JP5418007B2 - 光定着用カラートナー、静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、及びカラー画像形成装置 - Google Patents
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Description
光定着用カラートナーとして、赤外線吸収剤を添加する方策が提案されている(例えば、特許文献1〜9参照)。
具体的な赤外線吸収剤としては、例えば、特許文献1ではメルカプトフェノール系金属錯体、特許文献2ではベンゼンジチオール系金属錯体、特許文献3〜5ではアミニウム塩系化合物、特許文献6では金属酸化物系物質が用いられている。
また、赤外線吸収剤として、ロイコ系染料に属するアミノフェニル化合物と酸化剤とを併用する光定着用トナーが提案されている(例えば、特許文献10参照)。
また、消色可能な定着助剤として、着色剤の発色に対して補色の関係にあるフォトクロミック化合物を添加した光定着用カラートナーが開示されている(例えば、特許文献14参照)。更に、光の照射により着色、退色又は変色する偽造防止用画像の形成に用いるトナーとして、フォトクロミズムを示す材料を含有したものが開示されている(例えば、特許文献15参照)。
結着樹脂と、着色剤と、下記一般式(1)及び一般式(2)で表される少なくとも1つの赤外線吸収剤と、還元剤としてL−アスコルビン酸、イソアスコルビン酸ナトリウム、エリソルビン酸、テトライソパルミチン酸アスコビル、ステアリン酸アスコビル、テトラヘキシルデカン酸アスコビル、及びアスコルビン酸−2リン酸−6パルミチン酸から選択される少なくとも1つと、を含む光定着用カラートナーである。
請求項1に記載の光定着用カラートナーを含有する静電荷像現像剤である。
記録媒体表面のトナー像に光を照射して定着する光定着手段を備えた画像形成装置に対して脱着され、請求項2に記載の静電荷像現像剤を収納する現像剤カートリッジである。
請求項1に記載の光定着用カラートナーを用いて、カラーのトナー像を記録媒体に形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像に光を照射して前記記録媒体に定着させる光定着手段と、
を有するカラー画像形成装置である。
前記トナー像を形成する際の前記記録媒体の搬送速度が、1000mm/秒以上である請求項4に記載のカラー画像形成装置である。
請求項2に係る発明によれば、還元剤を含有しない場合に比べて、色再現性の広い画像が形成される静電荷像現像剤が提供される。
請求項3に係る発明によれば、還元剤を含有しないトナーを用いた場合に比べて、色再現性の広い画像が形成される現像剤カートリッジが提供される。
請求項4に係る発明によれば、還元剤を含有しないトナーを用いた場合に比べて、色再現性の広い画像が形成されるカラー画像形成装置が提供される。
請求項5に係る発明によれば、還元剤を含有しないトナーを用いた場合に比べて、画像形成の処理能力を高めても色再現性の広い画像が形成されるカラー画像形成装置が提供される。
<光定着用カラートナー>
本実施形態の光定着用カラートナー(以下、単に「トナー」という場合がある)は、結着樹脂と、着色剤と、下記一般式(1)又は一般式(2)で表される赤外線吸収剤と、還元剤としてL−アスコルビン酸、イソアスコルビン酸ナトリウム、エリソルビン酸、テトライソパルミチン酸アスコビル、ステアリン酸アスコビル、テトラヘキシルデカン酸アスコビル、及びアスコルビン酸−2リン酸−6パルミチン酸から選択される少なくとも1つと、を含む。なお、本発明において「カラー」とは、黒色以外の色を意味する。
以下、本実施形態の光定着用カラートナーの詳細について説明する。
本実施形態における赤外線吸収剤は、下記一般式(1)又は一般式(2)で表される化合物である。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8で表されるアルキル基は、未置換アルキル基であることが望ましく、また、直鎖又は分岐のアルキル基であることが望ましい。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8で表されるアルケニル基は、未置換アルケニル基であることが望ましく、また、直鎖又は分岐のアルケニル基であることが望ましい。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8で表されるアラルキル基は、未置換アラルキル基であることが望ましい。
これらのなかでも、後述の還元剤による消色安定性から、トリフルオロスルホン酸イオン、トリクロル酢酸イオン(CCl3COO−)、ピクリン酸((NO2)3C6H2O−)、燐酸イオン(PO4 2−)、硝酸イオン(NO3 −)が好適であり、トリフルオロスルホン酸イオンがより好適である。
なお、赤外線吸収剤として、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物を併用してもよい。
その他の赤外線吸収剤のなかでは、ナフタロシアニン系化合物又はクロコニウム化合物が好適である。
本実施形態における還元剤は、上記一般式(1)で表される化合物や一般式(2)で表される化合物を還元する能力を有する化合物である。
本実施形態における結着樹脂としては、公知のバインダー樹脂を使用してもよい。結着樹脂の主成分としては、スチレンとアクリル酸またはメタクリル酸との共重合体、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、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、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が単独又は併用される。
耐久性や透光性等の点から、ポリエステル樹脂又はポリオレフィン樹脂が好適であり、ポリエステル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より好適である。
なお、以上述べたトナーに使用される結着樹脂のTg(ガラス転移温度)は、好適には50℃以上70℃以下の範囲である。
着色剤としては、下記に示すものをトナーの色彩に対応させて選択する。
例えば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、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同10、同11、同12、同13、同14、同15、同15:1、同15:2、同15:3、同15:4、同15:6、同16、同17、同23、同60、同65、同73、同83、同180、C.I.バットシアン1、同3、同20等や、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、C.I.ソルベントシアン79、162等のシアン染料などが挙げられる。これらの中では、C.I.ピグメントブルー15:3がより望ましい。
また、本実施形態の光定着用カラートナーには、必要に応じて帯電制御剤やワックスを用いてもよい。
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される。
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た磁性トナーとしてもよい。特に、カラートナーの場合には公知の白色の磁性粉(例えば日鉄鉱業社製)を用いてもよい。
上記本実施形態の光定着用カラー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が利用されてもよい。ここで、湿式造粒法としては、懸濁重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法、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、乳化分散造粒法等が用いられる。
上記方法によって得られるトナー粒子は、その体積平均粒径D50vが3μm以上15μm以下の範囲が好適であり、3μm以上10μm以下の範囲がより好適である。
このような無機粒子としては例えば、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、炭化硅素、窒化硅素などが挙げられ、シリカ粒子がより好適である。また、シリカ、チタン、樹脂、アルミナ等の公知の材料の粒子を併用してもよい。さらに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粒子を添加してもよい。
上記無機粒子、さらに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、本実施形態の光定着用カラートナーを得る。
本実施形態の光定着用カラートナーを含む静電荷像現像剤(以下、「現像剤」と称する場合がある)は、前記トナー粒子で構成される一成分現像剤、或いはキャリアと前記トナーとを含む二成分現像剤のいずれであってもよい。
前記二成分現像剤におけるトナーと上記キャリアとの混合比(質量比)としては、トナー:キャリア=1:100以上30:100以下程度の範囲であり、3:100以上20:100以下程度の範囲がより望ましい。
本実施形態のカラー画像形成装置は、少なくとも、前記光定着用カラートナーを用いてカラーのトナー像を記録媒体に形成するトナー像形成手段と、前記トナー像に光を照射して前記記録媒体に定着させる光定着手段と、を有する。
カラートナー像を記録媒体に形成するのに、静電潜像保持体として電子写真感光体を利用した場合、例えば、以下のようにして行える。
まず、電子写真感光体の表面を、コロトロン帯電器、接触帯電器等により帯電した後、露光し、静電荷像を形成する。次いで、表面に現像剤層を形成させた現像ロールと接触若しくは近接させて、静電潜像にトナーを付着させ、電子写真感光体上にトナー像を形成する。形成されたトナー像は、コロトロン帯電器等を利用して紙等の記録媒体表面に転写される。さらに、記録媒体表面に転写されたトナー像は、定着器により定着され、記録媒体に画像が形成される。
前記光定着手段としては、光により定着を行えればよく、本実施形態の光定着用カラートナーを用いる場合には、光定着器(フラッシュ定着器)が用いられる。
S=((1/2)×C×V2)/(u×L)×(n×f) ・・・ 式(1)
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。
さらに、フラッシュランプ1本の1回の発光による発光エネルギーは、0.1J/cm2以上1J/cm2以下の範囲であることが望ましく、0.4J/cm2以上0.8J/cm2以下の範囲であることより望ましい。
図2は、本実施形態のカラー画像形成装置の一例を示す概略模式図である。図2は、シアン、マゼンタ、イエローの3色にブラックを加えたトナーによりトナー像形成を行うものを示す。
まず、ブラック現像ユニット50において、感光体3dを時計回り方向に回転させつつ、帯電手段1dにより感光体3dの表面を帯電する。次に帯電された感光体3dの表面を露光手段2dにより露光することにより、複写しようとする元の画像の黒色成分の画像に対応した潜像が感光体3d表面に形成される。さらに、この潜像上に現像手段4d内に収納されたブラックトナーを付与することによりこれを現像してブラックトナー像を形成する。イエロー現像ユニット40、マゼンタ現像ユニット30、シアン現像ユニット20においてもこれに準じたプロセスが行なわれ、それぞれ現像ユニットの感光体表面にそれぞれの色のトナー像が形成される。
本実施形態の現像剤カートリッジは、記録媒体表面のトナー像に光を照射して定着する光定着手段を備えた画像形成装置本体に対して脱着され、上記静電荷像現像剤を収納する。
現像剤カートリッジは、上記カラー画像形成装置における現像手段4a、4b、4c及び4dのいずれかを少なくとも含んで構成されていればよく、現像ユニット20、30、40及び50もそれぞれ現像剤カートリッジとなり得る。
[実施例1〜17、19〜22、29,30]
実施例1〜17、19〜22,29及び30では、表1及び2に示した配合に基づき、表に記載の材料を混合した。ここで表中の「部」は「質量部」を意味する。
この混合物をエクストルーダー(池貝社製、PCM−30)により120℃、200rpmにて溶融混練(混合)して、混練物を作製した。
これらの各トナー粒子98質量部に対し、疎水性シリカ粒子(TG820F、キャボット社製)1.0質量部をヘンシェルミキサーにより外添処理して、実施例1〜22,29及び30に用いた光定着用カラートナーを得た。
得られたトナーを用い二成分現像剤を作製した。上記の各トナーと混合させるキャリアとしては、シリコーン樹脂をコーティングした汎用の体積平均粒径が40μmのフェライトキャリアを用いた。各トナー5部に対しキャリアを95部混合し、2時間、10Lのボールミルにて混合し、各現像剤3.5kgを作製した。
実施例23〜27では、表2に示した配合に基づき外添剤以外の材料を混合して、実施例1等と同様の方法でトナー粒子を得た。
このトナー粒子98質量部に対し疎水性シリカ粒子(TG820F、キャボット社製)1.0質量部、表2に示した配合量の還元剤をヘンシェルミキサーにより外添処理して、実施例23〜27に用いた光定着用カラートナーを得た。
比較例1では、表2に示した配合に基づき、還元剤を添加しない以外は実施例1等と同様の方法で光定着用カラートナー(CT−1)を得た。
比較例2では、一般式(1)で表される化合物の代わりに陽イオン青色染料(IRT、昭和電工社製)を、この青色染料の消色剤として白色のホウ素化合物(BP3B、昭和電工社製)を用いた以外は表2に示した配合に基づき、実施例1等と同様の方法で光定着用カラートナー(CT−30)を得た。
表1及び表2に示すトナーを含む上記各現像剤を用い、定着性を含めた画像評価を行った。評価装置としては、光定着器としてキセノンフラッシュランプを搭載した富士ゼロックス社製Fuji Xerox 490/980 Continuous Feedの改造機(概略構成は図2に順ずる)を用いた。なお、フラッシュランプの発光エネルギーは5J/cm2とした。
記録媒体として普通紙(NIP−1500LT、小林記録紙)を用い、前記画像形成装置により1inch四方(2.54cm×2.54cm)の画像を形成した。具体的には、表1及び表2に示す各光定着用カラートナーを用い、トナーの付着量(記録媒体上のトナー載り量)は単色で0.5mg/cm2となるように調整して画像出しを行った。
定着率(%)=(OD2/OD1)×100 ・・・ 式(2)
◎:定着率が90%以上である。
○:定着率が80%以上90%未満である。
△:定着率が70%以上80%未満である。
×:定着率が70%未満(使用することが難しいレベル)である。
前記各トナーを用いて、トナーの付着量を0.48mg/cm2以上0.52mg/cm2以下の範囲とし、Cin100%サンプルを形成し色再現性測定値(L*、a*、b*)をそれぞれ評価した。なお、画像は定着後1分経過後のものを用い、上記L*、a*、b*の各数値は、分光計(938 Spectrodentitometer、X-Rite社)で測定した。これらの測定値とジャパンカラーの色再現性目標値との差異を色差ΔEにより評価した。
ここで該ΔE(色差)は、{(L0 *−L1 *)2+(a0 *−a1 *)2+(b0 *−b1 *)2}1/2を意味する。また、L0 *、a0 *、b0 *はジャパンカラーの色再現性目標値、L1 *、a1 *、b1 *はトナー画像の測定値を示す。
また、前記測定方法は、「Graphic Tecnology (印刷技術)における標準化、(社)日本印刷産業機械工業会、ISO/TC130国内委員会、(社)日本印刷学会、2003年8月改定」を参考にし、前記各数値は当該文献7頁、表4中の上質紙のL*、a*、b*値である。
◎:ΔE≦3
○:3<ΔE≦5
△:5<ΔE≦15
×:15<ΔE
(顔料)
・シアン顔料:Pigment Blue 15:3(商品名:ブルーNo.4、大日精化)
・マゼンタ顔料:Pigment Red 122(商品名:ECR186Y、大日精化)
・イエロー顔料:Pigment Yellow 185(商品名:パリオトールY-D1155、BASF)
・ポリプロピレンワックス:商品名550P(三洋化成社製)
(定着助剤)
・エステルワックス:商品名WEP-9(日本油脂)
・バインダ樹脂:ポリエステル樹脂(商品名 FP131 花王製)
・赤外線吸収剤1:ジイモニウム化合物:アニオンCF3SO3 −(商品名:IRG-024TF、日本化薬)
・赤外線吸収剤2:アミニウム化合物:アニオンとして過塩素酸(商品名:AM1、ナガセケムテック)
・赤外線吸収剤3:ジイモニウム化合物:アニオンとして過塩素酸(商品名:IRG-023、日本化薬)
・シリカ:商品名TG820F(キャボット社)
・還元剤1:イソアスコルビン酸ナトリウム(エルビットN、扶桑化学工業株式会社)
・還元剤2:L−アスコルビン酸(和光純薬工業株式会社)
・還元剤3:エリソルビン酸(和光純薬工業株式会社)
・還元剤6:テトライソパルミチン酸アスコビル(和光純薬工業株式会社)
・還元剤7:ステラリン酸アスコビル(和光純薬工業株式会社)
・還元剤8:テトラヘキシルデカン酸アスコビル(和光純薬工業株式会社)
・還元剤9:アスコルビン酸−2リン酸−6パルミチン酸(和光純薬工業株式会社)
4級アンモニウム塩:商品名 PSY(クラリアント社)
比較例2の陽イオン染料:青色、商品名:IRT、昭和電工(株)製
(消色剤)
比較例2の消色剤:白色、商品名:BP3B、昭和電工(株)製
2a,2b,2c,2d 露光手段
3a,3b,3c,3d 感光体
4a,4b,4c,4d 現像手段
10 記録用紙(記録媒体)
20 シアン現像ユニット
30 マゼンタ現像ユニット
40 イエロー現像ユニット
50 ブラック現像ユニット
70a,70b,70c,70d 転写手段
71,72 ローラ
80 転写電圧供給手段
90 光定着手段(定着手段)
Claims (5)
- 結着樹脂と、着色剤と、下記一般式(1)及び一般式(2)で表される少なくとも1つの赤外線吸収剤と、還元剤としてL−アスコルビン酸、イソアスコルビン酸ナトリウム、エリソルビン酸、テトライソパルミチン酸アスコビル、ステアリン酸アスコビル、テトラヘキシルデカン酸アスコビル、及びアスコルビン酸−2リン酸−6パルミチン酸から選択される少なくとも1つと、を含む光定着用カラートナー。
〔一般式(1)及び(2)中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及びR8は、各々独立に、水素原子、未置換若しくは置換の直鎖、分岐若しくは環状アルキル基、未置換若しくは置換の直鎖、分岐若しくは環状アルケニル基、又は未置換若しくは置換のアラルキル基を表し、X−は陰イオンを表す。〕 - 請求項1に記載の光定着用カラートナーを含有する静電荷像現像剤。
- 記録媒体表面のトナー像に光を照射して定着する光定着手段を備えた画像形成装置に対して脱着され、請求項2に記載の静電荷像現像剤を収納する現像剤カートリッジ。
- 請求項1に記載の光定着用カラートナーを用いて、カラーのトナー像を記録媒体に形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像に光を照射して前記記録媒体に定着させる光定着手段と、
を有するカラー画像形成装置。 - 前記トナー像を形成する際の前記記録媒体の搬送速度が、1000mm/秒以上である請求項4に記載のカラー画像形成装置。
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