(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン・ノルボルネン共重合体を主成分とするバインダー樹脂、及びシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主成分とする着色材を含有するトナー粒子を含む現像剤。
【請求項２】
前記エチレン・ノルボルネン共重合体は、９０ないし１２０℃の軟化点を有する請求項１に記載の現像剤。
【請求項３】
前記エチレン・ノルボルネン共重合体は、１００℃ないし１１０℃の軟化点を有する請求項２に記載の現像剤。
【請求項４】
エチレン・ノルボルネン共重合体を主成分とするバインダー樹脂、及びシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主成分とする着色材を含有するトナー粒子材料を溶融混練し、混練物を得る工程、及び得られた混練物を粉砕、分級し、トナー粒子を得る工程を具備する現像剤の製造方法。
【請求項５】
前記トナー粒子材料のうち、前記着色材と、前記バインダー樹脂の部分量とを予め溶融混練することによりマスターバッチを形成し、該マスターバッチと残部のバインダー樹脂と溶融混練し、前記混練物を得る請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記エチレン・ノルボルネン共重合体は、９０ないし１２０℃の軟化点を有する請求項４に記載の現像剤の製造方法。
【請求項７】
前記エチレン・ノルボルネン共重合体は、１００℃ないし１１０℃の軟化点を有する請求項６に記載の現像剤の製造方法。
【請求項８】
エチレン・ノルボルネン共重合体を主成分とするバインダー樹脂、及びシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主成分とする着色材を含有するトナー粒子を含む現像剤を、像担持体上に供給し、該像担持体に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成する工程、該現像剤像を被転写材上に転写する転写工程、転写された現像剤像を定着する定着工程を具備する画像形成方法。
【請求項９】
前記被転写材は、使用済み複写紙に、近赤外線波長域の光を照射し、該使用済み複写紙上の画像を消色して得られる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記トナー粒子材料のうち、前記着色材と、前記バインダー樹脂の部分量とを予め溶融混練することによりマスターバッチを形成し、該マスターバッチと残部のバインダー樹脂と溶融混練し、前記混練物を得る請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記エチレン・ノルボルネン共重合体は、９０ないし１２０℃の軟化点を有する請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記エチレン・ノルボルネン共重合体は、１００℃ないし１１０℃の軟化点を有する請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電記録装置及び電子写真装置等の画像形成装置に用いられる現像剤、その製造方法及び画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、環境上の問題から、使用済み複写紙の再利用が行われている。
【０００３】
通常、使用済みの複写紙は、古紙原料として使用されている。このような古紙原料から再生紙を得るには、一旦、繊維の状態まで細かくしてから、再び抄紙が行われるため、大型の設備が必要であった。また、この際、現像剤と紙との分離が困難であり、また、紙繊維がより短くなることから、漂白剤、接着剤等の種々の添加剤が必要であった。このようなことから、再生紙は、回収及び再生が高コストとなる割に品質が良好ではないという問題があった。
【０００４】
これに対し、近年、所定の波長の光を照射することにより消色反応を起こして消色し得る性質を有する顔料あるいは染料を現像剤中に使用することが検討されている。このような現像剤を用いると、使用済みの複写紙に形成された画像を単に光照射を行うだけで消去することができるので、その品質を大きく低下させることなく、複写紙を何度も再利用することが可能となる。また、大型の装置を設けたり、種々の添加剤等を混入する必要がない。
【０００５】
しかしながら、十分な消去を行うためには、長い光照射時間が必要であることから、実用的に問題があった。
【０００６】
光照射時間が長時間にわたる原因の１つは、消色し得る性質を有する顔料あるいは染料に照射光が到達する前に、この照射光が減衰し、画像の深部まで照射光が到達し難いことにある。
【０００７】
照射光の減衰は、バインダー樹脂による光の吸収、画像表面の凹凸による照射光の散乱、現像剤及び現像剤界面での照射光の散乱及び吸収、及びこれらの顔料あるいは染料のバインダー樹脂中における分散不足によるものと考えられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の不利点を鑑みてなされたもので、その第１の目的は、所定波長の光を照射することにより短時間で容易に消色し得る現像剤を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、所定波長の光を照射することにより短時間で容易に消色し得る現像剤の製造方法を提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明の第３の目的は、所定波長の光を照射することにより短時間で容易に消色し得る現像剤を用いて、画像を形成する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は第１に、エチレン・ノルボルネン共重合体を主成分とするバインダー樹脂、及びシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主成分とする着色材を含有するトナー粒子を含む現像剤を提供する。
【００１２】
本発明は第２に、エチレン・ノルボルネン共重合体を主成分とするバインダー樹脂、及びシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主成分とする着色材を含有するトナー粒子材料を溶融混練し、混練物を得る工程、及び得られた混練物を粉砕、分級し、トナー粒子を得る工程を具備する現像剤の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明は第３に、エチレン・ノルボルネン共重合体を主成分とするバインダー樹脂、及びシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主成分とする着色材を含有するトナー粒子を含む現像剤を、像担持体上に供給し、該像担持体に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成する工程、該現像剤像を被転写材上に転写する転写工程、転写された現像剤像を定着する定着工程を具備する画像形成方法を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の現像剤は、バインダー樹脂及び着色材を含有するトナー粒子を含み、バインダー樹脂はエチレン・ノルボルネン共重合体を主に含有し、着色材はシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主に含有する。
【００１５】
また、本発明の現像剤の製造方法は、バインダー樹脂、及び着色材を含有するトナー粒子材料を溶融混練し、混練物を得る工程、及び得られた混練物を粉砕、分級し、トナー粒子を得る工程を具備する現像剤の製造方法であって、トナー粒子材料は、エチレン・ノルボルネン共重合体を主成分とするバインダー樹脂、及びシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主成分とする着色材を含有する。
【００１６】
本発明の現像剤は、所定の波長域の光を照射することにより、消色することができる。特に、本発明によれば、バインダー樹脂として、透明性の高いエチレン・ノルボルネン共重合体を使用することにより、バインダー樹脂の光透過率が向上し、バインダー樹脂による光の吸収を抑制することができるので、照射された光が画像の深部まで到達し易くなる。これにより、バインダー樹脂中に分散されたシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を含む着色材に、光が効率よく照射され、消色反応が容易に起こる。このようなことから、本発明の現像剤を用いると、より短時間の光照射で十分に現像剤の色を消すことができる。
【００１７】
さらに、本発明の画像形成方法は、現像剤を、像担持体上に供給し、該像担持体に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成する工程、該現像剤像を被転写材上に転写する転写工程、転写された現像剤像を定着する定着工程を有し、使用される現像剤は、エチレン・ノルボルネン共重合体を主成分とするバインダー樹脂、及びシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主成分とする着色材を含有するトナー粒子を含む。
【００１８】
上記画像形成方法では、被転写材として、未使用の被転写材、あるいは本発明の現像剤を用いて形成された画像を有する使用済みの被転写材に、所定の波長域の光を照射することにより消色処理を施したものを使用することができる。
【００１９】
また、画像形成方法の一工程として、消色処理工程を加えることができる。
【００２０】
このような画像形成方法の応用例として、エチレン・ノルボルネン共重合体を主成分とするバインダー樹脂、及びシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主成分とする着色材を含有するトナー粒子を含む現像剤を用いて形成された画像を有する被転写材に、該着色材を消色し得る波長域の光を照射して、消色処理する工程、像担持体上に前記現像剤を供給し、該像担持体に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成する工程、該現像剤像を該消色処理された被転写材上に転写する転写工程、転写された現像剤像を定着する定着工程を含む方法があげられる。
【００２１】
本発明の現像剤を用いて得られた画像は、短時間の光照射で十分に消色することができるので、実用的である。このため、本発明によれば、オフィス等における複写紙等の被転写材の再利用を図り、省資源化、省コスト化を達成することができる。
【００２２】
本発明に用いられるエチレン・ノルボルネン共重合体は、下記構造式（１）及び（２）で表される。
【００２３】
【化１】
0004504605.tif 000002
【００２４】
本発明に用いられるエチレン・ノルボルネン共重合体は、分子量分布が自由に設計できるため、定着に必要な溶融特性が比較的容易に得られる。
【００２５】
また、照射光の波長に対するエチレン・ノルボルネン共重合体の光透過率を表すグラフ図を図１に、曲線１として示す。図中、比較としてポリエステル樹脂の光透過率も曲線２として併記する。図示するように、本発明に用いられるエチレン・ノルボルネン共重合体は、透明性が比較的良好なポリエステル樹脂よりも、広範な波長域の光に対しさらに良好な光透過性を示す。このため、照射光がバインダー樹脂に吸収されて減衰するということが無く、トナー粒子内部の着色材まで到達させることが可能である。
【００２６】
また、照射光の減衰は、画像表面の凹凸による照射光の散乱、及び画像を形成するトナー粒子及びトナー粒子界面での照射光の散乱及び吸収にも起因する。これらを軽減するためには、定着時にトナー粒子を十分に溶融させ、画像内のトナー粒子を一体化させることが考えられる。現像剤像を一体化させることにより、画像表面の凹凸を抑制し、現像剤界面を無くすことで、照射光の散乱及び吸収を低減することが出来る。
【００２７】
定着時にトナー粒子を十分に溶融させるためには、トナーバインダーの軟化点を下げることが好ましい。エチレン・ノルボルネン共重合体は分子量分布を自由に設計できることから、この点でも、バインダー樹脂として望ましい材料であることがわかる。
【００２８】
また、本発明に使用されるエチレン・ノルボルネン共重合体は、好ましくは９０ないし１２０℃、さらに好ましくは１００℃ないし１１０℃の軟化点を有する。軟化点が好ましい範囲であると、バインダー樹脂の透明性が向上する。また、現像剤の十分な定着に必要な溶融特性が得られ、かつその保存性が良好となる。しかしながら、軟化点が９０℃未満であると、保存性が悪化し、１２０℃を超えると、十分な溶融が困難となることから透明性が悪化する傾向がある。
【００２９】
なお、本発明に使用されるエチレン・ノルボルネン共重合体の軟化点は、ＳＨＩＭＡＺＵ  社製  フローテスターＣＦＴ５００によって計測されるプランジャー降下量の１／２に相当するフロー曲線上の点の温度を１／２になる温度すなわち１／２降下温度をいう。
【００３０】
図２にフローテスターの構成を表す概略図を示す。
【００３１】
図示するように、このフローテスターは、一端にダイ５、他端にプランジャー４を備えたシリンダ３を有する。このフローテスターは、シリンダ３内にサンプルを１ｇ投入し、サンプル６及びシリンダ３を６℃／分で加熱しながら、プランジャー４を加圧する。加圧は２０ｋｇとする。所定の温度に達すると、サンプルは溶融し、ダイより流出を開始し、昇温するに従い、サンプルは全て流出し、プランジャー４の下降は終了する。このプランジャー４の下降量の１／２に相当するときの温度を、１／２降下温度とする。
【００３２】
本発明に使用されるシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩は、所定の波長の光を照射することにより消色反応を起こす。
【００３３】
この消色反応の一例を下記に示す。
【００３４】
【化２】
0004504605.tif 000003
【００３５】
シアニン系染料と有機ホウ素アンモニウム塩例えばテトラブチルアンモニウムブチルトリフェニルボレートを共存させると、例えば約８２０ｎｍの近赤外線を吸収して、消色する。このとき、上記反応式１に示すように、シアニン染料が光で励起し、これにホウ素塩からの電子移動により色素が還元され、例えば上記式に示すように２種の無色のロイコ体を生成していると考えられる。
【００３６】
本発明に使用し得るシアニン系染料の例の構造式及びこれが消色反応を生じる光の波長を下記表１に示す。
【００３７】
【表１】
0004504605.tif 000004
【００３８】
上述のシアニン系染料と有機ホウ素アンモニウム塩を含有する電子写真用トナーの印字後の画像に所定の波長域の近赤外線を照射すると、反応式１と同様の消色反応により画像を消去することが可能である。画像を消去した複写紙は、複数回再利用することが可能である。これにより、近年のオフィス文書の増加による使用済み複写紙の廃棄量を低減し得る。
【００３９】
また、本発明の現像剤の製造方法において、使用される着色材の分散を高めるために、マスターバッチ加工を用いることができる。このマスターバッチ加工では、トナー粒子材料のうち、着色材と、バインダー樹脂の部分量とを予め溶融混練することによりマスターバッチを形成し、その後、マスターバッチと残部のバインダー樹脂と溶融混練し、混練物を得ることができる。
【００４０】
マスターバッチ加工の例として、着色材３０重量％とバインダー樹脂７０重量％を加圧ニーダにて溶融混練し、さらに３本ロールにて溶融混練する方法が挙げられる。その他、バンバリミキサー、２本ロール、ニーデックス等の混練設備、また、ブラッシング法と呼ばれる、含水顔料からマスターバッチ加工を行う方法等が挙げられる。
【００４１】
図３に、本発明の現像剤を適用し得る画像形成装置の一例を示す。
【００４２】
図中、現像装置１１４は、回転自在に配置された像担持体１１０に対向して設けられている。感光体ドラム１１０は図示しない主モータにより矢印１２０の方向に回転される。感光体ドラム１１０の表面には、別途設けられたレーザ露光装置からレーザビームによって、記録すべき画像情報に対応する静電潜像が形成される。
【００４３】
感光体ドラム１１０の周囲には、その回転方向の矢印１２０に沿って、感光体ドラム１１０を所定の電位に帯電する帯電装置１１２、別途設けられているレーザ露光装置により感光体ドラム１１０に形成された静電潜像にトナーを供給することで静電潜像を現像する現像装置１１４、ドラムに用紙を供給するための用紙供給部５６ａ、現像装置１１４により感光体ドラム１１０に形成された現像剤像を供給された用紙に転写させる転写装置１１６、および感光体ドラム１１０の表面に残ったトナーすなわち未転写トナーを掻き落とすクリーニング装置１１８、感光体ドラム１１０の表面に残った電荷を除電する除電装置１１９が順に配置されている。
【００４４】
なお、除電装置１１９は、図ではクリーニング装置１１８のハウジングに一体化されているが、別途設けることができる。また、クリーニング装置１１８と転写装置１１６の間に、未転写トナーをクリーニングしやすくするためのトナー除電装置１１７を設けることができる。更に、現像装置１１４と転写装置１１６の間に、トナーが用紙に転写しやすくするため、図示しない除電装置を別途設けることができる。
【００４５】
また、クリーニング装置１１８は、感光体ドラム１１０を画像形成装置１に装填する際に感光体ドラム１１０を支持するドラム保持部を有し、ドラム保持体としても利用される。
【００４６】
帯電装置１１２は、コロナワイヤ１１２ａとグリッドスクリーン１１２ｂとを含み、図示しない高電圧回路及びグリッドバイアス電圧発生装置に接続され、感光体ドラム１１０の表面を所定の表面電位に帯電する。
【００４７】
現像装置１１４には、エチレン・ノルボルネン共重合体を主成分とするバインダー樹脂、及びシアニン染料と有機ホウ素アンモニウム塩を主成分とする着色材を含有するトナー粒子、及び任意の添加剤を含むトナーが収容されている。このトナーＴと絶縁性樹脂で被覆された磁性キャリアＣとを所定割合にて混合して得られた現像剤Ｄを用いて、現像剤Ｄを担持するための現像ローラ１１４ａ上に磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを、現像ローラ１１４ａに対向して配置された感光体ドラム１１０に接触させ、感光体ドラム１１０上に形成された静電潜像を現像する。なお、現像剤Ｄ及び現像ローラ１１４ａは、ハウジング１１４ｂに収容されている。現像ローラ１１４ａの長手方向の両端部には、現像ローラ１１４ａの外周面を形成する非磁性のスリーブの表面と感光体ドラム１１０の表面の感光層との間の距離を一定に維持する為の、ガイドローラ１１４ｃが配置されている。距離を一定に保つ方法としては、ガイドローラ１１４ｃ以外に、一定厚みの材料を接着あるいはコーティング、または、感光体ドラム端部に一定厚みの材料を接着あるいはコーティング等により設けても良い。これにより、現像スリーブ表面と感光体ドラム１１０の感光層との間は常に一定に保たれる。
【００４８】
なお、現像ローラ１１４ａの現像スリーブには、円周方向にＳ極及びＮ極の固定磁石が所定の角度で複数配置されたマグネット媒体が内装されている。
【００４９】
感光体ドラム１１０の表面に形成された静電潜像を現像する際には、現像ローラ１１４ａのマグネット媒体の主極から発生される磁力線に沿ってスリーブ上に形成されるキャリアの穂に鏡像力により付着されているトナーが感光体ドラム１１０と現像ローラ１１４ａとが対向する現像領域で、感光体ドラム１１０の静電潜像の電位と現像バイアス電圧とにより形成される電界によりトナーが移動されて、静電潜像が現像され、現像剤像が得られる。
【００５０】
得られた現像剤像は、転写器１１６にて紙等の被転写材上に転写される。現像剤層を載せた被転写材はヒートローラ１２２と加圧ローラ１２３を有する定着器１２１に搬送され、ここで定着される。
【００５１】
また、図４には、図３の装置の変形例を示す。この装置は、用紙供給部５６ａの前段に、画像を消色し得る波長域の光を照射して消色処理を行う消色処理部１３０をさらに設ける以外は図３と同様の構成を有する。
【００５２】
図４に示す装置に、本発明の現像剤を用いて形成された画像を有する使用済みの複写紙を適用すると、消色処理部１３０にて消色可能な波長域の光が照射され、画像の消色処理が容易に行われる。消色処理された用紙は、未使用の用紙と同様に画像形成を行うことができる。このように図４に示す装置によれば、使用済み複写紙を容易に再利用することができるので、省資源化、省コスト化を達成することができる。
【００５３】
なお、本発明においては、消色反応を阻害しない、あらゆる無色の添加剤を併用することが可能である。例えば、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｂ等の錯体からなる帯電制御剤ＣＣＡ、樹脂型の電荷調整剤ＣＣＲ、及びポリプロピレン、ポリエステル、天然あるい合成されたモノエステル、金属石鹸、及び高級脂肪酸等の離型剤があげられる。
【００５４】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
【００５５】
実施例１
まず、以下のトナー粒子材料を用意した。
【００５６】
トナー粒子材料組成
0004504605.tif 000005
【化３】
0004504605.tif 000006
0004504605.tif 000007
【化４】
0004504605.tif 000008
【００５７】
上記トナー粒子材料を、ヘンシェルミキサー（三井鉱山株式会社製）にて混合した後、連続式混練機にて溶融混練した。
【００５８】
溶融混練物を、ピンミルで粗粉砕した後、Ｉ式ジェットミル（ホソカワミクロン製）にて１０μｍに粉砕し、トナー粒子を得た。
【００５９】
得られたトナー粒子に対し、疎水性シリカ０．５重量％をヘンシェルミキサーにて添加し、トナーを得た。
【００６０】
得られたトナー５重量％をシリコーン樹脂にて被覆したフェライトキャリア９５重量％と混合し、現像剤を得た。
【００６１】
得られた現像剤
を東芝製複写機プリマージュ３８５０に適用し、画像を出力した。得られた画像の画像濃度をマクベス濃度計ＲＤ９１８（マクベス）で計測したところ、１．２であった。
【００６２】
得られた画像に、波長８２０ｎｍの照射光を照射し、画像濃度が０．４まで消色するのに要した照射時間を計測したところ、５時間であった。
【００６３】
得られた結果を下記表２に示す。
【００６４】
実施例２及び３、及び比較例１及び２
下記表２に示すバインダー樹脂を使用する以外は、実施例１と同様にして現像剤を得た。得られた現像剤について画像濃度を計測した。
【００６５】
得られた現像剤を用いて、画像濃度が０．４まで消色するのに要した時間を計測した。得られた画像濃度及び消色に要した時間を下記表２に示す。
【００６６】
実施例４
下記マスターバッチ材料を用意した。
【００６７】
0004504605.tif 000009
このマスターバッチ材料を２本ロールにより、溶融混練し、得られたマスターバッチに残余のバインダー樹脂                                ７０重量部
を添加し、連続式混練機にて溶融混練し、溶融混練物を得る以外は、実施例１と同様にて現像剤を得た。得られた現像剤について、実施例１と同様にして現像剤の画像濃度を計測し、また、その画像が消色するまでの時間を計測した。得られた結果を下記表２に示す。
【００６８】
比較例３
バインダー樹脂として、下記表２に示すバインダー樹脂を使用する以外は実施例４と同様にして現像剤を得た。得られた現像剤について、実施例１と同様にして現像剤の画像濃度を計測し、また、その画像が消色するまでの時間を計測した。得られた結果を下記表２に示す。
【００６９】
【表２】
0004504605.tif 000010
【００７０】
表２に示すように、比較例１、２から、バインダー樹脂の軟化点を低くすることにより、消色までの照射時間が短くなっていることが判った。これは、バインダー樹脂の軟化点を下げることにより、定着プロセスでのトナー像の一体化がなされ、照射光の散乱・吸収が減少したためと考えられる。しかしながら、比較例２においても、消色までの照射時間に１０時間という長い時間が必要であった。
【００７１】
また、比較例２、３より、着色材のマスターバッチ加工を行うことにより、消色までの照射時間が短くなっていることが判った。これは、着色材の分散が良好になることにより、照射光がトナー像の深部まで到達しやすくなった為と考えられる。
【００７２】
これらの比較例に対し、実施例１では、エチレン・ノルボルネン共重合体を用いることにより、消色までの照射時間が３時間と著しく短縮されることがわかった。これは、エチレン・ノルボルネン共重合体の透過性が高いため、照射光が染着色材まで効率よく到達するためと考えられる。また、実施例２、３、及び４より、バインダー樹脂の軟化点を１２０℃以下にすることにより、消色までの照射時間がより短縮されることが判った。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、透明性の高いエチレン・ノルボルネン共重合体をバインダー樹脂に用いることにより、照射光を着色材まで効率よく到達せしめ、短時間の光照射で効率よく消色し得る現像剤が得られる。この現像剤を用いて画像が形成された複写紙は、簡単に消色可能で、すぐに再利用することができる。このようなことから、本発明を用いると、省資源化、省コスト化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に用いられる照射光の波長に対するエチレン・ノルボルネン共重合体の光透過率を表すグラフ図
【図２】  フローテスターの構造を表す概略図
【図３】  本発明に使用される画像形成装置の一例を表す概略図
【図４】  本発明に使用される画像形成装置の他の一例を表す概略図
【符号の説明】
１…画像形成装置、１１０…感光体ドラム、１１２…帯電装置、１１４…現像装置、１１６…転写装置、１１７…トナー除電装置、１１８…クリーニング装置、１１９…除電装置、１３０…消色処理部
【図１】
0004504605.tif 000011
【図２】
0004504605.tif 000012
【図３】
0004504605.tif 000013
【図４】
0004504605.tif 000014