(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも樹脂と着色剤とからなるカラートナーに於て、該着色剤（但し、カーボンブラックは除く）の５０℃から３００℃まで加熱したときの熱減量が10.0重量％以下であることを特徴とする静電荷像現像用カラートナー。
【請求項２】
少なくとも樹脂と着色剤からなるカラートナーを含有する現像剤において、該着色剤（但し、カーボンブラックは除く）の５０℃から３００℃まで加熱したときの熱減量が10.0重量％以下であるカラートナーを含有することを特徴とする静電荷像現像剤。
【請求項３】
前記請求項２記載の現像剤を用いたカラー画像形成方法において、加熱ローラーと該加熱ローラーに圧接する加圧ローラーとにより未定着のトナー像を挟持搬送しながら加熱定着することを特徴とするカラー画像形成方法。
【請求項４】
前記請求項２記載の現像剤を用いたカラー画像形成方法において、固定設置された加熱体に対向して圧接かつ、回転し、フィルム材を介して記録材を該加熱体に圧接させる加圧部材によりトナー像を記録材上に加熱定着することを特徴とするカラー画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は静電荷像現像用カラートナーおよびそれらを含有するカラー現像剤に関し、特に連続使用時のオフセットや巻き付きのないカラートナーおよびそれらを含有する現像剤およびそれを用いたカラー画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来トナー像を記録材上に定着する手段としては、所定の温度に保たれた加熱ローラーと弾性層を有して該加熱ローラーに圧接する加圧ローラーにより、未定着のトナー像を保持した記録材を挟持搬送しながら加熱する熱ローラー方式が一般的に多く用いられている。この方式においては、熱によりトナーを軟化し、いわゆる紙などの転写材へ定着するため、熱のエネルギーがトナーの樹脂の軟化点以上に設定する必要がある。さらに、一般的に使用される熱ローラー定着方法における加熱ローラーは中央部に加熱体を有する中空のローラーが使用されている。この結果、熱をローラー表面に伝播するために多大なエネルギーを必要とし、熱ローラーが所定温度に達するまでに時間がかかり、時間を短縮するためにはさらに大きな熱源が必要となっている。即ち、熱源としてトナーの軟化点以上の温度となるものが使用されている。
【０００３】
一方、フルカラー画像形成においては、トナー中に着色剤として種々の顔料を使用しているが、顔料自体は種々の合成工程により形成された有機物であることから、種々の不純物を含んだ混合物であり、熱により分解が発生することがある。さらに、フルカラー画像では、一般の白黒画像と比較して画素率の高い画像を形成する場合が多い。この結果、いわゆるオフセット現象等により定着ローラーに対する付着が白黒画像よりも多くなっている。従来の熱ロール定着方法では、前述の様に、過大の熱源を有していることから、機械の立ち上げ時や、連続通紙時には定着ローラー表面温度が一時的に高くなる事が発生する。この高い温度中にオフセット等により付着したトナーが加熱され、前述の様な不純物を含んだカラートナーが分解されやすくなり、熱分解によって発生した低分子量成分が吸着しやすい。分解されて発生した低分子成分が定着ローラー表面に吸着することによって、定着ローラー表面の離型性が低下し、更にオフセット現象を引き起こす要因となっている。そして、オフセット現象の発生と共に画像の汚れや透明性の低下をも引き起こす問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の如き問題を解決するためになされたものであり、定着部材に対する汚染が無く、定着オフセットを発生せず、また、定着における画像汚れのないカラートナーおよびそれらを用いた現像剤を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の本発明の構成により解決することができた。即ち、
１．少なくとも樹脂と着色剤とからなるカラートナーに於て、該着色剤（但し、カーボンブラックは除く）の５０℃から３００℃まで加熱したときの熱減量が10.0重量％以下であることを特徴とする静電荷像現像用カラートナー
２．少なくとも樹脂と着色剤からなるカラートナーを含有する現像剤において、該着色剤（但し、カーボンブラックは除く）の５０℃から３００℃まで加熱したときの熱減量が10.0重量％以下であるカラートナーを含有することを特徴とする静電荷像現像剤
３．前記現像剤を用いたカラー画像形成方法において、加熱ローラーと該加熱ローラーに圧接する加圧ローラーとにより未定着のトナー像を挟持搬送しながら加熱定着することを特徴とするカラー画像形成方法。
【０００６】
▲４▼前記現像剤を用いたカラー画像形成方法において、固定設置された加熱体に対向して圧接かつ、回転し、フィルム材を介して記録材を該加熱体に圧接させる加圧部材によりトナー像を記録材上に加熱定着することを特徴とするカラー画像形成方法
によって達成された。
【０００７】
即ち、カラートナーの接触熱定着方法における不良の発生原因を解析したところ、一般にカラー顔料は有機合成法により調整されるため、カラー顔料の熱分解によって発生する低分子化合物が定着部材を汚染し、この汚染物質が原因となり、種々の不良を発生することを見いだした。ここで、カラー顔料自体の熱分解の発生原因には種々の要因があるが、特に、合成時に除去されずに顔料中に残存する不純物が原因であると推定された。
【０００８】
即ち、顔料自体は溶媒に対する溶解性が低く、合成終了後に精製することが困難なため、種々の不純物を有しているものが使用されており、この不純物が原因となったものと推定される。不純物を除去することによってカラー顔料自体の熱分解をおさえることができ、本発明を達成することが可能となったものである。
【０００９】
なお、本発明における熱減量の測定方法としては、50〜300℃までの熱を加えた状態での熱分解により発生する揮発性低分子量成分の減少量で示す。具体的には熱天秤にて、大気圧の条件下で50℃から300℃まで毎分10℃の条件で昇温し、その後300℃にて30分間放置し、初期から放置後までの熱分解により減少する重量の合計を求め、初期重量からの減量率を下記式に従って算出する。本発明ではこの条件での測定結果を示す。
【００１０】
式：熱減量＝（減少重量／初期重量）×100
更に本発明について詳細に説明する。
【００１１】
本発明のトナーは、結着樹脂と着色剤と必要に応じて使用されるその他の添加剤とを含有してなり、その平均粒径は体積平均粒径で通常、１〜30μm、好ましくは５〜20μmである。
【００１２】
トナーに使用される着色剤としては、顔料が使用される。特に、イエロー、マゼンタ、シアントナーに必要な顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー15:3，Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー15，Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー15：6，Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー68，Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド48−3，Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド122，Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド212，Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド57-1，Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー17，Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー81，Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー154等の顔料を挙げることができる。
【００１３】
顔料の熱減量を10重量％以下にするためには、不純物を除去することによって達成することができる。この方法としては、種々の方法があるが、例えば顔料の粒径を0.1mm以下の微粒子に粉砕し、極性溶媒で繰り返し洗浄する方法を挙げることができる。ここで、極性溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド（以下、DMSOと略す）等が適している。細かく顔料を粉砕して精製する目的は顔料の表面積を大きくすることで精製効率を高めるためである。粉砕した顔料を上記極性溶媒に投入し、常温或いは加温した状態で撹拌を行う。加熱温度は20〜100℃までが適切である。その理由としては常温以下では溶媒の洗浄効果が低くなり不純物が除去されにくい事が挙げられる。精製が終了した顔料は濾過した後水洗を繰り返し行い、極性溶媒を完全に置換してからアルコール等で洗浄して乾燥させる。こうして精製した顔料を着色剤として使用することにより本発明を達成することができる。
【００１４】
一方、黒色トナーとしては従来から使用されているカーボンブラックを使用することができる。
【００１５】
樹脂としては特に制限されず、従来公知の種々の樹脂が用いられる。例えば、スチレン系樹脂・アクリル系樹脂・スチレン／アクリル系樹脂・ポリエステル樹脂等が挙げられる。
【００１６】
その他の添加剤としては例えばサリチル酸誘導体・アゾ系金属錯体等の荷電制御剤、低分子量ポリオレフィン・カルナウバワックス等の定着性改良剤等が挙げられる。
【００１７】
また、流動性付与の観点から、無機微粒子を着色粒子に添加してもよい。無機微粒子としてはシリカ・チタニア・アルミナ等の無機微粒子が好ましく、更に、これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤等によって疎水化処理されていることが好ましい。
【００１８】
トナーはキャリアと混合され、二成分現像剤として使用される。二成分現像剤を構成するキャリアとしては鉄・フェライト等の磁性材料粒子のみで構成される非被覆キャリア、磁性材料粒子表面を樹脂等によって被覆した樹脂被覆キャリアの何れを使用してもよい。このキャリアの平均粒径は体積平均粒径で30〜150μmが好ましい。
【００１９】
〈画像形成方法〉
本発明の現像剤が適用される画像形成方法としては、特に限定されるものではないが、カラー画像を形成するために、感光体上でカラー画像を形成する方式が好ましい。この場合には、カラー画像を逐次感光体上に形成するために、薄層形成方式の現像方式により非接触状態で現像を行うことが好ましい。
【００２０】
薄層形成方式とは現像剤担持体表面に現像領域で20〜500μmの現像剤層を形成する方式を示す。この薄層形成を行う場合には磁気の力を使用する磁性ブレードや現像剤担持体表面に現像剤層規制棒を押圧する方法等がある。さらに、ウレタンブレードや燐青銅板等を現像剤担持体表面に接触し現像剤層を規制する方法もある。
【００２１】
現像剤担持体としては、担持体内部に磁石を内蔵した現像器が用いられ、現像剤担持体表面を構成するものとしてはアルミニウムや表面を酸化したアルミニウム或いはステンレス製のものが用いられる。
【００２２】
押圧規制部材の押圧力としては１〜15gf／mmが好適である。押圧力が小さい場合には規制力が不足するために搬送が不安定になり、一方、押圧力が大きい場合には現像剤にたいするストレスが大きくなるため、現像剤の耐久性が低下する。好ましい範囲は３〜10gf／mmである。
【００２３】
現像剤担持体と感光体表面の間隙は現像剤層よりも大きいことが好ましい。更に現像バイアスとしてＤＣ成分のみ付与する方法でも良いし、ＡＣバイアスを印加する方式の何れでも良い。
【００２４】
現像剤担持体の大きさとしては直径が10〜40mmφのものが好適である。直径が小さい場合には現像剤の混合が不足し、トナーに対して帯電付与を行うに十分な混合を確保することが困難となり、直径が大きい場合には現像剤に対する遠心力が大きくなり、トナーの飛散の問題を発生する。
【００２５】
〈定着方法〉
本発明のフルカラートナーを用いた現像剤が適用される定着方法は、従来公知の方法を用いることができるが、好ましくは、所定の温度に保たれた加熱ローラーと弾性層を有して該加熱ローラーに圧接する加圧ローラーにより、未定着のトナー像を保持した記録材を挟持搬送しながら加熱する熱ローラー方式、或いはライン状に固定設置された加熱体とフィルムを介して記録材を該加熱体に圧接してトナー像を記録材上に加熱定着する加熱体フィルム加熱方式が好ましく用いられる。
【００２６】
熱ローラー方式としては、中空のアルミニウム等のシリンダーに対して表面にテフロン、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）等の離型剤をコートしたものが加熱ローラーとして使用される。中空のシリンダーの直径は15〜50mmのものが好ましく、さらに、好ましくは20〜40mmである。このシリンダー中には加熱用にヒーターを内蔵することが必要である。このヒーターの温度としては、トナーの軟化点にも依存するが、200〜400℃の温度を発生するものが使用される。また、下ローラーにはシリコンオイル等を含浸したパッドやシリコンオイルを塗布する装置を設置しても良い。
【００２７】
図１に熱ローラー型定着装置を有する電子写真装置の断面図を示す。
【００２８】
１は上ローラーの加熱ローラーを示し、２は下ローラーの被覆加圧ローラーを示し、３は熱源を示す。４はクリーニングローラーを示し、上ローラーの周辺温度は温度センサー11により検知され所定温度に制御される。
【００２９】
一方、フィルム加熱方式はライン状に固定設置された加熱体と、該加熱体に対向して圧接かつ回転し、フィルム材を介して記録材を該加熱体に圧着させる加圧部材によりトナー像を記録材上に加熱定着する方法である。
【００３０】
更に詳しくは、装置に固定支持された低熱容量のライン状態加熱体は厚さ0.2〜5.0mm、好ましくは0.5〜3.5mm、幅10〜15mm、長手長240mmのアルミナ基盤に抵抗材料を1.3mmに塗布したもので両端より通電される。通電はＤＣ100Ｖの周期25ｍsecのパルス波形で温度センサーにより制御された温度・エネルギ放出量に応じたパルス幅に変化させて与える。低熱容量ライン状加熱体のおいて温度センサーで検出された温度Ｔ１の場合、抵抗材料に対向するフィルム材の表面温度Ｔ２はＴ１よりも低い温度となる。ここで、Ｔ１は140〜220℃が好ましく、Ｔ２の温度はＴ１の温度と比較して0.5〜10℃低いことが好ましい。また、フィルム材がトナー定着表面より剥離する部分におけるフィルム材表面温度Ｔ３はＴ２とほぼ同等である。この様にエネルギー制御・温度制御された加熱体に当接して定着フィルムは移動する。このライン状固定加熱体定着方式の模式図を図１に示す。この定着フィルムとして挙げられるのは、厚みにして10〜35μmの耐熱フィルム、例えば、PSe・PFA・ポリイミド・ポリエーテルイミド等に少なくともPTFE・PAF等のフッ素樹脂に導電剤を添加した離型剤層を５〜15μm被覆させたエンドレスフィルムである。一般的には総厚10〜100μm、フィルム材駆動は駆動ローラと従動ローラによる駆動とテンションにより図１の矢印方向にシワ・ヨレがなく搬送される。定着線速は40〜270mm／secが好ましい。加圧ローラはシリコンゴム等の離型性の高いゴム弾性層を有し、総圧２〜30kgでフィルム材を介して加熱体と加圧し、圧接回転する。
【００３１】
図２（ａ）には無端状（エンドレス）フィルムを介してライン加熱体を圧接する定着装置を有する電子写真装置の断面図であり、トナー画像が転写された紙等の転写材が圧接ローラー33によりフィルム材34を介してライン状加熱体35に圧接加熱され定着される。また、上記はエンドレスシートを用いた説明であるが、図２（ｂ）に示したごとく、シート送り出し軸31および巻き取り軸32を使用し有端のフィルム材であってもよい。本発明のカラートナーを用いた画像形成方法においては、特にライン状加熱体を用いた定着方法が適する。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明について実施例により説明するが、本発明は無論これらの実施例に限定されるものではない。なお、以下において「部」は重量部を表す。
【００３３】
実施例１
〈着色剤の精製〉
下記に示す様に着色剤を約0.1mm以下の微粒子に粉砕して極性溶媒であるジメチルホルムアミドに投入し、常温で撹拌を行った後濾過し、濾過物を再度ジメチルホルムアミドに投入して精製する工程を数回繰り返した後、水洗を繰り返し行い、ジメチルホルムアミドを完全に置換した後アルコール洗浄して乾燥させる方法を用いて種々の顔料を精製した。その結果を下記表１に示す。
【００３４】
なお、熱減量は下記評価方法で測定した。
【００３５】
熱天秤（ＴＧＡ−50：島津製作所製）にて、大気圧の条件下で50℃から300℃まで毎分10℃の条件で昇温し、その後300℃にて30分間放置し、初期から放置後までの熱分解により減少する重量の合計を求め、減量率を下記式にしたがって算出した。
【００３６】
熱減量＝（減少重量／初期重量）×100
【００３７】
【表１】
0003810101.tif 000002
【００３８】
〈トナー〉
ポリエステル樹脂：100部
ポリプロピレン：５部
に下記表２に記載の様に着色剤をそれぞれ添加し、混練・練肉・粉砕・分級し、体積平均粒径８μmの粉末を得た。更にこの粉末100部と、疎水性シリカ微粒子（粒径16nm）2.0部とをヘンシェルミキサーで混合し、トナーを得た。
【００３９】
【表２】
0003810101.tif 000003
【００４０】
なお、黒トナーとして、カーボンブラックを８部使用した他は同様にして黒トナーを得た。これをＢｋトナー１とする。
【００４１】
〈キャリア〉
体積平均粒径が60μmのフェライトキャリアにスチレンアクリル樹脂を被覆して樹脂被覆キャリアを使用した。
【００４２】
〈現像剤の作製〉
上記キャリアと前述の各トナーとをＶ型混合機を用いて混合し、トナー濃度が７％の現像剤を作製した。
【００４３】
下記表３に現像剤調整例を示す。
【００４４】
【表３】
0003810101.tif 000004
【００４５】
〈実写評価〉
コニカ製の9028を改造して使用した。現像条件を下記に示す。
【００４６】
感光体は積層型有機感光体を用いた。
【００４７】
感光体表面電位＝−550Ｖ
ＤＣバイアス  ＝−250Ｖ
ＡＣバイアス  ＝Ｖｐ-ｐ；−50〜−450Ｖ
Ｄsd          ＝300μm
押圧規制力    ＝10gf／mm
押圧規制棒    ＝ＳＵＳ416（磁性ステンレス製）／直径３mm
定着装置としては図１に示す熱ローラー定着装置を使用した。即ち、上ローラー１はＰＦＡを被覆した直径30mmで肉厚５mmの中空アルミニウムのローラーを使用し、中央に加熱用の熱源３を有している。定着温度は上ローラーの温度が180℃になるように設定した。このため、加熱用の熱源としては280℃までの発熱が可能なものを用いた。さらに、下ローラー２は直径30mmのシリコンゴムで形成されたゴムローラーを使用した。
【００４８】
なお、この場合環境条件として、30℃／80％ＲＨの条件で評価を実施した。評価は40000枚の画素率＝50％の画像を印字し、下記に示す評価項目について評価を実施した。
【００４９】
〈評価項目〉
▲１▼画像汚れ
複写画像を目視により観察し、何枚複写後に画像汚れが発生したかによって判定した。
【００５０】
▲２▼色再現性
初期と40000枚目の複写画像を目視によって観察し、色再現性については下記４段階に分類して判定した。
【００５１】
◎；色再現性が非常に優れる
○；色再現性が優れる
×；色再現性がやや劣る
××；色再現性が悪い
▲３▼ＯＨＰ透過率
付着量が0.7mg／cm2であるベタ画像の出力を行い、得られた画像の透過性について下記の方法にて評価、比較を行った。
【００５２】
上記条件によって定着した画像について、日立製作所「330型自記分光光度計」によりトナーが担持されていないＯＨＰシートをリファランスとして画像の可視分光透過率を測定し、イエロートナーでは650nmと450nmとでの透過率の差、マゼンタトナーでは650nmと550nmでの分光透過率の差、シアントナーでは500nmと600nmでの分光透過率の差を求め、ＯＨＰ画像の透過性の尺度とした。この値が60％以上である場合、良好な透過性であると判断し得る。
【００５３】
評価結果を表４に示す。
【００５４】
【表４】
0003810101.tif 000005
【００５５】
表４から明らかなように、本発明の構成により、初期から40000枚の現像まで画像汚れはなく、色再現性も良好であり、ＯＨＰ透過率も低下が少なく良好な性能を示す。
【００５６】
実施例２
実施例１で作成した現像剤を用い、実施例１と同様にして、露光、現像を行い、定着部に関しては、下記に示す条件に改造して使用した。
【００５７】
定着法を図２（ａ）に示すエンドレスシート定着器に変更した。
【００５８】
0003810101.tif 000006
なお、評価も実施例１と同様に評価を行った。
【００５９】
評価結果を表５に示す。
【００６０】
【表５】
0003810101.tif 000007
【００６１】
表５から明らかなように、本発明の構成により、初期から40000枚の現像まで画像汚れはなく、色再現性も良好であり、ＯＨＰ透過率も低下が少なく良好な性能を示す。
【００６２】
【発明の効果】
樹脂と着色剤とからなるカラートナーに於て、該着色剤の熱減量が10.0重量％以下とすること、また現像剤を現像領域へ20〜500μmの現像剤層を形成して搬送する現像方法に使用する現像剤として、前記カラートナーを含有する現像剤を用いることにより、定着部材に対する汚染が無く、定着オフセットを発生せず、また、定着における画像汚れのない、色再現性の優れたカラートナーおよびそれらを用いた現像剤を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱ローラー型定着装置を有する電子写真装置の断面図
【図２】フィルムを介してライン加熱体を圧接する定着装置を有する電子写真装置の断面図
【符号の説明】
１  加熱ローラー
２  下ローラー
３  熱源
31  シート送り出し軸
32  シート巻き取り軸
33  圧接ローラー
34  フィルム材
35  ライン状加熱体
【図１】
0003810101.tif 000008
【図２】
0003810101.tif 000009