JP5578432B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
図9は、潜像担持体表面にトナー中の離型剤や流動化剤等が付着してフィルミングが発生した状態において生じる異常画像の一例を示す説明図である。
この異常画像は、画像のベタ部にメダカ形状の白抜けができたものであり、潜像担持体周長に相当する周期で画像上に現れる。本発明者の研究の結果、このような異常画像は、次の2つの条件下における画像形成時に発生しやすいことが判明した。
高画像面積率の画像形成時には転写残トナーが大量に発生するため、クリーニングブレードをすり抜けるトナーも多量になる。その結果、潤滑剤塗布ブラシに大量のトナーが入力され、このような状態が継続すると、潤滑剤塗布ブラシでトナーが固化する場合がある。また、潤滑剤塗布ブラシにより固形潤滑剤から削り取った粉体状の潤滑剤を塗布する構成の場合、潤滑剤塗布ブラシに入力された大量のトナーが固形潤滑剤にも入力され、固形潤滑剤でトナーが固化する場合もある。一度このような状態になると、潤滑剤を均一に安定して塗布することができなくなるため、潜像担持体表面上に摩擦係数の高い箇所が局所的に発生し、そのような箇所にフィルミング発生の核となる付着物が付着しやすくなる。これによりフィルミングが発生して図9に示すような異常画像が発生する。
低画像面積率の画像形成時には転写残トナーが少量であるため、クリーニングブレードをすり抜けるトナーが少なく、潤滑剤塗布ブラシに入力されるトナーが少ない。潤滑剤塗布ブラシへのトナー入力が少ない場合、潤滑剤塗布ブラシにより固形潤滑剤から削り取った粉体状の潤滑剤を塗布する構成において、潤滑剤塗布ブラシによる潤滑剤の削れ量が少なくなることが知られている。一般に、潤滑剤塗布ブラシから供給される潤滑剤の量にはムラがあるため、潤滑剤塗布ブラシによる潤滑剤の削れ量が少なくなって潤滑剤塗布ブラシからの潤滑剤の供給量が減ると、潜像担持体表面上に潤滑剤の不足する箇所が生まれ、その箇所の摩擦係数が高くなる。よって、低画像面積率の画像を連続して画像形成する場合には、潜像担持体表面上に摩擦係数の高い箇所が生まれ、そのような箇所にフィルミング発生の核となる付着物が付着しやすくなる。これによりフィルミングが発生して図9に示すような異常画像が発生する。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記トナーとして、マイクロクリスタリンワックスを含有した重合トナーを用いることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記潜像担持体の累積走行距離を検出する潜像担持体累積走行距離検出手段を有し、上記ジョブ中断制御手段は、該潜像担持体累積走行距離検出手段の検出結果に基づいて上記中断期間中における潜像担持体の空回転時間を決定することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、温度及び湿度の少なくとも一方を含む装置環境を検出する装置環境検出手段を有し、上記ジョブ中断制御手段は、該装置環境検出手段の検出結果も考慮して上記連続画像形成ジョブを中断する時期を決定することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記ジョブ中断制御手段は、所定の逆回転条件に従い、上記潜像担持体を空回転させる際に該潜像担持体の回転方向を画像形成動作中の回転方向とは逆方向へ回転させることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、潤滑剤塗布ブラシに付着させた潤滑剤を潜像担持体に塗布する潤滑剤塗布手段を有し、上記ジョブ中断制御手段は、上記連続画像形成ジョブの中断期間中に上記潜像担持体を空回転させる際、トナーの正規帯電極性と同極性のバイアスを上記潤滑剤塗布ブラシに印加させることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記ジョブ中断制御手段は、上記連続画像形成ジョブを中断する時期を、上記潜像担持体の表面を潜像担持体回転方向に対して直交する方向に複数分割して得られる表面領域ごとの上記画像面積率と上記所定の画像形成数とに基づいて決定することを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置において、所定期間内に消費されたトナーの消費量を検知するトナー消費量検知手段と、上記潜像担持体から転写されたトナーの転写量を検知するトナー転写量検知手段と、該トナー消費量検知手段及び該トナー転写量検知手段の検知結果を用いて、上記ジョブ中断制御手段が決定した上記連続画像形成ジョブの中断時期を補正する中断時期補正手段とを有することを特徴とするものである。
ここで、フィルミングにより画像のベタ部にメダカ形状の白抜けができる異常画像(以下、単に「白抜け異常画像」という。)を連続画像形成ジョブ中に発生させないようにするために、連続画像形成ジョブを頻繁に中断させてクリーニング処理を行うと、画像の生産性が低下してしまう。よって、連続画像形成ジョブ中の中断頻度はできるだけ少ないことが望まれる。
本発明者は、鋭意研究の結果、詳しくは後述するが、連続画像形成ジョブにおいて白抜け異常画像が発生する時期を、その連続画像形成ジョブで潜像担持体上に形成されるトナー像の画像面積率と、その画像面積率で連続画像形成を行ったときに所定の異常画像が発生することになる所定の画像形成数とから、高い精度で特定可能であることを見出した。
よって、本発明によれば、連続画像形成ジョブにおいて白抜け異常画像が発生する時期の直前の時期にジョブを中断してクリーニング処理を実行し、白抜け異常画像の発生を抑制することができる。したがって、連続画像形成ジョブ中の中断頻度をできるだけ少なくすることが可能となり、画像の生産性の低下が抑制される。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。
同図のプリンタ100は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(以下、それぞれ、Y、C、M、Kと記す。)用の4つのプロセスユニットを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、それぞれY、C、M、Kの互いに異なる色のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。各プロセスユニットは、潜像担持体としての感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kを有している。各プロセスユニットは、感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kと、その周囲に配置される部材とが一体的にプリンタ本体に対して着脱可能となっている。
感光体ドラム1の周囲には、感光体ドラム1の表面に付着した転写残トナー等を除去し回収するクリーニング手段としてのドラムクリーニング装置4と、感光体ドラム1の表面摩擦係数を所定の値にするための粉体状の潤滑剤を感光体ドラム1の表面に塗布する潤滑剤塗布手段としての潤滑剤塗布装置2と、感光体ドラム1の表面を均一に帯電するための帯電装置3と、感光体ドラム1の表面に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置5とを有している。
なお、以下に説明する具体数値は、リコーImagio MPC4500をベースとし、マイクロクリスタリンワックスを含有した重合トナーを用いた実験機におけるものであり、本発明が適用可能な作像条件の制御タイミングや制御方法を限定するものではない。すなわち、以下に述べる具体数値は、あくまで一例であり、感光体ドラム径や材質、クリーニング部材の構成、トナーの種類などが異なれば、その具体数値も変わってくる。なお、重合トナーについての詳細は後述する。
このグラフからわかるように、一般には、画像面積率が高いほど、白抜け異常画像が発生するまでの連続通紙枚数が少ない。すなわち、画像面積率が高いほど、早期に白抜け異常画像が発生する。
なお、画像面積率が5%以下である低画像面積率の画像を連続形成する場合、トナー入力不足により感光体ドラム1の表面摩擦係数が増大し、かえってフィルミングが生じやすくなり、白抜け異常画像が発生しやすくなる。しかし、本実施形態のプリンタ100は、プロセスコントロールのために連続画像形成中における画像間にトナーパターンを形成するので、最低でも5%の画像面積率に相当するトナーの入力が常時行われるため、白抜け異常画像は発生しなかった。
白抜け指標値=100[%]/白抜け異常画像発生までの連続通紙枚数 ・・・(1)
感光体ドラム1の表面摩擦係数が大きくなると、上述したように、フィルミング発生の核となる付着物が付着しやすくなるため、フィルミングが発生しやすくなり、これにより白抜け異常画像が発生しやすくなる。一般に、感光体ドラムの表面は、作像動作を行うたびに削れていき、その表面摩擦係数は増加していく傾向にある。そのため、感光体ドラムの累積走行距離が増えるにつれて白抜け異常画像の発生数は増加していく。
このグラフより、白抜け異常画像を除去するために必要な感光体ドラムの空回転時間は、感光体ドラム1の累積走行距離が140kmに達するまではほぼ直線的に増加し、それ以降は飽和状態になることが判明した。実際に、このグラフから特定される感光体ドラム1の累積走行距離と必要な空回転時間との相関関係から、感光体ドラム1の累積走行距離に応じた適切な空回転時間を決定し、その空回転時間でジョブ中断時におけるリフレッシュ処理を行ったところ、白抜け異常画像の発生をほぼ完全に阻止することができた。本実施形態では、下記の表2に示すテーブルを用いて、感光体ドラム1の累積走行距離に応じた空回転時間を決定する。
図6は、低温低湿(LL)環境、中温中湿(MM)環境、高温高湿(HH)環境の区分を説明するための説明図である。
図7は、LL環境で白抜け異常画像が発生している画像の一例である。
図8は、HH環境で白抜け異常画像が発生している画像の一例である。
HH環境での白抜け異常画像の発生数は、図9に示した中温中湿(MM)環境の画像例と比較して0.8倍であり、LL環境での白抜け異常画像の発生数はMM環境と比較して1.2倍の発生数であることが判明した。なお、図7、図8及び図9に示した画像例は、装置環境が異なる以外は同じ条件で作像されたものである。
また、白抜け異常画像が発生するまでの通紙枚数を計測したところ、HH環境ではMM環境と比較して1.2倍の通紙枚数で白抜け異常画像が発生し、LL環境ではMM環境と比較して0.8倍の通紙枚数で白抜け異常画像が発生することが分かった。そこで、本実施形態では、それぞれの環境における空回転時間の補正係数(環境補正係数)を下記の表3のように定めた。
Y値 = Y0 ・・・(2)
C値 = C0 + Y0×p ・・・(3)
M値 = M0 + (Y0+C0)×p ・・・(4)
K値 = K0 + (Y0+C0+M0)×p ・・・(5)
次に、上記実施形態における連続画像形成ジョブ中の中断時期の決定方法の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
上述した実施形態において、白抜け指標値の決定に用いられる画像面積率は、1つの画像(1頁分の画像)内の画像面積率の平均値であり、1つの画像内における画像面積率の分布が考慮されていない。そのため、画像面積率の平均値が低い画像であっても、画像面積率が高い箇所が局部的に存在する画像においては、その箇所に対応してフィルミングが生じ、白抜け異常画像を発生させるおそれがある。そこで、本変形例1では、このように局部的に画像面積率が高い箇所が存在する画像を形成する場合でも、白抜け異常画像を発生しにくい処理を行う。
次に、上記実施形態における連続画像形成ジョブ中の中断時期の決定方法の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
一般に、電子写真プロセスでは、トナー帯電量の変動や現像剤の劣化等の影響により、画像濃度が変動したり、あるいは、画像濃度を一定に保つための制御が入ったりして、入力画像の画像面積率が同じでもその画像形成に消費されるトナーの消費量が異なってくる場合がある。この場合、入力画像の画像面積率が同じでも、クリーニングブレード41に入力されるトナーの入力量が異なることになる。つまり、入力画像の画像面積率が同じでも、様々な状況の違い(例えば、トナー濃度の極端に高い場合と低い場合、現像剤の劣化度合い、長時間放置直後の印刷など)によって、白抜け異常画像の発生確率が変わってくる。
ブレード入力量が基準量(画像面積率が50%である場合の白抜け指標値を算出する際の基準値)の近傍であるとき、図中二点鎖線で示すように、白抜け異常画像の発生数はブレード入力量に比例して増加することがわかる。この関係を利用すれば、実際のブレード入力量を把握することにより、上記白抜け指標値に基づく白抜け異常画像の発生確率が、実際のブレード入力量により把握できる白抜け異常画像からどの程度ズレているのかを把握することができる。よって、実際のブレード入力量を用いれば、連続画像形成ジョブの中断時期(リフレッシュ処理の開始時期)の決定に用いる白抜け指標値の累積カウント値を、実際のブレード入力量から把握される白抜け異常画像の発生確率に応じた適切な時期にリフレッシュ処理が開始されるように補正することが可能である。
ここでいう白抜け指標値の累積カウント値の補正量は、実際のブレード入力量から把握される白抜け指標値の累積カウント値と、ブレード入力量が基準量であるときの白抜け指標値の累積カウント値(すなわち、上記実施形態の方法で決定される白抜け指標値の累積カウント値)との差分値に基づく量である。画像面積率が低い画像ほど、ブレード入力量の違いが白抜け異常画像の発生確率に大きく影響するので、図13に示すように、画像面積率が低い画像ほど、ブレード入力量の変動に応じた補正量が多くなる。
ここでいう白抜け指標値の累積カウント値の補正係数は、実際のブレード入力量から把握される白抜け指標値の累積カウント値を、ブレード入力量が基準量であるときの白抜け指標値の累積カウント値で割った値である。この補正係数は、実際のブレード入力量をブレード入力量の基準量で割った値と比例関係にある。そして、実際のブレード入力量は、現像装置5で実際に消費されたトナー量(トナー消費量)から、感光体ドラム1から中間転写ベルト60上に実際に転写されたトナー量(トナー転写量)を差し引くことで算出することができる。したがって、白抜け指標値の累積カウント値の補正係数は、実際のトナー消費量から実際のトナー転写量を差し引いた値を、ブレード入力量の基準量で割った値から算出することができる。なお、この補正係数は、画像面積率に反比例する。つまり、画像面積率が小さいほどブレード入力量の変化に対して感度が高い。また、実際のトナー転写量は、中間転写ベルト60上に転写されたトナー像のトナー付着量を検知することで得ることができる。このトナー付着量の検知は1頁毎に行うのが望ましい。
図15(b)は、図15(a)と同じ条件で、白抜け指標値の累積カウント値について上述した補正を行ったときの画像の一例である。
図15(a)と図15(b)とを比較すると、上述した補正を行うことにより、白抜け異常画像の発生が抑制されることが確認できる。
トナー材料の組成分としては、結着樹脂および/または結着樹脂前駆体が用いられ、結着樹脂は、少なくともエステル結合および該エステル結合以外の結合単位を含む変性ポリエステルであり、結着樹脂前駆体は上記変性ポリエステルを生成可能な樹脂前駆体である。この結着樹脂前駆体として、活性水素基を有する化合物と、該化合物の活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステルを含有するものが好適である。例えば、活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステルとしてイソシアネート基を有するポリエステル〔ポリエステルプレポリマー(A)〕を使用する場合には、以下のように方法で製造することができる。
次いで40〜140℃にて、水酸基を有するポリエステルにポリイソシアネート(3)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)〔略「プレポリマー(A)」〕を得る。
さらに(A)に活性水素基を有する化合物であるアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア結合で変性されたポリエステルを得る。
ポリオール(1)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭素数が2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(例えば、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物等)が好ましい。
また、3価以上のポリオールとして、多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等);3価以上のフェノール類(フェノールノボラック、クレゾールノボラック等);3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
ポリカルボン酸(2)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸等);芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭素数が4〜20のアルケニレンジカルボン酸及び炭素数が8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
3価以上のポリカルボン酸としては、炭素数が9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸等)等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
なお、ポリカルボン酸の代わりに、ポリカルボン酸の無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等)を用いてもよい。
アミン類(B)としては上記アミン類で示したものが挙げられる。
上記ポリイソシアネート(3)を反応させる際、および(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。
使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(3)に対して不活性なものが挙げられる。
本実施形態に用いる上記水系媒体(水相)としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。
混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
また、水系媒体(水相)には、後述のような界面活性剤や高分子系保護コロイドなどの分散剤を含有してもよい。
水系媒体中でウレア変性ポリエステル〔変性ポリエステル(i)〕、もしくはポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中に、変性ポリエステル(i)、あるいはプレポリマー(A)とアミン類(B)、他の結着樹脂(結晶性ポリエステル等)、離型剤を含むトナー材料(原料)の組成物を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。
ポリエステルプレポリマー(A)と他のトナー組成物である(以下、「トナー原料」と呼称する。)着色剤(あるいは着色剤マスターバッチ)、離型剤、結晶性ポリエステル、未変性ポリエステル、荷電制御剤などは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させた方がより好ましい。また、本実施形態においては、着色剤、荷電制御剤などのトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。例えば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
また、上述のように必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いた方が、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(ダイキン工業社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、伸長および/または架橋反応後、洗浄除去する方がトナーの帯電面から好ましい。
このような溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。ポリエステルプレポリマー(A)100重量部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。溶剤を使用した場合は、伸長および/または架橋反応後、常圧または減圧下にて加温し除去する。
トナー材料液(油相)を水系媒体(水相)中で乳化乃至分散させて得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいは、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去して母体粒子となす微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。
乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
乳化分散時の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。
分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、不要サイスの微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行ってもよいが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。分級された不要サイズの微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。
用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などが挙げられる。
まず、実施例のトナーを得るために必要な材料等を以下のようにして作製した。
(有機微粒子エマルションの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水700部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業製)12部、スチレン140部、メタクリル酸140部、過硫酸アンモニウム1.5部を仕込み、450回転/分で20分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。これを加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液35部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。
[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、0.30μmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは155℃であった。
(水相の調整)
水1000部、[微粒子分散液1]85部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)40部、酢酸エチル95部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
(低分子ポリエステル〈水酸基を有するポリエステル〉の合成)
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物235部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物535部、テレフタル酸215部、アジピン酸50部およびジブチルチンオキサイド3部を入れ、常圧下、240℃で10時間反応し、さらに10〜20mmHgの減圧で6時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45部を入れ、185℃、常圧で3時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2800、重量平均分子量7100、Tg45℃、酸価22KOHmg/gであった。
(中間体ポリエステルの合成)
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物700部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物85部、テレフタル酸300部、無水トリメリット酸25部およびジブチルチンオキサイド3部を入れ、常圧で240℃で10時間反応し、さらに10〜20mmHgの減圧で6時間反応し、[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2500、重量平均分子量10000、Tg58℃、酸価0.5、水酸基価52であった。(イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーの合成)
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]400部、イソホロンジイソシアネート90部、酢酸エチル500部を入れ110℃で6時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.67%であった。
(結晶性ポリエステルの合成)
窒素導入管、脱水管、攪拌器および熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,4−ブタンジオール28モル、フマル酸24モル、無水トリメリット酸1.80モル、ハイドロキノン6.0gを入れ、150℃で6時間反応させた後、200℃に昇温して1時間反応させ、さらに8.3KPaにて1時間反応させ[結晶性ポリエステル1]を得た。得られた[結晶性ポリエステル1]は、融点(DSCの吸熱ピーク温度)125℃、Mn800、Mw3000、酸価26、水酸基価30であった。
(ケチミンの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン180部とメチルエチルケトン80部を仕込み、50℃で6時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は420であった。
(マスターバッチ〈MB〉の合成)
水1300部、カーボンブラック(Printex35 デクサ製)550部〔DBP吸油量=43ml/100mg、pH=9.5〕、ポリエステル1300部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて160℃で45分混練後、圧延冷却し、パルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1]を得た。
(油相〈顔料・WAX分散液1〉の作成)
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]400部、マイクロクリスタリンワックス(酸価:0.1KOHmg/g、融点:65℃、炭素数80、直鎖状炭化水素70重量%)100部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)20部、酢酸エチル1000部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま8時間保持した後、1時間で24℃に冷却した。次いで、この容器に[マスターバッチ1]480部、酢酸エチル550部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]を別の容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1000部を加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は53%であった。
(油相〈顔料・WAX分散液2〉の作成)
製造例8の顔料・WAX分散液1の作成で用いたマイクロクリスタリンワックスを、直鎖状炭化水素55重量%であるものに変更した以外は製造例8と同様にして[顔料・WAX分散液2]を得た。
(油相〈顔料・WAX分散液3〉の作成)
製造例8の顔料・WAX分散液1の作成で用いたマイクロクリスタリンワックスを、炭素数20、に変更した以外は製造例8と同様にして[顔料・WAX分散液3]を得た。
(結晶性ポリエステルの分散液作製)
金属製2L容器に[結晶性ポリエステル1]を110g、酢酸エチル450gを採り、80℃で加熱溶解もしくは加熱分散させた後、氷水浴中で急冷した。これにガラスビーズ(3mmφ)500mlを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で10時間攪拌を行い、体積平均粒径が0.4μmの[結晶性ポリエステル分散液1]を得た。
以下の乳化、脱溶剤、洗浄および乾燥工程により母体粒子を得た。
(乳化)
[顔料・WAX分散液1]700部、[プレポリマー1]120部、[結晶性ポリエステル分散液1]80部、[ケチミン化合物1]5部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で6,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1300部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
(脱溶剤)
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で10時間脱溶剤した後、45℃で5時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
(洗浄および乾燥)
[乳化スラリー1]100部を減圧濾過した後、(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液1OO部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い[母体粒子1]を得た。
なお、母体粒子1中における離型剤の分散径は0.06μmであった。結晶性ポリエステルの母体粒子1中における分散粒径は、長軸径で0.2μm以上3.0μm以下であった。また、母体粒子1の体積平均粒径(Dv)は3.0μm以上6.0μm未満であり、個数平均粒径(Dn)に対する体積体積平均粒径(Dv)の比(Dv/Dn)は1.05以上1.25以下であった。
特に、本実施形態においては、トナーとして、マイクロクリスタリンワックスを含有した重合トナー、より詳しくは、少なくとも結着樹脂および/または結着樹脂前駆体および離型剤を含むトナー材料を有機溶媒に溶解乃至分散させたトナー材料液(油相)を水系媒体(水相)中で乳化乃至分散させた後、脱溶剤により造粒された粒子(着色粒子)により、母体粒子を形成する製法により製造されたトナーである。上記結着樹脂および/または結着樹脂前駆体として、少なくともエステル結合および該エステル結合以外の結合単位を含む変性ポリエステル、もしくは該変性ポリエステルを生成可能な樹脂前駆体を含有するのが好ましい。このように、トナー材料組成分として、結着樹脂および/または結着樹脂前駆体(少なくとも上記変性ポリエステル、もしくは該変性ポリエステルを生成可能な
樹脂前駆体、および結晶性ポリエステルを含有する)と離型剤を含む場合、このようなトナー材料組成分を有機溶媒に溶解乃至分散させてトナー材料液(油相)とし、油相を水系媒体(水相)中で乳化乃至分散させた後、脱溶剤して造粒し、形成される母体粒子によりトナーを構成することができる。
好ましくはSPR工法で作成された重合トナーを用いることで、リフレッシュ処理による白抜け異常画像の発生抑制効果を高めることができる。
また、本実施形態においては、感光体ドラム1の累積走行距離を検出する潜像担持体累積走行距離検出手段としての制御部が、感光体1の回転数を累積的にカウントしており、その検出結果から得られる感光体の累積走行距離に基づいて感光体ドラム1の空回転時間を決定する。これにより、白抜け異常画像が発生しやすくなる経時においても、白抜け異常画像の発生を安定して防止することが可能となる。
また、本実施形態においては、温度及び湿度の少なくとも一方を含む装置環境を検出する装置環境検出手段としての温湿度センサを設け、その温湿度センサの検出結果も考慮して連続画像形成ジョブの中断時期を決定している。これにより、装置環境に応じた適切な中断時期にリフレッシュ処理を実行することができ、画像の生産性低下の抑制と、白抜け異常画像発生の安定した抑制とを両立する効果を高めることができる。
また、本実施形態においては、所定の逆回転条件(10回の空回転につき1回の割合)に従い、感光体ドラム1を空回転させる際に感光体ドラム1の回転方向を画像形成動作中の回転方向とは逆方向へ回転させる。これにより、クリーニングブレード41によるクリーニング性能(摺擦性能)を回復でき、適切なリフレッシュ処理を継続することができる。
また、本実施形態においては、潤滑剤塗布ブラシ22に付着させた潤滑剤を感光体ドラム1に塗布する潤滑剤塗布手段としての潤滑剤塗布装置2を有し、連続画像形成ジョブの中断期間中に感光体ドラム1を空回転させる際、トナーの正規帯電極性と同極性のバイアスを潤滑剤塗布ブラシ22に印加させる。これにより、潤滑剤塗布ブラシ22にトナー付着が発生しにくくなり、経時的に潤滑剤塗布性能が安定して維持され、画像面積率100%の画像が多量に連続形成されるような白抜け異常画像の発生に不利な使用環境であっても、経時的に白抜け異常画像の発生を防止することができる。
また、本実施形態のプリンタは、4つの感光体ドラム1上に形成されたトナー像を互いに重ね合わせた画像を最終的に記録紙上に転写するタンデム型の画像形成装置であり、白抜け指標値の累積カウント値を感光体ドラム1ごとに算出し、算出した累積カウント値の中で最も速く規定値(100)に達する時期を、連続画像形成ジョブの中断時期として決定する。これにより、連続画像形成ジョブ中における空回転動作によるダウンタイムの増加を抑制できる。
また、上述した変形例1で説明したように、連続画像形成ジョブを中断する時期を、感光体ドラム1の表面を感光体ドラム回転方向に対して直交する方向(主走査方向)に複数分割して得られる表面領域ごとの画像面積率を用いて決定するので、局部的に画像面積率が高い箇所が存在する画像を形成する場合でも、白抜け異常画像を発生しにくい。よって、1つの画像(1頁分の画像)内の画像面積率の平均値を用いて決定する場合よりも、白抜け異常画像の発生を抑制できる。
また、上述した変形例2で説明したように、所定期間内に消費されたトナーの消費量を検知するトナー消費量検知手段と、感光体ドラム1から転写されたトナーの転写量を検知するトナー転写量検知手段と、決定した連続画像形成ジョブの中断時期をこれらの検知結果を用いて補正する中断時期補正手段とを設ければ、様々な状況の違い(例えば、トナー濃度の極端に高い場合と低い場合、現像剤の劣化度合い、長時間放置直後の印刷など)があっても、安定して白抜け異常画像の発生を抑制できる。なお、このトナー消費量検知手段としては、トナー補給制御などに用いられる公知のトナー消費量検知手段を利用できる。また、トナー転写量検知手段としては、中間転写ベルト60上に付着するトナー量を検知できる公知のトナー量検知手段を利用できる。
2 潤滑剤塗布装置
3 帯電装置
4 クリーニング装置
5 現像装置
6 一次転写ローラ
22 潤滑剤塗布ブラシ
30 露光ユニット
41 クリーニングブレード
50 現像スリーブ
60 中間転写ベルト
64 二次転写ローラ
80 定着ユニット
100 プリンタ
200 給紙カセット
Claims (8)
- 画像形成ジョブの入力を受けることにより、回転駆動する複数の潜像担持体上の潜像を現像手段によりトナーを用いて現像し、これにより得られる各トナー像を互いに重ね合わせた画像を最終的に記録材上に転写するとともに、回転駆動する各潜像担持体をクリーニング部材で摺擦することにより該各潜像担持体上の不要な付着物を除去するクリーニング処理を行う画像形成装置において、
複数の記録材に対して画像を連続して形成する連続画像形成ジョブの入力を受けたら、潜像担持体ごとに、該連続画像形成ジョブで当該潜像担持体上に形成されるトナー像の画像面積率と、その画像面積率で連続画像形成を行ったときに所定の異常画像が発生することになる所定の画像形成数とから、各潜像担持体の異常画像発生指標値を算出し、算出した異常画像発生指標値の中で最も速く規定値に達する異常画像発生指標値に基づいて、該連続画像形成ジョブを中断する時期を決定し、該連続画像形成ジョブの中断期間中に、上記現像手段による潜像担持体へのトナー供給を禁止した状態で上記潜像担持体を回転させる空回転を行って上記クリーニング処理を行わせるジョブ中断制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記トナーとして、マイクロクリスタリンワックスを含有した重合トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記潜像担持体の累積走行距離を検出する潜像担持体累積走行距離検出手段を有し、
上記ジョブ中断制御手段は、該潜像担持体累積走行距離検出手段の検出結果に基づいて上記中断期間中における潜像担持体の空回転時間を決定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
温度及び湿度の少なくとも一方を含む装置環境を検出する装置環境検出手段を有し、
上記ジョブ中断制御手段は、該装置環境検出手段の検出結果も考慮して上記連続画像形成ジョブを中断する時期を決定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記ジョブ中断制御手段は、所定の逆回転条件に従い、上記潜像担持体を空回転させる際に該潜像担持体の回転方向を画像形成動作中の回転方向とは逆方向へ回転させることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
潤滑剤塗布ブラシに付着させた潤滑剤を潜像担持体に塗布する潤滑剤塗布手段を有し、
上記ジョブ中断制御手段は、上記連続画像形成ジョブの中断期間中に上記潜像担持体を空回転させる際、トナーの正規帯電極性と同極性のバイアスを上記潤滑剤塗布ブラシに印加させることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記ジョブ中断制御手段は、上記連続画像形成ジョブを中断する時期を、上記潜像担持体の表面を潜像担持体回転方向に対して直交する方向に複数分割して得られる表面領域ごとの上記画像面積率と上記所定の画像形成数とに基づいて決定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
所定期間内に消費されたトナーの消費量を検知するトナー消費量検知手段と、
上記潜像担持体から転写されたトナーの転写量を検知するトナー転写量検知手段と、
該トナー消費量検知手段及び該トナー転写量検知手段の検知結果を用いて、上記ジョブ中断制御手段が決定した上記連続画像形成ジョブの中断時期を補正する中断時期補正手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
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