酸アミド、ステアリン酸ワックス、モンタン系ワックス、サゾールワックス、カスターワックス、塩素化パラフィン、カルテバワックス等のワックスをバインダー樹脂に対し０．５〜５重量部用いることができる。
【００３４】
帯電制御剤としては、含金属アゾ染料、例えばハリファーストブラック３８０４、ポントロンＳ−３１、ポントロンＳ−３２、ポントロンＳ−３４、ポントロンＳ−３６（オリエント化学社製）、及びＣｏｐｙｃｈａｒｇｅＮＹＶＰ２３５１（Ｃｌａｌｉａｎｔ）等、アイゼンスピロンブラックＴＲＨ、Ｔ−９５、Ｔ−７７（保土ヶ谷化学製）等、銅フタロシアニン染料、サリチル酸のアルキル誘導体の金属錯体、例えばポントロンＮ−０１等のアジン化合物、例えばＣｏｐｙＬｅｖｅｌＮＣＳＶＰ２１４５（Ｃｌａｌｉａｎｔ）等の金属ポリマー塩、例えばポントロンＥ−８２、ポントロンＥ−８４、ポントロンＥ−８５（オリエント化学社製）等、メタルフリーの帯電制御剤として例えば「ＴＮ−１０５」（保土ヶ谷化学社製）等を挙げることができる。
【００３５】
セピア色現像剤に用いる場合、帯電制御剤としては、透明性を有するポントロンＥ−８４（オリエント化学社製）、ＣｏｐｙＬｅｖｅｌＮＣＳＶＰ２１４５（Ｃｌａｌｉａｎｔ）、ＴＮ−１０５（保土ヶ谷化学社製）等、クロム金属錯体、亜鉛金属錯体、ホウ素金属錯体、ジルコニア金属錯体、カリックスアレン、ＣＣＲ等が好ましいが特に制限はない。
【００３６】
トナー粒子に添加し得る添加剤としては、シリカ微粒子、金属酸化物微粒子、クリーニング助剤等があげられる。
【００３７】
シリカ微粒子としては、二酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸マグネシウム等が挙げられる。
【００３８】
金属酸化物微粒子としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。クリーニング助剤としては、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂粉末等が挙げられる。これらの添加剤には、疎水化などの表面処理を施すことができる。
【００３９】
本発明に係るトナーを製造する代表的な方法としては、以下の方法があげられる。
【００４０】
まず、バインダー樹脂、着色剤、ワックス、帯電制御剤、さらに必要に応じた成分を、ボールミル、Ｖ型混合機、ナウタミキサ、またはヘンシェルミキサなどを用いて分散、混合して混合物を得る。
【００４１】
次に、この混合物を加圧ニーダー、ロール、スクリュー型押出し機、バンバリミキサ等を用いて、加熱溶融混練し、混練物を得る。
【００４２】
続いて、この混練物をハンマーミル、クラッシャーミル、ジェットミルなどを用いて粗粉砕し、さらに、ジェットミルなどを用いてこの粗粉砕物を微粉砕した後、風力分級法などにより所望の粒径に分級することによりトナー粒子を得る。
【００４３】
さらに必要に応じて、トナー粒子に添加剤を加えて、高速流動形混合機により混合し、所望のトナーを得ることができる。この時、使用する高速流動形混合機としては、例えば、ヘンシェルミキサ、スーパーミキサ、及びマイクロスピードミキサなどが挙げられる。
【００４４】
二成分現像剤を得る場合、これにキャリアを添加することができる。
【００４５】
図１は、本発明の現像剤を適用し得る画像形成装置の一例を表す概略図である。
【００４６】
図示するように、矢印ａの方向に回転可能な感光体１には、帯電装置２により一様に−５００〜８００Ｖの表面電位が付与されている。露光装置３により感光体１上に静電潜像が形成される。現像装置４で例えば負帯電したトナーにより、この静電潜像が可視化される。このとき使用される現像剤は、バインダー樹脂、セピオメラニン顔料を含有するトナーと、キャリアとを含む。現像装置の下流では、感光体１にベルト５が押し当てられ、ベルト５と感光体１との間に被転写体である紙Ｐを介在させ、さらに、高圧電源９によりベルトに印加された例えば＋３００〜５ｋＶのバイアス電圧によって感光体１上のトナー像が紙Ｐに転写される。ベルト５は、例えば体積抵抗が１０ｅ⁸ 〜１０ｅ¹²Ω・ｃｍの弾性ベルトからなり、複数のローラで支持されている。うち一本のローラ７を駆動することで、ベルト５は感光体とほぼ同じ面移動速度で回動させることができる。給電部材としては、体積抵抗１０ｅ² 〜１０ｅ⁸ Ωｃｍの導電性弾性ローラ８を用い、感光体１とベルト５とが接触した領域のベルト背面から給電を行なうことができる。通常の印字では、ベルト５と感光体１が離間した状態でそれぞれが駆動され、両者がほぼ同じ面速度になった後に当接される。転写バイアスが給電ローラ８に印加されると同時に、被写体である紙Ｐが搬送され、転写ニップ領域に至る。感光体１及び給電ローラ８間の転写ニップを通過した紙は、ベルト５上に静電的に吸着しているが、ベルト５の駆動ローラ７の曲率が大きいため、ベルトユニット最下流側で、紙Ｐの先端がベルトから離れ、ガイド部材を通って定着器１１へと搬送され得る。
【００４７】
転写ニップの下流では、クリーニング手段１３により余分なトナーを除去した後、除電手段１４により除電が行なわれる。
【００４８】
定着器１１では、定着部材として、ヒートローラ１５と加圧ローラ１０を用いて、加熱及び圧接することにより、定着が行われる。
【００４９】
実施例
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。
【００５０】
実施例１
下記トナー材料を用意し、気流式混合機にて分散後、２軸押し出し機にて混練を行った。
【００５１】
トナー材料
樹脂スチレン・アクリル共重合体９０重量部
着色剤セピオメラニン顔料５重量部
ワックスプロピレンワックス４重量部
帯電制御剤有色金属錯体Ｔ−７７（保土谷化学社製）１重量部
得られた混練をシート状に成形し、機械式粉砕機にて、１ｍｍ程度に粉砕し、さらに平均体積粒径が１０μｍになるまで、超音速ジェット粉砕機と気流分級機にて粉砕・分級を行い、トナー粒子を得た。
【００５２】
得られたトナー粒子の表面に、気流式混合機にてシリカ０．５重量部を付着させ、所望のトナーを得た。
【００５３】
得られたトナーを用いて、単色二成分磁気ブラシ現像方式の東芝製複写機にてセピア色の銀塩写真のコピーを行った。得られた画像と原画を比較した結果、原画とほぼ同一の色相を有する、非常に均一でむらの無い画像であった。
【００５４】
得られた画像について、色の均一性及び色の再現性を調べた。
【００５５】
色の均一性
得られた画像の色の均一性を目視により評価した。非常に均一で、むらが無い場合を○、均一であるが、若干のむらがある場合を△と各々評価した。
【００５６】
色の再現性
得られた画像の色の再現性を目視により評価した。原画と比較して全く同一である場合を◎、原画と比較して、ほぼ同一である場合を○、原画と比較して、若干異なる場合を△、原画と比較して、明らかに異なる場合を×と各々評価した。
【００５７】
得られた結果を下記表１に示す。
【００５８】
実施例２
有色金属錯体をＥ−８４（オリエント化学社製）無色金属錯体に変える以外は実施例１と同様にして、トナーを得た。実施例１と同様の方法にて、コピーを行った。原画と比較した結果、原画と全く同一の色相を有する、非常に均一でむらの無い画像であった。
【００５９】
得られた画像について、色の均一性及び色の再現性を調べた。
【００６０】
得られた結果を下記表１に示す。
【００６１】
比較例１
セピオメラニン顔料をカーボンブラックに変える以外は実施例２と同様にて、所望のトナーを得た。実施例１と同様の方法にて、コピーを行い、原画と比較した結果、原画とは全く異なる色相を有するが、非常に均一でむらの無い画像であった。
【００６２】
得られた画像について、色の均一性及び色の再現性を調べた。
【００６３】
得られた結果を下記表１に示す。
【００６４】
比較例２
セピオメラニン顔料の代わりに、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーとして、それぞれ、ジスアゾイエロー、カーミン６Ｂ、銅フタルシアニン、カーボンブラックを使用する以外は実施例２と同様にして、所望の４色のカラートナーを得た。これらのカラートナーを用いて、二成分フルカラー現像方式東芝製複写機にてセピア色の銀塩写真のコピーを行った。得られた画像と原画を比較した結果、原画と若干色相が異なり、均一であるがむらのある画像であった。
【００６５】
得られた画像について、色の均一性及び色の再現性を調べた。
【００６６】
得られた結果を下記表１に示す。
【００６７】
【表１】

【００６８】
上記表から明らかなように、着色剤としてセピオメラニン顔料を含む現像剤を使用した場合、得られたセピア色画像の色の均一性及び色の再現性共に良好であった。特に、透明な帯電な制御剤を用いた場合より良好な結果が得られた。しかしながら、セピオメラニン顔料を含む現像剤を使用せずに、カラートナーあるいはカーボンブラックを用いた黒色トナーを使用した場合、得られたセピア色画像の色の均一性及び色の再現性は悪かった。
【００６９】
実施例３
着色剤をセピオメラニン顔料４．９５重量部と銅フタルシアニン０．０５重量部を顔料とし、その他の条件は実施例１と同一にて、所望のトナーを得た。このトナーを用いて、東芝製二成分現像方式複写機にてベタ画像を形成した。得られた画像について、Ｘ−Ｒｉｔｅにて色相を測定した結果、Ｌ*＝１４．５５、ａ*＝０．９４、ｂ*＝１．０８であった。なお、ベタ画像において、カーボンブラックと同一の漆黒度を得るには、Ｌ*が２０以下であればよい。
【００７０】
得られた結果を下記表２に示す。
【００７１】
実施例４
着色剤をセピオメラニン顔料４．８０重量部と銅フタルシアニン０．２０重量部に変更した以外は実施例３と同様にして、ベタ画像を形成した。得られた画像の色相を測定した結果、Ｌ*＝１２．２７、ａ*＝０．２３、ｂ*＝０．５６であり、その漆黒度は良好であった。
【００７２】
実施例５
着色剤をセピオメラニン顔料４．６５重量部と銅フタルシアニン０．３５重量部に変更した以外は実施例３と同様にして、ベタ画像を形成した。得られた画像の色相を測定した結果、Ｌ*＝９．２４、ａ*＝−０．３９、ｂ*＝−０．２１であった。
【００７３】
【表２】

【００７４】
上記表２から明らかなように、セピオメラニン樹脂と銅フタルシアニンを併用した黒色現像剤は、カーボンブラックと同等の漆黒度を有していた。なお、比較として実施例１のセピア色画像の色相を表２に併記した。
【００７５】
また、上述の例では、セピア色、及び黒色現像剤による単色画像形成について述べたが、このセピオメラニン樹脂と銅フタルシアニンを併用した黒色現像剤をシアン、マゼンタ、イエロー色の現像剤と共にフルカラー画像形成装置に適用してフルカラー画像を形成することもまた十分可能である。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、セピオメラニン顔料を単独で使用することにより、均一で色再現性の高いセピア画像を得ることができる。また、天然有機顔料であるセピオメラニン顔料を使用することにより、発癌性が懸念されるカーボンブラックを使用することなく、褐色あるいは黒色画像を画像を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像剤を適用し得る画像形成装置の一例を表す概略図
【符号の説明】
１…感光体、２…帯電装置、３…露光装置、４…現像装置、５…ベルト、７…駆動ローラ、８…導電性弾性ローラ、９…高圧電源、１０…加圧ローラ、１３…クリーニング手段、１４…除電手段、１５…ヒートローラ

Claims

バインダー樹脂として、ポリエステル樹脂またはスチレンアクリル樹脂と、着色剤として前記バインダー樹脂全重量に対し３ないし１０重量％のセピオメラニン顔料とを含む現像剤。
無色透明な帯電制御剤をさらに含む請求項１に記載の現像剤。
着色剤としてシアン顔料をさらに含む請求項１に記載の現像剤。
前記シアン顔料は、銅フタルシアニン系顔料である請求項３に記載の現像剤。
像担持体と、
該像担持体に対向して設けられ、
バインダー樹脂として、ポリエステル樹脂またはスチレンアクリル樹脂、及び着色剤として前記バインダー樹脂全重量に対し３ないし１０重量％のセピオメラニン顔料を含有するトナーを含む現像剤を収容し、該像担持体上に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成するための現像器と、
該現像剤像を被転写材上に転写するための転写器と、
該被転写材上に転写された現像剤像を定着するための定着器とを具備する画像形成装置。
無色透明な帯電制御剤をさらに含む請求項５に記載の装置。
着色剤としてシアン顔料をさらに含む請求項５に記載の装置。
前記シアン顔料は、銅フタルシアニン系顔料である請求項７に記載の装置。