JP5103361B2 - 静電潜像現像用現像剤 - Google Patents
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Description
このように、人間の目には識別しにくい特定パターンを複写物に付加することで、本来複写されるべきではない特定原稿が複写された場合、複写を行った装置などを特定する手がかりとすることができる。
また、近年、画像には解像度、色調、彩度等の画質において、より高度な品質が求められている。しかし、埋め込み情報を印刷する場合、適切な色味の画像が形成されにくくなることがあり、埋め込み情報が印刷されていない画像に比べて画質が低下して画像が劣化することがあった。
また、前記樹脂粒子に含まれる顔料の含有量が、当該樹脂粒子に含まれる樹脂100質量部に対して4〜10質量部であることが好ましい。
また、前記樹脂粒子の融点をTm1、前記トナーの融点をTm2としたときに、下記式(2)を満たすことが好ましい。
Tg2<Tg1<Tg2+10 ・・・(1)
Tm2<Tm1<Tm2+10 ・・・(2)
本発明の静電潜像現像用現像剤は、乾式現像剤である。
また、本発明の静電潜像現像用現像剤は、前記トナーと前記樹脂粒子が、絶縁性の液体キャリアに分散した湿式現像剤である。
[トナー]
本発明に用いるトナーは、結着樹脂および顔料を含有する。
結着樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
顔料の含有量は、結着樹脂100質量部に対して2〜20質量部が好ましく、5〜15質量部がより好ましい。
離型剤としては、ワックス類、低分子量オレフィン系樹脂が挙げられる。ワックス類としては、例えば、脂肪酸の多価アルコールエステル、脂肪酸の高級アルコールエステル、アルキレンビス脂肪酸アミド化合物、天然ワックス等が挙げられる。低分子量オレフィン系樹脂としては、数平均分子量が1,000〜10,000、好ましくは2,000〜6,000の範囲にあるポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレン共重合体等が挙げられ、低分子量ポリプロピレンが好ましい。
トナーが離型剤を含有する場合、その含有量は結着樹脂100質量部に対して2〜8質量部が好ましく、3〜8質量部がより好ましい。
正電荷制御剤としては、例えば、アジン化合物、ニグロシン化合物、4級アンモニウム塩化合物、高級脂肪酸の金属塩類等が挙げられる。
負電荷制御剤としては、有機金属錯体またはキレート化合物が挙げられる。
トナーが電荷制御剤を含有する場合、その含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.1〜10.0質量部が好ましく、0.5〜5.0質量部がより好ましい。
上述した結着樹脂、各色のトナーに合わせた顔料、離型剤、電荷制御剤等の必要な原料をヘンシェルミキサー等のミキサーで混合し、二軸押し出し機等で溶融混合した後、カッターミル等で粗粉砕し、さらにハンマーミル等の粉砕機で粉砕する。その後、気流式分級機等の分級機で分級して、各色のトナーに対応したトナー母粒子を得る。
外添剤としては、シリカ、酸化チタン、アルミナ等の無機酸化物、ステアリン酸カルシウム等の金属石鹸等が挙げられる。
トナーに含まれる外添剤の含有量は、トナー母粒子100質量部に対して0.1〜5.0質量部が好ましい。
外添剤の添加方法としては、特に限定されないが、例えば、トナー母粒子と外添剤とをヘンシェルミキサー等のミキサーで混合する方法が挙げられる。
なお、トナーの体積基準の平均粒子径は、例えば、ベックマン・コールター社製の粒度分布測定装置「マルチマイザーIII」を使用して、アパーチャ径100μmの条件で測定した粒度分布の測定値から算出した値で表すこととする。
なお、トナーの体積基準のCV値は、例えば、ベックマン・コールター社製の粒度分布測定装置「マルチマイザーIII」を使用して粒子径を測定し、下記式(3)より求めることができる。CV値は、小さくなるほど粒子径が揃う(粒度分布がシャープになる)傾向にある。
CV値=(標準偏差/個数基準平均粒子径)×100 ・・・(3)
本発明に用いる樹脂粒子は、樹脂および顔料を含有する。
樹脂粒子に含まれる樹脂としては、トナーの説明において先に例示した結着樹脂の中から1種以上を選択して用いることができる。樹脂粒子に含まれる樹脂は、トナーに含まれる結着樹脂と同じ種類であってもよく、異なる樹脂であってもよいが、同じ種類であることが好ましい。
樹脂粒子に含まれる顔料が、トナーに含まれる顔料と同一であることにより、色味が適切で、樹脂粒子を含有しない現像剤と比べても遜色のない高画質な画像を形成することができ、画像劣化を防止できる。
従って、樹脂粒子に含まれる顔料の含有量は、トナーに含まれる顔料の含有量と同程度にするのが特に好ましい。
電荷制御剤としては、トナーの説明において先に例示した電荷制御剤の中から1種以上を選択して用いることができる。樹脂粒子に含まれる電荷制御剤は、トナーに含まれる電荷制御剤と同じ種類であってもよく、異なる種類であってもよいが、同じ種類であることが好ましい。
樹脂粒子が電荷制御剤を含有する場合、その含有量は、当該樹脂粒子に含まれる樹脂100質量部に対して1.5〜15.0質量部が好ましく、1.5〜8.0質量部がより好ましい。
表面に刻印が施された樹脂粒子を用いることで、得られる画像にはトナーと樹脂粒子が含まれることになり、必要な情報を埋め込み情報として印刷できる。このような画像を顕微鏡等で観察すれば、樹脂粒子の表面に刻印された埋め込み情報を読み取ることができ、例えば樹脂粒子にトナーを識別する情報が刻印されている場合はトナーの製造業者を、トナーの販売先を識別する情報が刻印されている場合は販売先の業者を、画像形成装置を識別する情報が刻印されている場合は画像形成装置を特定できる。
なお、樹脂粒子の表面の刻印は顕微鏡等を用いることで読み取ることができ、人間の目には識別しにくいので、画像の外観には影響しにくい。
また、樹脂粒子の形状が柱体や錐体の場合、刻印は少なくとも1つの面に施されていればよいが、複数の面や全面に刻印が施されていてもよい。
なお、本発明において「最大径」とは、刻印が施されている面の形状が円の場合はその直径、刻印が施されている面の形状が多角形の場合は、その形状に外接する円の直径のことである。
すなわち、上述した樹脂、顔料、電荷制御剤等の必要な原料をヘンシェルミキサー等のミキサーで混合し、二軸押し出し機等で溶融混合した後、板状に成形し樹脂板を得る。ついで、文字、記号、図などが反転した状態で刻まれた金型で、所望の形状や大きさになるように樹脂板を打ち抜き、金型に刻まれた文字、記号、図などが表面に刻印された樹脂粒子を得る。
本発明の現像剤には、必要に応じてキャリアを含有させてもよい。
現像剤を乾式現像剤として用いる場合、キャリアとしては、磁性体の粒子、または結着樹脂中に磁性体を分散させた樹脂粒子が挙げられる。
磁性体としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属、これらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物、これらの混合物が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、これらの混合物等が挙げられる。
磁性体の粒子は、焼結法、アトマイズ法等の公知の方法によって製造される。
キャリアは、その表面に、コート樹脂からなる被覆層を有していてもよい。
本発明の現像剤は、上述したトナー、樹脂粒子、および必要に応じてキャリアを含む。
現像剤中のトナーおよび樹脂粒子は、樹脂粒子のガラス転移温度をTg1、トナーのガラス転移温度をTg2としたときに、下記式(1)を満たす組み合わせが好ましい。
Tg2<Tg1<Tg2+10 ・・・(1)
トナーおよび樹脂粒子に含まれる樹脂のガラス転移温度は、上記式(1)を満たすものであれば特に制限されないが、例えばトナーに含まれる結着樹脂のガラス転移温度は45〜70℃が好ましい。
具体的には、測定装置としてセイコーインスツルメンツ社製の示差走査熱量計「DSC−6200」を用いて、吸熱曲線を測定する。この吸熱曲線は、測定試料10mgをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを使用し、常温常湿下において、測定温度範囲25〜200℃、昇温速度10℃/分の条件で測定を行うことで得られる。得られた吸熱曲線における昇温開始時の曲線の接線と、最初にエネルギーが低下する曲線の接線との交点を示す温度をガラス転移温度とする。
Tm2<Tm1<Tm2+10 ・・・(2)
トナーおよび樹脂粒子に含まれる樹脂の融点は、上記式(2)を満たすものであれば特に制限されないが、例えばトナーに含まれる結着樹脂の融点は100〜140℃が好ましい。
具体的には、ガラス転移温度の測定と同様にしてDSCを用いて吸熱曲線を測定する。得られた吸熱曲線における吸熱ピークを示す温度を融点とする。
現像剤を乾式現像剤として用いる場合は、トナー、樹脂粒子、および必要に応じてキャリアをヘンシェルミキサー等のミキサーで混合して、現像剤を得る。
また、湿式現像剤は、以下のようにしても製造できる。まず、液体キャリアを重合媒体とし、結着樹脂を構成するモノマー、重合開始剤などの重合に必要な各種添加剤、トナーに含まれる顔料、および必要に応じて離型剤や電荷制御剤を液体キャリアに溶解し、加温によりモノマーをラジカル重合させポリマー粒子(トナー)を析出する。これに、別途製造した樹脂粒子を添加することで、溶媒置換することなく、トナーおよび樹脂粒子が液体キャリアに分散した現像剤が得られる。
従って、例えばトナーを識別する情報が刻印されている場合はトナーの製造業者を、トナーの販売先を識別する情報が刻印されている場合は販売先の業者を、画像形成装置を識別する情報が刻印されている場合は画像形成装置を特定できる。
また、樹脂粒子に含まれる顔料とトナーに含まれる顔料とが同一であるため、色味が適切で、樹脂粒子を含有しない現像剤と比べても遜色のない高画質な画像を形成することができ、画像劣化を防止できる。
また、本発明の現像剤は、紙幣や有価証券などの複写禁止物の偽造防止用の現像剤として好適である。
なお、以下に示す「部」は、「質量部」を示す。
<樹脂粒子A>
樹脂としてポリエステル樹脂(ガラス転移温度:55℃、融点:125℃)100部に、顔料としてカーボンブラック(テグサ社製、「PRINTEX 90」)5部と、電荷制御剤(藤倉化成社製、「FCA201PS」)4部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製、「FM−10C型」)にて2分間混合した後、2軸押出機で溶融混練してトナー混練物を調製した。得られたトナー混練物を厚さ10μmの板状に成形し、樹脂板を得た。ついで、大きさが約1×1μmの文字(「A」が反転したもの)が8個刻まれた金型で、一辺の長さが8μmの略正方形になるように樹脂板を打ち抜き、表面にAの文字が刻印された略直方体の樹脂粒子A(8μm×8μm×10μm)を得た。
測定試料10mgをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを使用し、これらを示差走査熱量計(セイコーインスツルメンツ社製、「DSC−6200」)にセットし、常温常湿下において、測定温度範囲25〜200℃、昇温速度10℃/分の条件で測定し、吸熱曲線を得た。
得られた吸熱曲線における昇温開始時の曲線の接線と、最初にエネルギーが低下する曲線の接線との交点を示す温度をガラス転移温度とした。これを樹脂粒子のガラス転移温度(Tg1[℃])とする。
また、吸熱曲線における吸熱ピークを示す温度を融点とした。これを樹脂粒子の融点(Tm1[℃])とする。
カーボンブラックの添加量を10部に変更した以外は、樹脂粒子Aと同様にして樹脂粒子Bを製造した。
カーボンブラックの添加量を20部に変更した以外は、樹脂粒子Aと同様にして樹脂粒子Cを製造した。
カーボンブラックを添加しなかった以外は、樹脂粒子Aと同様にして樹脂粒子Dを製造した。
<トナーの製造>
結着樹脂として、ポリエステル樹脂(ガラス転移温度:52℃、融点:122℃)100部に、顔料としてカーボンブラック(テグサ社製、「PRINTEX 90」)5部と、電荷制御剤(藤倉化成社製、「FCA201PS」)4部と、離型剤としてワックス(三洋化成社製、「サンワックスLEL−250」)5部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製、「FM−10C型」)にて2分間混合した後、2軸押出機で溶融混練してトナー混練物を調製した。得られたトナー混練物をカッターミル等で粗粉砕し、さらにハンマーミルで微粉砕し、気流式分級機で分級処理し、体積基準の平均粒子径7.0μm、個数基準の変動係数(CV値)25%のトナーを得た。
結着樹脂のガラス転移温度をトナーのガラス転移温度(Tg2[℃])とし、結着樹脂の融点をトナーの融点(Tm2[℃])とする。
また、トナーのCV値は、粒度分布測定装置を使用して粒子径を測定し、下記式(3)より求めた。
CV値=(標準偏差/個数基準平均粒子径)×100 ・・・(3)
ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製、「FM−10C型」)に、先に得られたトナーを100部と、樹脂粒子Aを5部投入し、20℃、2000rpmで2分間撹拌混合し、混合物を得た。
キャリアとして、Fe系フェライトをポリエステル樹脂で被覆したもの(平均粒子径:45μm)を用い、このキャリア100部に対して、得られた混合物を6部添加し、現像剤とした。
(1)刻印の確認
カラー複合機(京セラミタ社製、「KM−C3232」)に現像剤をセットし、常温常湿環境下(温度:25℃、相対湿度60%RH)において、印字率100%で印字出力を行い、ベタ画像を出力した。得られたベタ画像を光学顕微鏡(倍率1500倍)にて観察し、樹脂粒子の表面の刻印を読み取ることができる場合を「○」、読み取ることができない場合を「×」とした。結果を表1に示す。
(1)の評価と同様にして出力したベタ画像(画像I)について、画像濃度をマクベス反射濃度計(グレタグマクベス社製、「RD−19I」)にて測定した。
別途、樹脂粒子Aを添加しなかった以外は実施例1と同様にして製造した現像剤を用い、(1)の評価と同様にしてベタ画像(画像II)を出力し、画像濃度を測定した。
画像Iと画像IIの画像濃度差の絶対値が0.1未満のものを「○」、0.1以上のものを「×」とした。結果を表1に示す。
(2)の評価と同様にして出力したベタ画像(画像I)とベタ画像(画像II)の外観について、10人のモニターで目視観察した。画像Iが画像IIと比較して違和感がないと判定した人数が6人以上の場合を「○」、違和感がないと判定した人数が4人以下の場合を「×」とした。結果を表1に示す。
表1に示す種類の樹脂粒子を用いた以外は、実施例1と同様にして現像剤を製造し、各評価を行った。結果を表1に示す。
*1):樹脂粒子に含まれる樹脂100質量部に対する顔料の添加量(質量部)。
*2):トナー100質量部に対する樹脂粒子の添加量(質量部)。
特に、実施例1、2で得られた現像剤は、樹脂粒子を含有しない現像剤より得られた画像と比べても違和感のない画像を形成できた。
なお、顔料の添加量(含有量)が20質量部である樹脂粒子を用いた実施例3の現像剤は、トナーに比べて樹脂粒子の色が濃かったため、画像上で樹脂粒子が黒点のように浮き上がって見えた。
しかし、顔料を含有しない樹脂粒子を用いたため、樹脂粒子を含有しない現像剤より得られた画像との濃度差が0.1以上であり、画像が劣化していた。
また、比較例1の現像剤は、トナーに比べて樹脂粒子の色が薄かったため、画像上で樹脂粒子が白点のように浮き上がって見えた。
Claims (7)
- 結着樹脂および顔料を含有するトナーと、樹脂粒子とを含む静電潜像現像用現像剤であって、
前記樹脂粒子は、表面に刻印が施され、かつ前記トナーに含まれる顔料と同一の顔料を含有することを特徴とする静電潜像現像用現像剤。 - 前記樹脂粒子に含まれる顔料の含有量が、当該樹脂粒子に含まれる樹脂100質量部に対して4〜10質量部であることを特徴とする請求項1に記載の静電潜像現像用現像剤。
- 前記樹脂粒子のガラス転移温度をTg1、前記トナーのガラス転移温度をTg2としたときに、下記式(1)を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の静電潜像現像用現像剤。
Tg2<Tg1<Tg2+10 ・・・(1) - 前記樹脂粒子の融点をTm1、前記トナーの融点をTm2としたときに、下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の静電潜像現像用現像剤。
Tm2<Tm1<Tm2+10 ・・・(2) - 前記樹脂粒子の含有量が、前記トナー100質量部に対して0.1〜15質量部であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の静電潜像現像用現像剤。
- 乾式現像剤であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電潜像現像用現像剤。
- 前記トナーと前記樹脂粒子が、絶縁性の液体キャリアに分散した湿式現像剤であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電潜像現像用現像剤。
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