JPH03107865A - 光導電性トナー及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光導電性トナーを用いた画像形成装置に関する
。

［従来の技術］ 従来の光導電性トナーを使用した画像形成装置として、
黒色の印字をする場合、例えば光導電剤として色素増感
Ｚ　ｎ　Ｏ，色素増感ＴｉＯ２等の無機材料、あるいは
フタロシアニン、キナクリドン、ベンジジン系等の有機
光導電体を用い、シアン、マゼンタ、イエローに着色さ
れた３色混合系が用いられてきた。さらに別の方法とし
ては上記光導電剤とカーボン・ブラック等の黒色の着色
剤の混合されたトナーが用いられてきた。この場合色素
増感ＺｎＯが光導電剤としては多く用いられている。ま
た、それらを用いたプロセスの例としては特開昭６０−
３１１５０に示されているものがあった。

従来の光導電性トナーを用いた画像形成装置の光源とし
ては可視光の物が用いられてきた。半導体レーザーを用
いた画像形成装置としては光導電性トナーを用いた特願
昭６３−２８９０９４のものがあった。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の光導電性トナー及び光導電性トナーを用
いた画像形成装置には以下の課題が指摘され、解決が望
まれている。

１４　　光導電機能発現のため顔料の添加量が過剰な割
合で作製されるためトナーとしての帯電性、定着性が悪
くなる。

２、使用する無機顔料自体が色を持つため添加量が多く
なるとトナーとしての色調及び色再現性が悪くなる。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであって、そ
の目的とするところは、近赤外領域に感度を有し、光導
電性トナーの帯電性や感度等を維持しつつ、定着性の良
好な黒色の鮮明な画像を再現性良く得ることを可能にす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光導電性トナニは、光導電性無機顔料が多孔性
の微結晶粉末であることを特徴とする。

また微結晶粉末としては、比表面積が２０〜１゜０００
ｍ２／ｇ、　　吸油量が５０〜４００　ｍ　１　／　１
００ｇのものであることを特徴とする。

また画像形成装置は、上記光導電性トナーを使用するこ
とを特徴とする。また、光源として半導体レーザーを使
用することを特徴とする。

［作用］ 光導電性顔料を樹脂中に分散させて導電性を発現させる
ためには樹脂中に顔料による導通チェーンを形成してや
らなくてはならない、また同時にトナーとした場合、導
電チェーンを形成するために顔料を過剰に添加すると定
着性や帯電性に悪影響を及ぼすようになる。

多孔性の、表面積が大きく、吸油量の大きな顔料を用い
た場合、凝集力が強く、樹脂中でストラフチャーを作り
易くなり少ない添加量で導電チェーンの形成が可能とな
る。これにより帯電性を維持しつつ、光応答性、定着性
の良好な光導電性トナーを作製することが可能になる。

さらに上記光導電性トナーを用いて画像形成装置を構成
することで色再現性に優れ印字が可能になる。さらに増
感色素を選ぶことで半導体レーザーが使用できるように
なり、装置のコスト・ダウンが可能になる。

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

［実施例コ 本発明の光導電性トナーの構成を以下に示す。

基本的には光導電性顔料、増感剤、結着定着用樹脂、及
び着色剤が用いられる。

光導電性顔料としては次のものが用いられる。

酸化亜鉛、酸化チタン、硫化亜鉛、セレン、硫化カドミ
ウム、α−シリコン。

増感剤は光導電材料及び感光波長域により任意の染料を
選ぶことができる。例えばトリフェニルメタン染料、ジ
アリルメタン染料、モノメチンシアニン、トリメチンシ
アニン、ペンタメチンシアニン、ヘプタメチンシアニン
、スチリル染料、オキソノール、メロシアニン、錯シア
ニン、アゼニウム染料、アゾ染料、アントラキノン染料
、インジゴ染料、ビニレン染料、アゾメチンが用いられ
る。これらの種類の染料の例としては、ローズベンガル
、アクリジンオレンジ、ローダミンＢ、エリスロシン、
エオシン、フルオレッセイン、ブリリアントグリーン、
クリスタルバイオレット等がある。

着色剤としては以下のものが使用可能である。

ニグロシン染料、アニリンブルー　カルコオイルブルー
　クロムイエロー　ウルトラマリンブルーュポンオイル
レッド、キノリンイエローメチレンブルークロリド、フ
タロシアニンブルーマラカイトグリーンオキサレート、
ランプブラック、オイルブラック、アゾオイルブラック
、ローズベンガル、クリスタルバイオレット、ローダミ
ンＢ。今回黒色着色剤としてはアゾ系の含金染料を用い
ることとした。

結着定着用樹脂として用いられる樹脂としては公知の絶
縁性熱可塑性樹脂が使用可能で、ポリアクリレート、ポ
リメタクリレート等のアクリル樹脂及びその共重合体、
ポリスチレン、ポリ−１−メチルスチレン等のスチレン
樹脂及びその共重合体、ポリビニルクロライド、ポリビ
ニリデンクロライド、ポリビニルフルオライド、ポリビ
ニリデンフルオライド、ポリエステル樹脂及びその共重
合体、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、ボリア
リレート樹脂が単独で、あるいは混合されて使われる。

本発明の具体的例を以下に示すが本発明がこれらに限定
されるものでないことは言うまでもない。

［実施例１］ 本発明に示される光導電性トナー（以下フオトナーと呼
ぶ。）の組成及び製法を以下に示す。

酸化亜鉛・・・２０重量部 増感色素・・・０，０２重量部 エチルアルコール・・・４０重量部 増感色素としては半導体レーザーを光源に考えるため、
下記構造のシアニン色素を採用した。

実施例１の増感色素 酸化亜鉛としては以下のものを用いた。

比表面積・・・１００ｍ２／ｇ 吸油量・・・・１６０ｍｌ／１００ｇ 上記材料を混合し、超音波で均一に分散、吸着させた。

・吸着後、遠心分離により溶媒であるエチルアルコール
を除去し、乾燥した色素吸着酸化亜鉛を得る。

次に下記の材料をメチルエチルケトン溶媒中で溶解し、
樹脂着色溶液を作製した。

アクリル樹脂・・・６０重量部 黒色染料−１・・・２０重量部 黒色染料−１は近赤外を透過する性質を持つもので第２
図に示すような、ナフタレン環とアゾカップリングを有
し、ＭｅとしてＣｒ、ｘ、、Ｘｓが長鎖メチル基、Ｘ２
．　　Ｘ４が長鎖エチル基のものを採用した。

この溶液中に上記の色素吸着酸化亜鉛を加え、樹脂中で
均一分散になるようさらに超音波分散する。このように
して原料溶液を固形分５％になるよう作製し、スプレー
ドライ法により約１０μｍのフォトナーを作製した。

次に、第１図に本発明の光導電性トナーを用いた画像形
成装置のプロセスの概略を示す。基本構成は、ドラム、
二成分現像器、書き込み用光学系、コロナ転写器、ヒー
トロール、クリーニングブラシよりなる。

次にプロセスの説明を行う。ドラム表面は誘電体９で形
成され、内側の導電性基板１０は接地されている。二成
分磁気ブラシ２により摩擦帯電された現像剤１を現像電
界印加中に、露光系３で光照射し像形成を行う。酸化亜
鉛を増感色素により近赤外増感しているため１．光源は
安価な半導体レーザーが使用できる。光照射を受は導電
化されたトナーのみ電荷注入され誘電体表面に一層付着
される。この現像された導電性トナーにコロナチャージ
ャー１１でコロナ照射し抵抗回復させ、転写部では普通
紙８を通して通常の静電転写で紙上に像形成する。次に
ヒートロール６により永久定着させる。ドラム上に残っ
たトナーはクリーニングブラシ７で除去する。本プロセ
スを通して実際に画像形成したところ、３００ＤＰ　Ｉ
の解像度で、２０ＰＰＭの印字スピードが得られた。黒
のベタ画像はＯ，Ｄ値で１．５以上が確保された。また
、１万回の印字テストで良好な画像が再現性良く得られ
た。この時の露光系の光量はｌ　Ｏｅ　ｒ　ｇ　／　ｃ
ｍ２で書き込みを行った。この方式では現像と露光を同
時に行うためスピードアップが図られ、電荷注入により
一層だけ現像されるので地汚れもなく、像の切れの良い
印字が可能となった。こうした印字結果は無機顔料の添
加量に対してフオトナーが光応答性を示したものであり
、また、鮮明で再現性のよい印字は添加量の割合が少な
いごとによる効果と考えられ、　　トナーとしての普通
紙定着性、黒色の印字法度が所望の設計通り機能してい
ることを示すものである。

［実施例２コ 本発明のフオトナー構造として表面は光応答性のため酸
化亜鉛を含む組成で、内核は定着性確保のため樹脂を過
剰にした二重構造のマイクロカプセルトナーが作製でき
る。

マイクロ力プセルフオトナーの組成及び製法をを以下に
示す。

まず粒径的１０μｍのスチレン粒子を用い、黒色染料−
１のアルコール溶液中で直接染色してこれを内核用粒子
とする。

次に以下の溶液を作製する。

酸化亜鉛・・・２０重量部 シアニン色素・・・０．０２重量部 エチルアルコール・・・１００重量部 ブチラール樹脂・　・８０重量部 壇感色素は実施例１と同様なものを用いた。

まず上記材料の内樹脂を除いて混合し、超音波で均一に
分散、吸着させた。

次にこの分散液中に樹脂を加え同様に超音波分散させて
酸化亜鉛分散樹脂溶液を作製する。さらにこの樹脂溶液
中に内核粒子を添加し引き続いて超音波で均一分散させ
る。このようにして原料溶液を固形分１０％になるよう
作製し、スプレードライ法により表面コートされたフオ
トナーを作製した。電子顕微鏡の観察によれば約１μｍ
の厚みで酸化亜鉛分散膜がコートされていることが確認
された。

このマイクロカプセルプオトナーを用いて実施例１のプ
ロセスにかけたところ良好な印字が得られた。このこと
は表面での絶縁性が確保され、摩擦帯電性、転写性に期
待通り作用し、また光応答性、内核粒子での定着性、着
色性が設計通り機能していることを示す。

［実施例３］ 本発明のマイクロ力ブセルフオトナーにおける外殻感光
層の顔料の添加量を以下のように変えたフオトナーで印
字実験を行った。この比率は酸化亜鉛として比表面積１
００ｍ”７ｇ、吸油１１１６０ｍ　ｌ　／　１００　ｇ
のものの場合の値である。酸化亜鉛が変われば最適な割
合が変わるのは言うまでもない。

第１表 この表からもわかる通り、酸化亜鉛顔料の添加量が２％
〜９０％で印字は可能で、鮮明さと感度の点から望まし
くは、５％〜７５％にとることが適当である。この範囲
では本発明のフォトナーが表面での絶縁性が確保された
うえで光応答性が発現し、普通紙定着性がよく、さらに
鮮明な色調で再現性の良い印字が可能であり、このこと
は本発明のフオトナーが設計通り機能していることを示
すものである。

［実施例４］ 本発明のフォトナーにおいて、通常の分散タイプでの顔
料添加量の割合を変えた場合の印字実験の結果を示す。

この場合も酸化亜鉛の条件は実施例３と同様である。

第２表 第３表 第４表 この表からもわかる通り、酸化亜鉛顔料の添加量が０．
２〜５で印字は可能で、鮮明さと感度の点から望ましく
は０．２５〜１にとることが適当である。この範囲では
本発明のフォトナーは帯電性を確保して、かつ光応答性
が発現し、定着性も良好で、鮮明な色調で再現性の良い
印字が可能である。このことは本発明のフォトナーが設
計通り機能していることを示すものである。

［実施例５］ 本発明のフオトナーにおいて、通常の分散タイプでの顔
料の物理的組成を変えた場合の印字実験の結果を示す。

この場合の酸化亜鉛顔料／樹脂の比は１としたものを使
用した。

この表からもわかる通り、酸化亜鉛顔料の比表面積が２
０ｍ２／ｇ〜で印字は可能で、鮮明さと感度の点から大
きければ大きいほど良い。

また、吸油量は比表面積との兼ね合いもあるかが５０〜
４００ｍｌ／１００ｇのものが顔料分散性、トナーとし
ての普通紙への定着性の上で良好である。５０ｍｌ／１
００ｇ以下の物では樹脂に対する分散性が不十分で、４
００　ｍ　ｌ　／　１００　ｇ以上になってくると定着
性を検討し直さなければならなくなる。

以上実施例を述べたが、本発明のフォトナーを用いたプ
ロセスは、以上の実施例のみならず、光導電性トナーを
用いた全てのプロセスに応用可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、光導電性無機顔料が
多孔性の微結晶粉末を用いたことで、導電性チェーンを
形成しやすくなり、この微結晶粉末として、比表面積が
２０〜１，０００ｍ２／ｇ、吸油１が５０〜４００　ｍ
　ｌ　／　１００　ｇのものを用いたことで少ない顔料
添加里で光応答性を発現することが可能になった。

また上記光導電性トナーを使用した画像形成装置は、光
源として光量の小さい半導体レーザーを使用することが
可能になり、画像形成装置のイニシャルコストを低減で
きるようになった。

本発明による光導電性トナーを使用した画像形成装置を
用いるならば、近赤外領域に感度を有し、光導電性トナ
ーの帯電性や感度等を維持しつつ、定着性に優れ、また
画像が鮮明に、再現性良く得られる小型・簡略したプロ
セスの装置を提供することを可能にするという効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の画像形成装置を用いたプロセスを表
す図。 第２図は本発明の光導電性トナーに用いられる黒色染料
の構成を表す図。 ２、二成分磁気ブラシ現像器 ３、露光系 フオトナー コロナ転写器 ヒートロール クリーニングブラシ 普通紙 コロナチャージャー 以　　上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも光導電性無機顔料、結着樹脂からなる
   光導電性トナーにおいて、該光導電性無機顔料が多孔性
   の微結晶粉末であることを特徴とする光導電性トナー。
2. （２）光導電性無機顔料として用いる微結晶粉末が、比
   表面積が２０〜１，０００ｍ＾２／ｇ、吸油量が５０〜
   ４００ｍｌ／１００ｇのものであることを特徴とする請
   求項１記載の光導電性トナー。
3. （３）請求項１記載の光導電性トナーを用いることを特
   徴とする画像形成装置。
4. （４）光源として半導体レーザーを用いることを特徴と
   する請求項３記載の画像形成装置。