(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤からなるフラッシュ定着に用いられる静電潜像現像用トナー組成物において、そのトナーを３３０℃で９０秒間加熱することによって発生するベンゼンの発生量が６０μｇ／ｇ以下であれば、そのトナーは前記フラッシュ定着において良好なトナー特性を有すると判断されることを特徴とする静電潜像現像用トナー組成物の評価方法。
【請求項２】
前記ベンゼンの発生量が４０μｇ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１記載の静電潜像現像用トナー組成物の評価方法。
【請求項３】
前記結着樹脂がポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項１記載の静電潜像現像用トナー組成物の評価方法。
【請求項４】
前記トナーが正帯電性であることを特徴とする請求項１記載の静電潜像現像用トナー組成物の評価方法。
【請求項５】
前記荷電制御剤がニグロシン系化合物であることを特徴とする請求項１記載の静電潜像現像用トナー組成物の評価方法。
【請求項６】
前記荷電制御剤が第４級アンモニウム塩化合物であることを特徴とする請求項１記載の静電潜像現像用トナー組成物の評価方法。
【請求項７】
前記荷電制御剤がトリフェニルメタン系化合物であることを特徴とする請求項１記載の静電潜像現像用トナー組成物の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、電子写真における静電潜像を現像するための現像用粉体（以下トナー組成物と記す）、とりわけ高速で被印字体にフラッシュ定着を行なうレーザービームプリンタまたはＬＥＤプリンタに好適な静電潜像現像用トナー組成物の評価方法に関するものである。
【背景技術】
電子写真法は、光導電性物質を利用した感光体上への一様な静電荷を付与する帯電工程、光を照射して静電潜像を形成させる露光工程、潜像部分にトナーを静電気的に付着させる現像工程、トナー像支持体に転写させる転写工程、該トナー像を圧力、熱、フラッシュ閃光等でトナー像支持体に固着させる定着工程、感光体上に残存した未転写トナーを除去するクリーニング工程および感光体上の静電荷を除去し初期状態に戻す除電工程からなり、これらの工程が繰り返されて画像が得られる。
電子写真プリンタにおける定着方法の一つである圧力定着方式は、即時稼働ができること、熱源にヒータを使用しないため消費電力が少なく、かつ定着部での発火の危険がないこと等の利点があるが、画像の定着性が劣ること、画像の光沢が目立ち低品格であるなどの欠点があるため、一般に加熱定着方式によるのが有利である。この加熱定着方式には熱ロール定着による接触加熱定着方式と、フラッシュ閃光による定着および電熱ヒータの加熱雰囲気中を通過させるオーブン定着による非接触加熱定着方式とが知られている。
本発明は非接触加熱定着方式で代表的なものであるフラッシュによる定着に関するものであり、フラッシュ定着方式は、トナーの可視像にキセノンランプまたはハロゲンランプなどの発光スペクトルをミリ秒以下の短時間照射してその輻射熱によりトナーを軟化溶融させてトナー支持体に固着させる方法であって（特開平７−１０７８０５号公報）、次のような利点を有する。
（1）  非接触定着であるため、現像時の画像の解像度を劣化させない。
（2）  電源投入後の待ち時間がなく、クイックスタートが可能である。
（3）  システムダウンによって定着器内に記録紙等が詰まっても発火しない。
（4）  トナー支持体の種類（記録紙の材質、タック紙、厚紙等）によらず良好な定着性を示す。
（5）  黒字部分であるトナーのみが加熱されるため記録紙等の熱収縮が少なく、用紙搬送性に優れ高速印字が可能である。
しかしながら、フラッシュ定着方式は、非接触加熱定着であるため周囲へのエネルギー散逸の割合が高く、また、間歇エネルギー照射のために熱ロール定着にくらべて、熱効率が悪い、すなわち消費電力の大きい定着方式である。さらに、フラッシュ定着方式は、極めて短い時間に急激な高エネルギーのフラッシュ光の照射によりトナー組成物の表面温度は瞬間的に数百度の高温に達し、トナー組成物の添加剤の一部が分解してガス化して悪臭を放ったりあるいは有害ガスが発生するという分解生成物の問題点があった。
フラッシュ定着方式のプリンタでは一般に、フラッシュ定着時の分解生成物を除去するためフラッシュ定着部においてこれら分解生成物を吸引し、活性炭などのフィルターを通過させて有害ガスを吸着・補集する方法が採用されている。しかしながら、フィルターを用いること、およびフィルターの交換寿命が短くなるなどのためによるランニングコストの上昇の問題があった。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、フラッシュ定着方式を採用するプリンタにおいて、分解生成物の発生を押さえることでフィルターを不要とすること、あるいはフィルターの交換寿命が短くなるなどのためによるランニングコストの上昇の問題を解決するための静電潜像現像用トナー組成物の評価方法を提供するものである。
【発明の開示】
本発明は、少なくとも結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤からなるフラッシュ定着に用いられる静電潜像現像用トナー組成物において、そのトナーを３３０℃で９０秒間加熱することによって発生するベンゼンの発生量が６０μｇ／ｇ以下であれば、そのトナーは前記フラッシュ定着において良好なトナー特性を有すると判断される静電潜像現像用トナー組成物の評価方法に関する。
【図面の簡単な説明】
図１  この発明の画像形成装置を示す概略縦断面図。
図２  この発明の定着装置を示す概略断面図。
図３  図２の実施形態の画像定着装置による放射エネルギーの記録媒体上での分布を示す図である。
図４  この発明の定着装置の一実施態様を示す概略断面図。
図５  この発明の画像定着装置の一実施例を示す概略縦断面図。
図６  この発明の実施例を記録媒体側から見た図。
【符号の説明】
１：感光ドラム    ２：帯電器    ３：露光装置
４：現像装置
５：転写帯電器    ６：記録媒体    ７：定着器
８：クリーニングブラシ    ９：キセノンランプ（フラッシュ光源）
１０：トナー    １１：反射板    １２：ガラス板
１３：ハウジング  １５：ハロゲンランプ    １４：制限体
１６：排気口    １７：ケーシング
【発明を実施するための最良の形態】
本発明におけるトナー組成物の評価判断は３３０℃で９０秒間加熱処理することによって発生するベンゼンの発生濃度が６０μｇ／ｇ以下であり、好ましくは４０μｇ／ｇ以下である。ベンゼンの発生濃度が６０μｇ／ｇを超える場合には脱煙フィルターの強化などの措置が必要になる。
ここで、フィルターの必要性、寿命を決定する分解生成物についてであるが、法規制の面から分解生成物としてはベンゼンの発生が問題になる。このベンゼンの発生量を特定する方法としては、プリンターを動かし、これから発生する排気ガスを採取し、定量する方法があるがサンプリングの問題、トナー以外の要因が影響するなどの問題点があり、トナーとしての好ましい特性は得られていなかった。『本発明者等は、実用的で再現性のある条件について検討を続け、３３０℃で９０秒間の加熱によって発生するベンゼン量がトナーの善し悪しを判断する基準となることを見いだし、この発生量としては、６０μｇ／ｇ以下のトナーを用いればフィルターの寿命を大幅に伸ばせることを見いだした。
ここで、フラッシュエネルギーと相関のあるフラッシュ電圧を変化させたところ、通常使用する１８５０Ｖの電圧では、ベンゼンの発生が認められるが、１７５０Ｖに下げることでベンゼンの発生が大幅に減ることが分かった。フラッシュ定着時のトナーは瞬間的に高温にさらされると推定されるが、分解温度の分かっている指標物質を用いてその電圧条件を間接的に推定したところ、３３０℃近辺の時間をかけた分解条件に対応することが分かった。すなわち、３３０℃で指標物質が分解するのに十分な９０秒という条件でトナーのベンゼンの発生量を評価すると、その評価結果と実際のプリンターから発生するベンゼン量との間に良好な関係があることを見いだした。』
ベンゼンの発生量の測定方法としては、３３０℃９０秒間で発生するベンゼン量を測定できれば方法は問わないが、例えば試料数１０ｍｇを内容積２０ｍｌのガラス容器に入れ、窒素パージした後、密閉して、３３０℃の電気炉で９０秒間加熱する。ガラス容器内の気相０．５ｍｌをガスクロに注入してベンゼンの発生量を調べる。ここで使用するガスクロの測定条件であるが、ベンゼンを再現性良く定量できるものであれば方法は問わないが、例えば次のような条件を用いれば測定が可能である。
ガスクロ条件  カラム        ：ＳＰＢ−１  Ｓ    ０．３２ｍｍ×６０ｍｍ
キャリアガス  ：Ｈｅ
カラム温度    ：５０℃→２８０℃（１０℃／分）
検出器        ：ＦＩＤ
注入量        ：０．５ｍｌ
このような発生量を達成するための手段については種種のものが考えられるが、本発明者らがベンゼンの発生原因について鋭意検討した結果、このベンゼンの発生は、通常一般に用いられるニグロシン系の荷電制御剤がフラッシュ定着の光エネルギーを受け分解してベンゼンが発生していることを明らかにした。このため、次のような方法を取ることが好ましい。
（１）ニグロシン系の荷電制御剤中のベンゼン発生物質の除去
ニグロシン系の荷電制御剤のベンゼンの発生機構について検討した結果、主成分の分解によって生じるベンゼンとともに、荷電制御剤に含まれる不純物によって生じるベンゼンが存在することが分かった。このため、不純物を除去する方法として、真空加熱処理をすることによって不純物を除去する方法、およびアルコールなどの有機溶剤で洗浄する方法が挙げられるが、工程の容易さからは、真空加熱処理を行う方法が好ましい。
（２）ベンゼンが発生しないような荷電制御剤の使用
このようなものとしては、第４級アンモニウム塩化合物、トリフェニルメタン系荷電制御剤などを用いることが好ましい。
ただし、第４級アンモニウム塩化合物を用いた場合には、トナーへ良好な帯電性を付与することが難しいこと、またトリフェニル系荷電制御剤を用いた場合には、定着が高温になった場合に、荷電制御剤が分解して印字周辺が染まることから、ニグロシン系の荷電制御剤中のベンゼン発生物質を除去することがさらに好ましい。
ここで、荷電制御剤として４級アンモニウム塩化合物を用いる場合には、好ましくは４級アンモニウム塩化合物のアニオンが、モリプデンあるいはタングステン原子を含有する無機アニオンである。無機アニオンの具体例としては、モリブデン酸、タングステン酸、リンモリブデン酸、ケイモリブデン酸、リンタングステン酸、ケイタングステン酸、リンタングステン・モリブデン酸、ケイタングステン・モリブデン酸、リンタングステン・モリブデン酸、クロム・モリブデン酸などが挙げられる。
このような４級アンモニウム塩化合物の具体例としては、保土ヶ谷化学社製のＴＰ−３０２，４１５などが挙げられる。
４級アンモニウム塩化合物の添加量としてはトナー組成物１００重量部に対して、０．１〜５重量部が好ましい。０．１重量部未満では十分な帯電性をトナーに付与することができず、５重量部を超えた場合には荷電制御剤が他のトナー成分に比べ高価なため、コストアップに繋がる。
また荷電制御剤としてトリフェニルメタン系荷電制御剤を用いる場合には、トリフェニルメタン系荷電制御剤としては、Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ６６、１２４、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ６１、５６、１９、１８などが挙げられ、Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｂｌｕｅ１２４を使うことが好ましい。このようなトリフェニルメタン系荷電制御剤の具体例としては、ヘキスト社製の”コピーブルー”ＰＲ、’’Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ  Ｂｌｕｅ  Ｂａｓｅ”ＳＭ、ビーエーエスエフ  ジャパン社製の”ＢＡＳＦ  Ａｌｋａｌｉ  Ｂｌｕｅ”  ＮＢ  Ｄ  ６１５６  ＤＬＤなどが挙げられる。
トリフェニルメタン系荷電制御剤の添加量としてはトナー組成物１００重量部に対して、０．１〜５重量部が好ましい。０．１重量部未満では十分な帯電性をトナーに付与することができず、５重量部を超えた場合には荷電制御剤が他のトナー成分に比べ高価なため、コストアップに繋がる。
また、ニグロシン系荷電制御剤を真空加熱処理する方法においては、１００℃以上２５０℃以下の温度で、かつ０．２ＭＰａ以下の真空度で真空加熱処理することが好ましく、１００℃以上２５０℃以下の温度で、かつ０．０５ＭＰａ以下の真空度で真空加熱処理することが好ましく、さらに１３０℃以上２２０℃以下の温度で、かつ０．０３ＭＰａ以下の真空度で真空加熱処理をすることが好ましい。
このような処理でフラッシュ定着時のベンゼン発生が抑えられることは予想できなかったことである。なぜなら、荷電制御剤、例えばニグロシン系化合物自体の熱分解によってベンゼンが発生しているのならば、真空加熱処理などでベンゼン発生源が除かれることなどは考えられないからである。本願発明はベンゼン発生源が荷電制御剤自体でないことに気付いたことによって初めて着想されたものである。
加熱温度が１００℃未満であれば分解生成物の発生を押さえることができずフィルターの寿命を延ばす効果がなく、２５０℃を超える場合には荷電制御剤自体の分解が始まり、荷電制御剤としての帯電付与機能が失われる。真空度が０．２ＭＰａを超える場合には、効果をだすためには長時間の真空加熱処理時間が必要となり実用性に欠ける。またニグロシン系荷電制御剤の含有量は、トナー組成物全体に対して０．１〜５重量％が好ましく、さらに０．５〜２重量％が好ましい。
また、ニグロシン系荷電制御剤を有機溶剤で洗浄処理する方法においては、有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ヘキサノンなどのケトン類、トルエン、キシレンなどの芳香族類が挙げられるが、アルコール類で洗浄処理することが好ましい。
洗浄処理の具体的な方法としては、常温でニグロシン系荷電制御剤に対して数倍量の有機溶剤で洗浄する操作を数回繰り返す方法が挙げられる。
本発明におけるトナー組成物は少なくとも結着樹脂、着色剤、および荷電制御剤からなり、これらの組成物について次に説明する。
本発明におけるトナー組成物に含有される結着樹脂としては、公知の結着樹脂を使用することができ、例えば、ポリスチレンホモポリマー、スチレン-イソブチレン共重合体、スチレン-ブタジェン共重合体、アクリロニトリル-ブタジェン-スチレン共重合体、スチレン-アクリル共重合体、スチレン-メチルメタクリレート共重合体、スチレン-ｎブチルメタクリレート共重合体、スチレン-グリシジルメタクリレート共重合体等のスチレン共重合体、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等のアクリル系ホモポリマーまたは共重合体、ポリエチレンテレフタレート、フマル酸／エーテル化ジフェニール系ポリエステル、多価アルコールおよび／または多価カルボン酸による架橋ポリエステル等のポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂などが挙げられる。このうち、フラッシュ定着時の熱分解による臭気を低減するためにはポリエステル系樹脂が好適である。
特に限定されるものではないが、ポリエステル樹脂の酸成分中の８０モル％以上がフタル酸系ジカルボン酸からなる酸成分と、アルコール成分中の８０モル％以上がビスフェノールＡアルキレンオキサイド付加物からなるアルコール成分から得られるポリエステル樹脂が好ましい。さらには、定着性を考慮して軟化点が８０〜１３０℃、ガラス転移点（Ｔｇ）が５５〜７０℃、フローテスターによる溶融粘度である１００００センチポイズ到達温度が９０〜１３５℃が好ましく、ポリエステル樹脂の分子量分布は数平均分子量が２５００〜４５００、重量平均分子量が７０００〜１３００００が好適である。
本発明におけるトナー組成物に含有される着色剤としては、公知の着色剤を使用することができ、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラックの他に、強磁性体微粒子、例えばマグネタイト微粒子粉末を用いることができる。また、黒色着色剤として強磁性体微粒子とカーボンブラックを混合して使用することもできる。これらの着色剤のうちカーボンブラックの結着樹脂中への分散は、トナーの荷電安定性の上で重要で、必要に応じて分散剤を併用することができる。また、カーボンブラックの含有量は、トナー組成物１００重量部に対して、１〜１０重量部が好ましい。１重量部未満では結着樹脂の隠蔽力が不足して、十分な画像濃度が得られない。一方、１０重量部を越える場合は、形成される画像の隠蔽力を増大させ画像濃度を高める上では好ましいが、半面、トナー粒子中に形成されるカーボンブラックのチエンストラクチヤーによりトナー粒子が過度に導電性となるために、絶縁性が損なわれ、トナーの帯電性が減少し、この結果、画像濃度が低下し、さらには、白地汚れやトナー飛散が増加する。
本発明のトナー組成物中に流動性向上剤として、平均粒径が０．００５〜１．０μｍの無機微粒子、有機微粒子を必要に応じて添加することができる。無機微粒子としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミナなどの微粒子を用いることができる。特に、高い流動性が確実に得られる点で疎水化処理されたシリカ微粒子が好ましい。また、有機微粒子としては、ポリフッ化ビニリデン粒子、ポリメチルメタクリレート、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂微粒子を用いることができる。
本発明のトナー組成物の平均粒径は４〜２０μｍであることが好ましく、６〜１２μｍがより好ましい。トナーの平均粒径が４μｍ未満の場合には、従来の混練粉砕法による製造が困難であるので、製品収率が著しく低下し、２０μｍを超える場合には細線の再現性が劣るといった問題が生じる。
本発明で用いるトナー組成物は、従来公知の方法で製造できる。すなわち、結着樹脂、着色剤、荷電制御剤および必要に応じて分散補助剤等のトナー組成物を、例えば、スーパーミキサーで予備混合した後、２軸押出機で均一に分散、溶融、混練し、ジェットミルで微粉砕した後、風力分級機により分級して所望のトナー組成物を得ることができる。
本発明のトナー組成物は、キャリアと混合されて二成分系現像剤として用いることができる。また、トナー組成物が磁性体を含有する場合には、そのまま一成分系現像剤として静電潜像の現像に用いることもできる。キャリアは、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、クロム等の金属や、二酸化クロム、三二酸化鉄、四三酸化鉄等の金属酸化物やフェライトなどの磁性材料からなり、フェライトは、一般式ＭＦｅ２０４（ＭはＭｎ，Ｃｏ，Ｍｇ，ＺｎまたはＣｕ）で代表されるものである。なお、キャリアを金属材料で構成する場合、キャリア表面の酸化を防止するために酸化物被膜を形成しておくことも好ましい。さらには、マグネタイト微粒子，フェライト微粒子を造粒したマグネタイト、フェライトキャリアのほか、樹脂中にマグネタイト微粒子もしくはフェライト微粒子と荷電制御剤を分散させたいわゆる樹脂型キャリアを用いることもできる。また、キャリア表面に帯電特性を改善するなどの目的で、トナー組成物に含まれる樹脂と同じ樹脂または異なる樹脂を被覆してもよい。
キャリアの粒径は一般に２０〜２００μｍのものが用いられるが、２０〜６０μｍの小粒径キャリアを用いることが良好な印字濃度を得るためには好ましい。キャリアの粒子径の測定方法はレーザー回折式粒度分布測定機ＳＡＬＤ−２０００Ｊ（島津製作所製）を用いて測定を行った。
二成分系現像剤はトナー組成物と以上述べたキャリアを混合して製造される。トナー組成物の配合比はトナー組成物とキャリアの総量に対して通常５〜３０重量％程度であるが、これはキャリアの種類や用いられるトナーの帯電特性および現像方式の違いによるところが大きい。小粒径キャリアほどキャリアの比表面積が増加するため、一般にトナー配合比を大きくできる。現像剤中のトナー濃度が低すぎる場合は、画像濃度が薄くなり、あるいはキャリアが感光体上に付着する、いわゆるキャリアオーバーが発生しやすい。一方、トナー濃度が高すぎる場合は、画像背景部の白地汚れやトナー飛散によるプリンタ機内外の汚染が目立つようになるため、適正なトナー配合比は、実際にプリンタで印字評価を行って決定される。
本発明の静電潜像現像用トナー組成物は、フラッシュ光により記録媒体上のトナー像を定着する画像定着装置に用いられる。より好ましくはフラッシュ光の光源から発せられ記録媒体上のトナー像に付与されるべき放射エネルギーを部分的に制限する制限体を、前記光源と記録媒体との間に備えていることを特徴とする画像定着装置で用いられる。また、フラッシュ光の光源の外壁の一部に放射エネルギーを部分的に制限する制限体を設けたことを特徴とする画像定着装置を用いることが好ましい。
また、本発明の画像定着装置において、前記制限体は、前記光源からの放射エネルギーを反射、散乱または屈折する性質を備えているものであることが好ましい。
また、本発明の画像定着装置において、前記制限体は、前記制限体により放射エネルギーが制限されなかった場合に、高い放射エネルギーが付与されるべき記録媒体上の部位の少なくとも一部への放射エネルギーを強く制限し、低い放射エネルギーが付与されるべき記録媒体上の部位の少なくとも一部への放射エネルギーを弱く制限するものであることが好ましい。
また、本発明の画像定着装置において、前記光源によりトナー像に放射エネルギーを付与する前に前記記録媒体を予熱する予熱手段を備えていることが好ましい。
本発明において、「放射エネルギーを制限する」とは、フラッシュ光源の放射エネルギー発生部位と記録媒体の搬送経路との中間に制限体をおくことにより、放射エネルギーを吸収、反射、散乱または屈折させて、もし制限体が存在しなければ記録媒体またはその上のトナー像のうち、特定部位（多くの場合には、最もエネルギー密度が高くなる部位）に付与されるであろう放射エネルギーの一部を低減させることを指す。ただし、ここで制限体に遮られた放射エネルギーは、好ましくは反射、散乱または屈折により記録媒体の別の部位に付与されるようにする。これにより、記録媒体またはその上のトナーに付与される放射エネルギーの搬送方向の分布を均一化することができる。また、制限体は、光源の表面またはその近傍に備えられたものであってもよい。
本発明において、記録媒体としては、トナー像を定着すべきものであればなんでもよい。多くの場合、紙、プラスチックフィルム、布帛、金属板などシート状物が好ましく用いられる。紙やプラスチックフィルムでは、過度の加熱により変形したり、こげるなど変質する可能性があるので、最大のエネルギー密度を低減できる本発明の好適な適用対象である。
本発明のトナー組成物に使われる代表的な画像形成方法、および電子写真プリンタ（画像形成装置）の概略を図１を用いて説明する。電子写真プリンタでは、感光ドラム１の上にトナー像を形成する。まず、感光ドラム１に帯電器２を用いて一様に帯電させる。次にＬＥＤアレイやレーザービームを備えた露光装置３を用いて、形成したい画像に応じて空間的に選択的に露光する。感光ドラム１上に形成された潜像に、現像剤による現像装置４を用いて現像し、感光ドラム１上にトナー像を形成する。こうして現像されたトナー像を、転写帯電器５により、記録媒体６の上に転写する。記録媒体６を一定速度で搬送しつつ、定着器７により、溶融・固定する。
記録媒体へ転写されなかったトナー像は、トナーに対してマイナスのバイアスをかけたクリーニングブラシ８によってクリーニングされ、初期状態に戻される。
図２、３を用いて制限体を説明する。図２は定着器７を詳細に記述したものである。定着器では、フラッシュ光源９により、記録媒体６の上にあるトナー像１０を光熱変換作用により定着させる放射エネルギーを照射する。このフラッシュ光源には、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を用いることが出来る。フラッシュ光源からの放射エネルギーを有効に用いるために、フラッシュ光源背面部に反射板１１を配置する。これ以外に、定着装置として構成するために、ガラス板１２、ハウジング１３を持つことがある。フラッシュ光源９から照射された放射エネルギーは、背面の反射板１１から反射されてきた成分と併せて、ガラス板１２を透過し、記録媒体６上に既に形成されたトナー像１０を照射する。照射された放射エネルギーは、トナー像１０に選択的に吸収され、トナーを発熱・溶融し、記録媒体６に固着させる。記録媒体上の放射エネルギー分布は、図３に示すように通常フラッシュ光源９の直下にあたる部分が最も高く、本発明のごとく放射エネルギーの制限を行わない場合には、ガウス分布に近い形状をとることが知られている。
そこで、制限体１４を、フラッシュ光源９と記録媒体６の中間に位置し、しかもフラッシュ光源９と記録媒体６との最短距離上に位置するように配置する。こうすることで、制限体１４を記録媒体６上で最も放射エネルギーが高い部分を照射する光線の経路に配置することができ、フラッシュ光源９から照射された放射エネルギーを、部分的に減少させる。この効果により、本来、フラッシュ光源９の直下に生じていた高い放射エネルギーのピークを下げることが可能となり、図３に示すように放射エネルギーの分布を均一化することができる。
しかも、この制限体１４を光を吸収しない、つまり、拡散もしくは反射する性質を持つものとすることで、本来、フラッシュ光源９の直下に集中していた放射エネルギーを、周辺部へ移す働きも期待できる。また、光を吸収させないため、制限体１４が放射エネルギーを吸収して発熱することも少なく、安定した効果を期待することが可能である。このような効果が期待できる材質としては、反射材としては、金属製の網・グリッドやクロム蒸着膜等が考えられる。網・グリッドの場合は、耐熱耐候性の点で、ステンレススチールが好ましい。拡散材としては、耐熱性の光学拡散板等が考えられる。光学拡散板としては、ガラス表面を荒らした磨りガラスが考えられる。また、屈折材としては、シリンドリカルレンズが考えられる。また、クロム蒸着膜や光学拡散板を制限体１４とする場合は、制限体１４とガラス板１２を一体化することも可能である。
さらに、記録媒体６の搬送方向に対して、放射エネルギーの制限率を変化させることで、より均一な放射エネルギー分布を得ることもできる。つまり、フラッシュ光源９により近く、放射エネルギーの高い部分ほど、より強く制限する性質を制限体１４に持たせるのである。具体的には、金属製の網・グリッドの場合は、中央部ほど網の密度を上げ、周辺部ほど網の密度を下げればよい。クロム蒸着の場合は、中央部ほど金属蒸着の量を増やし、周辺部ほど少なくすることで、実現することが出来る。
図３に、制限体１４がある場合と、ない場合の、記録媒体６の上での放射エネルギー分布例を示す。制限体１４がある場合のほうが、より均一に近い放射エネルギー分布が得られることがわかる。
ガラス板１２は、記録媒体から発生する紙粉や、トナーそのもの、あるいは、トナーから発生するガス等がフラッシュ光源９及び反射板１１を汚染することを防ぐためにフラッシュ光源９と記録媒体６との間に介在していることが好ましい。また、制限体１４をガラス板１２のフラッシュ光源９側に設けることにより、制限体１４のトナー１０等による汚染を防ぐことができ好ましい。
また、図４に示すように制限体１４をフラッシュ光源９の外壁に構成しても良い。フラッシュ光源９と一体化することができるため、装置を簡略化できる利点がある。
以下本発明の実施例について具体的に説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
［実施例］
参考例１（定着装置の詳細）
図１を用いて、本発明の静電潜像現象用トナー組成物の定着に用いられる定着装置、定着方法を含む電子写真プリンター（画像形成装置）の概略を説明する。電子写真プリンターでは、感光ドラム１の上にトナー像を形成する。まず、感光ドラム１に帯電器２を用いて一様に帯電させる。次に、ＬＥＤアレイやレーザビームを備えた露光装置３を用いて、形成したい画像に応じて空間的に選択的に露光する。感光ドラム１上に形成された潜像に、トナーによる現像器４を用いて現像し、感光ドラム１上にトナー像を形成する。こうして現像されたトナー像を、転写帯電器５により、記録媒体６の上に転写する。記録媒体６を一定速度で搬送しつつ、上記実施態様に示したような定着器７により、溶融・固定する。
図１を用いて、本発明の定着装置、定着方法の実施例について説明する。本実施例では、定着器内部前段に２〜５μｍ近傍にエネルギーのピーク波長を有する遠赤外線を主成分とする放射熱エネルギーを発生するハロゲンランプ１５と、フラッシュ光源９とにより記録媒体上のトナー像を定着する。ハロゲンランプ１５は連続点灯させ、記録媒体６及びトナー像１０を予備加熱する。この予備加熱によって記録媒体が紙であるような場合に含まれていることがある水分をある程度除去し、記録媒体６全体を予熱しておく。遠赤外線はトナー像ばかりでなく記録媒体２にも効率良く吸収されるため、あとでトナー像に効率良く吸収されるフラッシュ光の光源９により付与される放射エネルギーによるトナー像と記録媒体との温度差の発生を抑制し、より強固な定着を可能にする。すなわち、フラッシュ光源９の放射エネルギーが比較的低くても、良好な定着性能が得られるように補助する役割を果たしている。また、定着器内部後段には、定着時のトナーから発生する臭気、あるいはガスを吸収するための排気口１６を装備した。
フラッシュ光源９には、キセノンランプを用いた。本実施例でのキセノンランプの外形寸法は、直径約１５ｍｍ、発光部の長さ約４２５ｍｍであり、定格印可電圧１８５０Ｖで、定格エネルギーは３４３Ｊである。フラッシュ光源９は発生するエネルギーは、２００Ｊ以上あることが好ましい。本キセノンランプを、記録媒体６の搬送（約２２５ｍｍ／ｓｅｃ）に伴って、６．６Ｈｚ周期で点灯させた。つまり、記録媒体６上で、約３４ｍｍ間隔でキセノンランプを点灯させた。
フラッシュ光源９と記録媒体６の搬送経路との間には制限体１４を設けた。制限体１４は、厚さ０．１ｍｍステンレス板（幅１４ｍｍ、長さ４４１ｍｍ）をエッチングにより加工したグリッド状のものを用いた。図５は、本定着器を記録媒体側から見たところを示している。本制限体１４は、幅０．１ｍｍの１１本のフラッシュ光源９の長手方向（記録媒体２の搬送方向に略直交する方向）に平行なワイヤーと、これらを相互に連結する複数の斜めのワイヤーからなる。１１本のフラッシュ光源９の長手方向に平行なワイヤーは、フラッシュ光源９の直下に相当する部分には密度が高く、周辺部ほど密度が低くなるように配置した。複数の斜めのワイヤーは、平行なワイヤーを相互に連結すると共に、制限量を大きくする働きを兼ねている。
これらのステンレス製の編み目構造をもつ制限体１４をカラス板１２の上部、フラッシュ光源９の直下に置き、両端をガラス板１２とケーシング１７との間で挟み込んで固定した。
このような構成を持つ実施例の画像形成装置を用い、以下のトナーを用いて実験を行った。
参考例２（標準キャリアの製造）
ポリエステル樹脂（“タフトン”ＴＴＲ−２、花王（株）社製）  ２４重量％
磁性体（ＥＰＴ−１０００、戸田工業社製）                ７４重量％
荷電制御剤（“ボントロン”Ｓ−３４：オリエント化学社製）      １重量％
ワックス（ＬＵＶＡＸ−１１５１：日本精蝋社製）              １重量％
上記成分を十分混合した後、２軸押出機（ＰＣＭ−３０；池貝社製）で溶融、混練を行った。この混練物を冷却後粗粉砕機（ＵＧ−２１０ＫＧＳ：朋来鉄工所製）にて２ｍｍΦパスに粗粉砕し、これを中粉砕機（“ファインミル”ＦＭ−３００Ｎ：日本ニューマチック工業製）で中粉砕した後、微粉砕機（“セパレーター”ＤＳ−５ＵＲ：日本ニューマチック工業製）を用いて分級を行い重量平均粒径５０μｍの樹脂キャリアを得た。
参考例３
オリエント化学社製“ボントロン”Ｎ−０１を１９０℃、０．０１ＭＰａの真空加熱下で、６時間処理して荷電制御剤Ａを製造した。
参考例４
オリエント化学社製“ボントロン”Ｎ−０１を１６０℃、０．０２ＭＰａの真空加熱下で、１２時間処理して荷電制御剤Ｂを製造した。
参考例５
オリエント化学社製“ボントロン”Ｎ−０１を９０℃、０．０１ＭＰａの真空加熱下で、６時間処理して荷電制御剤Ｃを製造した。
参考例６
オリエント化学社製“ボントロン”Ｎ−０１を１６０℃、０．０２ＭＰａの真空加熱下で、６時間処理して荷電制御剤Ｄを製造した。
参考例７
オリエント化学社製“ボントロン”Ｎ−０１  １０ｇを１００ｇのメタノール（試薬特級ナカライテスク（株）社製）で３回メタノールを変えながら繰り返し洗浄して荷電制御剤Ｅを製造した。
実施例１
以下の成分を用いてトナーを製造した。
［トナー組成］
ポリエステル樹脂（“タフトン”ＴＴＲ−２、花王（株）社製）  ６０重量％
ポリエステル樹脂（“タフトン”ＴＴＲ−５、花王（株）社製）  １６重量％
磁性体（ＥＰＴ−１０００、戸田工業社製）  ２０重量％
カーボンブラック（キャボット社製；”リーガル“  ３３０Ｒ）    ２重量％
参考例３の荷電制御剤Ａ                                      ２重量％
上記成分を十分混合した後、２軸押出機（ＰＣＭ−３０；池貝社製）で溶融、混練後，ジェットミル粉砕機（ＰＪＭ−１００；日本ニューマチック工業社製）で微粉砕した後、風力分級機（Ａ−１２；アルピネ社製）で分級し、重量平均粒径が８μｍのトナーを得た。さらにトナーの流動性を向上させるために、疎水性シリカ微粉子（ヘキストジャパン社製；ＨＶＫ−２１５０）をトナーに対して１．２重量％を添加し、スーパーミキサー（ＳＭＶ−２０；カワタ社製）で混合してトナーを調整し、正帯電性のトナーを得た。
このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は９μｇ／ｇであった。
次に、このトナーを１０重量％に、参考例２で製造した樹脂キャリア９０重量％で配合して現像剤を調整し、参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い、画像品質の評価を行った。このプリンターには活性炭の量３００ｇのフィルターを用いた。初期および９０万印字後も良好な画像が得られた。また、初期、９０万印字後のフィルター通過後の排気ガス中のベンゼン量を測定したが、周囲大気レベルの１ｐｐｂとの間に有意差はなく、大気の変動レベル（０．３ｐｐｂ）以下であった。
ベンゼン量の測定は、フィルター通過部分のガスを個体捕集法（ｃａｒｂｏｔｒａｐ４００）で１Ｌ採取し、捕集管を熱脱離装置（ＴＤＵ）にセットし、熱脱離〜ＧＣ−ＦＩＤ法，ＧＣ／ＭＳ法により分析した。
実施例２
実施例１のトナーの組成で荷電制御剤Ａの代わりに荷電制御剤Ｂを用いた以外は同様にトナーを作成した。このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は１４μｇ／ｇであった。このトナーを用いて同様に現像剤を作成した。この現像剤を用いて実施例１と同様に参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い、画像品質の評価を行った。初期および９０万印字後も良好な画像が得られた。また、初期、９０万印字後のフィルター通過後の排気ガス中のベンゼン量を測定したが、周囲大気レベルの１ｐｐｂとの間に有意差はなく、大気の変動レベル（０．３ｐｐｂ）以下であった。
比較例１
実施例１の参考例３の荷電制御剤Ａの代わりに未処理のニグロシン系荷電制御剤である“ボントロン”Ｎ−０１を用いた以外は同様にトナーを作成した。このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は１００μｇ／ｇであった。このトナーを用いて実施例１と同様に現像剤を作成した。この現像剤を用いて実施例１と同様に参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い、画像品質の評価を行った。印字の結果、良好な画像が得られた。しかし、排気ガス中のベンゼン量を測定したところ、９ｐｐｂと大気レベル（１ｐｐｂ）より高く、フィルターを用いる必要があることが分かった。このため、活性炭の量３００ｇのフィルターを用いて印字を行ったところ、初期は周囲大気レベルの１ｐｐｂとの間には有意差はなかったが、６０万印字後でのフィルター通過後の排気ガス中のベンゼン量は２ｐｐｂと大気の変動レベルに対して優位であり、フィルターの交換が必要となった。
比較例２
実施例１の参考例３の荷電制御剤Ａの代わりに未処理のニグロシン系荷電制御剤である“ボントロン”Ｎ−１３を用いた以外は同様にトナーを作成した。このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は１５０μｇ／ｇであった。このトナーを用いて実施例１と同様に現像剤を作成した。この現像剤を用いて実施例１と同様に、参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い、画像品質の評価を行った。印字の結果、良好な画像が得られた。しかし、排気ガス中のベンゼン量を測定したところ、１０．５ｐｐｂと大気レベル（１ｐｐｂ）より高く、フィルターを用いる必要があることが分かった。このため、活性炭の量３００ｇのフィルターを用いて印字を行ったところ、初期は周囲大気レベルの１ｐｐｂとの間には有意差はなかったが、６０万印字後でのフィルター通過後の排気ガス中のベンゼン量は２ｐｐｂと大気の変動レベルに対して優位であり、フィルターの交換が必要となった。
比較例３
実施例１のトナーの組成で荷電制御剤Ａの代わりに荷電制御剤Ｃを用いた以外は同様にトナーを作成した。このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は７４μｇ／ｇであった。このトナーを用いて同様に現像剤を作成した。この現像剤を用いて実施例１と同様に参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い、画像品質の評価を行った。初期および７０万印字後も良好な画像が得られた。しかし、７０万印字後のフィルター通過後の排気ガス中のベンゼン量は２ｐｐｂと大気の変動レベル（０．３ｐｐｂ）に対して有意であり、フィルターの交換が必要となった。
実施例３
実施例１のトナーの組成で荷電制御剤Ａの代わりに荷電制御剤Ｄを用いた以外は同様にトナーを作成した。このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は３２μｇ／ｇであった。このトナーを用いて同様に現像剤を作成した。この現像剤を用いて実施例１と同様に参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い、画像品質の評価を行った。初期および９０万印字後も良好な画像が得られた。また、初期、９０万印字後のフィルター通過後の排気ガス中のベンゼン量を測定したが、周囲大気レベルの１ｐｐｂとの間に有意差はなく、大気の変動レベル（０．３ｐｐｂ）以下であった。
実施例４
実施例１のトナーの組成で荷電制御剤Ａの代わりに荷電制御剤Ｅを用いた以外は同様にトナーを作成した。このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は３６μｇ／ｇであった。このトナーを用いて同様に現像剤を作成した。この現像剤を用いて実施例１と同様に参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い、画像品質の評価を行った。初期および９０万印字後も良好な画像が得られた。また、初期、９０万印字後のフィルター通過後の排気ガス中のベンゼン量を測定したが、周囲大気レベルの１ｐｐｂとの間に有意差はなく、大気の変動レベル（０．３ｐｐｂ）以下であった。
実施例５
以下の成分を用いてトナーを製造した。
［トナー組成］
ポリエステル樹脂（“タフトン”ＴＴＲ−２、花王（株）社製）    ６０重量％
ポリエステル樹脂（“タフトン”ＴＴＲ−５、花王（株）社製）    １６重量％
磁性体（ＥＰＴ−１０００、戸田工業社製）  ２０重量％
カーボンブラック（キャボット社製；“リーガル”３３０Ｒ）  ２重量％
トリフェニルメタン系荷電制御剤（”コピーブルー”ＰＲ、ヘキスト社製）  ２重量％。
上記成分を十分混合した後、２軸押出機（ＰＣＭ−３０；池貝社製）で溶融、混練後、ジェットミル粉砕機（ＰＪＭ−１００；日本ニューマチック工業社製）で微粉砕した後、風力分級機（Ａ−１２；アルピネ社製）で分級し、重量平均粒径が８μｍのトナーを得た。さらにトナーの流動性を向上させるために、疎水性シリカ微粉子（ヘキストジャパン社製；ＨＶＫ−２１５０）をトナーに対して１２重量％を添加し、スーパーミキサー（ＳＭＶ−２０；カワタ社製）で混合してトナーを調整し、正帯電性のトナーを得た。
このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は２μｇ／ｇであった。
次に、このトナーを１０重量％に、参考例２で製造した樹脂キャリア９０重量％で配合して現像剤を調整し、参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い画像品質の評価を行った。このプリンターにはフィルターを用いず印字を行った。印字の結果、良好な画像が得られた。また、排気ガス中のベンゼン量を測定したが、周囲大気レベルの１ｐｐｂとの間に有意差はなく、大気の変動レベル（０．３ｐｐｂ）以下であった。
ベンゼン量の測定は、フィルター通過部分のガスを個体捕集法（ｃａｒｂｏｔｒａｐ４００）で１Ｌ採取し、捕集管を熱脱離装置（ＴＤＵ）にセットし、熱脱離〜ＧＣ−ＦＩＤ法，ＧＣ／ＭＳ法により分析した。
実施例６
実施例５のトリフェニルメタン系荷電制御剤である”コピーブルー”の代わりに“Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ  Ｂｌｕｅ  Ｂａｓｅ”ＳＭ（ヘキスト社製）を用いた以外は同様にトナーを作成した。このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は４μｇ／ｇであった。このトナーを用いて実施例５と同様に現像剤を作成した。この現像剤を用いて実施例５と同様に参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い、画像品質の評価を行った。印字の結果、良好な画像が得られた。また、排気ガス中のベンゼン量を測定したが、周囲大気レベルの１ｐｐｂとの間に有意差はなく、大気の変動レベル（０．３ｐｐｂ）以下であった。
実施例７
以下の成分を用いてトナーを製造した。
［トナー組成］
ポリエステル樹脂（“タフトン”ＴＴＲ−２、花王（株）社製）  ６０重量％
ポリエステル樹脂（“タフトン”ＴＴＲ−５、花王（株）社製）  １６重量％
磁性体（ＥＰＴ−１０００、戸田工業社製）  ２０重量％
カーボンブラック（キャボット社製；“リーガル”３３０Ｒ）      ２重量％
第４級アンモニウム塩化合物の荷電制御剤                        ２重量％。
（ＴＰ−３０２、保土ヶ谷化学社製）
上記成分を十分混合した後、２軸押出機（ＰＣＭ−３０；池貝社製）で溶融、混練後，ジェットミル粉砕機（ＰＪＭ−１００；日本ニューマチック工業社製）で微粉砕した後、風力分級機（Ａ−１２；アルピネ社製）で分級し、重量平均粒径が８μｍのトナーを得た。さらにトナーの流動性を向上させるために、疎水性シリカ微粉子（ヘキストジャパン社製；ＨＶＫ−２１５０）をトナーに対して１．２重量％を添加し、スーパーミキサー（ＳＭＶ−２０；カワタ社製）で混合してトナーを調整し、正帯電性のトナーを得た。このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は４μｇ／ｇであった。
次に、このトナーを１０重量％に、参考例２で製造した樹脂キャリア９０重量％で配合して現像剤を調整し、参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い、画像品質の評価を行った。このプリンターにはフィルターを用いず印字を行った。印字の結果、良好な画像が得られた。また、排気ガス中のベンゼン量を測定したが、周囲大気レベルの１ｐｐｂとの間に有意差はなく、大気の変動レベル（０．３ｐｐｂ）以下であった。
ベンゼン量の測定は、排気ガスを個体捕集法（ｃａｒｂｏｔｒａｐ４００）で１Ｌ採取し、捕集管を熱脱離装置（ＴＤＵ）にセットし、熱脱離〜ＧＣ−ＦＩＤ法，ＧＣ／ＭＳ法により分析した。
実施例８
実施例７の第４級アンモニウム塩化合物の荷電制御剤である“ＴＰ−３０２”の代わりにＴＰ−４１５（保土ヶ谷化学社製）を用いた以外は同様にトナーを作成した。このトナーの３３０℃９０秒加熱処理時のベンゼン発生量は２μｇ／ｇであった。このトナーを用いて同様に現像剤を作成した。この現像剤を用いて実施例７と同様に参考例１で示したＬＥＤプリンターにて画像出しを行い、画像品質の評価を行った。印字の結果、良好な画像が得られた。また、排気ガス中のベンゼン量を測定したが、周囲大気レベルの１ｐｐｂとの間に有意差はなく、大気の変動レベル（０．３ｐｐｂ）以下であった。
【産業上の利用可能性】
以上のとおり、本発明のトナー組成物の評価方法でトナー特性が良好であると判断されたトナーを用いることによってフィルターの交換寿命を長くできるか、もしくはフィルターを不用にできるため、プリンターのランニングコストを下げることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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