JP4441898B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関するものであり、とくに複数色のトナーを用いて像担持体上にトナー画像を逐次形成し、紙等の記録媒体上に画像を転写する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置として、感光体ドラムや感光体ベルト（以下感光体という）を回転可能に支持し、感光体の感光層に静電潜像を形成した後、この潜像を現像装置の現像剤によって可視像化し、次いでコロナ転写、転写ローラ、転写ドラムまたは転写ベルト（以下転写媒体という）を用いて記録材上に転写を行う４サイクル方式のフルカラー画像形成装置と複数の感光体や現像機構を用い、転写ベルトや転写ドラム上の転写媒体あるいは紙等の記録材上に複数の色画像を順次重ね合わせて転写するタンデム方式のフルカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
静電潜像を現像した画像を転写媒体上に転写した後に記録材上に転写する方法に比べて、現像した静電潜像を直接、紙等の記録材上に転写する方法は、転写媒体をはじめとする中間転写機構を設ける必要がないので、構成が簡単で小型化できるという特徴を有している。
特に記録材上に直接転写を行うタンデム方式は画像記録装置を小型化することができ、また高速にカラー画像を形成することが可能であるという特徴を有している。
【０００４】
タンデム方式の画像形成装置においては、転写順序等を考慮して画像品質が優れたカラー画像を形成することが行われている。例えば、転写用紙へ転写する工程において先に転写される感光体上のトナー付着量を後で転写される感光体上のトナー付着量よりも多くすることで、色相のバランスがとれたカラー画像を得ることが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
先に現像、転写するトナー付着量を多くすることによって、現像順が後のトナーの現像時に次色用の感光体上にトナーが逆転写することによって、先に転写されたトナー量が減少するするとカラーバランスが崩れるので付着量を多くしたものである。そして、原因となる逆転写トナーの発生そのものを抑制するものではなく、逆帯電トナーの発生を防止するものではなかった。
【０００６】
また、転写体上のトナーが逆転写することを防止するために、転写後の転写体上のトナーを転写体の両面から圧力手段によりトナーと転写体との付着力を高めることで、逆転写トナーの発生を防止することが提案されている（例えば、特許文献２）。
しかしながら、少なくとも３個の圧力手段を別途設ける必要があり、画像形成装置の大きさが大きくなり、装置の小型化が困難となるという問題点があった。
【０００７】
また、逆転写トナーを除去するために、記録材の搬送体の移動方向上流側からみて少なくとも２番目以降の感光体の転写部下流側にトナーと帯電極性が異なる逆帯電トナー除去手段を設けることが提案されている（例えば、特許文献３）。この方法では、逆帯電トナーの発生そのものを防止することはできず、廃トナーが増加し、そのために容量の大きな廃トナーの収納手段を設ける必要性があり、機器の小型化等をすることはできなかった。
【０００８】
また、形成されるカラー画像の高画質化のために比較的小粒径のカラートナーを使用し、転写効率を向上させるために、球形化されたトナーを使用することが行われているが、トナーを小粒径化すると、トナーの流動性が低下することにより、現像ローラ表面や規制ブレードとの摩擦帯電が困難になる結果、充分な電荷を付与できなかった。その為に、トナーに帯電量の不均一な分布が存在し、負帯電用トナーであっても正に帯電したトナーを含有することは避けきれず、その結果、感光体上の非画像部にカブリを生じた。
【０００９】
また、カブリを抑えるために、非磁性一成分現像においては、規制圧を高くすることが知られているが、トナーが過帯電になり、現像時のトナー濃度が低くなる、或いは、転写効率が低くなる傾向にあった。そこで、現像ローラ上の規制後の付着トナー量を所望の範囲にすることが提案されている（例えば、特許文献４ないし７）が、カブリと逆転写トナーの発生を防止することは困難であった。
【００１０】
また、小粒径トナーを用い、帯電性と画質の粒状性の向上のため、各色トナーの被記録材に対する最大付着量を所定量以下に制御するフルカラー画像形成方法が提案されている（特許文献８）。しかしながら、トナーを均一に熱定着をする低温定着性の向上には効果的であるが、逆転写トナーの発生防止については不十分なものであった。
【００１１】
また、順次並べて設置した複数の像担持体ドラムから記録材上に転写した画像形成装置において記録材搬送用の搬送ベルトの最上流側の位置に黒色トナー像形成用の像担持体ドラムを配置した画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献９）。
また、最上流側のイエロートナーで最初に現像し、最後に最下流側のブラックトナーで現像するカラー画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献９）。
これらは、いずれもブラックトナーのみで現像する場合のクリーニングブレードの捲くれあがり等の問題点を防止するものであって、カブリと逆転写トナーの発生防止や色ずれ防止には不十分なものであった。
【００１２】
また、平均円形度の高いトナーと、粒径の異なるケイ素化合物、シリカ等を複数種組合せて使用することで、転写性、クリーニング性に優れ、トナーの飛び散り等もないトナーとすることが提案されている（例えば、特許文献１０、１１）。
しかし、逆転写トナーの発生防止の対策をしたものではなかった。
【００１３】
【特許文献１】
特開平９−３１９１７９号公報
【特許文献２】
特開平７−６４３６６号公報
【特許文献３】
特開２０００−２４２１５２号公報
【特許文献４】
特開平６−１９４９４３号公報
【特許文献５】
特開平８−２９７４１３号公報
【特許文献６】
特開平９−６２０３０号公報
【特許文献７】
特開平１１−２１８９５７号公報
【特許文献８】
特開２００２−１３１９７３号公報
【特許文献９】
特開平７−３０６５６４号公報
【特許文献１０】
特開２００２−２５８５６７号公報
【特許文献１０】
特開平８−２２７１７１号公報
【特許文献１１】
特開２０００−３０６８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、潜像担持体に形成されたトナー像を搬送ベルトによって搬送される記録材上に順次転写することによって画像を形成するタンデム方式の画像形成装置において、先に転写されたトナー像によって後から転写されるトナー像の転写が悪影響を受けず、また各色のトナー像の色ずれがなく、色再現性にすぐれるとともに、トナーの飛び散り、逆転写トナーの発生がない画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、複数色の潜像担持体を配置して各潜像担持体上に形成した潜像をトナーによって現像の後に記録材搬送用の搬送ベルト上の記録材に転写した後に定着を行うことによりカラー画像を形成する画像形成装置において、転写する順番について、現像に使用するトナーの仕事関数が大きなものから小さいものとなるように潜像担持体を配置して、仕事関数の大きなトナーから逐次、現像、転写を行うようにした画像形成装置によって解決することができる。
このように、現像に使用するトナーの仕事関数を大きなものから小さなものへと順になるように配置したので、記録材として使用した用紙上に先に転写されたトナーが次のトナー像形成手段の感光体に移動する逆転写が起きることを防止することができる。また、各色のトナー層同士の密着性が向上することにより色ずれ防止と色再現性に優れたカラー画像を形成することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、潜像担持体上の静電潜像を異なる色の画像を形成する複数個の潜像担持体を並列して配置して記録材上に順次現像する、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置において、トナーの仕事関数が大きなものから小さいものの順に現像、転写がおこなわれるように潜像担持体を含むトナー像形成手段を順に配置し、記録材上に現像、転写、定着工程を経てカラー画像を形成することにより、先に記録材上に転写されたトナーが次のトナー像形成手段の感光体に移動して逆転写することを防止し、トナー層同士の密着性が向上することにより色ずれ防止と色再現性に優れたカラー画像を形成することが可能となることを見出したものである。
【００２０】
本発明におけるトナー、潜像担持体、および搬送用ベルトをはじめとする構成部材の仕事関数について説明する。
物質の仕事関数（Φ）は、その物質から電子を取り出すために必要なエネルギーとして知られており、仕事関数が小さいほど電子を放出しやすく、大きい程電子を出しにくい。そのため、仕事関数の小さい物質と大きい物質を接触させると、仕事関数の小さい物質は正に、仕事関数の大きい物質は負に帯電する。
仕事関数は下記の測定方法により測定されるものであり、その物質から電子を取り出すためのエネルギー（ｅＶ）として数値化され、種々の物質からなるトナーと画像形成装置における種々の部材との接触による帯電性を評価しうるものである。
【００２１】
仕事関数（Φ）は、表面分析装置（理研計器製 ＡＣ−２、低エネルギー電子計数方式）を使用して測定される。本発明にあっては、該装置において、重水素ランプを使用し、照射光量５００ｎＷに設定し、分光器により単色光を選択し、照射面積を４ｍｍ角とし、エネルギー走査範囲３．４〜６．２ｅＶ、測定時間１０ｓｅｃ／１個所で試料に照射する。そして、試料表面から放出される光電子を検出して求めたものであり、仕事関数に関しては、繰り返し精度（標準偏差）０．０２ｅＶで測定されるものである。なお、データ再現性を確保するための測定環境としては、使用温湿度２５℃、５５％ＲＨの条件下で、２４時間放置品を測定試料とした。
【００２２】
図１は、記録材へのトナーの帯電の様子を説明する図である。
図１（Ａ）は、コンポジットベタ画像の現像、転写例を示したもので、一列にトナーが並んだ様子を示している。
トナーの仕事関数がΦ（大）からΦ（小）へと大きい順より記録材Ｒへの現像、転写が行われ、搬送ベルトＢ上の記録材Ｒに静電的に付着している。矢印で示す電荷移動方向ＥＬの方向に電子（電荷）が移動し、最上部のトナーの電荷が小さくなるので、斥力でトナーが離れることはなく、重なりが良好となり、かつ転写電界ＥＦの方向と同一になるために、転写効率が高くなると考えられる。
また、表１に示すように一般的に使用されている複写機、プリンター用の用紙の仕事関数は５．６ｅＶ前後の値を示し、紙の仕事関数より小さいトナーが転写されるとトナーは正に帯電する傾向となる。
【００２３】
また、トナー層が１層以上の複層になるとトナーを記録材上に静電的に保持するには、背面転写電極ＴＥが正極性であることを考慮すると、トナーの帯電電荷量は負電荷量が多い方が有利となる。複数層のトナーを重ねる時に、第１層のトナーの仕事関数は少なくとも記録材の仕事関数である５．６ｅＶ以上であると負の状態が維持され、記録材上での保持にとってより有利となる。
また、１層以下の場合には、現像時に薄層規制いわゆる略１層規制によってトナーの電荷分布が十分に負側に分布していると正トナーに転化する量が無視できるほどになるので、逆転写トナーの発生が問題となることは少ない。
また、本発明では搬送用ベルトとして記録材の仕事関数よりも仕事関数が小さなものを使用したが、これによって転写電界がより有効に作用することとなるので、転写において好ましい結果を得ることができる。
【００２４】
また、図１（Ｂ）は中間調画像の現像、転写例を示したもので、トナー同士が隣りあう場合の例である。トナーの仕事関数が大きい順より現像─転写が行われ、搬送ベルトＢ上の記録材Ｒに静電的に付着している。図１（Ａ）と同様に、矢印の方向に電子（電荷）が移動し、最上部のトナーの電荷が小さくなるので、斥力でトナーが離れることはなく、重なりが良好となり、また転写電界の方向が同一になる為、転写効率が高くなると考えられ、図１（Ａ）で示したコンポジットトナーの場合と同様に保持されるとともに、逆転写トナーの影響を最小限度に抑えることができる。
【００２５】
【表１】
図２は、本発明の画像形成装置を説明する図である。
図２は、本発明の画像形成装置における接触現像方式の一例を示すものであるが、感光体１は直径２４〜８６ｍｍで表面速度６０〜３００ｍｍ／ｓで回転する感光体ドラムで、コロナ帯電器２によりその表面が均一に負帯電された後、記録すべき情報に応じた露光３が行なわれることにより、静電潜像が形成される。
現像器１０は、一成分現像装置であり、有機感光体上に一成分非磁性トナーＴを供給することで有機感光体における静電潜像を反転現像し、可視像化するものである。現像手段には、一成分非磁性トナーＴが収納されており、図示のごとく反時計方向で回転するトナー供給ローラ７によりトナーを現像ローラ９に供給する。現像ローラ９は反時計方向に回転し、トナー供給ローラ７により搬送されたトナーＴをその表面に保持した状態で有機感光体との接触部に搬送し、有機感光体１上の静電潜像を可視像化する。
【００２７】
現像ローラ９は、例えば直径１６〜２４ｍｍで、金属製管にめっきやブラスト処理したローラ、あるいは中心軸周面にブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等からなる体積抵抗値１０4〜１０8Ω─ｃｍ、硬度が４０〜７０°（アスカーＡ硬度）の導電性弾性体層が形成されたもので、この管の軸等を介して図示しない電源より現像バイアス電圧が印加される。また、現像ローラ９、トナー供給ローラ７、トナー規制ブレード８からなる現像器１０は、図示しないばね等の付勢手段により有機感光体に押圧力１９．６〜９８．１Ｎ／ｍ、好ましくは２４．５〜６８．６Ｎ／ｍで、ニップが幅１〜３ｍｍとなるように圧接されるとよい。
【００２８】
規制ブレード８としてはステンレス、リン青銅、ゴム板、金属薄板にゴムチップの貼り合わせたもの等が使用されるが、現像ローラに対して図示しないばね等の付勢手段により、あるいは弾性体としての反発力を利用して線圧２４５〜４９０ｍＮ／ｃｍで押圧され、現像ローラ上のトナー層厚を略１層から２層とすると良い。
【００２９】
また、感光体の暗電位としては−５００〜−７００Ｖ、明電位としては−５０〜−１５０Ｖ、図示していないが現像バイアス電圧としては−１００〜−４００Ｖとすると良く、現像ローラとトナー供給ローラとは同電位とすると良い。
接触現像方式にあっては、反時計方向に回転する現像ローラの周速を、時計方向に回転する有機感光体に対して１．１〜２．５、好ましくは１．２〜２．２の周速比とするとよく、これにより、小粒径のトナー粒子であっても、有機感光体との接触領域に充分なトナーを供給することができる。
【００３０】
また、規制ブレード、現像ローラにおけるそれぞれの仕事関数と、トナーの仕事関数との関係に格別の制限はないが、好ましくは規制ブレード、現像ローラにおけるそれぞれの仕事関数をトナーの仕事関数より小さくして、規制ブレードと接触するトナーを負に接触帯電させておくことにより、より均一な負帯電トナーとできる。また、規制ブレード８に電圧を印加してブレードに接触するトナーへ電荷注入してトナー帯電量を制御してもよい。
また、記録材１１は搬送用ベルト１２に載置されて可視像化された感光体１とバックアップローラ６との間に送られて転写される。
【００３１】
次に、図３は、本発明の画像形成装置における非接触現像方式の一例を示すものである。この方式にあっては、現像ローラ９と感光体１とを現像ギャップｄを介して対向させるものである。現像ギャップとしては１００〜３５０μｍとすると良く、また、図示しないが直流電圧の現像バイアスとしては−２００〜−５００Ｖであり、これに重畳する交流電圧としては１．５〜３．５ｋＨｚ、Ｐ−Ｐ電圧１０００〜１８００Ｖの条件とすると良い。また、非接触現像方式にあって、反時計方向に回転する現像ローラの周速としては、時計方向に回転する有機感光体に対して１．１〜２．５、好ましくは１．２〜２．２の周速比とするとよい。
【００３２】
現像ローラ９は図示のごとく反時計方向に回転し、トナー供給ローラ７により搬送されたトナーＴをその表面に吸着した状態で有機感光体との対向部にトナーＴを搬送するが、有機感光体と現像ローラとの対向部において、交流電圧を重畳して印加することにより、トナーＴは現像ローラ表面と有機感光体表面との間で振動することにより現像される。本発明にあっては、交流電圧の印加により現像ローラ表面と有機感光体表面との間でトナーＴが振動する間にトナー粒子相互間で接触帯電が行われ、小粒径の正帯電トナーを負に帯電させることができ、カブリを減少させることができるものと考えられる。
【００３３】
また、記録材１０は搬送用ベルト１１に載置されて可視像化された感光体１とバックアップローラ６との間に送られるが、バックアップローラを用いる場合にはバックアップローラ６による感光体１への押圧力を、１８〜４５Ｎ／ｍ、好ましくは２６〜３８Ｎ／ｍとすると良い。
【００３４】
これにより、トナー粒子と記録材との接触を確実なものとすることができ、トナー粒子間の電荷（電子）の移動が起こり転写効率を向上できる。これに関しては、接触式現像方式も同様である。なお、非接触現像方式におけるその他の事項は、上述した接触現像方式と同様である。
【００３５】
図２、図３で示す現像プロセスをイエローＹ、シアンＣ、マゼンタＭ、ブラックＫからなる４色のトナー（現像剤）による現像器と感光体を組み合わせればフルカラー画像を形成することのできる装置となる。
【００３６】
紙搬送ベルトは、所定の体積抵抗を有する組成物を用いて製造することができる。例えば、組成物を形成するバインダーとしては、ゴム材料、例えばポリウレタン、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム等や、合成樹脂材料、例えば、ポリエステル、ポリエチレンテトラフタレート、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン等を、単独または複数種を組み合わせて使用することができる。また、導電性材料としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック等の導電性カーボンブラック類等を使用することができる。これらの材料に、分散剤、硬化剤等の材料を配合して、混練、押出、冷却、研磨等の工程を経てベルト基体が製造される。
また、ベルト基体は、特性の異なる材料、あるいは配合量を変えて製造した複数層を積層して製造したものであっても良い。積層することによって強度と電気的特性の調整が可能となり、特性の優れたものを製造することが可能となる。また、表面に各種の処理を加えて所望の特性の表層を形成しても良い。
紙搬送ベルトの厚みは、０．１ｍｍないし１．５ｍｍの範囲とすることが好ましく、体積抵抗は、１０8 ないし１０11Ωｃｍとすることが好ましく、１０8 Ωｃｍよりも小さい場合には紙の吸着性能が低下する。また、１０11Ωｃｍよりも大きい場合には、転写電圧や転写電流を大きくする必要があり、容積が大きなもの、となったり、あるいは定格が大きな高圧電源を必要とするので好ましくない。。
【００３７】
また、本発明に使用するタンデム方式のフルカラープリンターの概略正面図を図４に示す。
図４において、本実施形態の画像形成装置１０１は、ハウジング１０２と、ハウジング１０２の上部に形成された排紙トレイ１０３と、ハウジング１０２の前面に開閉自在に装着された扉体１０４を有し、ハウジング１０２内には、制御ユニット１０５、電源ユニット１０６、露光ユニット１０７、画像形成ユニット１０８、排気ファン１０９、転写ユニット１１０、給紙ユニット１１１が配設され、扉体１０４内には紙搬送ユニット１１２が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００３８】
転写ユニット１１０は、ハウジング１０２の上方に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ１１３と、駆動ローラ１１３の斜め下方に配設される従動ローラ１１４と、この２本のローラのみで間に張架されて図示矢印方向（反時計方向）へ循環駆動される紙搬送ベルト１１５と、紙搬送ベルト１１５の表面に当接するクリーニング手段１１６とを備え、従動ローラ１１４および紙搬送ベルト１１５が駆動ローラ１１３に対して図で左側に傾斜する方向に配設されている。これにより紙搬送ベルト１１５駆動時のベルト張り側（駆動ローラ１１３により引っ張られる側）１１７が下方に位置し、ベルト弛み側１１８が上方に位置するようにされている。
【００３９】
クリーニング手段１１６は、ベルト張り側１１７に設けられている。
また、紙搬送ベルト１１５の裏面には、後述する画像形成ユニット１０８を構成する各色毎の単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体１２０に対向して板バネ電極からなる転写部材１２１がその弾性力で当接され、転写部材１２１には転写バイアスが印加されている。
【００４０】
画像形成ユニット１０８は、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する単色画像形成ユニットＹ（イエロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備え、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにはそれぞれ、有機感光層、無機感光層を形成した感光体からなる画像担持体１２０と、画像担持体１２０の周囲に配設された、コロナ帯電器または帯電ローラからなる帯電手段１２２および現像手段１２３を有している。
【００４１】
各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体１２０が紙搬送ベルト１１５のベルト張り側１１７に当接されるようにされ、その結果、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ローラ１１３に対して図で左側に傾斜する方向に配設される。画像担持体１２０は、図示矢印に示すように、中間転写ベルト１１５と逆方向に回転駆動される。
【００４２】
露光ユニット１０７は、画像形成ユニット１０８の斜め下方に配設され、内部にポリゴンミラーモータ１２４、ポリゴンミラー１２５、ｆ−θレンズ１２６、反射ミラー１２７、折り返しミラー１２８を有し、ポリゴンミラー１２５から各色に対応した画像信号が共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されて射出され、ｆ−θレンズ１２６、反射ミラー１２７、折り返しミラー１２８を経て、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体１２０に照射され、潜像を形成する。なお、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体１２０への光路長は折り返しミラー１２８の作用によって実質的に同一の長さにされている。
【００４３】
次に、現像手段１２３について、単色画像形成ユニットＹを代表して説明する。本実施態様においては、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが図で左側に傾斜する方向に配設されているので、トナー収納容器１２９が斜め下方に傾斜して配置されている。
【００４４】
すなわち、現像手段１２３は、トナーを収納するトナー収納容器１２９と、このトナー収納容器１２９内に形成されたトナー貯蔵部１３０（図のハッチング部）と、トナー貯蔵部１３０内に配設されたトナー攪拌部材１３１と、トナー貯蔵部１３０の上部に区画形成された仕切部材１３２と、仕切部材１３２の上方に配設されたトナー供給ローラ１３３と、仕切部材１３２に設けられトナー供給ローラ１３３に当接される飛散防止ブレード１３４と、トナー供給ローラ１３３および画像担持体１２０に近接するように配設される現像ローラ１３５と、現像ローラ１３５に当接される規制ブレード１３６とから構成されている。
【００４５】
現像ローラ１３５およびトナー供給ローラ１３３は、図示矢印に示すように、画像担持体１２０の回転方向とは逆方向に回転駆動され、一方、攪拌部材１３１は供給ローラ１３３の回転方向とは逆方向に回転駆動される。トナー貯蔵部１３０において攪拌部材１３１により攪拌、運び上げられたトナーは、仕切部材１３２の上面に沿ってトナー供給ローラ１３３に供給され、供給されたトナーは可撓性材料によって作製された帯電ブレード（図示せず）と摺擦して供給ローラ１３３の表面の凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力によって、現像ローラ１３５の表面に供給される。
現像ローラ１３５に供給されたトナーは規制ブレード１３６により所定厚さに薄層化規制される。薄層化したトナー層は、画像担持体１２０へと搬送されて現像ローラ１３５と画像担持体１２０が近接する現像領域で画像担持体１２０の静電潜像を現像する。
【００４６】
また、画像形成時には、給紙ユニット１１１は、記録媒体Ｐの複数枚が積層保持されている給紙カセット１３８と、給紙カセット１３８から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ１３９を備えている。
【００４７】
紙搬送ユニット１１２は、転写部への記録媒体Ｐの給紙タイミングを規定するゲートローラ対１４０（一方のローラはハウジング１０２側に設けられている）と、駆動ローラ１１３および紙搬送ベルト１１５、主記録材搬送路１４１と、定着手段１４２と、排紙ローラ対１４３と、両面プリント用搬送路１４４を備えている。定着手段１４２は、少なくも一方にハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵した回転自在な定着ローラ対１４５と、この定着ローラ対１４５の少なくも一方側のローラを他方側に押圧付勢して転写された画像を記録材Ｐに押圧する押圧手段を有し、記録媒体に転写された画像は、定着ローラ対１４５の形成するニップ部で所定の温度で記録媒体に定着される。
【００４８】
本発明においては、紙搬送ベルト１１５が駆動ローラ１１３に対して図で左側に傾斜する方向に配設され、上部に定着手段１４２を配設したので画像形成装置の小型化を実現することができると共に、定着手段１４２で発生する熱が、左側に位置する露光ユニット１０７、搬送ベルト１１５および各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋへ悪影響をおよぼすことを防止することができる。
【００４９】
次に、トナーの仕事関数の測定に使用する測定セルについて説明する。
図５は、仕事関数測定用の試料測定セルを説明する図である。
図５（Ａ）に平面図を示し、図５（Ｂ）に側面図を示すように、試料測定セルＣ１は、直径１３ｍｍ、高さ５ｍｍのステンレス製円盤の中央に直径１０ｍｍで深さ１ｍｍのトナー収容用凹部Ｃ２を有する形状を有する。セルの凹部内にトナーを秤量スプーンを使用して突き固めないで入れた後、ナイフエッジを使用して表面を平らにした状態で測定に供する。
トナーを充填した測定セルを試料台の規定位置上に固定した後に、照射面積４ｍｍ角とし、エネルギー走査範囲４．２〜６．２ｅＶの条件で測定される。
また、照射光量は、トナーのような絶縁性が大きな材料や半導電性の材料は、照射光量５００ｎＷで測定したが、金属材料のような導電性の材料の場合には、照射光量１０ｎＷで測定した。
トナーの仕事関数測定時の規格化電子収率は、測定光量５００ｎＷで８以上とすることが好ましい。
【００５０】
図６は、他の形状の試料の仕事関数の測定方法を説明する図である。
中間転写媒体、潜像担持体のように、円筒形状の部材を試料とする場合には、円筒形状の部材を１〜１．５ｃｍの幅で切断し、ついで稜線に沿って横方向に切断して図７（Ａ）に形状を示すように、測定用試料片Ｃ３を得た後、図７（Ｂ）に示すように、試料台Ｃ４の規定位置上に、測定光Ｃ５が照射される方向に対して照射面が平行になるように固定する。これにより、放出される光電子Ｃ６が検知器Ｃ７、すなわち光電子倍像管により効率よく検知される。
【００５１】
本発明のトナーとしては、粉砕法および重合法により得られるトナーのいずれでも良いが、円形度が良好な重合法トナーが好ましい。
粉砕法トナーとしては、樹脂バインダーに少なくとも顔料を含有し、離型剤、荷電制御剤等を添加し、ヘンシェルミキサー等で均一混合した後、２軸押し出し機で溶融混練され、冷却後、粗粉砕−微粉砕工程を経て、分級処理され、さらに、外添粒子が付着されてトナー粒子とされる。
【００５２】
バインダー樹脂としてはトナー用樹脂として使用されている合成樹脂が使用可能であり、例えばポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変成エポキシ樹脂、シリコーン変成エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂等が単独又は複合して使用できる。
【００５３】
特に本発明においては、スチレン−アクリル酸エステル系樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル系樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。バインダー樹脂としてはガラス転移温度が５０〜７５℃、フロー軟化温度が１００〜１５０℃の範囲が好ましい。
【００５４】
着色剤としては、トナー用着色剤が使用可能である。例えばカーボンブラック、ランプブラック、マグネタイト、チタンブラック、クロムイエロー、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン６Ｇ、カルコオイルブルー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、マラカイトグリーンレーキ、キノリンイエロー、Ｃ．Ｉ．ピグメント─レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント─レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント─レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント─レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント─レッド１８４、Ｃ．Ｉ．ピグメント─イエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメント─イエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメント─イエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント─イエロー１８０、Ｃ．Ｉ．ソルベント─イエロー１６２、Ｃ．Ｉ．ピグメント─ブルー５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント─ブルー１５：３等の染料および顔料を単独あるいは複合して使用できる。
【００５５】
離型剤としては、トナー用離型剤が使用可能である。例えばパラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、キャデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等が挙げられる。中でもポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナバワックス、エステルワックス等を使用することが好ましい。
【００５６】
荷電調整剤としては、トナー用荷電調整剤が使用可能である。例えば、オイルブラック、オイルブラックＢＹ、ボントロンＳ−２２およびＳ−３４（オリエント化学工業製）、サリチル酸金属錯体Ｅ−８１、Ｅ−８４（オリエント化学工業製）、チオインジゴ系顔料、銅フタロシアニンのスルホニルアミン誘導体、スピロンブラックＴＲＨ（保土ヶ谷化学工業製）、カリックスアレン系化合物、有機ホウ素化合物、含フッ素４級アンモニウム塩系化合物、モノアゾ金属錯体、芳香族ヒドロキシルカルボン酸系金属錯体、芳香族ジカルボン酸系金属錯体、多糖類等が挙げられる。なかでもカラートナー用には無色ないしは白色のものが好ましい。
【００５７】
粉砕法トナーにおける成分比としては、バインダー樹脂１００重量部に対して、着色剤は０．５〜１５重量部、好ましくは１〜１０重量部であり、また、離型剤は１〜１０重量部、好ましくは２．５〜８重量部であり、また、荷電制御剤は０．１〜７重量部、好ましくは０．５〜５重量部である。
【００５８】
本発明の粉砕法トナーにあっては、転写効率の向上を目的とした場合、球形化処理されるとよく、そのためには、粉砕工程で、比較的丸い球状で粉砕可能な装置、例えば機械式粉砕機として知られるターボミル（川崎重工業製）を使用すれば円形度は０．９３まで高めることができる。または、粉砕したトナーを熱風球形化装置（日本ニューマチック工業製）を使用することによって円形度を１．００まで高めることができる。
なお、本発明において、トナー粒子の平均粒径と円形度は、粒子像分析装置（シスメックス製 ＦＰＩＡ２１００）で測定した値である。
【００５９】
また、重合法トナーとしては、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等により得られるトナーが挙げられる。懸濁重合法においては、重合性単量体、着色顔料、離型剤とを必要により更に、染料、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤を添加した複合物を溶解又は分散させた単量体組成物を、懸濁安定剤（水溶性高分子、難水溶性無機物質）を含む水相中に撹拌しながら添加して造粒し、重合させて所望の粒子サイズを有する着色重合トナー粒子を形成することができる。
【００６０】
乳化重合法においては、単量体と離型剤を必要により更に重合開始剤、乳化剤（界面活性剤）などを水中に分散させて重合を行い、次いで凝集過程で着色剤、荷電制御剤と凝集剤（電解質）等を添加することによって所望の粒子サイズを有する着色トナー粒子を形成することができる。
重合法トナー作製に用いられる材料において、着色剤、離型剤、荷電制御剤、に関しては、上述した粉砕トナーと同様の材料が使用できる。
【００６１】
重合性単量体成分としては、公知のビニル系モノマーが使用可能であり、例えば、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−エチルスチレン、ビニルトルエン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、ジビニルベンゼン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸、エチレングリコール、プロピレングリコール、無水マレイン酸、無水フタル酸、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル、酢酸ビニル、プロピレン酸ビニル、アクリロニトリル、メタクリルニトリル、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルナフタレン等が挙げられる。なお、フッ素含有モノマーとしては例えば２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルアクリレート、フッ化ビニリデン、三フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロプロピレンなどはフッ素原子が負荷電制御に有効であるので使用が可能である。
【００６２】
乳化剤（界面活性剤）としては、例えばドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルポリオキシエチレンエーテル、ヘキサデシルポリオキシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンモノオレアートポリオキシエチレンエーテル等がある。
【００６３】
重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、４，４’−アゾビスシアノ吉草酸、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、２，２’−アゾビス−イソブチロニトリル等がある。
【００６４】
凝集剤（電解質）としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸亜鉛、硫酸アルミニウム、硫酸鉄等が挙げられる。
【００６５】
重合法トナーの円形度の調節法としては、乳化重合法は２次粒子の凝集過程で温度と時間を制御することで、円形度を自由に変えることができ、その範囲は０．９４〜１．００である。また、懸濁重合法では、真球のトナーが可能であるため、円形度は０．９８〜１．００の範囲となる。また、円形度を調節するためにトナーのＴｇ温度以上で加熱変形させることで、円形度を０．９４〜０．９８まで自由に調節することが可能となる。
また、トナーの個数平均粒径は、９μｍ以下であることが好ましく、８μｍ〜４．５μｍであることがより好ましい。９μｍよりも大きなトナーでは、１２００ｄｐｉ以上の高解像度で潜像を形成しても、その解像度の再現性が小粒子径のトナーに比べて低下し、また４．５μｍ以下になると、トナーによる隠蔽性が低下するとともに、流動性を高めるために外添剤の使用量が増大し、その結果、定着性能が低下する傾向があるので好ましくない。
【００６６】
次に、外添剤について説明する。本発明のトナー粒子には、外添剤として、シリカ粒子と、シリカの表面をチタン、スズ、ジルコニウムおよびアルミニウムから選ばれる少なくとも１種の金属の酸化物、水酸化物によって修飾した表面修飾シリカ粒子を含み、シリカ粒子に対して表面修飾シリカ粒子が重量比で１．５倍以下の比で含有されている。
【００６７】
また、その他の外添剤としては、各種の無機および有機のトナー用流動性改良剤が使用可能である。例えば、正帯電性シリカ、二酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、マグネタイト、酸化亜鉛、炭酸カルシム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、フッ化マグネシウム、炭化ケイ素、炭化ホウ案、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム、二硫化モリブデン、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム等のチタン酸金属塩、ケイ素金属塩の各微粒子を使用するこるとができる。これらの微粒子は、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイル等で疎水化処理して使用することが好ましい。その他の樹脂微粒子の例としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。流動性改良剤は単独あるいは混合して使用でき、その使用量はトナー１００重量部に対して０．１ないし５重量部、より好ましくは０．５ないし４．０重量部であることが好ましい。
【００６８】
シリカ粒子としては、ケイ素のハロゲン化物等から乾式で作製した粒子、およびケイ素化合物から液中で析出した湿式法によるもののいずれをも用いることができる。
そして、シリカ粒子の一次粒子の平均粒子径は、５ｎｍ〜５０ｎｍとすることが好ましく、１０ｎｍ〜４０ｎｍとすることがより好ましい。また、シリカ粒子の一次粒子の平均粒子径が５ｎｍより小さいと、トナーの母粒子に埋没しやすくなり、また、負に過帯電しやすくなる。そして、５０ｎｍを超えるとトナー母粒子の流動性付与効果が悪化し、トナーを均一に負に帯電させることが困難になる結果、逆帯電である正に帯電したトナー量が増加する傾向となる。
【００６９】
本発明においては、シリカ粒子として、個数平均粒径分布が異なるシリカを混合して用いることが好ましく、粒径が大きな外添剤を含有することによって、トナー粒子中に外添剤が埋まってしまうことを防止し、小径のシリカ粒子によって好ましい流動性を得ることができる。
具体的には、一方のシリカの個数平均一次粒子径が５ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、７〜１６ｎｍであることがより好ましい。また、他方のシリカの個数平均一次粒子径が３０ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、３０〜４０ｎｍである粒子を併用することがより好ましい。
【００７０】
なお、本発明における外添剤の粒径は、電子顕微鏡像によって観察して測定したものであり、個数平均粒子径を平均粒子径としている。
【００７１】
本発明において外添剤として使用するシリカ粒子は、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイル等で疎水化処理して使用することが好ましく、例えばジメチルジクロルシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロルシラン、（４−iso −プロピルフェニル）−トリクロルシラン、（４−t −ブチルフェニル）−トリクロルシラン、ジペンチル−ジクロルシラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、（４−t −ブチルフェニル）−オクチル−ジクロルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−ジクロルシラン、ジ−２−エチルヘキシル−ジクロルシラン、ジ−３，３−ジメチルペンチル−ジクロルシラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラン、（４−iso −プロピルフェニル）−ジエチル−クロルシラン等が例示される。
【００７２】
また、シリカ粒子と、金属化合物によって表面を修飾したシリカをシリカ粒子に対して所定の量を併用することが好ましい。表面修飾シリカとしては、５０〜４００ｍ2／ｇの比表面積を有するシリカ粒子を、チタン、スズ、ジルコニウムおよびアルミニウムから選ばれる少なくとも一種の水酸化物あるいは酸化物で被覆したものである。
【００７３】
これらの配合量は、シリカ粒子１００重量部に対し、１〜３０重量部のこれらの水酸化物、酸化物で被覆したスラリーとし、引き続いてスラリー中の固形分に対し、アルコキシシランを３〜５０重量部を被覆した後、アルカリで中和し、ろ過、洗浄、乾燥及び粉砕を行うことによって得ることができる。表面修飾シリカに使用するシリカ微粒子は、湿式法あるいは気相法で製造されたいずれの粒子を使用することができる。
【００７４】
また、シリカ粒子の表面修飾は、チタン、スズ、ジルコニウム、アルミニウムを少なくとも一種を含有する水系の溶液を使用することができ、例えば、硫酸チタン、四塩化チタン、塩化スズ、硫酸第一スズ、オキシ塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム等を挙げることができる。
シリカ粒子をこれらの金属酸化物、水酸化物での表面修飾は、これらの金属化合物の水系溶液によってシリカ粒子のスラリーを処理することによっておこなうことができる。処理温度は、２０〜９０℃とすることが好ましい。
【００７５】
次いで、アルコキシシランによって被覆することによって、疎水化処理を行う。疎水化処理は、スラリーのｐＨを２〜６、好ましくはｐＨ３〜６に調整した後、少なくとも一種のアルコキシシランをシリカ微粒子１００重量部に対して３０ないし５０重量部を添加し、スラリーの温度を２０〜１００℃、好ましくは３０〜７０℃に調整し、加水分解及び縮合反応を行うことによって実現することができる。
【００７６】
また、アルコキシシランを添加した後には、スラリーを撹拌した後、ｐＨ４〜９、好ましくは５〜７とｐＨの調整を行って縮合反応を促進することが好ましい。ｐＨの調整は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア水、アンモニアガス等を使用することができる。この様な処理を行うことで、均一に疎水化処理された安定な微粒子が得られる。
次いで、スラリーをろ過、水洗後に乾燥を行うことによって表面修飾されたシリカ微粒子を得ることができる。
乾燥は、１００〜１９０℃、好ましくは１１０〜１７０℃である。１００℃未満だと乾燥効率が悪く疎水化度が低くなるので好ましくない。また、１９０℃を超えると、炭化水素基の熱分解により変色と疎水化度の低下が起こるので好ましくない。
疎水化処理は、表面修飾シリカ粒子にアルコキシシランを添加した後にヘンシェルミキサー等を用いて被覆することもできる。
【００７７】
本発明において、これらの外添剤は、トナー母粒子１００重量部に対して０．０５〜２重量部とすることが好ましい。
０．０５重量部よりも少ない場合には、流動性付与、および過帯電防止に効果がなく、逆に２重量部を超えると、負帯電の電荷量が低下すると同時に、逆極性である正帯電のトナー量が増加し、カブリや逆転写トナー量を増加する結果となる。
【００７８】
【実施例】
以下に、実施例、比較例を示し本発明を説明する。
（トナー１の製造例）
スチレンモノマー８０重量部、アクリル酸ブチル２０重量部、およびアクリル酸５重量部からなるモノマー混合物を、水１０５重量部、ノニオン乳化剤（第一工業製薬製エマルゲン９５０）１重量部、アニオン乳化剤（第一工業製薬製ネオゲンＲ）１．５重量部、および過硫酸カリウム０．５５重量部の水溶液混合物に添加し、窒素気流中下で撹拌を行いながら７０℃で８時間重合を行った。重合反応後冷却し、乳白色の粒径０．２５μｍの樹脂エマルジョンを得た。
【００７９】
次に、この樹脂エマルジョン２００重量部、ポリエチレンワックスエマルジョン（三洋化成工業製）２０重量部およびフタロシアニンブルー７重量部を界面活性剤のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．２重量部を含んだ水中へ分散し、ジエチルアミンを添加してｐＨを５．５に調整後撹拌しながら硫酸アルミニウム０．３重量部を電解質として加え、次いで撹拌装置（ＴＫホモミキサー）で高速撹拌して分散を行った。
【００８０】
更に、スチレンモノマー４０重量部、アクリル酸ブチル１０重量部、サリチル酸亜鉛５重量部を水４０重量部と共に追加し、窒素気流下で撹拌しなが同様にして、９０℃に加熱し、過酸化水素水を加えて５時間重合し、粒子を成長させた。重合停止後会合粒子の結合強度を上げるため、ｐＨを５以上に調整しながら９５℃に昇温し、５時間保持した。
その後得られた粒子を水洗し、４５℃で真空乾燥を１０時間行った。平均粒径６．８μｍの円形度０．９８のシアントナーを得た。
なお、本実施例において円形度の測定は、フロー式粒子像解析装置（シスメックス株式会社製ＦＰＩＡ２１００）を用いて行い、下記式（１）で表現した。
Ｒ＝Ｌ0／Ｌ1…（１）
ただし、Ｌ1は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長（μｍ）である。
Ｌ0は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい真円の周囲長（μｍ）である。
【００８１】
得られたトナー１００重量部に対して、流動性改良剤である平均一次粒子径が１２ｎｍの疎水性シリカを１重量部、平均一次粒子径が４０ｎｍの疎水性シリカを０．７重量部添加混合し、次いで平均一次粒子径が約２０ｎｍの疎水性酸化チタンを０．５重量部と平均一次粒子径が約３０ｎｍの疎水性のシリカをアミノシランで表面処理した正帯電性疎水性シリカを０．４重量部添加混合しトナー１を得た。
【００８２】
なお、平均粒径は、電気抵抗法粒度分布測定装置（ベックマン─コールター社製マルチサイザーＩＩＩで測定した体積分布Ｄ５０で示した。
また、得られたトナーの仕事関数をは、５．５４ｅＶであったが、本実施例において仕事関数は、表面分析装置（理研計器製 ＡＣ−２型）によって、照射光量５００ｎＷで測定した値である。
【００８３】
（トナー２の製造例）
トナー１の製造例において、顔料のフタロシアニンブルーに代えてキナクリドンを用いた点を除き、トナーの製造例１と同様にして、二次粒子の会合と造膜結合強度を上げる温度を９０℃において行い、トナー２を作製した。得られたマゼンタトナーの円形度は０．９７２で仕事関数は５．６３ｅＶであった。このトナーの個数基準の平均粒径は６．９μｍであった。
【００８４】
（トナー３、４の製造例）
トナー２の製造例において、顔料をピグメントイエロー１８０とカーボンブラックに変えた以外はトナー２の製造例と同様にして重合を行い、流動性改良剤を添加し、円形度０．９７２、仕事関数５．５８ｅＶ、平均粒径７．０μｍのイエロートナー３と、円形度０．９７３、仕事関数５．４８ｅＶ、平均粒径６．９μｍのブラックトナー４を作製した。
【００８５】
（トナー５の製造例）
芳香族ジカルボン酸とアルキレンエーテル化ビスフェノールＡとの重縮合ポリエステルと該重合ポリエステルの多価金属化合物による一部架橋物の５０：５０（重量比）混合物（三洋化成工業製 ハイマーＥＳ）１００重量部、シアン顔料のピグメントブルー１５：１を５重量部、離型剤として融点が１５２℃、重量平均分子量Ｍｗが４０００のポリプロピレン１重量部、および荷電制御剤としてのサリチル酸金属錯体Ｅ−８１（オリエント化学工業製）４重量部をヘンシェルミキサーを用い、均一混合した後、内温１３０℃の二軸押し出し機で混練し、冷却した。
【００８６】
冷却物を２ｍｍ角以下に粗粉砕し、次いでジェットミルで微粉砕し、ローター回転による分級装置により分級し、平均粒径６．２μｍで、円形度０．９０５の分級トナーを得た。分級したトナー１００重量部に対し、０．２重量部の疎水性シリカ（平均一次粒子径７ｎｍ、ＢＥＴ法比表面積２５０ｍ2／ｇ ）を加え表面処理を行った後、熱風球形化装置（日本ニューマチック工業製）を用い、熱処理温度２００℃に設定し、部分的に球形化処理を行った後、同様にして再度分級し平均粒径６．３μｍ、円形度０．９４０のシアントナー５の母粒子を得た。このトナー母粒子に対し、トナー１と同様にして流動性改良剤を添加混合し、トナー５を作製した。得られたトナーの仕事関数を同様な方法で測定すると５．４８ｅＶであった。
【００８７】
（トナー６、７、８の製造例）
トナー５において、顔料をナフトールＡＳ系の６Ｂに変えた以外はトナー５と同様にして粉砕、分級、熱処理、再分級および表面処理を行い、平均粒径６．５μｍで円形度０．９４２のマゼンタトナー６を得た。このトナー６の仕事関数を測定したところ、５．５３ｅＶであった。
同様にして、トナー７（イエロートナーとしてピグメントイエロー９３を使用）およびトナー８（ブラックトナーとしてカーボンブラックを使用）を作製した。得られたトナーの平均粒径と円形度はほぼトナー６と同じ値を示し、またそれぞれのトナーの仕事関数は、５．５７ｅＶ（イエロー）および５．６３ｅＶ（ブラック）であった。
【００８８】
（有機感光体（ＯＰＣ１）の製造例）
直径３０ｍｍのアルミニウム製の導電性支持体に、下引き層として、アルコール可溶性ナイロン（東レ製 ＣＭ８０００）の６重量部とアミノシラン処理された酸化チタン微粒子４重量部をメタノール１００重量部に溶解、分散させてなる塗工液を、リングコーティング法で塗工し、温度１００℃で４０分乾燥させ、膜厚１．５〜２μｍの下引き層を形成した。
【００８９】
この下引き層上に、電荷発生物質であるチタニルフタロシアニン１重量部とブチラール樹脂（積水化学製 ＢＸ−１）１重量部とジクロルエタン１００重量部とを、直径１ｍｍのガラスビーズを用いたサンドミルで８時間分散させた。
得られた顔料の分散液を、上記で作製した支持体を用いて、リングコーティング法で塗工し、８０℃で２０分間乾燥させ、膜厚０．３μｍの電荷発生層を形成した。
この電荷発生層上に、下記構造式（１）のジスチリル化合物の電荷輸送物質４０重量部とポリカカーボネート樹脂（帝人化成製 パンライトＴＳ）６０重量部をトルエン４００重量部に溶解させ、乾燥膜厚が２２μｍになるように浸漬コーティング法で塗工、乾燥させて電荷輸送層を形成し、２層からなる感光層を有する有機感光体（ＯＰＣ１）を作製した。
得られた有機感光体の一部を切り欠いて試料片とし、その仕事関数を表面分析装置（理研計器製 ＡＣ−２型）を用い、照射光量５００ｎＷで測定したところ、５．５０ｅＶを示した。
【００９０】
◎
【化１】
（有機感光体（ＯＰＣ２）の製造例）
有機感光体（ＯＰＣ１）において、導電性支持体として直径４０ｍｍのアルミニウム製管を用いた点を除き同様にして有機感光体（ＯＰＣ２）を作製した。
この有機感光体の仕事関数を同様に測定したところ、５．４８ｅＶであった。
【００９２】
（規制ブレードの作製）
厚さ８０μｍのステンレス板に厚さ１．５ｍｍの導電性ウレタンチップを導電性接着剤で貼り付けて、ウレタン部の仕事関数を５ｅＶとした。
【００９３】
（紙搬送ベルト（１）の製造例）
ポリブチレンテレフタレート８５重量部、ポリカーボネート１５重量部およびアセチレンブラック（電気化学工業製）１５重量部を、窒素ガス雰囲気下でミキサーにより予備混合し、得られた混合物を引き続き窒素ガス雰囲気下で二軸押出し機により混練し、ペレットを得た。このペレットを、環状ダイスを有する１軸押出し機により２６０℃にて外径１７０ｍｍ、厚さ１６０μmのチューブ状フィルムに押出した。次に押出した溶融チューブを、環状ダイスと同じ軸線上に支持している冷却インサイドマンドレルにより内径を規制し、冷却固化させてシームレスチューブを作製した。規定寸法に切断し、外径１７２ｍｍ、幅３４２ｍｍ、厚さ１５０μｍのシームレスベルトを得た。この紙搬送ベルトの体積抵抗は３．２×１０8Ω─ｃｍであった。また、仕事関数は５．１９、規格化光電子収率１０．８８を示した。
【００９４】
更に、ウレタン変性エポキシ樹脂（旭電化工業製 アデカレジンＥＰＵ−８）１００重量部、導電性カーボンブラック（キャボット製、ＶＵＬＣＡＮＸＣ７２Ｒ）３．５重量部、高分子系分散剤（味の素ファインテクノ製 アジスパーＰＢ７１１）２．１重量部、トルエン ７５重量部をペイントコンディショナーにて２時間分散後、硬化剤（旭電化工業製 ＥＨ−２００）を８重量部加え、十分に撹拌し導電性下引き層の塗布液とした。この液を上記の表面にスプレーコートにより塗布乾燥（７０℃で６時間）し、厚さ１３μｍの表面層を設けた。この半導電性被覆層の仕事関数は、５．３６ｅＶであった。
【００９５】
実施例１
先に作製した有機感光体（ＯＰＣ１）、現像ローラ、規制ブレード、紙搬送ベルト（１）を装着した図４に示すタンデム方式のカラープリンターを用いて、前述したトナー１〜トナー４を装填した各トナー像形成手段を装着して、非接触１成分現像方式による画像形成試験を行った。
なお、画像形成に際しては、有機感光体の周速を１８０ｍｍ／ｓ、現像ローラの周速は有機感光体に対して周速比１．６とし、また、標準の作像条件を、感光体の暗電位は−６００Ｖ、明電位は−８０Ｖ、現像ローラと感光体のギャップを２１０μｍとし（ギャップコロで隙間を調整）、直流現像バイアス−２００Ｖに重畳する交流は周波数２．５ｋＨｚ、Ｐ−Ｐ電圧１４００Ｖの設定で、現像ローラと供給ローラは同電位とした。
【００９６】
そして、各色トナーのベタ印字時の感光体上の現像されたトナー付着量を最大０．５３ｍｇ／ｃｍ2 以下となるように制御しながら印字（温度２３℃、湿度５５ＲＨ％条件下）した。
また、前述のトナー規制ブレードの規制条件を変えて現像ローラ上のトナー搬送量を０．４ｍｇ／ｃｍ2〜０．４３ｍｇ／ｃｍ2となるように設定した。
画像形成条件は、感光体の暗電位を−６００Ｖ、明電位を−８０Ｖ、現像バイアスを−２００Ｖとし、現像ローラと供給ローラとは同電位とした。なお、一次転写部の電源には、直流の定電流電源を使用し、転写電流は１色目と４色目で電流値を制御し、１色目は８μＡ、２色目以降は２μＡずつ電流値を増加させて転写を行った。
【００９７】
図４に示すタンデム式カラープリンターは、感光体の近傍にクリーニング部材を有しないいわゆるクリーナレスプリンターとしている。印字試験は各色５％カラー原稿に相当する文字原稿を１００００枚、ＪＩＳ Ｘ ９２０１−１９９５準拠の標準画像データのＮ-２Ａ（カフェテリア）の画像を５０００枚連続印字した。
また、画像形成手段は、トナーの仕事関数が大きいものから小さいものへと順に現像されるようにトナー像形成手段を配置した。
【００９８】
本実施例では、第一番目のトナー像形成手段には黒トナーが装填されている。また、配置する順序を変更した時には、その都度画像データ処理の順番を変えて印字した。
この場合、出力印字画像の初期品質を、５％カラー原稿は１００００枚後の色ずれを、また、自然画像であるＮ−２Ａの出力印字画像では、全体の色ずれの変化を目視で確認した。
【００９９】
使用するトナーは、シアントナー１（記号Ｃ１、仕事関数：５．５４ｅＶ）、マゼンタトナー２（記号Ｍ２、仕事関数：５．６３ｅＶ）、イエロートナー３（記号Ｙ３、仕事関数：５．５８ｅＶ）およびブラックトナー４（記号ＢＫ４、仕事関数：５．４８ｅＶ）であり、記録材には電子写真用紙（富士ゼロックスサプライ製 ＰＰＣ用紙Ｌ）仕事関数：５．６１ｅＶを用いた。
その結果を表２に示す。
【０１００】
【表２】
実験例
表２の結果から、本発明のようにトナーの仕事関数を大きいトナーより現像、転写を行うことにより、実質上クリーニング手段を装着しなくとも、クリーナレスの作像が可能であることが分かった。また、得られた印字物の色ずれもなく、良好な画質を与えるものであった。
【０１０２】
しかし、前述のトナー規制ブレードの規制条件を変えて現像ローラ上のトナー搬送量を０．５ｍｇ／ｃｍ2 より多めに設定した規制条件、具体的には０．５２ｍｇ／ｃｍ2 前後の条件の場合、並びにベタ印字の有機感光体上の現像トナー付着量が０．５５ｍｇ／ｃｍ2 以上に設定した作像条件の場合には、クリーニング手段を設けないと実験例１の印字枚数を維持できないことが分かった。
この特性は、トナーを均一に負に帯電可能とし、かつ、有機感光体上の現像されたベタ印字時のトナー付着量を出来るだけ各トナー層間で均一に接触できる量以下にすることが必要である事を示すものである。
【０１０３】
実施例２
有機感光体としてＯＰＣ２を用い、クリーニング手段が取付けれるようにした点を除き実施例１と同様にして画像形成試験を行った。トナーには、シアントナー５（記号Ｃ５、仕事関数：５．４８ｅＶ）、マゼンタトナー５（記号Ｍ２、仕事関数：５．５３ｅＶ）、イエロートナー７（記号Ｙ７、仕事関数：５．５７ｅＶ）およびブラックトナー８（記号ＢＫ８、仕事関数：５．６３ｅＶ）を用い、記録材には電子写真用紙（富士ゼロックスサプライ製 ＰＰＣ用紙Ｌ）を用いて同様な印字試験評価を行った。
【０１０４】
また、紙搬送ベルトの移動方向の上流側から仕事関数が大きいトナーから仕事関数が小さなトナーへと、逐次トナー像形成手段を配置した。本実施例では、１番目のトナー像形成手段にはシアントナーが装填されており、黒トナーが装填されたトナー像形成手段は４番目に配置されている。また、配置する順序を変更した時には、その都度画像データ処理の順番を変えて印字した。
また、現像ローラと規制ブレードの構成は前述の通りとし、各色トナーの搬送量が０．４ｍｇ／ｃｍ2〜４３ｍｇ／ｃｍ2の範囲となるように規制ブレードの条件を設定した。なお、転写部の電源は定電流電源とし、１４μＡの定電流で一定とし連続印字を行った。。
【０１０５】
作像はＤＣの現像バイアス−２００Ｖに重畳するＡＣ周波数２．５ｋＨｚ、Ｐ−Ｐ電圧１４００Ｖの条件で印加し、各色５％カラー原稿に相当する文字原稿を１００００枚連続してプリントを行い、印字画像の品質の評価を行った。評価は、連続印字する前に前述の自然画のＪＩＳ Ｘ ９２０１−１９９５準拠の標準画像データのＮ−２Ａ「カフェテリア」の画像を出力した印字品質、とくに中間調の色ずれを重視し、各色５％原稿を２０００枚連続印字した後に１枚の自然画Ｎ−２Ａを印字し、この時の中間調の目視による変化を見た。明らかに色ずれが観察された場合には印字を中止し、その時の印字枚数で印字終了とした。
その結果を表３に示す。優は画像に問題がないもの、良は実用上許容できる範囲のもの、不良は色ずれが認められ画像品質が劣るものを示している。
【０１０６】
【表３】
実験例
以上のように、本発明のように円形度が高く、仕事関数の大きいトナーより順に現像と転写を行うことにより、印字品質の劣化が無いことが示された。これは、トナー層間で電荷の移動が生じ、トナー層同士の密着性が高まり、飛び散りや色ずれの防止と転写効率が高まることで、安定した画像品質が維持できたと考えられる。しかし、現像と転写の順において、トナーの仕事関数をランダムにして現像、転写を行うと印字画像品質、特に色ずれに影響を及ぼすことが分かった。また、トナーの仕事関数の小さいトナー像形成手段を１段目にもってくることも良くないことが示された。
また、表３の結果から、本発明のようにトナーを、仕事関数が５．６ｅＶ前後と比較的大きい転写材に転写を直接行う場合には、トナー像形成手段の内、トナーの仕事関数の大きいトナー像形成手段を１段目に配置し、逐次トナーの仕事関数が小さくなるトナー像形成手段を配置することが好ましいことが分かる。
しかし、この時に有機感光体上の現像された１色のベタ画像の現像付着トナー量を０．６ｍｇ／ｃｍ2 以上に設定すると、転写効率が悪くなり、クリーニングトナー量の増大につながり、トナー量当たりの印字枚数が少なくなる結果、効率が悪いカラー画像形成装置となる。
また、実験例２では、クリーニングトナー量は各色５％原稿でＡ４版１００００枚印字で３０ｇであったが、他の比較実験例では、クリーニング量は５０ｇ〜８０ｇの範囲であった。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明において、搬送ベルトによって搬送された記録材上に、潜像担持体上に形成されたトナー像を転写するタンデム方式のカラー画像形成装置において、転写する順番について、トナーの仕事関数が大きいものから小さいものへ現像，転写されるようにトナー像形成手段を配置してカラー画像を形成することにより、先に紙上に転写されたトナーが次のトナー像形成手段の感光体に逆転写することを防止し、かつ、トナー層同士の密着性が向上することにより色ずれ防止と色再現性に優れたカラー画像を形成することが可能となる。
また、トナー同士の密着性が向上することによって、トナー飛散が無くなるので画像形成装置内の汚染防止となるだけでなく、搬送ベルト表面を汚すこともないので、紙の裏面汚れの防止も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、記録材上のトナーの帯電の様子を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の画像形成装置を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の画像形成装置を説明する図である。
【図４】図４は、本発明のタンデム方式のフルカラープリンターの一例を説明する図である。
【図５】図５は、仕事関数の測定に使用する試料測定セルを説明する図である。
【図６】図６は、仕事関数の測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…感光体、２…コロナ帯電器、３…露光、５…クリーニングブレード、６…バックアップローラ、７…トナー供給ローラ、８…規制ブレード、９…現像ローラ、１０…現像器、１０（Ｙ），１０（Ｍ），１０（Ｃ）、１０（Ｋ）…現像器、Ｔ…トナー、１１…記録材、１２…搬送ベルト、１０１…画像形成装置、１０２…ハウジング、１０３…排紙トレイ、１０４…扉体、１０５…制御ユニット、１０６…電源ユニット、１０７…露光ユニット、１０８…画像形成ユニット、１０９…排気ファン、１１０…転写ユニット、１１１…給紙ユニット、１１２…紙搬送ユニット、１１３…駆動ローラ、１１４…従動ローラ、１１５…紙搬送ベルト、１１６…クリーニング手段、１１７…ベルト張り側、１１８…ベルト弛み側、１２０…画像担持体、１２１…転写部材、１２２…帯電手段、１２３…現像手段、１２４…ポリゴンミラーモータ、１２５…ポリゴンミラー、１２６…ｆ−θレンズ、１２７…反射ミラー、１２８…折り返しミラー、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ…単色画像形成ユニット、１２９…トナー収納容器、１３０…トナー貯蔵部、１３１…トナー攪拌部材、１３２…仕切部材、１３３…トナー供給ローラ、１３４…飛散防止ブレード、１３５…現像ローラ、１３６…規制ブレード、１３８…給紙カセット、１３９…ピックアップローラ、１４０…ゲートローラ対、１４１…主記録材搬送路、１４２…定着手段、１４３…排紙ローラ対、１４４…両面プリント用搬送路、１４５…定着ローラ対、Ｃ１…試料測定セル、Ｃ２…トナー収容用凹部、Ｃ３…測定用試料片、Ｃ４…試料台、Ｃ５…測定光、Ｃ６…光電子、Ｃ７…検知器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an image forming apparatus that sequentially forms a toner image on an image carrier using a plurality of colors of toner and transfers the image onto a recording medium such as paper. .
[0002]
[Prior art]
As an image forming apparatus, a photosensitive drum or a photosensitive belt (hereinafter referred to as a photosensitive member) is rotatably supported, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive layer of the photosensitive member. A four-cycle full-color image forming apparatus and a plurality of photoconductors and developing mechanisms that make a visible image and then transfer onto a recording material using a corona transfer, transfer roller, transfer drum, or transfer belt (hereinafter referred to as transfer medium). There is known a tandem-type full-color image forming apparatus that uses a transfer belt, a transfer medium on a transfer drum, or a recording material such as paper and sequentially transfers a plurality of color images.
[0003]
Compared to the method of transferring the developed image of the electrostatic latent image onto a transfer medium and then transferring it onto a recording material, the method of transferring the developed electrostatic latent image directly onto a recording material such as paper is In addition, it is not necessary to provide an intermediate transfer mechanism such as the above, so that the configuration is simple and the size can be reduced.
In particular, the tandem method in which transfer is directly performed on a recording material has a feature that the image recording apparatus can be miniaturized and a color image can be formed at high speed.
[0004]
In a tandem image forming apparatus, a color image with excellent image quality is formed in consideration of a transfer order and the like. For example, in the process of transferring to a transfer sheet, the amount of toner attached on the photoconductor transferred first is larger than the amount of toner attached on the photoconductor transferred later, so that a color image with a balanced hue can be obtained. It has been proposed to obtain (for example, Patent Document 1).
[0005]
By increasing the amount of toner that is first developed and transferred, the amount of toner transferred earlier is reduced by reversely transferring the toner onto the photoreceptor for the next color when developing the toner in the later development order. Then, since the color balance is lost, the amount of adhesion is increased. Further, it does not suppress the occurrence of the reverse transfer toner itself, and does not prevent the generation of the reversely charged toner.
[0006]
In addition, in order to prevent the toner on the transfer body from being reversely transferred, the toner on the transfer body after transfer is reversely transferred by increasing the adhesion between the toner and the transfer body by pressure means from both sides of the transfer body. It has been proposed to prevent the generation of toner (for example, Patent Document 2).
However, it is necessary to separately provide at least three pressure means, and there is a problem that the size of the image forming apparatus becomes large and it is difficult to reduce the size of the apparatus.
[0007]
Further, in order to remove the reverse transfer toner, a reversely charged toner removing unit having a charge polarity different from that of the toner is provided on the downstream side of the transfer portion of at least the second and subsequent photoconductors as viewed from the upstream side in the moving direction of the recording material conveyance body. Has been proposed (for example, Patent Document 3). In this method, the generation of the reversely charged toner itself cannot be prevented, and the waste toner increases. For this reason, it is necessary to provide waste toner storage means with a large capacity. could not.
[0008]
In addition, a color toner having a relatively small particle diameter is used to improve the image quality of the formed color image, and a spherical toner is used to improve transfer efficiency. When the particle size of the toner is reduced, the fluidity of the toner is lowered, and as a result, frictional charging with the surface of the developing roller and the regulating blade becomes difficult. As a result, sufficient charge cannot be imparted. For this reason, the toner has a non-uniform distribution of charge amount, and it is inevitable that a negatively charged toner will contain a positively charged toner. Caused fog.
[0009]
In order to suppress fogging, it is known to increase the regulation pressure in non-magnetic one-component development. However, the toner becomes overcharged, the toner density during development is lowered, or the transfer efficiency is reduced. Tended to be lower. Thus, it has been proposed that the amount of toner adhering after the regulation on the developing roller falls within a desired range (for example,
[0010]
In addition, a full color image forming method is proposed in which a small particle size toner is used and the maximum adhesion amount of each color toner to a recording material is controlled to a predetermined amount or less in order to improve the chargeability and the granularity of image quality (Patent Document). 8). However, it is effective for improving the low-temperature fixability for uniformly heat-fixing the toner, but it is insufficient for preventing the occurrence of reverse transfer toner.
[0011]
Further, in the image forming apparatus transferred onto the recording material from a plurality of image carrier drums arranged side by side, an image carrier drum for forming a black toner image is disposed at the most upstream position of the recording material conveyance belt. An image forming apparatus has been proposed (for example, Patent Document 9).
In addition, a color image forming apparatus that first develops with the most upstream yellow toner and finally develops with the most downstream black toner has been proposed (for example, Patent Document 9).
All of these prevent problems such as the cleaning blade from rolling up when developing with black toner alone, and are insufficient for preventing fog and reverse transfer toner and preventing color misregistration. there were.
[0012]
In addition, by using a combination of a toner having a high average circularity, a silicon compound having different particle diameters, silica, and the like in combination, it is proposed that the toner has excellent transferability and cleaning properties and does not scatter toner. (For example,
However, no countermeasure was taken to prevent the occurrence of reverse transfer toner.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-9-319179
[Patent Document 2]
JP-A-7-64366
[Patent Document 3]
JP 2000-242152 A
[Patent Document 4]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-194943
[Patent Document 5]
JP-A-8-297413
[Patent Document 6]
JP-A-9-62030
[Patent Document 7]
JP-A-11-218957
[Patent Document 8]
JP 2002-131973 A
[Patent Document 9]
JP-A-7-306564
[Patent Document 10]
JP 2002-258567 A
[Patent Document 10]
JP-A-8-227171
[Patent Document 11]
JP 2000-3068 A
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a tandem image forming apparatus that forms an image by sequentially transferring a toner image formed on a latent image carrier onto a recording material conveyed by a conveying belt. Provided is an image forming apparatus in which the transfer of a toner image transferred later is not adversely affected, there is no color shift of each color toner image, color reproducibility is excellent, toner is not scattered, and reverse transfer toner is not generated. It is an object to do.
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to fix a latent image formed on each latent image carrier by transferring a latent image formed on each latent image carrier to a recording material on a conveying belt for conveying a recording material after development with toner. In an image forming apparatus that forms a color image by performing About the order of transcription The problem is solved by an image forming apparatus in which the latent image carrier is arranged so that the work function of the toner used for development is changed from a large one to a small one, and development and transfer are performed sequentially from toner having a large work function. Can do.
In this way, the toner used for development is arranged so that the work function of the toner increases from the smallest to the smallest, so that the toner previously transferred onto the paper used as the recording material is transferred to the next toner image forming means. It is possible to prevent reverse transfer that moves to the photoreceptor. Further, by improving the adhesion between the toner layers of the respective colors, it is possible to form a color image having excellent color misregistration prevention and color reproducibility.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a so-called tandem color image in which a plurality of latent image carriers that form images of different colors are arranged in parallel and are sequentially developed on a recording material. Odor in forming equipment Development and transfer are performed in order of toner work function from largest to smallest. The toner image forming means including the latent image carrier is arranged in order, and a color image is formed on the recording material through development, transfer, and fixing processes. It is possible to form a color image excellent in color misregistration prevention and color reproducibility by preventing transfer to the photoreceptor of the forming means and reverse transfer, and improving the adhesion between the toner layers. It is what I found.
[0020]
The work functions of the constituent members including the toner, the latent image carrier, and the conveying belt in the present invention will be described.
The work function (Φ) of a substance is known as the energy required to extract electrons from the substance. The smaller the work function, the easier it is to emit electrons, and the larger the work function, the harder it is to emit electrons. Therefore, when a substance having a small work function is brought into contact with a substance having a small work function, the substance having a small work function is positively charged, and the substance having a large work function is negatively charged.
The work function is measured by the following measurement method, and is quantified as energy (eV) for extracting electrons from the material, and is based on contact between toners of various materials and various members in the image forming apparatus. The chargeability can be evaluated.
[0021]
The work function (Φ) is measured using a surface analyzer (AC-2, low energy electronic counting method manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.). In the present invention, in the apparatus, a deuterium lamp is used, the irradiation light quantity is set to 500 nW, monochromatic light is selected by a spectroscope, the irradiation area is set to 4 mm square, and the energy scanning range is 3.4 to 6. The sample is irradiated at 2 eV and at a measurement time of 10 sec / 1 place. It is obtained by detecting photoelectrons emitted from the sample surface, and the work function is measured with a repeatability (standard deviation) of 0.02 eV. In addition, as a measurement environment for ensuring data reproducibility, a 24-hour standing product was used as a measurement sample under the conditions of operating temperature and humidity of 25 ° C. and 55% RH.
[0022]
FIG. 1 is a diagram for explaining how toner is charged on a recording material.
FIG. 1A shows an example of development and transfer of a composite solid image, and shows a state in which toners are arranged in a line.
Development and transfer to the recording material R are performed in descending order of the work function of the toner from Φ (large) to Φ (small), and the toner is electrostatically attached to the recording material R on the conveyance belt B. Electrons (charges) move in the direction of the charge transfer direction EL indicated by the arrow, and the charge of the uppermost toner is reduced. Therefore, the toner is not separated by repulsive force, the overlap is good, and the direction of the transfer electric field EF It is considered that the transfer efficiency is increased because they are the same.
In addition, as shown in Table 1, the work function of commonly used copying machine and printer paper shows a value of around 5.6 eV, and when toner smaller than the paper work function is transferred, the toner is positive. It tends to be charged.
[0023]
Further, in order to electrostatically hold the toner on the recording material when the toner layer becomes one or more layers, considering that the back transfer electrode TE is positive, the charge amount of the toner is a negative charge. Larger amounts are advantageous. When a plurality of layers of toner are stacked, the work function of the toner of the first layer is at least 5.6 eV, which is the work function of the recording material, and the negative state is maintained, which is more advantageous for holding on the recording material. .
In the case of one layer or less, if the toner charge distribution is sufficiently distributed on the negative side due to the so-called thin layer regulation at the time of development, the amount converted to positive toner becomes negligible. The occurrence of reverse transfer toner is rarely a problem.
In the present invention, a conveying belt having a work function smaller than that of the recording material is used. However, since the transfer electric field works more effectively, a favorable result can be obtained in the transfer. .
[0024]
FIG. 1B shows an example of development and transfer of a halftone image, in which the toners are adjacent to each other. Development and transfer are performed in descending order of the work function of the toner, and the toner adheres electrostatically to the recording material R on the conveyance belt B. As in FIG. 1A, electrons (charges) move in the direction of the arrow, and the charge of the uppermost toner is reduced, so that the toner is not separated by repulsive force, the overlap is good, and the transfer electric field is Since the directions are the same, the transfer efficiency is considered to be high, and the toner is held in the same manner as the composite toner shown in FIG. 1A, and the influence of the reverse transfer toner can be minimized.
[0025]
[Table 1]
FIG. 2 is a diagram illustrating the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 shows an example of the contact development method in the image forming apparatus of the present invention. The
The developing
[0027]
The developing
[0028]
The
[0029]
Further, the dark potential of the photosensitive member may be −500 to −700 V, the light potential may be −50 to −150 V, and the developing bias voltage may be −100 to −400 V (not shown). Is preferably the same potential.
In the contact development system, the developing roller rotating in the counterclockwise direction has a peripheral speed of 1.1 to 2.5, preferably 1.2 to 2.2 with respect to the organic photoreceptor rotating in the clockwise direction. The peripheral speed ratio may be set, so that sufficient toner can be supplied to the contact area with the organic photoreceptor even if the toner particle has a small particle diameter.
[0030]
Further, there is no particular limitation on the relationship between the work function of the regulating blade and the developing roller and the work function of the toner, but preferably the work function of the regulating blade and the developing roller is made smaller than the work function of the toner. The toner that comes into contact with the regulating blade is negatively charged by charging, so that a more uniform negatively charged toner can be obtained. Alternatively, the toner charge amount may be controlled by applying a voltage to the
In addition, the recording material 11 is transferred between the
[0031]
Next, FIG. 3 shows an example of a non-contact developing system in the image forming apparatus of the present invention. In this system, the developing
[0032]
The developing
[0033]
In addition, the
[0034]
Thereby, the contact between the toner particles and the recording material can be ensured, and the transfer of electric charges (electrons) between the toner particles occurs, so that the transfer efficiency can be improved. The same applies to the contact-type development method. Other matters in the non-contact development method are the same as those in the contact development method described above.
[0035]
An apparatus capable of forming a full color image by combining the developing process shown in FIG. 2 and FIG. 3 with a developing device and a photoreceptor using toners (developers) of four colors consisting of yellow Y, cyan C, magenta M, and black K. It becomes.
[0036]
The paper transport belt can be manufactured using a composition having a predetermined volume resistance. For example, the binder forming the composition may be a rubber material such as polyurethane, nitrile rubber (NBR), ethylene propylene rubber (EPDM), silicone rubber, or a synthetic resin material such as polyester, polyethylene tetraphthalate, polycarbonate, polyfluoride. Vinylidene chloride and the like can be used alone or in combination of two or more. Further, as the conductive material, for example, conductive carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, and furnace black can be used. A belt substrate is manufactured by blending these materials with materials such as a dispersant and a curing agent, and performing processes such as kneading, extrusion, cooling, and polishing.
Further, the belt base may be manufactured by laminating a plurality of layers manufactured by changing materials or materials having different characteristics. By laminating, it is possible to adjust strength and electrical characteristics, and it is possible to manufacture products having excellent characteristics. Further, a surface layer having desired characteristics may be formed by applying various treatments to the surface.
The thickness of the paper transport belt is preferably in the range of 0.1 mm to 1.5 mm, and the volume resistance is 10 8 10 11 Preferably Ωcm. 10 8 If it is smaller than Ωcm, the paper adsorption performance decreases. 10 11 If it is larger than Ωcm, it is necessary to increase the transfer voltage and transfer current, which is not preferable because it has a large volume or requires a high-voltage power supply with a large rating. .
[0037]
FIG. 4 is a schematic front view of a tandem full-color printer used in the present invention.
In FIG. 4, an
[0038]
The
[0039]
The cleaning means 116 is provided on the
Further, on the back surface of the paper conveying belt 115, a transfer member made of a leaf spring electrode is opposed to the
[0040]
The image forming unit 108 is a single color image forming unit Y (for yellow), M (for magenta), C (for cyan), K (for black) that forms a plurality of (four in this embodiment) images of different colors. The monochrome image forming units Y, M, C, and K are respectively provided with an
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
Next, the developing
[0044]
That is, the developing
[0045]
The developing
The toner supplied to the developing
[0046]
Further, at the time of image formation, the
[0047]
The paper transport unit 112 includes a gate roller pair 140 (one roller is provided on the housing 102 side) that defines the timing of feeding the recording medium P to the transfer unit, a drive roller 113 and a paper transport belt 115, A recording material conveyance path 141, a fixing
[0048]
In the present invention, the paper conveying belt 115 is disposed in a direction inclined to the left in the drawing with respect to the driving roller 113, and the fixing
[0049]
Next, a measurement cell used for measuring the work function of toner will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating a sample measurement cell for work function measurement.
5A shows a plan view and FIG. 5B shows a side view, the sample measurement cell C1 has a diameter of 10 mm and a depth of 1 mm in the center of a stainless steel disk having a diameter of 13 mm and a height of 5 mm. It has a shape having a toner containing recess C2. After the toner is put into the concave portion of the cell without being tamped using a weighing spoon, the surface is flattened using a knife edge and subjected to measurement.
After the measurement cell filled with toner is fixed on the specified position of the sample stage, the measurement is performed under the conditions of an energy scanning range of 4.2 to 6.2 eV with an irradiation area of 4 mm square.
In addition, the irradiation light amount was measured at a light irradiation amount of 500 nW for a material having a large insulation such as toner or a semiconductive material. In the case of a conductive material such as a metal material, the irradiation light amount was measured at a light irradiation amount of 10 nW. did.
The normalized electron yield when measuring the work function of the toner is preferably 8 or more at a measurement light amount of 500 nW.
[0050]
FIG. 6 is a diagram for explaining a method for measuring a work function of a sample having another shape.
When a cylindrical member is used as a sample, such as an intermediate transfer medium or a latent image carrier, the cylindrical member is cut to a width of 1 to 1.5 cm and then cut laterally along the ridgeline. As shown in FIG. 7A, after obtaining the measurement sample piece C3, as shown in FIG. 7B, the direction in which the measurement light C5 is irradiated onto the specified position of the sample stage C4. And fixed so that the irradiated surface is parallel to the surface. Thereby, the emitted photoelectron C6 is efficiently detected by the detector C7, that is, the photoelectron tube.
[0051]
The toner of the present invention may be either a toner obtained by a pulverization method or a polymerization method, but a polymerization method toner having good circularity is preferable.
As a pulverized toner, at least a pigment is contained in a resin binder, a release agent, a charge control agent, etc. are added, and uniformly mixed with a Henschel mixer, etc., melted and kneaded with a twin screw extruder, cooled and coarsely pulverized. -After a fine pulverization step, classification is performed, and further, external additive particles are attached to form toner particles.
[0052]
As the binder resin, synthetic resins used as toner resins can be used. For example, polystyrene, poly-α-methylstyrene, chloropolystyrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene- Butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic Styrene resins such as acid ester-methacrylic acid ester copolymer, styrene-α-methyl acrylate copolymer, styrene-acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer Homopolymers containing substituents Or copolymer, polyester resin, epoxy resin, urethane modified epoxy resin, silicone modified epoxy resin, vinyl chloride resin, rosin modified maleic acid resin, phenyl resin, polyethylene, polypropylene, ionomer resin, polyurethane resin, silicone resin, ketone resin, An ethylene-ethyl acrylate copolymer, a xylene resin, a polyvinyl butyral resin, a terpene resin, a phenol resin, an aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin can be used alone or in combination.
[0053]
Particularly in the present invention, a styrene-acrylic acid ester resin, a styrene-methacrylic acid ester resin, and a polyester resin are preferable. The binder resin preferably has a glass transition temperature of 50 to 75 ° C and a flow softening temperature of 100 to 150 ° C.
[0054]
As the colorant, a toner colorant can be used. For example, carbon black, lamp black, magnetite, titanium black, chrome yellow, ultramarine blue, aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa Yellow G, rhodamine 6G, chalcoil blue, quinacridone, benzidine yellow, rose bengal, malachite green lake, quinoline Yellow, C.I. I. Pigment-Red 48: 1, C.I. I. Pigment-
[0055]
As the release agent, a release agent for toner can be used. Examples thereof include paraffin wax, micro wax, micro crystallin wax, cadilla wax, carnauba wax, rice wax, montan wax, polyethylene wax, polypropylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax and the like. Among them, it is preferable to use polyethylene wax, polypropylene wax, carnauba wax, ester wax and the like.
[0056]
As the charge adjusting agent, a charge adjusting agent for toner can be used. For example, oil black, oil black BY, Bontron S-22 and S-34 (made by Orient Chemical Industry), salicylic acid metal complex E-81, E-84 (made by Orient Chemical Industry), thioindigo pigment, sulfonylamine of copper phthalocyanine Derivatives, Spiron Black TRH (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), calixarene compounds, organic boron compounds, fluorine-containing quaternary ammonium salt compounds, monoazo metal complexes, aromatic hydroxyl carboxylic acid metal complexes, aromatic dicarboxylic acid metals Examples include complexes and polysaccharides. Of these, colorless or white ones are preferred for color toners.
[0057]
The component ratio in the pulverized toner is 0.5 to 15 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight, and 1 to 10 parts by weight of the release agent with respect to 100 parts by weight of the binder resin. The charge control agent is 0.1 to 7 parts by weight, preferably 0.5 to 5 parts by weight.
[0058]
The pulverized toner of the present invention may be spheroidized for the purpose of improving transfer efficiency. For this purpose, an apparatus capable of pulverizing in a relatively round sphere in the pulverization process, for example, a mechanical type If a turbo mill (manufactured by Kawasaki Heavy Industries) known as a pulverizer is used, the circularity can be increased to 0.93. Alternatively, the degree of circularity can be increased to 1.00 by using a hot air spheronizer (manufactured by Nippon Pneumatic Industry) for the pulverized toner.
In the present invention, the average particle diameter and the circularity of the toner particles are values measured with a particle image analyzer (FPIA2100 manufactured by Sysmex).
[0059]
Examples of the polymerization toner include toners obtained by suspension polymerization, emulsion polymerization, dispersion polymerization and the like. In the suspension polymerization method, if necessary, a polymerizable monomer, a color pigment, a release agent, and a complex containing a dye, a polymerization initiator, a crosslinking agent, a charge control agent, and other additives are dissolved or dissolved. The dispersed monomer composition is added to an aqueous phase containing a suspension stabilizer (water-soluble polymer, poorly water-soluble inorganic substance) with stirring, granulated, and polymerized to obtain a desired particle size. It is possible to form colored polymer toner particles having the same.
[0060]
In the emulsion polymerization method, polymerization is performed by dispersing a polymerization initiator, an emulsifier (surfactant), etc. in water if necessary, and then a monomer and a release agent. Colored toner particles having a desired particle size can be formed by adding an agent (electrolyte) or the like.
With respect to the colorant, the release agent, and the charge control agent, the same materials as those for the pulverized toner described above can be used in the materials used for the production of the polymerization toner.
[0061]
As the polymerizable monomer component, known vinyl monomers can be used. For example, styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, α-methylstyrene, p-methoxystyrene, p -Ethyl styrene, vinyl toluene, 2,4-dimethyl styrene, pn-butyl styrene, p-phenyl styrene, p-chloro styrene, divinyl benzene, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, acrylic acid n- Butyl, isobutyl acrylate, n-octyl acrylate, dodecyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, phenyl acrylate, stearyl acrylate, 2-chloroethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methacryl Propyl acid, N-butyl tacrylate, isobutyl methacrylate, n-octyl methacrylate, dodecyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, stearyl methacrylate, phenyl methacrylate, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid , Cinnamic acid, ethylene glycol, propylene glycol, maleic anhydride, phthalic anhydride, ethylene, propylene, butylene, isobutylene, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl bromide, vinyl fluoride, vinyl acetate, vinyl propyleneate, acrylonitrile, Examples include methacrylonitrile, vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl ketone, vinyl hexyl ketone, vinyl naphthalene and the like. Examples of fluorine-containing monomers include 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl acrylate, vinylidene fluoride, ethylene trifluoride, tetrafluoroethylene, and trifluoropropylene. Since fluorine atoms are effective for negative charge control, they can be used.
[0062]
Examples of the emulsifier (surfactant) include sodium dodecylbenzene sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium pentadecyl sulfate, sodium octyl sulfate, sodium oleate, sodium laurate, potassium stearate, calcium oleate, dodecyl ammonium chloride, dodecyl ammonium bromide. , Dodecyl trimethyl ammonium bromide, dodecyl pyridinium chloride, hexadecyl trimethyl ammonium bromide, dodecyl polyoxyethylene ether, hexadecyl polyoxyethylene ether, lauryl polyoxyethylene ether, sorbitan monooleate polyoxyethylene ether, and the like.
[0063]
Examples of the polymerization initiator include potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, hydrogen peroxide, 4,4′-azobiscyanovaleric acid, t-butyl hydroperoxide, benzoyl peroxide, 2,2′-azobis- There are isobutyronitrile and the like.
[0064]
Examples of the flocculant (electrolyte) include sodium chloride, potassium chloride, lithium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, sodium sulfate, potassium sulfate, lithium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, zinc sulfate, aluminum sulfate, and iron sulfate. Can be mentioned.
[0065]
As a method for adjusting the circularity of the polymerization toner, the emulsion polymerization method can freely change the circularity by controlling the temperature and time during the aggregation process of the secondary particles, and its range is from 0.94 to 1. .00. In the suspension polymerization method, since a true spherical toner is possible, the circularity is in the range of 0.98 to 1.00. Further, the degree of circularity can be freely adjusted from 0.94 to 0.98 by heating and deforming at a temperature equal to or higher than the Tg temperature of the toner in order to adjust the degree of circularity.
The number average particle size of the toner is preferably 9 μm or less, and more preferably 8 μm to 4.5 μm. For toners larger than 9 μm, even if a latent image is formed at a high resolution of 1200 dpi or higher, the reproducibility of the resolution is lower than that of a toner having a small particle diameter. In addition, the amount of the external additive used to increase the fluidity increases, and as a result, the fixing performance tends to decrease.
[0066]
Next, the external additive will be described. The toner particles of the present invention include silica particles as external additives, and surface-modified silica particles in which the surface of the silica is modified with an oxide or hydroxide of at least one metal selected from titanium, tin, zirconium and aluminum The surface-modified silica particles are contained in a ratio of 1.5 times or less by weight with respect to the silica particles.
[0067]
As other external additives, various fluidity improvers for inorganic and organic toners can be used. For example, positively charged silica, titanium dioxide, alumina, zirconium oxide, magnetite, zinc oxide, calcium carbonate, calcium sulfate, magnesium sulfate, magnesium fluoride, silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, zirconium carbide, boron nitride, nitride Fine particles of titanium, metal titanate such as titanium, zirconium nitride, molybdenum disulfide, aluminum stearate, magnesium stearate, zinc stearate, calcium stearate, strontium titanate, and silicon metal salt can be used. These fine particles are preferably used after being hydrophobized with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a higher fatty acid, silicone oil or the like. Examples of other resin fine particles include acrylic resin, styrene resin, and fluororesin. The fluidity improvers can be used alone or in combination, and the amount used is preferably 0.1 to 5 parts by weight, more preferably 0.5 to 4.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner.
[0068]
As the silica particles, any of particles prepared by dry processing from a halide of silicon or the like and those obtained by a wet method in which a silicon compound is precipitated in a liquid can be used.
And the average particle diameter of the primary particle of a silica particle is preferably 5 nm to 50 nm, and more preferably 10 nm to 40 nm. On the other hand, when the average particle diameter of the primary particles of the silica particles is smaller than 5 nm, the silica particles are easily embedded in the toner base particles, and negatively charged easily. If it exceeds 50 nm, the fluidity imparting effect of the toner base particles deteriorates and it becomes difficult to uniformly charge the toner negatively. As a result, the amount of positively charged toner that is reversely charged tends to increase.
[0069]
In the present invention, it is preferable to mix silica particles having different number average particle size distributions as the silica particles. By including an external additive having a large particle size, the external additive is embedded in the toner particles. This can be prevented, and preferable fluidity can be obtained by the small-diameter silica particles.
Specifically, the number average primary particle diameter of one silica is preferably 5 nm to 20 nm, and more preferably 7 to 16 nm. Moreover, it is preferable that the number average primary particle diameter of the other silica is 30 nm to 50 nm, and it is more preferable to use particles having 30 to 40 nm in combination.
[0070]
The particle size of the external additive in the present invention is measured by observation with an electron microscope image, and the number average particle size is defined as the average particle size.
[0071]
The silica particles used as an external additive in the present invention are preferably used after being hydrophobized with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a higher fatty acid, silicone oil or the like, for example, dimethyldichlorosilane, octyltrimethoxy. Silane, hexamethyldisilazane, silicone oil, octyl-trichlorosilane, decyl-trichlorosilane, nonyl-trichlorosilane, (4-iso-propylphenyl) -trichlorosilane, (4-t-butylphenyl) -trichlorosilane, dipentyl -Dichlorosilane, dihexyl-dichlorosilane, dioctyl-dichlorosilane, dinonyl-dichlorosilane, didecyl-dichlorosilane, didodecyl-dichlorosilane, (4-tert-butylphenyl) -octyl-dichlorosilane, didecenyl- Chlorosilane, dinonenyl-dichlorosilane, di-2-ethylhexyl-dichlorosilane, di-3,3-dimethylpentyl-dichlorosilane, trihexyl-chlorosilane, trioctyl-chlorosilane, tridecyl-chlorosilane, dioctyl-methyl-chlorosilane, octyl-dimethyl-chlorosilane, ( 4-iso-propylphenyl) -diethyl-chlorosilane and the like.
[0072]
In addition, it is preferable to use a predetermined amount of silica particles and silica whose surface is modified with a metal compound in combination with the silica particles. As surface-modified silica, 50 to 400 m 2 Silica particles having a specific surface area of / g are coated with at least one hydroxide or oxide selected from titanium, tin, zirconium and aluminum.
[0073]
These blending amounts are 1 to 30 parts by weight of a slurry coated with these hydroxides and oxides with respect to 100 parts by weight of silica particles, and then 3 to 50 parts of alkoxysilane with respect to the solid content in the slurry. After coating a weight part, it can obtain by performing neutralization with an alkali, filtering, washing | cleaning, drying, and grind | pulverizing. As the silica fine particles used for the surface-modified silica, any particles produced by a wet method or a gas phase method can be used.
[0074]
For the surface modification of the silica particles, an aqueous solution containing at least one of titanium, tin, zirconium and aluminum can be used. For example, titanium sulfate, titanium tetrachloride, tin chloride, stannous sulfate, oxy Zirconium chloride, zirconium sulfate, zirconium nitrate, aluminum sulfate, sodium aluminate and the like can be mentioned.
Surface modification of silica particles with these metal oxides and hydroxides can be performed by treating a slurry of silica particles with an aqueous solution of these metal compounds. The treatment temperature is preferably 20 to 90 ° C.
[0075]
Next, a hydrophobic treatment is performed by coating with alkoxysilane. In the hydrophobization treatment, the pH of the slurry is adjusted to 2 to 6, preferably 3 to 6, and then 30 to 50 parts by weight of at least one alkoxysilane is added to 100 parts by weight of silica fine particles, and the temperature of the slurry is adjusted. It can implement | achieve by adjusting to 20-100 degreeC, Preferably it is 30-70 degreeC, and performing a hydrolysis and a condensation reaction.
[0076]
Moreover, after adding alkoxysilane, after stirring a slurry, it is preferable to adjust pH to 4-9, preferably 5-7, and accelerate | stimulate a condensation reaction. The pH can be adjusted using sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, aqueous ammonia, ammonia gas or the like. By performing such treatment, stable fine particles that have been uniformly hydrophobized can be obtained.
Next, the surface-modified silica fine particles can be obtained by filtering the slurry, washing it with water and drying it.
Drying is 100-190 degreeC, Preferably it is 110-170 degreeC. If it is less than 100 ° C., the drying efficiency is poor and the hydrophobicity is lowered, which is not preferable. Moreover, when it exceeds 190 degreeC, since discoloration and the fall of the hydrophobization degree will occur by thermal decomposition of a hydrocarbon group, it is not preferable.
In the hydrophobization treatment, alkoxysilane may be added to the surface-modified silica particles and then coated using a Henschel mixer or the like.
[0077]
In the present invention, these external additives are preferably 0.05 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the toner base particles.
When the amount is less than 0.05 parts by weight, there is no effect on fluidity imparting and overcharge prevention. On the other hand, when the amount exceeds 2 parts by weight, the amount of negatively charged charge decreases and at the same time, the positively charged with reverse polarity. As a result, the amount of toner increases and the amount of fog and reverse transfer toner increases.
[0078]
【Example】
The present invention will be described below with reference to examples and comparative examples.
(Production example of toner 1)
A monomer mixture consisting of 80 parts by weight of styrene monomer, 20 parts by weight of butyl acrylate, and 5 parts by weight of acrylic acid was added to 105 parts by weight of water, 1 part by weight of a nonionic emulsifier (Emulgen 950 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku), and an anionic emulsifier (first It was added to an aqueous solution mixture of 1.5 parts by weight of Neogen R) manufactured by Kogyo Seiyaku Co., Ltd. and 0.55 parts by weight of potassium persulfate, and polymerization was carried out at 70 ° C. for 8 hours while stirring in a nitrogen stream. After the polymerization reaction, the mixture was cooled to obtain a milky white resin emulsion having a particle size of 0.25 μm.
[0079]
Next, 200 parts by weight of this resin emulsion, 20 parts by weight of polyethylene wax emulsion (manufactured by Sanyo Chemical Industries) and 7 parts by weight of phthalocyanine blue are dispersed in water containing 0.2 parts by weight of sodium dodecylbenzenesulfonate as a surfactant. Then, diethylamine was added to adjust the pH to 5.5, and 0.3 parts by weight of aluminum sulfate was added as an electrolyte while stirring, followed by high-speed stirring with a stirring device (TK homomixer) for dispersion.
[0080]
Further, 40 parts by weight of styrene monomer, 10 parts by weight of butyl acrylate, and 5 parts by weight of zinc salicylate were added together with 40 parts by weight of water. Water was added and polymerized for 5 hours to grow particles. In order to increase the bond strength of the associated particles after the polymerization was stopped, the temperature was raised to 95 ° C. while maintaining the pH at 5 or higher and held for 5 hours.
Thereafter, the obtained particles were washed with water and vacuum-dried at 45 ° C. for 10 hours. A cyan toner having an average particle diameter of 6.8 μm and a circularity of 0.98 was obtained.
In this example, the degree of circularity was measured using a flow type particle image analyzer (FPIA2100 manufactured by Sysmex Corporation) and expressed by the following formula (1).
R = L 0 / L 1 ... (1)
However, L 1 Is the peripheral length (μm) of the projected image of the toner particles to be measured.
L 0 Is the circumference (μm) of a perfect circle equal to the area of the projected image of the toner particles to be measured.
[0081]
1 part by weight of a hydrophobic silica having an average primary particle diameter of 12 nm and 0.7 part by weight of a hydrophobic silica having an average primary particle diameter of 40 nm are mixed with 100 parts by weight of the obtained toner. Then, 0.5 parts by weight of hydrophobic titanium oxide having an average primary particle size of about 20 nm and 0.4 wt. Of positively charged hydrophobic silica obtained by surface-treating hydrophobic silica having an average primary particle size of about 30 nm with aminosilane.
[0082]
The average particle diameter is indicated by a volume distribution D50 measured by an electric resistance method particle size distribution measuring apparatus (Multisizer III manufactured by Beckman-Coulter).
Further, the work function of the obtained toner was 5.54 eV, but in this example, the work function is a value measured by a surface analyzer (AC-2 type, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) at an irradiation light amount of 500 nW. is there.
[0083]
(Production example of toner 2)
In the toner production example, except that quinacridone was used in place of the pigment phthalocyanine blue, the temperature for increasing the association of the secondary particles and the film-forming bond strength was performed at 90 ° C. in the same manner as in toner production example 1.
[0084]
(Production example of
In the production example of the
[0085]
(Production example of toner 5)
100 parts by weight of a 50:50 (weight ratio) mixture of a polycondensation polyester of an aromatic dicarboxylic acid and an alkylene etherified bisphenol A and a partially crosslinked product of the polymerized polyester with a polyvalent metal compound (Hymer ES, manufactured by Sanyo Chemical Industries), 5 parts by weight of pigment blue 15: 1 of a cyan pigment, 1 part by weight of polypropylene having a melting point of 152 ° C. and a weight average molecular weight Mw of 4000 as a release agent, and metal salicylic acid complex E-81 (Orient Chemical Co., Ltd.) as a
[0086]
The cooled product was coarsely pulverized to 2 mm square or less, then finely pulverized by a jet mill, and classified by a classifier by rotating a rotor, to obtain a classified toner having an average particle diameter of 6.2 μm and a circularity of 0.905. For 100 parts by weight of classified toner, 0.2 part by weight of hydrophobic silica (average
[0087]
(Production example of
In
Similarly, Toner 7 (using Pigment Yellow 93 as yellow toner) and Toner 8 (using carbon black as black toner) were prepared. The average particle diameter and circularity of the obtained toner were almost the same as those of the
[0088]
(Example of production of organic photoreceptor (OPC1))
Dissolve and disperse 6 parts by weight of alcohol-soluble nylon (Toray CM8000) and 4 parts by weight of aminosilane-treated titanium oxide fine particles as an undercoat layer in 100 parts by weight of methanol on an aluminum conductive support with a diameter of 30 mm. The coating liquid obtained was applied by a ring coating method and dried at a temperature of 100 ° C. for 40 minutes to form an undercoat layer having a thickness of 1.5 to 2 μm.
[0089]
On this undercoat layer, 1 part by weight of titanyl phthalocyanine as a charge generating substance, 1 part by weight of butyral resin (BX-1 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and 100 parts by weight of dichloroethane were mixed with a sand mill using glass beads having a diameter of 1 mm. Time dispersed.
The obtained pigment dispersion was applied by the ring coating method using the support prepared above and dried at 80 ° C. for 20 minutes to form a charge generation layer having a thickness of 0.3 μm.
On this charge generation layer, 40 parts by weight of a charge transport material of a distyryl compound of the following structural formula (1) and 60 parts by weight of a polycarbonate resin (Panlite TS manufactured by Teijin Chemicals) are dissolved in 400 parts by weight of toluene, and a dry film thickness is obtained. Was applied by a dip coating method so as to have a thickness of 22 μm and dried to form a charge transport layer, thereby preparing an organic photoreceptor (OPC1) having a photosensitive layer composed of two layers.
A part of the obtained organic photoreceptor was cut out to obtain a sample piece, and its work function was measured with a surface analyzer (AC-2 type, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) at an irradiation light amount of 500 nW, and showed 5.50 eV. .
[0090]
◎
[Chemical 1]
(Example of production of organic photoreceptor (OPC2))
An organic photoreceptor (OPC2) was produced in the same manner except that an aluminum tube having a diameter of 40 mm was used as the conductive support in the organic photoreceptor (OPC1).
The work function of this organophotoreceptor was measured in the same manner to be 5.48 eV.
[0092]
(Preparation of regulation blade)
A conductive urethane chip having a thickness of 1.5 mm was attached to a stainless plate having a thickness of 80 μm with a conductive adhesive, and the work function of the urethane portion was set to 5 eV.
[0093]
(Production example of paper transport belt (1))
85 parts by weight of polybutylene terephthalate, 15 parts by weight of polycarbonate, and 15 parts by weight of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo) were premixed with a mixer in a nitrogen gas atmosphere, and the resulting mixture was continuously twin-screw extruded in a nitrogen gas atmosphere. The mixture was kneaded with a machine to obtain pellets. The pellets were extruded into a tubular film having an outer diameter of 170 mm and a thickness of 160 μm at 260 ° C. by a single screw extruder having an annular die. Next, the extruded molten tube was regulated in inner diameter by a cooling inside mandrel supported on the same axis as the annular die, and cooled and solidified to produce a seamless tube. Cut to a specified size, a seamless belt having an outer diameter of 172 mm, a width of 342 mm, and a thickness of 150 μm was obtained. The volume resistance of this paper transport belt is 3.2 × 10 8 It was Ω-cm. The work function was 5.19, and the normalized photoelectron yield was 10.88.
[0094]
Furthermore, urethane modified epoxy resin (Adeka Resin EPU-8 manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) 100 parts by weight, conductive carbon black (Cabot, VULCANXC72R) 3.5 parts by weight, polymeric dispersant (Ajinomoto Fine Techno Ajisper PB711) 2 .1 part by weight, 75 parts by weight of toluene were dispersed in a paint conditioner for 2 hours, 8 parts by weight of a curing agent (EH-200 manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) was added, and the mixture was sufficiently stirred to obtain a coating solution for a conductive undercoat layer . This liquid was applied to the surface by spray coating and dried (at 70 ° C. for 6 hours) to provide a surface layer having a thickness of 13 μm. The work function of this semiconductive coating layer was 5.36 eV.
[0095]
Example 1
Each of the
When forming an image, the peripheral speed of the organic photoconductor is 180 mm / s, the peripheral speed of the developing roller is 1.6, and the standard image forming conditions are the same as those of the photoconductor. The dark potential is -600 V, the bright potential is -80 V, the gap between the developing roller and the photosensitive member is 210 μm (the gap is adjusted with a gap roller), the alternating current superimposed on the direct current developing bias -200 V is a frequency of 2.5 kHz, and the PP voltage With the setting of 1400 V, the developing roller and the supply roller were set to the same potential.
[0096]
The developed toner adhesion amount on the photoconductor during solid printing of each color toner is 0.53 mg / cm at maximum. 2 Printing was performed (temperature 23 ° C., humidity 55 RH%) while controlling to be as follows.
Further, the toner transport amount on the developing roller is changed to 0.4 mg / cm by changing the regulation condition of the toner regulation blade. 2 ~ 0.43mg / cm 2 It set so that it might become.
As the image forming conditions, the dark potential of the photoconductor was −600 V, the light potential was −80 V, the developing bias was −200 V, and the developing roller and the supply roller were set to the same potential. Note that a DC constant current power source is used as the power source for the primary transfer unit, the transfer current controls the current value for the first and fourth colors, and the current value is increased by 8 μA for the first color and 2 μA for the second and subsequent colors. Was transferred.
[0097]
The tandem color printer shown in FIG. 4 is a so-called cleanerless printer that does not have a cleaning member in the vicinity of the photoreceptor. In the printing test, 10,000 character originals corresponding to 5% color originals for each color were printed, and 5000 N-2A (cafeteria) images of standard image data conforming to JIS X 9201-1995 were continuously printed.
In addition, the image forming unit sequentially increases the toner work function from the smallest to the smallest. To be developed A toner image forming means was arranged.
[0098]
In this embodiment, the first toner image forming means is loaded with black toner. In addition, when the arrangement order is changed, the image data processing order is changed and printed each time.
In this case, the initial quality of the output print image was visually checked for a color shift after 10,000 sheets for a 5% color original, and for the N-2A output print image which is a natural image. .
[0099]
The toners used are cyan toner 1 (symbol C1, work function: 5.54 eV), magenta toner 2 (symbol M2, work function: 5.63 eV), yellow toner 3 (symbol Y3, work function: 5.58 eV) and Black toner 4 (symbol BK4, work function: 5.48 eV) was used, and electrophotographic paper (PPC paper L manufactured by Fuji Xerox Supply) work function: 5.61 eV was used as the recording material.
The results are shown in Table 2.
[0100]
[Table 2]
Experimental example
From the results shown in Table 2, it was found that by developing and transferring a toner having a larger work function than that of the toner as in the present invention, it is possible to form a cleaner-less image substantially without mounting a cleaning means. . Further, there was no color shift of the obtained printed matter and good image quality was obtained.
[0102]
However, the toner conveyance amount on the developing roller is changed to 0.5 mg / cm by changing the regulation condition of the toner regulation blade. 2 More restrictive conditions, specifically 0.52 mg / cm 2 In the case of the conditions before and after, the developing toner adhesion amount on the solid-printed organic photoreceptor is 0.55 mg / cm. 2 In the case of the image forming conditions set above, it has been found that the number of printed sheets in Experimental Example 1 cannot be maintained unless a cleaning unit is provided.
This characteristic requires that the toner can be uniformly negatively charged, and that the amount of toner adhering to the developed solid print on the organophotoreceptor should be less than the amount that can be uniformly contacted between the toner layers as much as possible. It shows a certain thing.
[0103]
Example 2
An image formation test was conducted in the same manner as in Example 1 except that OPC2 was used as the organic photoreceptor and the cleaning means was attached. The toner includes cyan toner 5 (symbol C5, work function: 5.48 eV), magenta toner 5 (symbol M2, work function: 5.53 eV), yellow toner 7 (symbol Y7, work function: 5.57 eV), and black. The same print test evaluation was performed using toner 8 (symbol BK8, work function: 5.63 eV) and electrophotographic paper (PPC paper L manufactured by Fuji Xerox Supply) as the recording material.
[0104]
Further, toner image forming means are sequentially arranged from the toner having a high work function to the toner having a low work function from the upstream side in the moving direction of the paper conveying belt. In this embodiment, the first toner image forming unit is loaded with cyan toner, and the toner image forming unit loaded with black toner is arranged fourth. In addition, when the arrangement order is changed, the image data processing order is changed and printed each time.
Further, the configuration of the developing roller and the regulating blade is as described above, and the transport amount of each color toner is 0.4 mg / cm. 2 ~ 43mg / cm 2 The condition of the regulation blade was set to be in the range. The power supply of the transfer unit was a constant current power supply, and was constant at a constant current of 14 μA for continuous printing. .
[0105]
Image formation was performed under the conditions of an AC frequency of 2.5 kHz superimposed on a DC development bias of -200 V and a PP voltage of 1400 V, and 10000 character originals corresponding to 5% color originals were printed continuously. Image quality was evaluated. The evaluation is based on the print quality of the N-2A “cafeteria” image of the standard image data compliant with JIS X 9201-1995 of the above-mentioned natural image before continuous printing. % 2000 original was continuously printed, and then one natural image N-2A was printed. When the color misregistration was clearly observed, printing was stopped, and printing was terminated with the number of printed sheets at that time.
The results are shown in Table 3. “Excellent” indicates that there is no problem in the image, “Good” indicates that the image is acceptable in practice, and “Defective” indicates that the image quality is inferior due to color shift.
[0106]
[Table 3]
Experimental example
As described above, it has been shown that there is no deterioration in print quality by performing development and transfer in order from a toner having a high circularity and a large work function as in the present invention. This is considered to be that stable image quality can be maintained by the transfer of electric charge between the toner layers, increasing the adhesion between the toner layers, preventing scattering and color misregistration, and increasing the transfer efficiency. However, it has been found that development and transfer with a random toner work function in the order of development and transfer affect print image quality, particularly color misregistration. Further, it has been shown that it is not good to bring a toner image forming means having a low toner work function to the first stage.
From the results in Table 3, when the toner is directly transferred onto a transfer material having a relatively large work function of around 5.6 eV as in the present invention, the work function of the toner in the toner image forming means is shown. It can be seen that it is preferable to arrange the large toner image forming means in the first stage and sequentially arrange the toner image forming means in which the work function of the toner decreases.
However, at this time, the developed adhesion amount of the solid image of one color developed on the organic photoreceptor is 0.6 mg / cm. 2 If the setting is made as described above, the transfer efficiency is deteriorated, the amount of cleaning toner is increased, and the number of printed sheets per toner amount is reduced. As a result, the color image forming apparatus is inefficient.
In Experimental Example 2, the cleaning toner amount was 30 g for 10000 sheets of A4 size printing with 5% original for each color, but in other comparative experimental examples, the cleaning amount was in the range of 50 g to 80 g.
[0108]
【The invention's effect】
In the present invention, in a tandem color image forming apparatus that transfers a toner image formed on a latent image carrier onto a recording material conveyed by a conveyance belt, About the order of transcription The toner image forming means is arranged so as to be developed and transferred from a toner having a large work function to a toner having a small work function, thereby forming a color image, whereby the toner previously transferred onto the paper is transferred to the next toner image forming means. By preventing reverse transfer to the photoreceptor and improving the adhesion between the toner layers, it is possible to form a color image with excellent color misregistration prevention and color reproducibility.
In addition, by improving the adhesion between the toners, toner scattering is eliminated, so that not only the contamination inside the image forming apparatus is prevented, but also the surface of the transport belt is not soiled, so that the back side of the paper can be prevented from being stained. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a state of charging of toner on a recording material.
FIG. 2 is a diagram illustrating an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a tandem full-color printer according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a sample measurement cell used for measurement of a work function.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method for measuring a work function.
[Explanation of symbols]
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