説明

電子写真用トナーとそれを用いた画像形成方法及び画像形成装置

【課題】極微小粒径化された半導体ナノ粒子蛍光体を含有する電子写真用トナーであって、任意の発光波長が選択できる蛍光発光性の電子写真用トナーを提供する。また、当該蛍光発光性の電子写真用トナーを用いた画像形成方法及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】半導体ナノ粒子蛍光体が含有されていることを特徴とする電子写真用トナー。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蛍光発光性の電子写真用トナーとそれを用いた画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子写真方式を利用したプリンター/複合機は、従来のオフィス領域にとどまらず、プロダクションプリント市場で使用される機会が増えてきた。一方、当該複合機等のメーカーによって認定されていないサードパーティ製等のトナーを使用するトラブルの発生という問題が生じてきており、その対策として、電子写真用トナーにおいて、それが使用されるプリンター/複合機のメーカーによる純正品や認定品であるか否かが容易に判定できるものが望まれている。
【0003】
トナー自体の真贋判定としては、特許文献1に、近赤外光により励起されて近赤外領域の光を発する蛍光体を含有する電子写真用トナーが開示されている。しかしながら、発光の検出のためには赤外センサーなど特別な装置が必要であり、より簡便な方法で検出するためには十分な方法ではない。
【0004】
また特許文献2では、通常は無色で紫外線を照射することにより可視発光する蛍光体を含有する蛍光トナーが開示されている。これらを利用すれば容易に真贋判定が可能であるが、使用される無機蛍光体は、組成により発光波長が決まっており、ロット管理など、より詳細な判定を実施するためには、工業的にもコスト的にも困難になる。また、近年、高画質化や環境負荷の低減のために、トナーの小粒径化が進められているが、前記無機蛍光体は粒径も大きく、これらの技術に組み入れることは困難である。
【0005】
また、特許文献3には、証券発行装置による改竄や偽造防止のために、証券の券面の印刷項目を透明蛍光トナーで印刷可能にする技術が開示されているが、実際に使用する透明蛍光トナーについては言及されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−275830号公報
【特許文献2】特開2007−17718号公報
【特許文献3】特開2004−102008号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記問題・状況にかんがみて成されたものであり、その解決課題は、極微小粒径化された半導体ナノ粒子蛍光体を含有する電子写真用トナーであって、任意の発光波長が選択できる蛍光発光性の電子写真用トナーを提供することである。また、当該蛍光発光性の電子写真用トナーを用いた画像形成方法及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
【0009】
1.半導体ナノ粒子蛍光体が含有されていることを特徴とする電子写真用トナー。
【0010】
2.前記半導体ナノ粒子蛍光体が、外添剤として添加されていることを特徴とする前記1に記載の電子写真用トナー。
【0011】
3.前記半導体ナノ粒子蛍光体の平均粒径が、1nm以上10nm以下であることを特徴とする前記1又は前記2記載の電子写真用トナー。
【0012】
4.前記半導体ナノ粒子蛍光体が、シリコン(Si)を含有していることを特徴とする前記1から前記3のいずれか一項に記載の電子写真用トナー。
【0013】
5.感光体表面に形成された潜像を、電子写真用トナーにより現像する画像形成方法であって、前記1から前記4のいずれか一項に記載の電子写真用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
【0014】
6.前記1から前記4のいずれか一項に記載の電子写真用トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【0015】
本発明の上記手段により、極微小粒径化された半導体ナノ粒子蛍光体を含有する電子写真用トナーであって、任意の発光波長が選択できる蛍光発光性の電子写真用トナーを提供することができる。また、当該蛍光発光性の電子写真用トナーを用いた画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
【0016】
これにより、紫外線照射等による励起により生じた蛍光発光に基づき容易にトナーの真贋が判定できる。また、高画質化された画像により、セキュリティの高い文書の発行が容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明のトナーが好ましく用いられる画像形成装置の一例を示す概略図
【図2】蛍光体の前駆体作製のためのY字形反応装置の概念図
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の電子写真用トナーは、半導体ナノ粒子蛍光体が含有されていることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項6に係る発明に共通する技術的特徴である。
【0019】
本発明の実施態様としては、本発明の効果の観点から、前記半導体ナノ粒子蛍光体が、外添剤として添加されている態様であることが好ましい。また、当該半導体ナノ粒子蛍光体の平均粒径が、1nm以上10nm以下であることが好ましい。さらには、当該半導体ナノ粒子蛍光体が、シリコン(ケイ素:Si)を含有していることが好ましい。
【0020】
本発明の電子写真用トナーは、感光体表面に形成された潜像を、電子写真用トナーにより現像し、画像形成支持体上に転写した後に定着し画像を形成するとともに、感光体上に残留するトナーをブレードによりクリーニングする態様の画像形成方法及び画像形成装置に好適に用いることができる。
【0021】
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態について詳細な説明をする。
【0022】
(半導体ナノ粒子蛍光体)
近年、分析化学、分子生物学及びナノ構造体の解析分野における標識材料として、蛍光色素やナノ粒子蛍光体が提案されている。特にナノ粒子蛍光体は、蛍光色素に比べて、大きさや材質を選択することにより、およそ400〜2000nmの範囲で比較的自由に発光ピーク波長を設定することができること、ストークスシフトを広くとることができ、励起光との重なりやバックグラウンドによるノイズ影響を小さくすることで検出能を高めることができること、また褪色が非常に少ないため、長時間の動態観察が可能であることなど、利点が非常に多い。
【0023】
一般に、ナノメートルサイズの半導体物質で量子閉じ込め(quantum confinement)効果を示す物質は「量子ドット」と称されている。このような量子ドットは、半導体原子が数百個から数千個集まった10数nm程度以内の小さな塊であるが、励起源から光を吸収してエネルギー励起状態に達すると、量子ドットのエネルギーバンドギャップに相当するエネルギーを放出する。したがって、量子ドットの大きさまたは物質組成を調節すると、エネルギーバンドギャップを調節することができて様々な水準の波長帯のエネルギーを利用することができる可能性があると考えられている。
【0024】
(半導体ナノ粒子蛍光体の形成材料)
本発明に係る半導体ナノ粒子蛍光体は種々の半導体材料を用いて形成することができる。例えば、元素の周期表のIV族、II−VI族、及びIII−V族の半導体化合物を用いることができる。
【0025】
II−VI族の半導体の中では、特に、MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、HgS、HgSe及びHgTeを挙げることができる。
【0026】
III−V族の半導体の中では、GaAs、GaN、GaP、GaSb、InGaAs、InP、InN、InSb、InAs、AlAs、AlP、AlSb及びAlSが好ましい。
【0027】
IV族の半導体の中では、Ge、Pb及びSiは特に適しており、本発明において、特に好ましいのは、Siである。
【0028】
本発明においては、蛍光半導体微粒子をコア/シェル構造を有する粒子にすることが好ましい。この場合、半導体ナノ粒子蛍光体は半導体微粒子からなるコア粒子と当該コア粒子を被覆するシェル層とで構成されるコア/シェル構造を有する半導体ナノ微粒子であって、当該コア粒子とシェル層の化学組成が相異するものであることが好ましい。
【0029】
コア粒子に用いられる半導体材料としては、種々の半導体材料を用いることができる。具体例としては、例えば、MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、GaAs、GaP、GaSb、InGaAs、InP、InN、InSb、InAs、AlAs、AlP、AlSb、AlS、PbS、PbSe、Ge、Si、又はこれらの混合物等が挙げられる。本発明において、好ましい半導体材料は、SiまたはGeであり、特に好ましいのはSiである。なお、必要があればGaなどのドープ材料を極微量含んでもよい。
【0030】
シェルに用いられる半導体材料としては、種々の半導体材料を用いることができる。具体例としては、例えば、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaS、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AlN、AlP、AlSb、又はこれらの混合物等が挙げられる。本発明において、特に好ましい半導体材料は、SiO、ZnSである。
【0031】
なお、本発明に係るシェル層は、コア粒子が部分的に露出して弊害を生じない限り、コア粒子の全表面を完全に被覆するものでなくてもよい。
【0032】
本発明に係る半導体ナノ粒子の平均粒径は1nm以上10nm以下が好ましい。より好ましくは2nm以上8nm以下、特に好ましくは2nm以上7nm以下である。半導体ナノ粒子蛍光体の粒径が上記範囲にあれば、トナー中に含有させることが容易であり、また、外添剤としてトナーに添加することも可能である。外添剤として添加することにより、半導体ナノ粒子の発光が、他のトナー材料に遮蔽されて弱くなることがないため、含有量を少なくしても効果を得ることができる。
【0033】
なお、本発明において、半導体ナノ粒子蛍光体の平均粒径は本来3次元で求める必要があるが、微粒子過ぎるため難しく、現実には二次元画像で評価せざるを得ないため、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて電子顕微鏡写真の撮影シーンを変えて数多く撮影し平均化することで求めることが好ましい。従って、本発明において、当該平均粒径は、TEMを用いて電子顕微鏡写真を撮影し十分な数の粒子について断面積を計測し、その計測値を相当する円の面積としたときの直径を粒径として求めて、その算術平均を平均粒径とした。TEMで撮影するクラスター粒子数としては100個以上が好ましく、1000個の粒子を撮影するのが更に好ましい。本願においては、1000個の粒子の算術平均を平均粒径とした。
【0034】
〈半導体ナノ粒子蛍光体の製造方法〉
本発明に係る半導体ナノ粒子蛍光体の製造については、従来公知の種々の方法を用いることができる。
【0035】
液相法の製造方法としては、沈殿法、共沈法、ゾルーゲル法、均一沈殿法、還元法などがある。そのほかに、逆ミセル法、超臨界水熱合成法、などもナノ粒子を作製する上で優れた方法である(例えば、特開2002−322468号、特開2005−239775号、特開平10−310770号、特開2000−104058号公報等を参照。)。
【0036】
なお、液相法により、半導体ナノ粒子蛍光体の集合体を製造する場合においては、当該半導体の前駆体を還元反応により還元する工程を有する製造方法であることが好ましい。また、当該半導体前駆体の反応を界面活性剤の存在下で行う工程を有する態様が好ましい。なお、本発明に係る半導体前駆体は、上記の半導体材料として用いられる元素を含む化合物であり、たとえば半導体がSiの場合、半導体前駆体としてはSiClなどが挙げられる。その他半導体前駆体としては、InCl、P(SiMe、ZnMe、CdMe、GeCl、トリブチルホスフィンセレンなどが挙げられる。
【0037】
気相法の製造方法としては、(1)対向する原料半導体を電極間で発生させた第一の高温プラズマによって蒸発させ、減圧雰囲気中において無電極放電で発生させた第二の高温プラズマ中に通過させる方法(例えば特開平6−279015号公報参照。)、(2)電気化学的エッチングによって、原料半導体からなる陽極からナノ粒子を分離・除去する方法(例えば特表2003−515459号公報参照。)、(3)レーザーアブレーション法(例えば特開2004−356163号参照。)、(4)高速スパッタリング法(例えば特開2004−296781号参照)などが用いられる。また、原料ガスを低圧状態で気相反応させて、粒子を含む粉末を合成する方法も、好ましく用いられる。
【0038】
本発明に係る半導体ナノ粒子蛍光体は、トナー母体粒子内部に含有されていてもよいが、好ましくは外添剤としてトナー母体粒子表面に存在することが好ましい。さらに、上記半導体ナノ粒子蛍光体は、疎水化処理などの表面処理を適宜おこなったものでもよい。疎水化処理を行う場合には、各種チタンカップリング剤、シランカップリング剤等のいわゆるカップリング剤やシリコーンオイル等によって疎水化処理することが好ましい。
【0039】
半導体ナノ粒子蛍光体の含有量は、発光の判別性、トナーの帯電性等の観点から、トナー母体粒子100質量部に対して0.1〜5質量部含有されていることが好ましく、より好ましくは0.5〜3質量部とされる。
【0040】
(その他の外添剤)
トナーに添加する他の外添剤としては、特に限定されず、公知の種々の外添剤を用いることができる。例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸カルシウムなどよりなる無機酸化物や、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛などの脂肪酸金属塩などが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0041】
これら無機化合物はシランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって、耐熱保管性の向上、環境安定性の向上のために、表面処理が行われていることが好ましい。
【0042】
その他の外添剤の含有量は、トナー母体粒子100質量部に対して0.05〜10質量部含有されていることが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量部とされる。
【0043】
外添剤の添加方法としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの種々の公知の混合装置を使用することができる。
【0044】
(トナー母体粒子の製造方法)
トナー母体粒子を製造する方法としては、特に限定されるものではなく、粉砕法、乳化分散法、懸濁重合法、分散重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法、その他の公知の方法などが挙げられ、特に、微粉の形成が抑制され、また、小粒径のものを容易に得ることができるため、乳化重合凝集法によって得られたトナー母体粒子を用いることが好ましい。
【0045】
トナー母体粒子が粉砕法、乳化分散法などによって製造される場合には、トナー母体粒子を構成する樹脂として、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル系共重合体樹脂、オレフィン系樹脂などのビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリスルフォン、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂などの公知の種々の樹脂を用いることができる。これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0046】
一方、トナー母体粒子が懸濁重合法、分散重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法などによって製造される場合には、トナー母体粒子を構成する樹脂を得るための重合性単量体として、例えばスチレン、スチレン誘導体、メタクリル酸エステル誘導体、アクリル酸エステル誘導体、アクリル酸またはメタクリル酸誘導体などのビニル系単量体を挙げることができる。これらのビニル系単量体は、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0047】
また、重合性単量体として例えばカルボキシル基、スルフォン酸基、リン酸基などのイオン性解離基を有するものを組み合わせて用いることが好ましい。
【0048】
さらに、重合性単量体として、多官能性ビニル類を用いて架橋構造の結着樹脂を得ることもできる。
【0049】
〔着色剤〕
トナー母体粒子が着色剤を含有するものとして構成される場合において、着色剤としては特に限定されず、公知の種々のものを用いることができる。
【0050】
着色剤の添加量は、トナー100質量部に対して0.5〜20質量部添加されていることが好ましく、より好ましくは2〜10質量部である。
【0051】
〔離型剤〕
トナー母体粒子が離型剤を含有するものとして構成される場合において、離型剤としては特に限定されず、公知の種々のワックスを用いることができる。ワックスとしては、特に低分子量ポリプロピレン、ポリエチレン、又は酸化型のポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系ワックスを用いることが好ましい。
【0052】
このようにトナー母体粒子が離型剤を含有するものとして構成されることにより、トナーの定着性が向上される。
【0053】
離型剤の添加量は、トナー100質量部に対して0.1〜30質量部添加されていることが好ましく、より好ましくは1〜10質量部である。
【0054】
〔トナー粒子の粒径〕
トナー母体粒子の粒径は、体積基準のメディアン径(D50)で3.0〜8.0μmであることが好ましい。さらに、好ましくは、4.0〜7.0μmである。体積基準のメディアン径が3.0〜8.0μmであることにより、細線の再現性や、写真画像の高画質化が達成できて高画質の印画物が得られる。
【0055】
トナーの体積基準のメディアン径(D50)は「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピューターシステムを接続した測定装置を用いて測定・算出されるものである。具体的には、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20ml(トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を調製し、このトナー分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパチャー径を50μmにし、測定範囲である1〜30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒子径が体積基準のメディアン径とされる。
【0056】
〔現像剤〕
本発明のトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤でもよいが、好ましくは二成分現像剤である。
【0057】
一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤、磁性一成分現像剤のどちらでも使用することができる。
【0058】
また、キャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。この場合は、キャリアの磁性粒子として、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を用いる。特にフェライト粒子が好ましい。上記磁性粒子は、その体積平均粒径としては15〜100μm、より好ましくは25〜70μmのものがよい。
【0059】
キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
【0060】
キャリアは、磁性粒子が更に樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアが好ましい。コーティング用の樹脂組成としては、特に限定は無いが、例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン/アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂或いはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。また、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。
【0061】
(画像形成方法と画像形成装置)
次に、本発明のトナーが使用可能な画像形成方法について説明する。
【0062】
図1は、本発明の現像剤が好ましく用いられる画像形成装置の一例を示す概略図である。
【0063】
図1において、1Y、1M、1C、1Kは感光体、4Y、4M、4C、4Kは現像手段、5Y、5M、5C、5Kは一次転写手段としての一次転写ローラ、5Aは二次転写手段としての二次転写ローラ、6Y、6M、6C、6Kはクリーニング手段、7は中間転写体ユニット、24は熱ロール式定着装置、70は中間転写体を示す。
【0064】
この画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、転写部としての無端ベルト状中間転写体ユニット7と、記録部材Pを搬送する無端ベルト状の給紙搬送手段21及び定着手段としての熱ロール式定着装置24とを有する。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
【0065】
各感光体に形成される異なる色のトナー像の1つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1Y、該感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y、クリーニング手段6Yを有する。又、別の異なる色のトナー像の1つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1M、該感光体1Mの周囲に配置された帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写手段としての一次転写ローラ5M、クリーニング手段6Mを有する。又、更に別の異なる色のトナー像の1つとして、シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1C、該感光体1Cの周囲に配置された帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写手段としての一次転写ローラ5C、クリーニング手段6Cを有する。又、更に他の異なる色のトナー像の1つとして、黒色画像を形成する画像形成部10Kは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1K、該感光体1Kの周囲に配置された帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、一次転写手段としての一次転写ローラ5K、クリーニング手段6Kを有する。
【0066】
無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された中間転写エンドレスベルト状の第2の像担持体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。
【0067】
画像形成部10Y、10M、10C、10Kより形成された各色の画像は、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された転写材として用紙等の記録部材Pは、給紙搬送手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A、22B、22C、22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ5Aに搬送され、記録部材P上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録部材Pは、熱ローラ式定着装置24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
【0068】
一方、二次転写ローラ5Aにより記録部材Pにカラー画像を転写した後、記録部材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。
【0069】
画像形成処理中、一次転写ローラ5Kは常時、感光体1Kに圧接している。他の一次転写ローラ5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに圧接する。
【0070】
二次転写ローラ5Aは、ここを記録部材Pが通過して二次転写が行われるときにのみ、無端ベルト状中間転写体70に圧接する。
【0071】
このように感光体1Y、1M、1C、1K上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状中間転写体70上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録部材Pに転写し、熱ロール式定着装置24で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を記録部材Pに転移させた後の感光体1Y、1M、1C、1Kは、クリーニング装置6Y、6M、6C、6Kで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後に、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。
【実施例】
【0072】
以下、実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0073】
(半導体ナノ粒子蛍光体の作製)
(シリコンナノ粒子蛍光体1〜4の作製)
真空チャンバー内にアルゴンガスを導入し、高周波コントローラによりイオン化されたアルゴンイオンをシリコンチップと石英ガラスからなるターゲット材料に衝突させ、これから放出された原子および分子を半導体基板上に堆積し、シリコン原子と酸素原子が混ざったアモルファス酸化ケイ素膜を形成する。
【0074】
得られた酸化ケイ素膜を、アルゴン雰囲気中において、1100℃まで急速に昇温し1時間の熱処理を行い、膜中のシリコン原子を所定のナノサイズまで凝集させる。シリコンチップの数を変化させて、ターゲット材料上のシリコン面積比を変化させることで、シリコン(Si)ナノ粒子蛍光体粉体の粒径を調整することができ、4種類のシリコンナノ粒子含有酸化ケイ素膜を得た。
【0075】
得られたシリコンナノ粒子含有酸化ケイ素膜を40℃のフッ酸蒸気に5分間さらすことで、表面処理を行う。フッ酸処理終了後に純水中に浸漬し、十分に攪拌する。純水での洗浄は数回行い、十分に残留フッ酸を除去する。
【0076】
その後、シリコンナノ粒子蛍光体が露出した酸化ケイ素膜をエタノール中に浸漬し、超音波洗浄器を用いて攪拌処理を行い、エタノールに分散した後に蒸発乾固させて、シリコン(Si)ナノ粒子蛍光体粉体の試料1〜4を得た。
【0077】
得られた粉体を励起光280nmを当てて極大発光波長を測定したところ、試料1が490nm、試料2が565nm、試料3が585nm、試料4が695nmであった。これらの試料に、ブラックライト(365nm)を照射すると、それぞれ青、緑、黄、赤に発光することが目視で確認できた。
【0078】
(ゲルマニウムナノ粒子蛍光体の作製)
トルエン200mlにテトラオクチルアンモニウムブロマイド(TOAB)3gを溶解する。室温で攪拌しながらGeClを500μl滴下し、1時間後に、水素化リチウムアルミニウムをGeClの2倍モル滴下して還元反応させる。3時間後にメタノール40mlを添加して、余分な還元剤を失活させたのちに、アリルアミンを白金触媒とともに添加してから、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去する。メチルホルムアミドと純水で数回洗浄した後、エタノールに分散後、蒸発乾固させて、ゲルマニウム(Ge)ナノ粒子蛍光体粉体の試料を得た。
【0079】
(カドミウムセレンナノ粒子蛍光体の作製)
5mlのオクタデセンに30mgのセレンを添加して攪拌した後、トリオクチルフォスフィン(TOP)0.4mlをさらに添加して十分に攪拌する(溶液A)。これとは別に酸化カドミウム13mg、オレイン酸0.6ml、オクタデセン10mlを混合し、220℃まで昇温する(溶液B)。溶液Bに溶液A1mlをすばやく添加し、2分後に急冷する後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去する。メチルホルムアミドと純水で数回洗浄した後、エタノールに分散後、蒸発乾固させて、カドミウムセレン(CdSe)ナノ粒子粉体の試料を得た。
【0080】
(緑色無機蛍光体の作製)
二酸化ケイ素45gを含むコロイダルシリカ(扶桑化学工業株式会社製 PL−3)とアンモニア水(28%)219gを純水に混合して液量を1500mlに調整したものをA液とした。同時に、硝酸亜鉛6水和物(関東化学株式会社製、純度99.0%)424gと硝酸マンガン6水和物(関東化学株式会社製、純度98.0%)21.5gを純水に溶解して液量を1500mlとしたものをB液とした。
【0081】
A液とB液を40℃に保温した後、ローラーポンプを使って1200ml/minの添加速度で図2に示すY字形反応装置に供給した。反応により得られた沈殿物を含む水分散体をデカンテーションにより電気伝導度が20mS/cm以下に達するまで洗浄し、その後、加圧ろ過を行い固液分離した。次いで、100℃、12時間乾燥を行い、乾燥済み前駆体を得た。
【0082】
次に得られた前駆体を焼成炉内を窒素雰囲気下1200℃で3時間焼成することにより緑色発光する無機蛍光体ZnSiO:Mn2+を得た。
【0083】
上記作製方法で得た各種蛍光体粒子の性能等を表1にまとめて示す。
【0084】
【表1】

【0085】
(トナーの作製)
以下のようにしてトナーを作製した。
【0086】
〈トナー母体粒子の作製〉
ポリエステル樹脂100質量部、カーボンブラック(モーガルL)8質量部、ポリエチレンワックス5質量部を、混合機(ヘンシェルミキサー、三井鉱山社製)で混合した後、混合物を2軸押出機(PCM、池貝社製)で溶融混練した。得られた混練物を冷却した後、粗粉砕機(フェザーミル、ホソカワミクロン社製)で粗粉砕後、粉砕機(カウンタジェットミルAFG、ホソカワミクロン社製)で微粉砕し、機械式分級機(ターボプレックスATP、ホソカワミクロン社製)にて分級し、体積メディアン径6.5μmのトナー母体粒子1を得た。
【0087】
(トナー母体粒子2の作製)
上記トナー母体粒子1の作製方法において、原料混合時に蛍光体としてシリコンナノ粒子蛍光体1を1質量部添加して混合した以外は同様にして、トナー母体粒子2を得た。
【0088】
(トナー母体粒子3〜5の作製)
上記トナー母体粒子2の作製方法において、原料混合時に添加した蛍光体を表2に記載の化合物及び添加量に変更した以外は同様にして、トナー母体粒子3〜5を得た。
【0089】
上記作製方法で得た各種トナー母体粒子の性能等を表2に示す。
【0090】
【表2】

【0091】
(トナーの作製)
(トナー1)
上記で作製した「トナー母体粒子1」100質量部に、外添剤として疎水性シリカ(数平均一次粒子径10nm)1.3質量部、疎水性チタニア(数平均一次粒子径20nm)0.6質量部、蛍光体粒子として「蛍光体粒子1」1質量部を添加し、「ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)」を用い、周速35m/secで25分間混合することによって「トナー1」を作製した。
【0092】
(トナー2〜16)
トナー1の作製において、トナー母体粒子と外添した蛍光体粒子を表3に記載の組合せに変更した以外は同様にして、「トナー2〜16」を作製した。
【0093】
(コートキャリアの作製)
フェライトコア粒子100質量部とシクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート(共重合比5/5)の共重合体樹脂微粒子を5質量部とを、攪拌羽根付き高速混合機に投入し、120℃で30分間攪拌混合して機械的衝撃力の作用でフェライトコア粒子の表面に樹脂コート層を形成し、体積基準メディアン径60μmのキャリアを得た。
【0094】
キャリアの体積基準メディアン径は、湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「へロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定した。
【0095】
(現像剤の作製)
上記キャリアにトナー1〜16をそれぞれトナー濃度が6質量%になるように添加し、ミクロ型V型混合機(筒井理化学器株式会社)に投入し、回転速度45rpmで30分間混合し「現像剤1〜16」を作製した。
【0096】
評価方法
(文字画像の発光)
高速の画像形成装置「bizhub PRO 1050e(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」に、現像剤1〜16を、順次現像装置に装填して、印字率が6%のオリジナル画像(文字画像、線画像がそれぞれ1/2等分にあるA4サイズの画像)をプリントした。これらにブラックライトを照射して、目視での発光を確認した。
【0097】
上記評価結果を表3にまとめて示す。
【0098】
【表3】

【0099】
以上に示した結果等から、本発明の手段により、極微小粒径化された半導体ナノ粒子蛍光体を含有する電子写真用トナーであって、任意の発光波長が選択できる蛍光発光性の電子写真用トナーを提供することができる。また、当該蛍光発光性の電子写真用トナーを用いた画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【0100】
1Y、1M、1C、1K 感光体
4Y、4M、4C、4K 現像手段
5Y、5M、5C、5K 一次転写手段としての一次転写ローラ
5A 二次転写手段としての二次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K クリーニング手段
7 中間転写体ユニット
24 熱ロール式定着装置
70 中間転写体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体ナノ粒子蛍光体が含有されていることを特徴とする電子写真用トナー。
【請求項2】
前記半導体ナノ粒子蛍光体が、外添剤として添加されていることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用トナー。
【請求項3】
前記半導体ナノ粒子蛍光体の平均粒径が、1nm以上10nm以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電子写真用トナー。
【請求項4】
前記半導体ナノ粒子蛍光体が、シリコン(Si)を含有していることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電子写真用トナー。
【請求項5】
感光体表面に形成された潜像を、電子写真用トナーにより現像する画像形成方法であって、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電子写真用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
【請求項6】
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電子写真用トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−256523(P2010−256523A)
【公開日】平成22年11月11日(2010.11.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−105049(P2009−105049)
【出願日】平成21年4月23日(2009.4.23)
【出願人】(303000372)コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Fターム(参考)】