JP2008268480A - タンデム方式の画像形成方法と画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プロセス側の調整を行うことなく、かつ、外添剤の添加量を特に調整することなく、後の転写においても、良好な転写性を確保することができ、トナー飛散や、中抜けの原因を減少させることができるタンデム方式の画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明のタンデム方式の画像形成装置は、トナーA、B、C、Dの順で順次転写してトナー像を重ね合わせていくタンデム方式の画像形成装置であって、トナーAの粒度分布の標準偏差が1.24以下であり、かつ、トナーAの粒度分布の標準偏差>トナーBの粒度分布の標準偏差>トナーCの粒度分布の標準偏差>トナーDの粒度分布の標準偏差、であることを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】本発明のタンデム方式の画像形成装置は、トナーA、B、C、Dの順で順次転写してトナー像を重ね合わせていくタンデム方式の画像形成装置であって、トナーAの粒度分布の標準偏差が1.24以下であり、かつ、トナーAの粒度分布の標準偏差>トナーBの粒度分布の標準偏差>トナーCの粒度分布の標準偏差>トナーDの粒度分布の標準偏差、であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明はタンデム方式の画像形成方法と画像形成装置に関する。
タンデム方式のカラー画像形成装置は、相互に色の異なるトナー像を形成するプロセスユニットを備え、それぞれのプロセスユニットで一次転写される。すなわち、複数の感光体上にマゼンダ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(Bk)のトナー像をそれぞれ形成し、これらのトナー像を転写材上に順次転写してトナー像を重ね合わせていく。
その際、後の転写では、最初や先に転写されたトナー像があるため、電界がみだれていき十分にトナーを乗せることができなくなり、最初の転写に比較して後の転写になるほど転写性が悪くなり、中抜けが発生し、ドット再現性、文字再現性が悪くなることがある。
その際、後の転写では、最初や先に転写されたトナー像があるため、電界がみだれていき十分にトナーを乗せることができなくなり、最初の転写に比較して後の転写になるほど転写性が悪くなり、中抜けが発生し、ドット再現性、文字再現性が悪くなることがある。
そのため、従来、転写性悪化を改善するために、プロセス側での調整や、外添剤の添加量を調整して各現像での転写性の調整を行っていた。また、ブラックトナーとカラートナーの転写性の調和を図るために、ブラックトナーとカラートナーの粒子径をBET比表面積の関係で限定されたトナーを使用した画像形成方法が提供されている(特許文献1参照)。
特開2004−145324号公報
しかしながら、上記の従来技術は、ブラックトナーとカラートナーの転写性の調整を行っているものの、シアン、マゼンダ、イエロートナーを含めた先の転写と後の転写の転写性の違いを調整するものではない。そのため、上記の従来技術においては、中抜けが発生し、ドット再現性、文字再現性が悪くなることがあった。
本発明は、プロセス側の調整を行うことなく、かつ、外添剤の添加量を特に調整することなく、後の転写においても、良好な転写性を確保することができ、トナー飛散や、中抜けの原因を減少させることができるタンデム方式の画像形成装置を目的とする。
本発明は、プロセス側の調整を行うことなく、かつ、外添剤の添加量を特に調整することなく、後の転写においても、良好な転写性を確保することができ、トナー飛散や、中抜けの原因を減少させることができるタンデム方式の画像形成装置を目的とする。
本発明のタンデム方式の画像形成装置は、トナーA、B、C、Dの順で順次転写してトナー像を重ね合わせていくタンデム方式の画像形成装置であって、トナーAの粒度分布の標準偏差が1.24以下であり、かつ、トナーAの粒度分布の標準偏差>トナーBの粒度分布の標準偏差>トナーCの粒度分布の標準偏差>トナーDの粒度分布の標準偏差、であることを特徴とする。
本発明のタンデム方式の画像形成方法は、トナーA、B、C、Dの順で順次転写してトナー像を重ね合わせていくタンデム方式の画像形成装置であって、トナーAの粒度分布の標準偏差が1.24以下であり、かつ、トナーAの粒度分布の標準偏差>トナーBの粒度分布の標準偏差>トナーCの粒度分布の標準偏差>トナーDの粒度分布の標準偏差、であることを特徴とする。
本発明のタンデム方式の画像形成方法は、トナーA、B、C、Dの順で順次転写してトナー像を重ね合わせていくタンデム方式の画像形成装置であって、トナーAの粒度分布の標準偏差が1.24以下であり、かつ、トナーAの粒度分布の標準偏差>トナーBの粒度分布の標準偏差>トナーCの粒度分布の標準偏差>トナーDの粒度分布の標準偏差、であることを特徴とする。
本発明のタンデム方式の画像形成装置によると、後の転写に行くほど、トナー粒子径のばらつきが小さいトナーを使用することになるので、未帯電トナーや逆帯電トナーが減少するため転写性は良好になっていく。すなわち、後の転写においても、良好な転写性を確保することができ、トナー飛散や、中抜けの原因を減少させることができる。
本発明は、トナーA、B、C、Dを使用し、トナーA、B、C、Dの順で順次転写してトナー像を重ね合わせていくタンデム方式の画像形成方法であって、トナーAの粒度分布の標準偏差が1.24(standard deviation、以下SDとも記す)以下であり、かつ、トナーAの粒度分布の標準偏差>トナーBの粒度分布の標準偏差>トナーCの粒度分布の標準偏差>トナーDの粒度分布の標準偏差、であることを特徴とする。
ここで、トナーA、B、C、Dは、ブラックトナー、シアントナー、マゼンダトナー、イエロートナーの組み合わせから選択すれば良く、それぞれのトナーの粒度分布の標準偏差の値によって組み合わせる。つまり、標準偏差の一番大きいトナーをトナーAとし、標準偏差が二番目に大きいトナーをトナーBとし、標準偏差の三番目に大きいトナーをトナーCとし、標準偏差の一番小さいトナーをトナーDとする。
本発明は上記の構成をとることにより、後の転写に行くほど、トナー粒子径のばらつきが小さいトナーを使用することになる。
ここで、トナーA、B、C、Dは、ブラックトナー、シアントナー、マゼンダトナー、イエロートナーの組み合わせから選択すれば良く、それぞれのトナーの粒度分布の標準偏差の値によって組み合わせる。つまり、標準偏差の一番大きいトナーをトナーAとし、標準偏差が二番目に大きいトナーをトナーBとし、標準偏差の三番目に大きいトナーをトナーCとし、標準偏差の一番小さいトナーをトナーDとする。
本発明は上記の構成をとることにより、後の転写に行くほど、トナー粒子径のばらつきが小さいトナーを使用することになる。
タンデム方式の画像形成方法においては、一次転写で、トナーの持つ電荷と逆の印加電圧で電界を形成し、複数の色のトナーを、中間転写ベルト上に、順々に転写する。しかし、連続的に順々に各色を転写する過程において、後の転写は最初に転写されたトナーがあるため、電界がみだれていき十分にトナーを乗せることができなくなりトナー飛散や、中抜けの原因となる。さらに、後の転写にいくに従ってこの現象は顕著になっていく。
本発明のタンデム方式の画像形成装置においては、後の一次転写に行くほど、トナー粒子径のばらつきが小さいトナーを使用することになるので、帯電トナーや逆帯電トナーが減少するため転写性は良好になっていく。すなわち、後の転写においても、良好な転写性を確保することができ、トナー飛散や、中抜けの原因を減少させることができる。
本発明のタンデム方式の画像形成装置においては、後の一次転写に行くほど、トナー粒子径のばらつきが小さいトナーを使用することになるので、帯電トナーや逆帯電トナーが減少するため転写性は良好になっていく。すなわち、後の転写においても、良好な転写性を確保することができ、トナー飛散や、中抜けの原因を減少させることができる。
本発明に使用するトナー(A、B、C、D)としては、トナーAの粒度分布の標準偏差>トナーBの粒度分布の標準偏差>トナーCの粒度分布の標準偏差>トナーDの粒度分布の標準偏差、の関係が成立し、トナーAの粒度分布の標準偏差が1.24以下を満たすものであれば、重合トナーであっても粉砕トナーであっても良い。
粉砕トナー、重合トナー両製造法にそれぞれメリット、デメリットがある。例えば、粉砕法で製造されたトナー粒子は強度に優れ、また結着樹脂の選択肢が広い。さらに、製造コスト、環境面への配慮の点でも優れている。
また、重合トナーはトナーの粒度分布のばらつきを小さくすることができる点で優れている。
粉砕トナー、重合トナー両製造法にそれぞれメリット、デメリットがある。例えば、粉砕法で製造されたトナー粒子は強度に優れ、また結着樹脂の選択肢が広い。さらに、製造コスト、環境面への配慮の点でも優れている。
また、重合トナーはトナーの粒度分布のばらつきを小さくすることができる点で優れている。
本発明に使用されるトナーのトナー母粒子の原材料としては、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤が含まれる。
結着樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
着色剤としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック等の黒色顔料;黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ等の黄色顔料;赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジGK等の橙色顔料;ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B等の赤色顔料;マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等の紫色顔料;紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC等の青色顔料;クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等の緑色顔料;亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等の白色顔料;バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等の体質顔料等が挙げられる。
着色剤の量は、結着樹脂100質量部に対し、通常0.5〜10質量部であり、1〜7質量部が好ましい。
着色剤の量は、結着樹脂100質量部に対し、通常0.5〜10質量部であり、1〜7質量部が好ましい。
離型剤としては、ワックス類、低分子量オレフィン系樹脂が挙げられる。ワックス類としては、例えば、脂肪酸の多価アルコールエステル、脂肪酸の高級アルコールエステル、アルキレンビス脂肪酸アミド化合物、天然ワックス等が挙げられる。低分子量オレフィン系樹脂としては、数平均分子量が1000〜10000、好ましくは2000〜6000の範囲にあるポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレン共重合体等が挙げられ、低分子量ポリプロピレンが好ましい。
離型剤を添加する場合、その添加量は、結着樹脂100質量部に対し、0.1〜10質量部が好ましく、0.5〜8質量部が好ましい。
離型剤を添加する場合、その添加量は、結着樹脂100質量部に対し、0.1〜10質量部が好ましく、0.5〜8質量部が好ましい。
トナーは下記帯電制御剤を適宜使用することで帯電性を調整可能である。
正帯電性の帯電制御剤としては、例えば、ニグロシンおよび脂肪酸金属塩等による変性物、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の第四級アンモニウム塩、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレートを単独あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。この中でも特にニグロシン系化合物、第四級アンモニウム塩が好ましく用いられる。結着樹脂100質量部に対し、好ましい添加量は0.5〜8質量部である。
正帯電性の帯電制御剤としては、例えば、ニグロシンおよび脂肪酸金属塩等による変性物、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の第四級アンモニウム塩、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレートを単独あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。この中でも特にニグロシン系化合物、第四級アンモニウム塩が好ましく用いられる。結着樹脂100質量部に対し、好ましい添加量は0.5〜8質量部である。
負帯電性の帯電制御剤としては、例えば、有機金属錯体、キレート化合物などが挙げられる。具体例としては、アルミニウムアセチルアセトナート、鉄(II)アセチルアセトナートなどのアセチルアセトン金属錯体またはその塩;3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸クロムなどのサリチル酸系金属錯体またはその塩などが挙げられる。結着樹脂100質量部に対し、好ましい添加量は0.5〜8質量部である。
トナーに磁性粉を含有させてもよい。磁性粉としては、例えば、フェライト、マグネタイト等の、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属または合金またはこれらの元素を含む化合物;強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金;二酸化クロム等が挙げられる
磁性粉を含有させる場合、結着樹脂100質量部に対し、好ましい添加量は0.5〜5質量部である。
磁性粉を含有させる場合、結着樹脂100質量部に対し、好ましい添加量は0.5〜5質量部である。
本発明に使用するトナーは、トナー粒子の粒子分布の標準偏差が1.24以下であることを特徴とする。トナー粒子の粒子分布の標準偏差が1.24以下であると、トナーの帯電分布もばらつきが小さく、帯電性の低いトナーの存在が少なく、トナー飛散を生じにくくできる。
さらに、本発明に粉砕トナーを使用する場合、以下の製造方法により製造できる。
粉砕トナーの製造方法は、一般の溶融混練・粉砕法で製造することができる。例えば、原料を混合した後、溶融混練・粗粉砕・微粉砕のような手順で製造する。
結着樹脂、着色剤などの必要な原料を、スーパーミキサー等のミキサーで混合し、二軸押し出し機等で溶融混練後、ジェットミル等の粉砕機で粉砕する。
粉砕トナーの製造方法は、一般の溶融混練・粉砕法で製造することができる。例えば、原料を混合した後、溶融混練・粗粉砕・微粉砕のような手順で製造する。
結着樹脂、着色剤などの必要な原料を、スーパーミキサー等のミキサーで混合し、二軸押し出し機等で溶融混練後、ジェットミル等の粉砕機で粉砕する。
しかしながら、粉砕法で製造された粉砕トナーはトナーの粒子径の分布が重合トナーに比べてばらついてしまう(ブロードになる)というデメリットがある。粒子径の分布がブロードになると、トナーの帯電分布もブロードとなってしまい、帯電性の低いトナーが存在することになり、トナー飛散の原因になってしまう。
そこで、本発明に使用される粉砕トナーは、風力分級機で分級することで、粒子径の分布を統一させ、さらにトナー母粒子100質量部に対して、1.6〜2.7質量部の樹脂微粒子をトナー母粒子の表面被覆率が45〜55%になるように混合した後、分級を行うことで製造されることが好ましい。
そこで、本発明に使用される粉砕トナーは、風力分級機で分級することで、粒子径の分布を統一させ、さらにトナー母粒子100質量部に対して、1.6〜2.7質量部の樹脂微粒子をトナー母粒子の表面被覆率が45〜55%になるように混合した後、分級を行うことで製造されることが好ましい。
分級する前に樹脂微粒子をあらかじめ混合するので、樹脂微粒子がスペーサーとして働き、トナー母粒子同士の接触を抑制し、トナー母粒子同士の凝集を防ぐことができ、トナー粒子が一粒子で存在する確率が高くなる。それにより、トナー粒子が、分級により適切な分級ゾーンへ分級され、分級精度を向上させることができ、良好なトナー粒子径の分布を示す粉砕トナーを得ることができる。
樹脂微粒子としては、特に制限はなく、上記に示した、結着樹脂と同様の樹脂から選択すれば良い。再利用をするときに成分変化が小さくなるので、結着樹脂と同じ樹脂を使用することが好ましいが、異なる樹脂であっても良い。
さらに、樹脂微粒子としては、スチレンアクリル樹脂微粒子を使用することが好ましい。樹脂微粒子は、トナー母粒子よりも小さいことが必要であるが、スチレンアクリル樹脂微粒子であれば、小粒子径の樹脂微粒子の製造に適した乳化重合法で製造できるからである。
樹脂微粒子としては、特に制限はなく、上記に示した、結着樹脂と同様の樹脂から選択すれば良い。再利用をするときに成分変化が小さくなるので、結着樹脂と同じ樹脂を使用することが好ましいが、異なる樹脂であっても良い。
さらに、樹脂微粒子としては、スチレンアクリル樹脂微粒子を使用することが好ましい。樹脂微粒子は、トナー母粒子よりも小さいことが必要であるが、スチレンアクリル樹脂微粒子であれば、小粒子径の樹脂微粒子の製造に適した乳化重合法で製造できるからである。
また、樹脂微粒子の添加部数は、樹脂微粒子によるトナー母粒子の表面被覆率が45〜55%になるように添加する必要がある。表面被覆率が45%より小さい場合、トナー母粒子同士が接触してしまい、トナー母粒子同士が凝集してしまう。また、表面被覆率が55%より大きい場合、トナー母粒子から遊離する粒子が発生してしまい、トナー母粒子同士が凝集してしまう。
表面被覆率の計算方法として以下の式を利用する。
すなわち、トナー母粒子の粒子径をR、樹脂微粒子の粒子径をr、トナー母粒子の比重をρt、樹脂微粒子の比重をρg、樹脂微粒子の部数をa、トナー母粒子表面積(1粒子)をSt、樹脂微粒子投影面積(1粒子)をSg、トナー母粒子の質量(1粒子)をWt、樹脂微粒子の質量(1粒子)をWg、トナー母粒子1粒子に対して樹脂微粒子の個数Nとすると、トナー母粒子上の表面被覆率BはB=Sg×N/St×100(%)であらわされる。
なお、Sg=π×r2、St=4×π×R2、N=Wt×a/Wg、Wt=(4×π×R3)/3×ρt、Wg=(4×π×r3)/3×ρgである。
また、上記を変形すると、B=(3×ρg×Wt×a)/(St×4r)となる。従って、表面被覆率Bは、樹脂微粒子の粒子径rと反比例する。
すなわち、トナー母粒子の粒子径をR、樹脂微粒子の粒子径をr、トナー母粒子の比重をρt、樹脂微粒子の比重をρg、樹脂微粒子の部数をa、トナー母粒子表面積(1粒子)をSt、樹脂微粒子投影面積(1粒子)をSg、トナー母粒子の質量(1粒子)をWt、樹脂微粒子の質量(1粒子)をWg、トナー母粒子1粒子に対して樹脂微粒子の個数Nとすると、トナー母粒子上の表面被覆率BはB=Sg×N/St×100(%)であらわされる。
なお、Sg=π×r2、St=4×π×R2、N=Wt×a/Wg、Wt=(4×π×R3)/3×ρt、Wg=(4×π×r3)/3×ρgである。
また、上記を変形すると、B=(3×ρg×Wt×a)/(St×4r)となる。従って、表面被覆率Bは、樹脂微粒子の粒子径rと反比例する。
また、表面被覆率が上記の範囲であるだけでなく、樹脂微粒子の添加量が、トナー母粒子100質量部に対して、1.6〜2.7質量部である必要がある。
表面被覆率が上記の範囲であり、樹脂微粒子の添加量が、トナー母粒子100質量部に対して、1.6〜2.7質量部であるとすると、上記の計算式により、適切な範囲の粒子径を有する樹脂微粒子を選択することになり、それによりトナー母粒子同士が凝集防止することができ、良好なトナー粒子径の分布を示す粉砕トナーを得ることができる。
少量の樹脂微粒子の添加量で、表面被覆率を45〜55%とするには、樹脂微粒子の粒子径を小さくする必要がある。ここで、トナー母粒子100質量部に対して、樹脂微粒子の添加量が1.6質量部より小さいと、樹脂微粒子の粒子径が小さくなりすぎ、樹脂微粒子がスペーサーとして働きにくく、トナー母粒子同士の接触を防ぎにくくなる。
また、樹脂微粒子の添加量が2.7質量部より大きいと、樹脂微粒子の粒子径が大きくなりすぎる。粒子径が大きくなりすぎると、必要な表面被覆率を得るために、粒子の添加量が大きくなりすぎる。
表面被覆率が上記の範囲であり、樹脂微粒子の添加量が、トナー母粒子100質量部に対して、1.6〜2.7質量部であるとすると、上記の計算式により、適切な範囲の粒子径を有する樹脂微粒子を選択することになり、それによりトナー母粒子同士が凝集防止することができ、良好なトナー粒子径の分布を示す粉砕トナーを得ることができる。
少量の樹脂微粒子の添加量で、表面被覆率を45〜55%とするには、樹脂微粒子の粒子径を小さくする必要がある。ここで、トナー母粒子100質量部に対して、樹脂微粒子の添加量が1.6質量部より小さいと、樹脂微粒子の粒子径が小さくなりすぎ、樹脂微粒子がスペーサーとして働きにくく、トナー母粒子同士の接触を防ぎにくくなる。
また、樹脂微粒子の添加量が2.7質量部より大きいと、樹脂微粒子の粒子径が大きくなりすぎる。粒子径が大きくなりすぎると、必要な表面被覆率を得るために、粒子の添加量が大きくなりすぎる。
上記の計算式によると、例えば、体積平均粒子径7.8μmのトナー母粒子に対しては体積平均粒子径80nmの樹脂微粒子の場合2.0%の添加量が表面被覆率50%程度となり好ましい。
樹脂微粒子の粒子径は表面被覆率が50%程度になるなら特に限定は必要ないが、好ましくは体積平均粒子径7.8μmのトナー母粒子に対しては60〜100nm程度が良い。100nmより大きい場合、表面被覆率を合わせるのに添加部数が大きくなりすぎる、また60nmより小さい場合、トナー粒子間のスペーサーとして効果が出ず分級精度が向上しない。
樹脂微粒子の粒子径は表面被覆率が50%程度になるなら特に限定は必要ないが、好ましくは体積平均粒子径7.8μmのトナー母粒子に対しては60〜100nm程度が良い。100nmより大きい場合、表面被覆率を合わせるのに添加部数が大きくなりすぎる、また60nmより小さい場合、トナー粒子間のスペーサーとして効果が出ず分級精度が向上しない。
混合は、タービン型攪拌機、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の一般的な攪拌機を用いた機械的手法により行い、樹脂微粒子をトナー母粒子表面に付着または固着させたトナー粒子を得ることができる。
気流式の風力分級機等の分級機で分級する。分級を行うとき、トナー粒子同士の凝集が生じることがあり、本来分級されるべき分級ゾーンへ分級されず、トナー粒子の粒子径の分布がブロードになる原因となっていた。
分級する前に樹脂微粒子をあらかじめ混合することで、樹脂微粒子がスペーサーとして働き、トナー粒子表面同士の付着を軽減することができ、分級時のトナー粒子同士の凝集を防ぐことができ、トナー粒子が一粒子で存在する確率が高くなる。そして、トナー粒子が、分級により適切な分級ゾーンへ分級され、分級精度を向上させることができる。
気流式の風力分級機等の分級機で分級する。分級を行うとき、トナー粒子同士の凝集が生じることがあり、本来分級されるべき分級ゾーンへ分級されず、トナー粒子の粒子径の分布がブロードになる原因となっていた。
分級する前に樹脂微粒子をあらかじめ混合することで、樹脂微粒子がスペーサーとして働き、トナー粒子表面同士の付着を軽減することができ、分級時のトナー粒子同士の凝集を防ぐことができ、トナー粒子が一粒子で存在する確率が高くなる。そして、トナー粒子が、分級により適切な分級ゾーンへ分級され、分級精度を向上させることができる。
本発明のタンデム方式の画像形成方法によると、後の転写に行くほど、トナー粒子径のばらつきが小さいトナーを使用することになるので、未帯電トナーや逆帯電トナーが減少するため転写性は良好になっていく。すなわち、後の転写においても、良好な転写性を確保することができ、トナー飛散や、中抜けの原因を減少させることができる。
本発明のタンデム方式の画像形成装置は、トナーA、B、C、Dを使用し、トナーA、B、C、Dの順で順次転写してトナー像を重ね合わせていくタンデム方式の画像形成装置であって、トナーAの粒度分布の標準偏差が1.24以下であり、かつ、トナーAの粒度分布の標準偏差>トナーBの粒度分布の標準偏差>トナーCの粒度分布の標準偏差>トナーDの粒度分布の標準偏差であることを特徴とする。
本発明のタンデム方式の画像形成装置の主な構成の一例を図1に示す。図1に示すように、タンデム方式の画像形成装置100は、少なくとも一次転写を行うプロセスユニット10、プロセスユニット11、プロセスユニット12、プロセスユニット13、トナー画像が一次転写される中間転写ベルト2、二次転写を行う二次転写ローラ25を含む。
4つのプロセスユニット10〜13は、トナーA、B、C、Dのいずれかに対応するシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各トナーを用い、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応するドラム状に形成した4つの感光体1、これらの感光体1の周囲には、スコロトロン等の帯電装置3、露光4を行うための図示していない露光装置、現像装置5、感光体1上のトナー画像を中間転写ベルト2に転写した後に残ったトナーをクリーニングするクリーニング装置6、及び感光体1上に残った電荷を除電する除電器7などが含まれる。
中間転写ベルト2は、一対の駆動及び被駆動ローラ21、22とバックアップローラ23とに懸架張設され、この中間転写ベルト2上には、該中間転写ベルト2に接触するように前記したブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色毎の像担持体である感光体1が配列されており、それぞれの感光体1と中間転写ベルト2を間に挟んで対向するように1次転写ローラ8が配置されている。
4つのプロセスユニット10〜13は、トナーA、B、C、Dのいずれかに対応するシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各トナーを用い、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応するドラム状に形成した4つの感光体1、これらの感光体1の周囲には、スコロトロン等の帯電装置3、露光4を行うための図示していない露光装置、現像装置5、感光体1上のトナー画像を中間転写ベルト2に転写した後に残ったトナーをクリーニングするクリーニング装置6、及び感光体1上に残った電荷を除電する除電器7などが含まれる。
中間転写ベルト2は、一対の駆動及び被駆動ローラ21、22とバックアップローラ23とに懸架張設され、この中間転写ベルト2上には、該中間転写ベルト2に接触するように前記したブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色毎の像担持体である感光体1が配列されており、それぞれの感光体1と中間転写ベルト2を間に挟んで対向するように1次転写ローラ8が配置されている。
本発明の画像形成装置は、プロセスユニット10〜13が中間転写ベルト2の進行方向に配列されている。シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各トナーは粒度分布の標準偏差が最初の転写から後の転写につれて小さくなるようにプロセスユニット10〜13に配置する。すなわち、粒度分布の標準偏差の一番大きいトナーをプロセスユニット10に、標準偏差が二番目に大きいトナーをプロセスユニット11に、標準偏差の三番目に大きいトナーをプロセスユニット12に、標準偏差の一番小さいトナーをプロセスユニット13に配置し、後の転写に行くほど、粒度分布のばらつきが小さくなるように調整する。
本発明の画像形成装置においては、プロセスユニット10から始まり、プロセスユニット11、プロセスユニット12、プロセスユニット13の順で、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のうち粒度分布の大きいものから順々に感光体1上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト2に一次転写する。
この一次転写の際、トナーの粒度分布が後の転写に行くほど小さくなるようになっているので、それにより、後の転写においても、良好な転写性を確保することができ、トナー飛散や、中抜けの原因を減少させることができる。
その後、形成されたフルカラートナー画像をさらに記録媒体27に二次転写する。二次転写ローラ25はこの一次転写されたトナー画像を記録媒体27に転写し、中間転写ベルト2上に記録媒体27へ転写されずに残ったトナーはクリーニング装置24でクリーニングされて次の画像形成に備えられる。さらに、定着装置26で記録媒体27上に転写されたトナー画像を定着させる。
本発明の画像形成装置においては、プロセスユニット10から始まり、プロセスユニット11、プロセスユニット12、プロセスユニット13の順で、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のうち粒度分布の大きいものから順々に感光体1上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト2に一次転写する。
この一次転写の際、トナーの粒度分布が後の転写に行くほど小さくなるようになっているので、それにより、後の転写においても、良好な転写性を確保することができ、トナー飛散や、中抜けの原因を減少させることができる。
その後、形成されたフルカラートナー画像をさらに記録媒体27に二次転写する。二次転写ローラ25はこの一次転写されたトナー画像を記録媒体27に転写し、中間転写ベルト2上に記録媒体27へ転写されずに残ったトナーはクリーニング装置24でクリーニングされて次の画像形成に備えられる。さらに、定着装置26で記録媒体27上に転写されたトナー画像を定着させる。
本発明のタンデム方式の画像形成装置であれば、後の転写に行くほど、トナー粒子径のばらつきが小さいトナーを使用することになるので、未帯電トナーや逆帯電トナーが減少するため転写性は良好になっていく。すなわち、後の転写においても、良好な転写性を確保することができ、トナー飛散や、中抜けの原因を減少させることができる。
以下、実施例に基づき本発明を説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
<実施例1>
ポリエステル樹脂、100質量部に対して、リファインドカルナバワックスを5質量部、電荷制御剤P−51(第4級アンモニウム塩、オリエント化学工業社製)を2質量部、カーボンブラックを5質量部、を混合し、溶融混練・粗粉砕・微粉砕し、その後、樹脂微粒子としてFS−102(粒子径80nm、Tg100℃、非架橋、日本ペイント社製)2.0wt%を添加してヘンシェルミキサーで回転周速40m/s、混合時間1分で攪拌混合してから分級工程を通して、体積平均粒子径6.8μの着色粒子を得た。
さらに、これに疎水性シリカ(REA90、日本エアロジル(株))1.8wt%、酸化チタン(MPT250、石原産業(株))1.0wt%を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)製)で回転周速30m/s、混合時間2分で攪拌混合しブラックトナーを得た。
また、カーボンブラックの代わりにイエロー顔料(C.I.ピグメントイエロー180)、マゼンタ(C.I.ピグメントレッド238)、シアン(C.I.ピグメントブルー15−1)をそれぞれ4.5重量部加え、ヘンシェルミキサーで混合して体積平均粒径6.8μmのイエロートナー、体積平均粒径6.8μmのマゼンタトナー、体積平均粒径6.8μmのシアントナーを得た。
なお、これらのトナーを分級するときに分級条件を調節し、その結果SD値がそれぞれマゼンタ(1.229)>シアン(1.219)>イエロー(1.201)>ブラック(1.189)のトナーを得た。
<実施例2>
分級工程の前に樹脂微粒子を1.0%前混合したこと以外は実施例1と同様に行った。分級条件を調節し、体積平均粒径6.8μmのSD値がそれぞれマゼンタ(1.240)>シアン(1.232)>イエロー(1.221)>ブラック(1.209)のトナーを得た。
<実施例3>
分級工程の前に樹脂微粒子を4.0%前混合したこと以外は実施例1と同様に行った。分級条件を調節し、体積平均粒径6.8μmでSD値がそれぞれマゼンタ(1.240)>シアン(1.236)>イエロー(1.219)>ブラック(1.207) のトナーを得た。
<実施例1>
ポリエステル樹脂、100質量部に対して、リファインドカルナバワックスを5質量部、電荷制御剤P−51(第4級アンモニウム塩、オリエント化学工業社製)を2質量部、カーボンブラックを5質量部、を混合し、溶融混練・粗粉砕・微粉砕し、その後、樹脂微粒子としてFS−102(粒子径80nm、Tg100℃、非架橋、日本ペイント社製)2.0wt%を添加してヘンシェルミキサーで回転周速40m/s、混合時間1分で攪拌混合してから分級工程を通して、体積平均粒子径6.8μの着色粒子を得た。
さらに、これに疎水性シリカ(REA90、日本エアロジル(株))1.8wt%、酸化チタン(MPT250、石原産業(株))1.0wt%を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)製)で回転周速30m/s、混合時間2分で攪拌混合しブラックトナーを得た。
また、カーボンブラックの代わりにイエロー顔料(C.I.ピグメントイエロー180)、マゼンタ(C.I.ピグメントレッド238)、シアン(C.I.ピグメントブルー15−1)をそれぞれ4.5重量部加え、ヘンシェルミキサーで混合して体積平均粒径6.8μmのイエロートナー、体積平均粒径6.8μmのマゼンタトナー、体積平均粒径6.8μmのシアントナーを得た。
なお、これらのトナーを分級するときに分級条件を調節し、その結果SD値がそれぞれマゼンタ(1.229)>シアン(1.219)>イエロー(1.201)>ブラック(1.189)のトナーを得た。
<実施例2>
分級工程の前に樹脂微粒子を1.0%前混合したこと以外は実施例1と同様に行った。分級条件を調節し、体積平均粒径6.8μmのSD値がそれぞれマゼンタ(1.240)>シアン(1.232)>イエロー(1.221)>ブラック(1.209)のトナーを得た。
<実施例3>
分級工程の前に樹脂微粒子を4.0%前混合したこと以外は実施例1と同様に行った。分級条件を調節し、体積平均粒径6.8μmでSD値がそれぞれマゼンタ(1.240)>シアン(1.236)>イエロー(1.219)>ブラック(1.207) のトナーを得た。
<比較例1>
分級工程の前に樹脂微粒子前混合を行わないこと以外は実施例1と同様に行った。なお、分級条件を調節し、体積平均粒径6.8μmでSD値がそれぞれマゼンタ(1.242)≒シアン(1.247)≒イエロー(1.249)≒ブラック(1.249)のトナーを得た
<比較例2>
実施例1と同様に樹脂微粒子2.5%前混合して体積平均粒径6.8μmのイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーを得た。なお、これらのトナーを分級するときに分級条件を調節し、その結果SD値がそれぞれマゼンタ(1.192)<シアン(1.203)<イエロー(1.217)<ブラック(1.228)のとトナーを得た。
<比較例3>
実施例1と同様に樹脂微粒子2.5%前混合して体積平均粒径6.8μmのイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーを得た。なお、これらのトナーを分級するときに分級条件を調節し、その結果SD値がそれぞれマゼンタ(1.231)>ブラック(1.218)>イエロー(1.205)>シアン(1.191)のトナーを得た。
<比較例4>
実施例1と同様に樹脂微粒子2.5%前混合して体積平均粒径6.8μmのイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーを得た。なお、これらのトナーを分級するときに分級条件を調節し、その結果SD値がそれぞれシアン(1.234)>イエロー(1.223)>ブラック(1.211)>マゼンタ(1.195)のトナーを得た。
分級工程の前に樹脂微粒子前混合を行わないこと以外は実施例1と同様に行った。なお、分級条件を調節し、体積平均粒径6.8μmでSD値がそれぞれマゼンタ(1.242)≒シアン(1.247)≒イエロー(1.249)≒ブラック(1.249)のトナーを得た
<比較例2>
実施例1と同様に樹脂微粒子2.5%前混合して体積平均粒径6.8μmのイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーを得た。なお、これらのトナーを分級するときに分級条件を調節し、その結果SD値がそれぞれマゼンタ(1.192)<シアン(1.203)<イエロー(1.217)<ブラック(1.228)のとトナーを得た。
<比較例3>
実施例1と同様に樹脂微粒子2.5%前混合して体積平均粒径6.8μmのイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーを得た。なお、これらのトナーを分級するときに分級条件を調節し、その結果SD値がそれぞれマゼンタ(1.231)>ブラック(1.218)>イエロー(1.205)>シアン(1.191)のトナーを得た。
<比較例4>
実施例1と同様に樹脂微粒子2.5%前混合して体積平均粒径6.8μmのイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーを得た。なお、これらのトナーを分級するときに分級条件を調節し、その結果SD値がそれぞれシアン(1.234)>イエロー(1.223)>ブラック(1.211)>マゼンタ(1.195)のトナーを得た。
<評価>
実施例、比較例で得られた粉砕トナーを京セラミタ(株)製 FS-C5016で使用し、転写性の評価を行った。転写順序はマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順であった。トナーの画質の評価は以下の基準で行い、その結果を表1に示した。
実施例、比較例で得られた粉砕トナーを京セラミタ(株)製 FS-C5016で使用し、転写性の評価を行った。転写順序はマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順であった。トナーの画質の評価は以下の基準で行い、その結果を表1に示した。
<文字再現性>
(形成された画像を官能評価)各種のフォント(MSゴシック、MS明朝)及び各種のサイズ(8、10、12、14、18)の文字画像を形成してその文字再現性をルーペで観察して下記のように評価した。
5 文字画像は鮮明であり、良好。
4 ルーペ確認にて若干飛び散りが認識されるが、目視確認ではまったく問題なく文字画像は良好。
3 ルーペ確認にて文字画像に飛び散った部分が多く確認される。
2 目視にて文字画像に飛び散った部分が多く、問題となるレベル。
1 目視にて文字画像に飛び散った部分が多く、実際の使用に耐えない。
(形成された画像を官能評価)各種のフォント(MSゴシック、MS明朝)及び各種のサイズ(8、10、12、14、18)の文字画像を形成してその文字再現性をルーペで観察して下記のように評価した。
5 文字画像は鮮明であり、良好。
4 ルーペ確認にて若干飛び散りが認識されるが、目視確認ではまったく問題なく文字画像は良好。
3 ルーペ確認にて文字画像に飛び散った部分が多く確認される。
2 目視にて文字画像に飛び散った部分が多く、問題となるレベル。
1 目視にて文字画像に飛び散った部分が多く、実際の使用に耐えない。
<中抜け>
(形成された画像を官能評価) 細線画像を形成して細線中の中抜け具合をルーペで観察して評価した。
5 中抜け未発生
4 中抜けが非常に軽微に発生(許容範囲)
3 中抜けが多く発生
2 中抜けが顕著に発生
1 中抜けが広範囲に顕著に発生
(形成された画像を官能評価) 細線画像を形成して細線中の中抜け具合をルーペで観察して評価した。
5 中抜け未発生
4 中抜けが非常に軽微に発生(許容範囲)
3 中抜けが多く発生
2 中抜けが顕著に発生
1 中抜けが広範囲に顕著に発生
<ドット再現性>
小径(50μm)の孤立ドットパターンの画像を出力し、ルーペで観察してそのドット再現性を評価した。
5 ドット画像は鮮明であり、良好。
4 ルーペ確認にて若干飛び散りが認識されるが、目視確認ではまったく問題なくドット画像は良好。
3 目視にてドット画像に若干飛び散った部分が確認される。
2 目視にてドット画像に飛び散った部分が多く、問題となるレベル。
1 目視にてドット画像に飛び散った部分が多く、実際の使用に耐えない。
いずれも画質の合格判定基準は4以上とした。
小径(50μm)の孤立ドットパターンの画像を出力し、ルーペで観察してそのドット再現性を評価した。
5 ドット画像は鮮明であり、良好。
4 ルーペ確認にて若干飛び散りが認識されるが、目視確認ではまったく問題なくドット画像は良好。
3 目視にてドット画像に若干飛び散った部分が確認される。
2 目視にてドット画像に飛び散った部分が多く、問題となるレベル。
1 目視にてドット画像に飛び散った部分が多く、実際の使用に耐えない。
いずれも画質の合格判定基準は4以上とした。
〔トナー粒度分布測定方法〕
トナーの粒度分布の測定は、コールターカウンターマルチサイザー3(ベックマンコールター社製)を使用して行った。
電解液としてアイソトンII(ベックマンコールター社製)を使用し、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いた。
具体的には、前記電解液中に界面活性剤を少量添加した溶液中に測定試料を10mg加え、超音波分散器により分散処理を行い、この測定試料が分散した溶液を前記測定装置により測定し、試料粒子径の体積分布を得た。
トナーの粒度分布の測定は、コールターカウンターマルチサイザー3(ベックマンコールター社製)を使用して行った。
電解液としてアイソトンII(ベックマンコールター社製)を使用し、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いた。
具体的には、前記電解液中に界面活性剤を少量添加した溶液中に測定試料を10mg加え、超音波分散器により分散処理を行い、この測定試料が分散した溶液を前記測定装置により測定し、試料粒子径の体積分布を得た。
〔トナー粒子のSD計算〕
標準偏差(standard deviation、SD)は、次式であらわされる。次式において、測定値(粒子径)を Xi(i=1,2,・・・,n)、算術平均値をXとする。
標準偏差(standard deviation、SD)は、次式であらわされる。次式において、測定値(粒子径)を Xi(i=1,2,・・・,n)、算術平均値をXとする。
実施例1においては、中抜けが発生せず、ドット再現性、文字再現性も良好であった。実施例2、3においては実施例1よりも劣るが中抜けは殆ど発生せず、ドット再現性、文字再現性が良好であった。
比較例1では中抜けが発生し、ドット再現性、文字再現性も良好ではなかった。
比較例2、3、4では中抜けが発生していた。
比較例1では中抜けが発生し、ドット再現性、文字再現性も良好ではなかった。
比較例2、3、4では中抜けが発生していた。
100 画像形成装置
Claims (2)
- トナーA、B、C、Dの順で順次転写してトナー像を重ね合わせていくタンデム方式の画像形成方法であって、トナーAの粒度分布の標準偏差が1.24以下であり、かつ、トナーAの粒度分布の標準偏差>トナーBの粒度分布の標準偏差>トナーCの粒度分布の標準偏差>トナーDの粒度分布の標準偏差、であることを特徴とするタンデム方式の画像形成方法。
- トナーA、B、C、Dの順で順次転写してトナー像を重ね合わせていくタンデム方式の画像形成装置であって、トナーAの粒度分布の標準偏差が1.24以下であり、かつ、トナーAの粒度分布の標準偏差>トナーBの粒度分布の標準偏差>トナーCの粒度分布の標準偏差>トナーDの粒度分布の標準偏差、であることを特徴とするタンデム方式の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007110307A JP2008268480A (ja) | 2007-04-19 | 2007-04-19 | タンデム方式の画像形成方法と画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007110307A JP2008268480A (ja) | 2007-04-19 | 2007-04-19 | タンデム方式の画像形成方法と画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008268480A true JP2008268480A (ja) | 2008-11-06 |
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ID=40048082
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JP2007110307A Withdrawn JP2008268480A (ja) | 2007-04-19 | 2007-04-19 | タンデム方式の画像形成方法と画像形成装置 |
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JP (1) | JP2008268480A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015206820A (ja) * | 2014-04-17 | 2015-11-19 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | トナー |
-
2007
- 2007-04-19 JP JP2007110307A patent/JP2008268480A/ja not_active Withdrawn
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