JP2004085988A

JP2004085988A - 画像形成装置およびトナー

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Publication number: JP2004085988A
Application number: JP2002248434A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Miho; 三保　広晃; Satoshi Nishida; 西田　聡; Shigetaka Kurosu; 黒須　重隆; Masashi Saito; 齊藤　正志; Hiroshi Morimoto; 森本　浩史
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-18
Also published as: US20040043316A1

Abstract

【課題】中抜け現象、クリーニング性、トナーのフィルミングが改善され優れた画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎の像担持体上に形成された潜像を対応する各色トナーにより現像する現像手段と、各色トナー像を同一の中間転写体に順次重ね合わせて転写する各色毎の１次転写手段と、中間転写体上に形成された重ね合わせトナー像を転写紙に一括転写する２次転写手段と、トナー像を定着する定着手段とを有する画像形成装置において、現像手段は、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、５つの材料のうち高分子微粒子を含まないもの、または５つの材料のうち硫酸バリウムを含まない材料を外添剤として固定化されたトナーを用いて現像を行う画像形成装置。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置、およびこの画像形成装置に用いられるトナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、高速で高画質を要求される画像形成装置には、殆どの場合、電子写真方式を中心とする静電潜像方式の画像形成方法が採用されている。その理由は、高画質画像が、高速かつ安定して得られ、カラー画像やデジタル画像形成へも適用可能であることが挙げられる。しかしながら、市場からの画像形成技術に対する性能要求レベルは高く、このため静電潜像方式においても更なる性能向上が求められている。
【０００３】
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の各色毎の像担持体を設け、それぞれの像担持体上に形成された潜像を対応する各色トナーにより現像する現像手段を設け、像担持体上に形成された各色トナー像を同一の中間転写体に順次重ね合わせて転写する各色毎の１次転写手段を設け、中間転写体上に形成された重ね合わせトナー像を転写紙に一括転写する２次転写手段を設け、さらにトナー像を定着する定着手段を設けた画像形成装置が知られている。
【０００４】
また、トナーの各色毎の像担持体を設け、それぞれの像担持体上に形成された潜像を対応する各色トナーにより現像する現像手段を設け、像担持体上に形成された各色トナー像を同一の転写紙に順次重ね合わせて転写する各色毎の転写手段を設け、さらに転写紙上に形成された重ね合わせトナー像を定着する定着手段を設けた画像形成装置が知られている。
【０００５】
また、前述の画像形成装置に用いられるトナーが知られており、このトナーの表面には固定化された外添剤が使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、中間転写体を像担持体である感光体ドラムへ接触させ前記中間転写体の内面から転写ロール等で押圧して転写する転写手段は、一般的に中間転写体を介して感光体ドラムへ押圧していたが、押圧条件の設定、感光体ドラムと中間転写体の線速差などの条件出しだけでは文字等の中抜け現象（画像の中央部に未転写部が生ずる中抜けと称される現象）が発生し易いという問題がある。
【０００７】
また、感光体ドラムの残留トナーはクリーニングブレードによる除去が知られているが、小粒径の重合トナーは掻き落としが困難である。カラートナーの場合は着色剤として有機顔料が多く、トナーの抵抗が高くなり感光体ドラムとの静電吸着が大きくなり、黒色トナーに比べカラートナーは掻き落としが困難であるという問題がある。また、感光体ドラム表面にトナーによる膜形成によるトナーのフィルミングが生じやすいという問題もある。
【０００８】
さらに、トナーの外添剤が種々用いられているが、前述の所謂中抜け現象がとりきれない場合があったり、また、像担持体上の残トナーのクリーニングが安定しない場合があったりして、中抜け現象の防止と像担持体上の残留トナーのクリーニングの安定性とが同時に満足し難いという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、中抜け現象、クリーニング性、トナーのフィルミングが改善され高濃度の鮮鋭性等の点で優れた画像を形成することができる画像形成装置、さらに、この画像形成装置に用いるトナーを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記した本発明の目的は下記の手段により達成される。
【００１１】
（１）イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色毎の像担持体と、それぞれの像担持体上に形成された潜像を対応する各色トナーにより現像する現像手段と、像担持体上に形成された各色トナー像を同一の中間転写体に順次重ね合わせて転写する各色毎の１次転写手段と、中間転写体上に形成された重ね合わせトナー像を転写紙に一括転写する２次転写手段と、トナー像を定着する定着手段とを有する画像形成装置において、前記現像手段は、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、前記５つの材料のうち前記高分子微粒子を含まないもの、または前記５つの材料のうち前記硫酸バリウムを含まない材料を外添剤として固定化されたトナーを用いて現像を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
（２）イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色毎の像担持体と、それぞれの像担持体上に形成された潜像を対応する各色トナーにより現像する現像手段と、像担持体上に形成された各色トナー像を同一の転写紙に順次重ね合わせて転写する各色毎の転写手段と、転写紙上に形成された重ね合わせトナー像を定着する定着手段とを有する画像形成装置において、前記現像手段は、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、前記５つの材料のうち前記高分子微粒子を含まないもの、または前記５つの材料のうち前記硫酸バリウムを含まない材料を外添剤として固定化されたトナーを用いて現像を行うことを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
（３）イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）のトナーを各色毎の像担持体にそれぞれ現像させ、前記像担持体から４色共通の１つの中間転写体上に各トナー像を順次１次転写後、前記中間転写体から転写紙に２次転写し定着する画像形成装置に用いるトナーにおいて、前記トナーの表面に固定化される外添剤の材料が、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、前記５つの材料のうち前記高分子微粒子を含まないもの、または、前記５つの材料のうち前記硫酸バリウムを含まないものであることを特徴とするトナー。
【００１４】
（４）イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを各色毎の像担持体にそれぞれ現像させ、前記像担持体から各色トナー像を同一の転写紙に順次重ね合わせて転写し、転写紙上に形成された重ね合わせトナー像を定着する画像形成装置に用いるトナーにおいて、
前記トナーの表面に固定化される外添剤の材料が、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、前記５つの材料のうち前記高分子微粒子を含まないもの、または前記５つの材料のうち前記硫酸バリウムを含まないものであることを特徴とするトナー。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係わる画像形成装置およびこの画像形成装置に用いるトナーについて説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【００１６】
最初に、本発明の画像形成装置の構成について説明する。図１に示すように、画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面または両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤにより読み込まれる。
【００１７】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、像露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに信号を送る。
【００１８】
自動原稿送り装置２０１は自動両面原稿搬送手段を備えている。この自動原稿送り装置２０１は原稿載置台上から給送される多数枚の原稿ｄの内容を、連続して一挙に読み取り、記憶手段に蓄積する事が可能であるから、複写機能により多数枚の原稿内容を複写する場合、或いはファクシミリ機能により多数枚の原稿ｄを送信する場合等に便利に使用される。
【００１９】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙搬送手段及び定着手段２４とを有する。
【００２０】
イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、像露光手段３Ｙ、トナーによる現像手段４Ｙ、及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、像露光手段３Ｍ、トナー現像手段４Ｍ、及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃ、及びブラック色画像を形成する画像形成部１０Ｋも同様な構成である。
【００２１】
帯電手段２Ｙと像露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと像露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと像露光手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと像露光手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。中間転写体６は、無端状のベルトであり、複数のローラにより張架され、回動可能に支持されている。
【００２２】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋにより形成された各色のカラー画像は、回動する中間転写体６上に１次転写手段である１次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ及び７Ｋにより逐次転写されて１次転写が完了し、重ね合されたカラー画像が形成される。
【００２３】
給紙カセット２０内に収容された転写紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、および２２Ｄ、さらにレジストローラ２３等を経て、２次転写手段である２次転写ローラ７Ａとバックアップローラ７Ｂとの間で搬送され、転写紙Ｐ上に重ね合わせカラー画像が転写される。カラー画像が転写された転写紙Ｐは、定着手段２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００２４】
２次転写ローラ７Ａにより転写紙Ｐにカラー画像を転写した後、転写紙Ｐを分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。なお、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにそれぞれトナーを補給するトナー補給手段である。
【００２５】
本発明は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色毎の像担持体と、それぞれの像担持体上に形成された潜像を対応する各色トナーにより現像する現像手段と、像担持体上に形成された各色トナー像を同一の中間転写体に順次重ね合わせて転写する各色毎の１次転写手段と、中間転写体上に形成された重ね合わせトナー像を転写紙に一括転写する２次転写手段と、トナー像を定着する定着手段とを有する画像形成装置において、現像手段は、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、前記５つの材料のうち前記高分子微粒子を含まないもの、または前記５つの材料のうち前記硫酸バリウムを含まない材料を外添剤として固定化されたトナーを用いて現像を行うことを要旨としている。
【００２６】
外添剤は、トナーの製造工程において、トナー粒子の形成後にトナーに添加される特性改良剤であり、本発明においては下記の構成のものが好ましく用いられる。第１のトナーは、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤で構成される外添剤がトナー表面に固定化されたものである。また、第２のトナーは、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、および滑剤で構成される外添剤がトナー表面に固定化され、高分子微粒子を含んでいないものである。また、第３のトナーは、シリカ、チタニア、高分子微粒子および滑剤で構成される外添剤がトナー表面に固定化され、硫酸バリウムを含んでいないものである。さらに、第４のトナーは、前述の第１のトナー、第２のトナーおよび第３のトナーで、少なくともブラック色のトナーとブラック色以外のトナーで外添剤の種類と添加量が異なる構成となったものである。
【００２７】
ここで、トナーに添加される外添剤の単体としての主な特性について説明するが、本発明は実験の繰り返しにより検討を重ねこれらを最適に処方したものである。
【００２８】
Ａシリカは単体としては、帯電性（Ｑ／Ｍ）をコントロールし、多いと帯電の環境差が大きくなり、逆に少ないと帯電性が上がらない。また、Ｂシリカは単体としては、転写性をよくし、多いとトナー表面につき難く、逆に少ないと転写性を悪化させる。
【００２９】
また、ａチタニアは単体としては、流動性を向上させ、多いと帯電を阻害して繰り返しの安定性が悪く、逆に少ないと流動性が悪くなる。また、ｂチタニアは単体としては、帯電をコントロールし、多いとトナー表面からキャリア側に移行し易くトナーの帯電性を低下させ、逆に少ないと過剰帯電しやすい。
【００３０】
また、硫酸バリウムまたは高分子微粒子は単体としては、クリーニングブレードの先端部に、はさまり層を作りクリーニングをし易くし、多いと帯電性を阻害したりトナー飛散を助長させ、逆に少ないとはさまり層を作り難くする。
【００３１】
さらに、滑剤は単体としては、像担持体である感光体ドラムの表面に滑剤の膜が形成され、感光体ドラムの表面エネルギーが中間転写体の表面エネルギーよりも小さくなることにより所謂中抜け現象が発生し難く、感光体ドラムの表面エネルギーが小さいのでトナーの掻き落としが容易となる。多いと感光体ドラムの表面にフィルミング（像担持体表面上にトナー等による膜形成）し易く、逆に少ないと、滑剤の膜の形成がし難くなる。
【００３２】
以上のような外添剤の最適な複合処方により、中抜け現象およびトナーのフィルミングが防止される。複合処方が悪いと中抜け現象またはトナーのフィルミングのいずれかが発生し易くなる。
【００３３】
現像手段は、ブラック色のトナーとブラック色以外のカラーのトナー（カラートナーとも言う）とで外添剤の種類と添加量が異なるようにする。理由としてカラートナーは、着色剤としての有機顔料が多く用いられるためトナーの抵抗としても高くなり、感光体ドラムとの静電的付着力も大きくなるため、ブラック色のトナーに比べてクリーニングブレードによる残留トナーの掻き落としが難しいことが挙げられる。ブラック色トナーをカラートナーと同じにすると、ブラック色のトナー用の感光体ドラムのクリーニングブレードによる摩耗量が多くなりやすい。
【００３４】
本発明のトナーの外添剤の処方において硫酸バリウムを用いる時は、トナー質量を基準として、０．１から１質量％含有することが好ましい。同様にして、高分子微粒子を用いる時は、トナー質量を基準として、０．１から０．５質量％含有することが好ましい。同様にして、滑剤を用いる時は、トナー質量を基準として、０から０．４質量％を含有添加することが好ましい。この範囲で処方することにより、所謂中抜け現象およびトナーのフィルミングが防止されるが、この範囲外では中抜け現象またはトナーのフィルミングのいずれかが発生し易くなる。
【００３５】
また、本発明のトナー外添剤の処方においてシリカを用いる時は、粒径の異なる２種類のＡシリカとＢシリカで構成することが好ましい。Ａシリカは帯電をコントロールし、またＢシリカは転写性をよくし、両方を用いることにより、中抜け現象およびトナーのフィルミングが防止されるが、どちらか一方では、中抜け現象またはトナーのフィルミングのいずれかが発生し易くなる。
【００３６】
また、本発明の外添剤の処方においてＡシリカを用いる時は、トナー質量を基準として、粒径が１０から３０ｎｍで０．１から０．３質量％を含有添加することが好ましい。同様にして、Ｂシリカを用いる時は、トナー質量を基準として、粒径が２０から１００ｎｍで０．５から１．５質量％を含有添加することが好ましい。この範囲で処方することにより中抜け現象およびトナーのフィルミングが防止されるが、この範囲外では、中抜け現象またはトナーのフィルミングのいずれかが発生し易くなる。
【００３７】
さらに、本発明のトナーの外添剤の処方においてチタニアを用いる時は、粒径の異なる２種類のａチタニアとｂチタニアで構成することが好ましい。ａチタニアは流動性を向上させ、ｂチタニアは帯電をコントロールし、両方を用いることにより、中抜け現象およびトナーのフィルミングが防止されるが、どちらか一方では、中抜け現象またはトナーのフィルミングのいずれかが発生し易くなる。ａチタニアを用いる時は、トナー質量を基準として、粒径が１０から３０ｎｍで、０．１から０．７質量％を含有添加することが好ましい。また、本発明の外添剤の処方においてｂチタニアを用いる時は、トナー質量を基準として、粒径が５０から２００ｎｍで、添加量が０．１から０．５質量％を含有添加することが好ましい。この範囲で外添剤を処方することにより、中抜け現象およびトナーのフィルミングが防止されるが、この範囲外では中抜け現象またはトナーのフィルミングのいずれかが発生し易くなる。
【００３８】
画質向上のために重合法による粒径が均一な小径トナーを用いると、クリーニング性が悪化される懸念があり、また、印字速度向上のために中間転写プロセスを用いると転写工程が２回あるため、中抜け現象の発生が懸念されるが、上記の外添剤の処方を用いることにより前記懸念が改善できる。
【００３９】
なお、外添剤の個数平均粒子径の測定については、透過型電子顕微鏡によって観察し、画像解析によって測定されたものを用いて表示している。
【００４０】
各外添剤の粒径が下限範囲を超えると、トナーと像担持体間の物理的付着力が軽減されないために転写性が落ち画像濃度の低下を招くことになる。粒径が上限範囲を超えると、一旦付着した外添剤が現像手段内の撹拌等のストレスにより容易に離脱し遊離するため、遊離量が蓄積されて現像手段内で再凝集し、転写時に核となり中抜け現象を生じて遊離した成分が像担持体表面に多く付着するため像担持体表面へのフィルミングが発生しやすくなる。
【００４１】
現像手段に用いられるトナーは、３から８μｍの個数平均粒径を有することにより、高い解像力を有し、鮮鋭性に優れた画質の画像を形成するようになる。より好ましくは４から６μｍである。この範囲にあると、定着工程において、飛翔して加熱部材に付着しオフセットを発生させる付着力の大きいトナー微粒子が少なくなり、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。３μｍ未満では帯電が充分に行われずトナー飛散により、画質劣化や人体への悪影響が起こる可能性があり、生産効率上からも不利であり、逆に８μｍを超えると特にトナーが文字周りに散ったとき目視で容易に判断でき目立ち易くなる。
【００４２】
また、現像手段はトナーとキャリアを主成分とする２成分現像剤を用いて現像を行うことが望ましい。キャリアの磁性粒子として、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属の材料を用いる。キャリアは磁性粒子が更に樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させた樹脂分散型キャリアが好ましい。コーティング用の樹脂組成としては特に限定は無いが、例えばオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂等が用いられる。樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂等を使用することができる。
【００４３】
また、トナーは重合法で製造されたものであるので、鮮明で高い濃度の画質を得ることができ、製造し易くなる。このトナー（重合トナーとも言う）はトナー中の組成が均一で、且つトナーの粒径がそろっているので、現像剤担持体上でトナーがキャリアに容易に混合されやすく、短時間で均一に帯電されるので好ましい。重合トナーの作製方法について説明するが、作製方法はこれに限定されるものではない。重合トナーは、懸濁重合法や、乳化重合法で作製した数平均１次粒子径１０から５００ｎｍの樹脂粒子を塩析／融着させて２次粒子を作製し、その後に、有機溶媒、凝集剤及び重合触媒等を添加して重合を行い、重合率が８０％まで進んだ溶液内の球形化された２次粒子（球形トナー）を、さらに重合触媒を添加し重合を完了させることにより製造することができる。重合トナーに使用する着色剤としてはカーボンブラック、染料、顔料等を任意に使用することができる。カーボンブラックとしては、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等を用いることができる。
【００４４】
また、中間転写体は体積抵抗値が１×１０^４から１×１０^１３Ωｃｍの無端状のベルトを有すること、２次転写ローラは１×１０^５から１×１０^１０Ωの抵抗値を有すること、さらに、中間転写体を押圧するバックアップ部材であるバックアップローラは１×１０^５から１×１０^１０Ωの抵抗値を有することにより、転写における画像の散り等が防止されて転写が行われ、高い画質を形成するようになる。
【００４５】
以下、トナーの個数粒径分布、トナーの個数平均粒径およびトナーの個数粒度分布の変動係数について説明する。トナーの個数粒度分布とは粒子径に対するトナー粒子の相対度数を表すもので、トナー粒子の粒径をＤ（μｍ）とするとき、自然対数ｌｎＤを横軸にとり、この横軸を０．２３間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおいて、最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数（ｍ１）と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数（ｍ２）との和（Ｍ）の比率（％）である。
【００４６】
また、個数平均粒径（Ｄｎ）とは、トナーの個数粒度分布における平均径を表すものである。
【００４７】
さらに、トナーの個数粒度分布の個数変動係数（トナーの個数変動係数ともいう）は、トナーの個数変動係数＝（Ｓ／Ｄｎ）×１００（％）で計算される。なお、式中のＳはトナーの個数粒度分布における標準偏差を示し、Ｄｎはトナーの個数平均粒径（μｍ）を示す。トナーの個数変動係数は１５から２２％である。トナーの個数変動係数が、この範囲にあることで転写されたトナー層の空隙が減少して、帯電量分布がシャープとなり転写効率が高くなる。
【００４８】
ここで、実施の形態１に係わる画像形成装置による原稿の画像形成について図１を参照して説明する。最初に、原稿ｄを原稿画像走査露光手段２０２で画像データを読み取る。この画像データより、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにデジタル露光を行う。それぞれの感光体ドラム上に形成された潜像をそれぞれ対応する前述の第１のトナーから第４のトナーのいずれかにより現像し、４色共通の１つの中間転写体６上にトナー像を順次転写する。例えば、イエロー色を例に説明すると、感光体ドラム１Ｙのトナー像が１次転写ローラ７Ｙの電圧の印加により、中間転写体６にトナー像が転写される。次に、２次転写手段である２次転写ローラ７Ａの電流値を選択し電圧を印加し、中間転写体６から転写紙Ｐに再度転写し、定着してプリント画像を得ることができる。
【００４９】
以上により、中抜け現象、クリーニング性、トナーのフィルミングが改善され高濃度の鮮鋭性等の点で優れた画像を形成することができる画像形成装置となり、特に、画質向上のためにトナー重合法による粒径の均一な小粒径トナーを用いると、クリーニング性の悪化の懸念、また、印字速度の向上のために転写プロセスを用いた場合、転写工程が２回あり中抜け現象の発生が懸念されるが、本発明のトナーの外添剤処方により現像性、転写性がよく、また環境によるトナーの付着量変動がない上に、前述の中抜け現象、クリーニング性が改善される。さらに、この画像形成装置に用いるに最適なトナーとなる。
【００５０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係わる画像形成装置およびこの画像形成装置にに用いるトナーについて説明する。図２は本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の要部構成を示す断面図である。なお、実施の形態１と機構的に同じ部分は一部説明を省略する。また、この実施の形態の画像形成装置に使用されるトナーは、前述の実施の形態１に記載のトナーと同じにつき説明を省略する。
【００５１】
図２において、イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、像露光手段３Ｙ、トナーによる現像手段４Ｙ、及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、像露光手段３Ｍ、トナー現像手段４Ｍ、及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃ、及びブラック色画像を形成する画像形成部１０Ｋも同様な構成である。帯電手段２Ｙと像露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと像露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと像露光手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと像露光手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。
【００５２】
給紙カセット２０内に収容された転写紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、および２２Ｄ、さらにレジストローラ２３に搬送される。
【００５３】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋにより形成された各色のカラー画像は、回動する搬送ベルト９上の転写紙Ｐに転写手段である転写ローラ７２Ｙ、７２Ｍ、７２Ｃ及び７２Ｋにより逐次転写されて、転写紙Ｐ上にトナーが重ねられカラー画像が形成される。
【００５４】
本発明は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色毎の像担持体と、それぞれの像担持体上に形成された潜像を対応する各色トナーにより現像する現像手段と、像担持体上に形成された各色トナー像を同一の転写紙に順次重ね合わせて転写する各色毎の転写手段と、転写紙上に形成された重ね合わせトナー像を定着する定着手段とを有する画像形成装置において、現像手段は、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、前記５つの材料のうち前記高分子微粒子を含まないもの、または前記５つの材料のうち前記硫酸バリウムを含まない材料を外添剤として固定化されたトナーを用いて現像を行うことを要旨としている。
【００５５】
次に、画像形成装置による原稿の画像形成について主に図２を参照し、図１も一部参照して説明する。最初に、原稿を図１に示す原稿画像走査露光手段で画像データを読み取る。次に、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにそれぞれ像露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋによりデジタル露光を行う。さらに、各色の転写手段である各転写ローラ７２Ｙ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋに電圧を印加する。それぞれの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成された潜像を対応する実施の形態１で説明した第１のトナーから第４のトナーのいずれかのトナーにより現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで現像する。感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから各トナー像を順次、転写紙Ｐに転写し、転写された転写紙Ｐは定着手段２４で定着され、転写紙Ｐ上にトナーが重ねられカラー画像が形成される。
【００５６】
以上により、中抜け現象、クリーニング性、トナーのフィルミングが改善され高濃度の鮮鋭性等の点で優れた画像を形成することができる画像形成装置となり、さらに、この画像形成装置に用いるに最適なトナーとなる。特に、画質向上のためにトナー重合法による粒径の均一な小粒径トナーを用いると、クリーニング性の悪化が懸念されるが、本発明のトナーの外添剤処方により現像性、転写性がよく、また環境によるトナーの付着量変動がない上に、前述のクリーニング性が改善される。
【００５７】
【実施例】
以下、実施例について説明するが、これに限定されるものではない。
【００５８】
（画像形成装置と現像剤の試料）
図１に示す画像形成装置を用い下記の条件で画像形成を行った。
・各感光体ドラム：外径が６０ｍｍで、有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネートに分散させて塗布したものを用い、電荷輸送層を含めた膜厚は２５μｍ、各感光体ドラムの非画像部電位は電位センサで検知し、フィードバック制御（制御可能範囲は−５００Ｖから−９００Ｖ）し、全露光電位は−５０Ｖから０Ｖである。
・各感光体ドラムの線速度：２２０ｍｍ／ｓｅｃ
・露光：レーザー走査方式を用い、半導体レーザーのパワーは３００μＷ
・１次転写手段：中間転写体６の背面に導電性で発砲状の１次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを設置
・１次転写ローラ（１次転写手段）の押圧：４．９Ｎの押圧
・１次転写ローラ（１次転写手段）：外径は２０ｍｍ、抵抗値は１×１０^７Ω
・定電流制御で電流：２５μＡ
・中間転写体の体積抵抗値：１×１０^８Ωｃｍ
・５００Ｖ印加時の中間転写体であるベルトの張力：４９Ｎ
・クリーニングブレードの荷重：２０ｇ／ｃｍ
・定着：内部にヒータを配置したローラ定着使用
・トナー補給装置：現像剤担持体へトナーを補給
・現像剤の試料：下記の通り
第１のトナー試料は下記の外添剤処方Ａのトナーを使用した。Ａシリカは０．２質量％、Ｂシリカは０．５質量％、ａチタニアは０．４質量％、ｂチタニアは０．４質量％、硫酸バリウムは０．５質量％、および滑剤（ステアリン酸カルシウム）は０．２質量％である。
【００５９】
第２のトナー試料は、下記の外添剤処方Ｂのトナーを使用した。Ａシリカは０．２質量％、Ｂシリカは０．５質量％、ａチタニアは０．４質量％、ｂチタニアは０．４質量％、高分子微粒子は０．５質量％、滑剤（ステアリン酸カルシウム）は０．２質量％である。
【００６０】
第３のトナーの試料は、下記の外添剤処方Ｃのトナーを使用した。Ａシリカは０．２質量％、Ｂシリカは０．５質量％、ａチタニアは０．４質量％、ｂチタニアは０．４質量％、高分子微粒子は０．２質量％、硫酸バリウムは０．３質量％、滑剤（ステアリン酸カルシウム）は０．２質量％である。
【００６１】
第４のトナーの試料のブラック色は下記の外添剤処方Ｄのトナーを使用した。Ａシリカは０．２質量％、Ｂシリカは０．８質量％、ａチタニアは０．４質量％、ｂチタニアは０．１質量％、高分子微粒子は０．２質量％、さらに滑剤（ステアリン酸亜鉛）は０．１５質量％である。また、ブラック色以外は、前述の外添剤処方Ａのイエロー、マゼンタ、シアンの各トナーを使用。
【００６２】
比較試料１として、トナー外添剤処方Ａで滑剤を添加しないトナー外添剤処方Ｅのトナーを使用し、また、比較試料２として、前述のトナー外添剤処方Ａで硫酸バリウムを添加しないトナー外添剤処方Ｆのトナーを使用した。
【００６３】
（測定方法）
中抜け現象の測定方法は、ドットを１００個作成したチャートを目視で観察し、中抜け現象のある個数を測定した。
【００６４】
クリーニング性の測定方法は、Ａ４判サイズのベタ（トナー付着量０．５ｍｇ／ｃｍ^２）を未転写で連続１０回行い、トナーのすり抜け状態を感光体ドラム上で目視で観察した。Ａ４判サイズのベタ（トナー付着量０．５ｍｇ／ｃｍ^２）を１次転写後、２次転写は未転写で連続１０回行い、トナーのすり抜け状態をベルト（中間転写体）上で目視で観察した。
【００６５】
耐久性の調査用チャートの測定方法は、各色とも文字と写真を兼ね備えた１０％印字率のチャートで測定した。
【００６６】
（試験結果）
以上の条件で画像形成を行い、１０万枚数のコピーを作製した。その結果、本発明の外添剤の処方を用いたトナーによると、中抜け現象がなく、クリーニング性が良好で、トナーのフィルミングによるカブリや地汚れがなく、全コピーが高い濃度を有し、鮮明な優れた画像のコピーであった。
【００６７】
また、ブラック色トナーにおいて、研磨剤である硫酸バリウム、高分子微粒子の添加量を少なくしたので、感光体ドラムの残留トナーをクリーニングするクリーニングブレードの荷重を小さくすることができ、感光体ドラムの摩耗量が、摺動距離１０ｋｍに対し０．２μｍと少なかった。
【００６８】
なお、比較試料１では、中抜け現象は１０００枚目のコピーの時点で発生し始め、１万枚目のコピーの時点で、クリーニング不良が生じた。比較試料２の外添剤を用いたトナーによると、中抜け現象は発生しなかったが、２万枚目のコピーの時点で、トナーのフィルミングによるカブリや地汚れが発生した。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように構成したので下記のような効果を奏する。
【００７０】
請求項１の発明により、中抜け現象、クリーニング性、トナーのフィルミングが改善され優れた画像を形成することができる画像形成装置を提供できる。特に、画質向上のためにトナー重合法による粒径の均一な小粒径トナーを用いると、クリーニング性の悪化の懸念、また、印字速度の向上のために転写プロセスを用いた場合、転写工程が２回あり中抜け現象の発生が懸念されるが、本発明のトナーの外添剤処方により現像性、転写性がよく、また環境によるトナーの付着量変動がない上に、前述の中抜け現象、クリーニング性が改善される。
【００７１】
請求項２の発明により、中抜け現象、クリーニング性、トナーのフィルミングが改善され優れた画像を形成することができる画像形成装置を提供できる。特に、画質向上のためにトナー重合法による粒径の均一な小粒径トナーを用いると、クリーニング性の悪化が懸念されるが、本発明のトナーの外添剤処方により現像性、転写性がよく、また環境によるトナーの付着量変動がない上に、前述のクリーニング性が改善される。
【００７２】
請求項１４の発明により、前記請求項１に記載の画像形成装置に用いるに適した中抜け現象、クリーニング性、トナーのフィルミングが改善することができるトナーを提供できる。特に、画質向上のためにトナー重合法による粒径の均一な小粒径トナーを用いると、クリーニング性の悪化の懸念、また、印字速度の向上のために転写プロセスを用いた場合、転写工程が２回あり中抜け現象の発生が懸念されるが、本発明のトナーの外添剤処方により、現像性、転写性がよく、また環境によるトナーの付着量変動がない上に、前述の中抜け現象、クリーニング性が改善される。
【００７３】
請求項１５の発明により、前記請求項２に記載の画像形成装置に用いるに適した中抜け現象、クリーニング性、トナーのフィルミングが改善することができるトナーを提供できる。特に、画質向上のためにトナー重合法による粒径の均一な小粒径トナーを用いると、クリーニング性の悪化が懸念されるが、本発明のトナーの外添剤処方により現像性、転写性がよく、また環境によるトナーの付着量変動がない上に、前述のクリーニング性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ　感光体ドラム（像担持体）
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ　現像手段
６　中間転写体
７Ａ　２次転写ローラ
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ　１次転写ローラ
７２Ｙ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋ　転写ローラ

Claims

イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色毎の像担持体と、それぞれの像担持体上に形成された潜像を対応する各色トナーにより現像する現像手段と、像担持体上に形成された各色トナー像を同一の中間転写体に順次重ね合わせて転写する各色毎の１次転写手段と、中間転写体上に形成された重ね合わせトナー像を転写紙に一括転写する２次転写手段と、トナー像を定着する定着手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段は、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、前記５つの材料のうち前記高分子微粒子を含まないもの、または前記５つの材料のうち前記硫酸バリウムを含まない材料を外添剤として固定化されたトナーを用いて現像を行うことを特徴とする画像形成装置。
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色毎の像担持体と、それぞれの像担持体上に形成された潜像を対応する各色トナーにより現像する現像手段と、像担持体上に形成された各色トナー像を同一の転写紙に順次重ね合わせて転写する各色毎の転写手段と、転写紙上に形成された重ね合わせトナー像を定着する定着手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段は、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、前記５つの材料のうち前記高分子微粒子を含まないもの、または前記５つの材料のうち前記硫酸バリウムを含まない材料を外添剤として固定化されたトナーを用いて現像を行うことを特徴とする画像形成装置。
前記現像手段は少なくともブラック色のトナーとブラック色以外のトナーとで外添剤の種類と添加量が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記硫酸バリウムは添加量が０．１から１質量％であり、前記高分子微粒子は添加量が０．１から０．５質量％であり、前記滑剤は添加量が０から０．４質量％であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記シリカは粒径の異なる２種類のＡシリカとＢシリカで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記Ａシリカは粒径が１０から３０ｎｍで添加量が０．１から０．３質量％であり、前記Ｂシリカは粒径が２０から１００ｎｍで添加量が０．５から１．５質量％であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
前記チタニアは粒径の異なる２種類のａチタニアとｂチタニアで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記ａチタニアは粒径が１０から３０ｎｍで添加量が０．１から０．７質量％であり、前記ｂチタニアは粒径が５０から２００ｎｍで添加量が０．１から０．５質量％であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記現像手段に用いられるトナーは３から８μｍの個数平均粒径を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記現像手段はトナーとキャリアを主成分とする２成分現像剤を用いて現像を行い、前記トナーは重合法で製造されたものであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記中間転写体は体積抵抗値が１×１０^４から１×１０^１３Ωｃｍの無端状のベルトからなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記２次転写手段は２次転写ローラを備え２次転写ローラは１×１０^５から１×１０^１０Ωの抵抗値を有し、前記中間転写体は無端状のベルトを備え１×１０^４から１×１０^１３Ωｃｍの体積抵抗値を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記２次転写ローラに対して前記中間転写体を押圧するバックアップ部材は１×１０^５から１×１０^１０Ωの抵抗値を有することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）のトナーを各色毎の像担持体にそれぞれ現像させ、前記像担持体から４色共通の１つの中間転写体上に各トナー像を順次１次転写後、前記中間転写体から転写紙に２次転写し定着する画像形成装置に用いるトナーにおいて、
前記トナーの表面に固定化される外添剤の材料が、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、前記５つの材料のうち前記高分子微粒子を含まないもの、または、前記５つの材料のうち前記硫酸バリウムを含まないものであることを特徴とするトナー。
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを各色毎の像担持体にそれぞれ現像させ、前記像担持体から各色トナー像を同一の転写紙に順次重ね合わせて転写し、転写紙上に形成された重ね合わせトナー像を定着する画像形成装置に用いるトナーにおいて、
前記トナーの表面に固定化される外添剤の材料が、シリカ、チタニア、硫酸バリウム、高分子微粒子および滑剤、前記５つの材料のうち前記高分子微粒子を含まないもの、または前記５つの材料のうち前記硫酸バリウムを含まないものであることを特徴とするトナー。
トナーは少なくともブラック色のトナーとブラック色以外のトナーとで外添剤の種類と添加量が異なることを特徴とする請求項１４または１５に記載のトナー。
前記硫酸バリウムは添加量が０．１から１質量％であり、前記高分子微粒子は添加量が０．１から０．５質量％であり、前記滑剤は添加量が０から０．４質量％であることを特徴とする請求項１４に記載のトナー。
前記シリカは粒径の異なる２種類のＡシリカとＢシリカで構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のトナー。
前記Ａシリカは粒径が１０から３０ｎｍで添加量が０．１から０．３質量％であり、前記Ｂシリカは粒径が２０から１００ｎｍで添加量が０．５から１．５質量％であることを特徴とする請求項１８に記載のトナー。
前記チタニアは粒径の異なる２種類のａチタニアとｂチタニアで構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のトナー。
前記ａチタニアは粒径が１０から３０ｎｍで添加量が０．１から０．７質量％であり、前記ｂチタニアは粒径が５０から２００ｎｍで添加量が０．１から０．５質量％であることを特徴とする請求項２０に記載のトナー。
トナーは３から８μｍの個数平均粒径を有することを特徴とする請求項１４から２１のいずれか１項に記載のトナー。
各色トナーは、重合法により製造されたものであることを特徴とする請求項１４から２２のいずれか１項に記載のトナー。