JP2005157314A - カラー画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の目的はハイエンド機に要求される高い解像度とハーフトーンの色合いを忠実に再現することが要求されるフルカラー画像を形成できるカラー画像形成方法を提供することである。
【解決手段】 アモルファスシリコン系感光体を用い、カラー画像を形成する画像形成方法であり、カラートナーが、体積平均粒径3〜7μmであり、かつ数平均一次粒径40〜800nmの粒子を外部添加剤として含有し、露光工程における主走査方向の露光径(Aμm)と、現像工程における前記露光径(Aμm)に対応する現像径(Bμm)との間に、下記式(1)のの関係を満足することを特徴とするカラー画像形成方法。
式(1) 1.04≦B/A≦1.4 (但し、6≦A≦30)
【選択図】 図1

Description

本発明は、カラー複写機やカラープリンタとして用いられる電子写真画像形成方法に関するものである。
フルカラーのチラシやポスターを作製するケースとして、印刷所に発注するような大量発行ではなく、数十枚から数百枚少量で且つ美しい色再現性が要求されるフルカラー印刷のニーズがある。
また、印刷と競合する領域では、従来の電子写真方式より高解像度、広い色再現領域、高速プリント、および低プリントコストが要求される。
又、フルカラーの画像形成方法の1つとして、タンデム方式と云われる各色毎に別々の電子写真感光体(以後、単に感光体とも云う)上にカラートナー像を形成し、これらのカラートナー像を中間転写体或いは記録紙材に重ね合わせる(本発明においては、前記中間転写媒体および記録紙とも記録材として類別される)画像形成装置が知られている(特許文献1)。このタンデム方式は、モノクロとカラープリントが同じ速度で行われるので、高速プリントに適している。具体的には、色分解された画像情報、即ち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像情報に基づき、各々、別々の感光体に静電潜像を形成し、各静電潜像上に、各色に対応したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色カラートナー像を形成し、これらトナー像を中間転写体或いは記録材に重ね合わせてカラー画像を形成する。即ち、タンデム方式のカラー画像形成装置は、複数の画像形成ユニットで形成される色相の異なるトナー像を中間転写体或いは記録紙材上に重ね合わせてカラー画像を形成するので、高速のカラー画像を形成できる電子写真方式の画像形成装置を開発することができる。
一方、デジタルのフルカラー用画像形成装置には、微妙な色合いを忠実に再現することを追求したハイエンド機と呼ばれる機種があり、これらのデジタルのフルカラー用画像形成装置では、電子写真感光体上に形成されるデジタルのカラー画素(個々のカラードット画素)の潜像を忠実にトナー画像として再現することが必要であり、そのためには、各カラー画素を忠実に潜像化できる電子写真感光体及び各ドット潜像を忠実に顕像化可能なトナーの選択が重要である。即ち、微妙な色合いを忠実に再現することが可能な電子写真感光体とトナーの開発が必要である。更に、さらに潜像の書込み、すなわち露光系の開発も必要である。
前記したタンデム方式に用いる電子写真感光体としては、各カラートナー像毎に別々の電子写真感光体を用いるので、それぞれの電子写真感光体の性能が安定していないと、色むらや色ずれが発生しやすい。例えば、表面硬度が高く、高耐久性を有するアモルファスシリコン系感光体はハーフトーン再現性に優れた高品位画像が得られることが記載されている(特許文献2)。
他方、デジタルのフルカラーの色再現を改善する方法として、粒度分布を均一に制御できる重合トナーを用いたタンデム方式の画像形成装置が提案されている(特許文献3)
そこで、前記したタンデム方式の画像形成装置に、前記したアモルファスシリコン系感光体及び後述する重合トナーを併用すると美しいフルカラー画像が得られるハイエンドタイプの画像形成装置が実現できることが期待された。さらにアモルファスシリコン系感光体は耐久性が高く、1枚あたりのプリントコストを低減できるのでオフセット印刷機などの印刷機に対して競争力が増す。
特開平10−20598号公報 特開2002−123020号公報 特開2001−318482号公報
しかしながら、前記したアモルファスシリコン系感光体及び重合トナーを用いたタンデム方式の画像形成装置を用いてフルカラーを形成しても、良好なハーフトーン再現と忠実な色再現が十分に発現されず、単に公知の技術を組み合わせてもハイエンド機に要求されるハーフトーンの色合いを忠実に再現することが要求されるフルカラー画像を形成できる技術を実現することは困難であることが確認された。
しかし、単に露光ビーム径とトナー径を小さくしただけでは、露光のドットずれをトナーが忠実に再現してしまうので、色ずれが発生し、色再現性が劣ってしまう。さらに細線のギザつきも露見してしまう問題があった。
即ち、本発明の目的はハイエンド機に要求される高い解像度とハーフトーンの色合いを忠実に再現することが要求されるフルカラー画像を形成できる画像形成装置を提供することである。
本発明者等は、上記課題について十分に検討した結果、フルカラー画像の形成に用いる電子写真感光体と重合トナーの組み合わせに問題があることを見出し、本発明を完成した。即ち表面抵抗が比較的低いアモルファスシリコン系感光体と主として水系媒体中で形成される重合トナーの単なる組み合わせでは、アモルファスシリコン系感光体上の潜像がトナーから供給される塩類、界面活性剤等により、ぼけやすく、各カラー画素に対応した各ドット潜像が正確に生成しないことに原因があることを見出し、本発明を完成した。即ち、本発明は以下の構成を取ることにより達成される。
(請求項1)
カラー画像形成方法において、複数のアモルファスシリコン系感光体を帯電する帯電工程;前記帯電された前記アモルファスシリコン系感光体のそれぞれの表面に露光を行い、少なくとも黒色用、黄色用、マゼンタ用、およびシアン用の静電潜像を形成する露光工程;各色用の静電潜像に対応するカラートナーによって、各色のカラートナー画像を形成する現像工程;前記各色のカラートナー画像を記録材上に順次重ね合わせて転写する転写工程を有するカラー画像を形成する画像形成方法であり、前記カラートナーが、体積平均粒径3〜7μmであり、かつ数平均一次粒径40〜800nmの粒子を外部添加剤として含有し、前記露光工程における主走査方向の露光径(Aμm)と、現像工程における前記露光径(Aμm)に対応する現像径(Bμm)との間に、下記式(1)の関係を満足することを特徴とするカラー画像形成方法。
式(1)
1.04≦B/A≦1.4 (但し、6≦A≦30)
(請求項2)
前記帯電工程において、前記アモルファス系感光体を均一帯電させ、前記露光工程において、画像に応じたデジタル露光を行い、前記現像工程において、前記静電潜像に対応するカラートナーによって、各色のカラートナー画像を形成することを特徴する請求項1に記載のカラー画像形成方法。
(請求項3)
前記露光工程は、少なくとも黒色用、黄色用、マゼンタ用、シアン用、赤色用、緑色用及び青色用の静電潜像を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載のカラー画像形成方法。
(請求項4)
前記カラートナーが樹脂粒子を水系媒体中で会合させる工程を経て形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
(請求項5)
前記カラートナーが、離型剤または定着助剤の存在下で樹脂粒子を水系媒体中で会合させる工程を経て形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
(請求項6)
前記露光工程において、露光光源は、発振波長が380〜530nmの範囲にあるレーザ光であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
(請求項7)
前記カラートナーが、円形度平均値0.956〜0.998のトナーであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
上記のような構成の本発明の画像形成方法を用いることにより、アモルファスシリコン系感光体と重合トナーをタンデム方式のカラー画像形成方法に用いた場合に、発生しやすいカラー画像のドット再現性の劣化を防止でき、色再現、鮮鋭性が良好で、且つ画像欠陥の発生が防止されたカラー画像を提供することができる。
次に、本発明に用いられる感光体について詳細に説明する。
本発明のカラー画像形成方法に用いられる感光体はアモルファスシリコン系感光体が用いられる。
以下、アモルファスシリコン系感光体について説明する。
本発明のアモルファスシリコン系感光体とは、アモルファスシリコン層又は非晶質シリコン層を有する感光体を云う。
これらの感光体は特開昭54−83746号公報、特開昭57−11556号公報、特開昭60−67951号公報、特開昭62−168161号公報、特開昭57−158650号公報等に公知のアモルファスシリコン系感光体を用いることが出来る。
以下本発明のアモルファスシリコン系感光体(以下、「a−Si感光体」ともいう)について、簡単に説明する。
図2は、本発明におけるa−Si感光体の代表的な層構成を説明するための模式的構成図である。
図2(a)は、本発明のa−Si感光体の層構成を説明するための模式的構成図である。図2(a)に示すa−Si感光体100は、感光体用としての導電性支持体101の上に、感光層102が設けられている。該感光層102はa−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層103と、アモルファスシリコン系表面層104と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層105とから構成されている。
図2(b)は、本発明のa−Si感光体の他の層構成を説明するための模式的構成図である。図2(b)に示す画像形成装置用感光体100は、感光体用としての導電性支持体101の上に、感光層102が設けられている。該感光層102は光導電層103を構成するa−Si:H、Xからなる電荷発生層、106ならびに電荷輸送層107、アモルファスシリコン系表面層104及びアモルファスシリコン系電荷注入阻止層105とから構成されている。
上記a−Si感光体の層構成は、代表的な層構成を示したものであり、上記層構成で表面層や電荷注入阻止層は必ずしも必須成分ではない。
a−Si感光体は、一般的には、導電性支持体を50〜400℃に加熱し、該支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、光CVD法、プラズマCVD法(以下、「PCVD法」と称する)等の成膜法によりa−Siからなる光導電層を形成する。なかでもPCVD法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にa−Si堆積膜を形成する方法が好適である。
以下、a−Si感光体の層構成の説明をする。
導電性支持体
本発明のa−Si感光体において使用される導電性支持体としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Al、Feなどの周知の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。該導電性支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状無端ベルト状でもよい。
特にレーザ光などの可干渉性光を用いて像記録を行う場合には、可視画像において現れる、いわゆる干渉縞模様による画像不良をより効果適に解消するために導電性支持体の表面に凹凸を設けてもよい。支持体1101の表面に設けられる凹凸は、特開昭60−168156号公報、特開昭60−178457号公報、特開昭60−225854号公報等に記載された公知の方法により作製される。
また、レーザ光などの可干渉光を用いた場合の干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消する別の方法として、導電性支持体101の表面に複数の球状痕跡窪みによる凹凸形状を設けてもよい。即ち、導電性支持体101の表面が画像形成装置用感光体1100に要求される解像力よりも微少な凹凸を有し、しかも該凹凸は、複数の球状痕跡窪みによるものである。導電性支持体101の表面に設けられる複数の球状痕跡窪みによる凹凸は、特開昭61−231561号公報に記載された公知の方法により作製される。
又、レーザ光等の可干渉光を用いた場合の干渉縞模様による画像不良をより効果的に解消するさらに別の方法として、感光層102内、或いは該層の下側に光吸収層等の干渉防止層或いは領域を設けても良い。
光導電層
本発明a−Si感光体はその目的を達成するため、導電性支持体上、必要に応じて下引き層(不図示)上に形成され、感光層102の一部を構成するのが好ましい。光導電層103は真空堆積膜形成方法によって、所望特性が得られるように適宜成膜パラメーターの数値条件が設定されて作製される。具体的には、例えばグロー放電法(低周波CVD法、高周波CVD法またはマイクロ波CVD法等の交流放電CVD法、あるいは直流放電CVD法等)、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、光CVD法、熱CVD法などの数々の薄膜堆積法によって形成することができる。これらの薄膜堆積法は、製造条件、設備資本投資下の負荷程度、製造規模、作製される画像形成装置用感光体に所望される特性等の要因によって適宜選択されて採用されるが、所望の特性を有する画像形成装置用感光体を製造するに当たっての条件の制御が比較的容易であることからしてグロー放電法が好適である。
グロー放電法によって光導電層103を形成するには、基本的にはシリコン原子(Si)を供給し得るSi供給用の原料ガスと、水素原子(H)を供給し得るH供給用の原料ガスまたは/及びハロゲン原子(X)を供給し得るX供給用の原料ガスを、内部が減圧にし得る反応容器内に所望のガス状態で導入して、該反応容器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設置されてある所定の支持体101上にa−Si:H,Xからなる層を形成すればよい。
また、本発明において光導電層103中に水素原子または/及びハロゲン原子が含有されることが好ましいが、これはシリコン原子の未結合手を補償し、層品質の向上、特に光導電性および電荷保持特性を向上させるために必須不可欠であるからである。よって水素原子またはハロゲン原子の含有量、または水素原子とハロゲン原子の和の量はシリコン原子と水素原子または/及びハロゲン原子の和に対して10〜30原子%、より好ましくは15〜25原子%とされるのが望ましい。
本発明のa−Si感光体を作製する為に使用されるSi供給用ガスとなり得る物質としてはガス状態の、またはガス化し得る水素化珪素(シラン類)が有効に使用されるものとして挙げられ、更に層作製時の取り扱い易さ、Si供給効率の良さ等の点でSiH4、Si2H6が好ましいものとして挙げられる。
そして、形成される光導電層103中に水素原子を構造的に導入し、水素原子の導入割合の制御をいっそう容易になるように図り、本発明の目的を達成する膜特性を得るために、これらのガスに更にH2および/またはHeあるいは水素原子を含む珪素化合物のガスも所望量混合して層形成することが好ましい。また、各ガスは単独種のみでなく所定の混合比で複数種混合しても差し支えないものである。
また本発明において使用されるハロゲン原子供給用の原料ガスとして有効なのは、たとえばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハロゲンをふくむハロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等のガス状のまたはガス化し得るハロゲン化合物が好ましく挙げられる。また、さらにはシリコン原子とハロゲン原子とを構成要素とするガス状のまたはガス化し得る、ハロゲン原子を含む水素化珪素化合物も有効なものとして挙げることができる。
光導電層103中に含有される水素原子または/及びハロゲン原子の量を制御するには、例えば支持体101の温度、水素原子または/及びハロゲン原子を含有させるために使用される原料物質の反応容器内へ導入する量、放電電力等を制御すればよい。
本発明のa−Si感光体においては、光導電層103には必要に応じて伝導性を制御する原子を含有させることが好ましい。伝導性を制御する原子は、光導電層103中に万偏なく均一に分布した状態で含有されても良いし、あるいは層厚方向には不均一な分布状態で含有している部分があってもよい。
前記伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、周知の如く、p型伝導特性を与える周期律表3b族に属する原子(第3b族原子)またはn型伝導特性を与える周期律表5b族に属する原子(第5b族原子)を用いることができる。
また、これらの伝導性を制御する原子導入用の原料物質を必要に応じてH2および/またはHeにより希釈して使用してもよい。
さらに本発明のa−Si感光体においては、光導電層103に炭素原子及び/または酸素原子及び/または窒素原子を含有させることも有効である。炭素原子及び/または酸素原子及び/または窒素原子は、光導電層中に万遍なく均一に含有されても良いし、光導電層の層厚方向に含有量が変化するような不均一な分布をもたせた部分があっても良い。
本発明のa−Si感光体において、光導電層103の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは20〜50μm、より好ましくは23〜45μm、最適には25〜40μmとされるのが望ましい。
本発明の目的を達成し、所望の膜特性を有する光導電層103を形成するために、Si供給用のガスと希釈ガスとの混合比、反応容器内のガス圧、放電電力ならびに導電性支持体温度を適宜設定することができる。
なお、前記の各条件は、通常は独立的に別々に決められるものではなく、所望の特性を有する感光体を形成すべく相互的且つ有機的関連性に基づいて最適値を決めるのが望ましい。
表面層
本発明のa−Si感光体においては、上述のようにして導電性支持体101上に形成された光導電層103の上に、更に表面層104を形成することが好ましい。この表面層104は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
表面層104は、アモルファスシリコン(a−Si)系の材料や、例えば、水素原子(H)及び/またはハロゲン原子(X)を含有し、更に炭素原子を含有するアモルファスシリコン(以下「a−SiC:H,X」と表記する)、水素原子(H)及び/またはハロゲン原子(X)を含有し、更に酸素原子を含有するアモルファスシリコン(以下「a−SiO:H,X」と表記する)、水素原子(H)及び/またはハロゲン原子(X)を含有し、更に窒素原子を含有するアモルファスシリコン(以下「a−SiN:H,X」と表記する)、水素原子(H)及び/またはハロゲン原子(X)を含有し、更に炭素原子、酸素原子、窒素原子の少なくとも一つを含有するアモルファスシリコン(以下「a−SiCON:H,X」と表記する)等の材料が好適に用いられる。
本発明のa−Si感光体に於いて、その目的を効果的に達成するために、表面層104は真空堆積膜形成方法によって、所望特性が得られるように適宜成膜パラメーターの数値条件が設定されて作製することが好ましい。具体的には、例えばグロー放電法(低周波CVD法、高周波CVD法またはマイクロ波CVD法等の交流放電CVD法、あるいは直流放電CVD法等)、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、光CVD法、熱CVD法などの数々の薄膜堆積法によって形成することができる。これらの薄膜堆積法は、製造条件、設備資本投資下の負荷程度、製造規模、作製される画像形成装置用感光体に所望される特性等の要因によって適宜選択されて採用されるが、感光体の生産性から光導電層と同等の堆積法によることが好ましい。
例えば、グロー放電法によってa−SiC:H,Xよりなる表面層104を形成するには、基本的にはシリコン原子(Si)を供給し得るSi供給用の原料ガスと、炭素原子(C)を供給し得るC供給用の原料ガスと、水素原子(H)を供給し得るH供給用の原料ガスまたは/及びハロゲン原子(X)を供給し得るX供給用の原料ガスを、内部を減圧にし得る反応容器内に所望のガス状態で導入して、該反応容器内にグロー放電を生起させ、あらかじめ所定の位置に設置された光導電層103を形成した支持体101上にa−SiC:H,Xからなる層を形成すればよい。
表面層をa−SiCを主成分として構成する場合の炭素量は、シリコン原子と炭素原子の和に対して30〜90%の範囲が好ましい。
また、本発明のa−Si感光体において表面層104中に水素原子または/及びハロゲン原子が含有されることが必要であるが、これはシリコン原子の未結合手を補償し、層品質の向上、特に光導電性特性および電荷保持特性を向上させるために必須不可欠である。水素含有量は、構成原子の総量に対して通常の場合30〜70原子%、好適には35〜65原子%、最適には40〜60原子%とするのが望ましい。また、弗素原子の含有量として、通常の場合は0.01〜15原子%、好適には0.1〜10原子%、最適には0.6〜4原子%とされるのが望ましい。
表面層内の欠陥(主にシリコン原子や炭素原子のダングリングボンド)は、例えば自由表面から光導電層への電荷の注入による帯電特性の劣化、使用環境、例えば高い湿度のもとで表面構造が変化することによる帯電特性の変動、更にコロナ帯電時や光照射時に光導電層により表面層に電荷が注入され、前記表面層内の欠陥に電荷がトラップされることによる繰り返し使用時の残像現象の発生等、画像形成装置用感光体としての特性に悪影響を及ぼすことが知られている。
表面層内の水素含有量を30原子%以上に制御することで前記表面層内の欠陥が大幅に減少し、電気的特性面及び高速連続使用性の向上を図ることができる。一方、前記表面層中の水素含有量が70原子%を超えると表面層の硬度が低下により耐久性が低下する。
また、表面層中の弗素含有量を0.01原子%以上の範囲に制御することで表面層内のシリコン原子と炭素原子の結合の発生をより効果的に達成することが可能となる。さらに、表面層中の弗素原子の働きとして、コロナ等のダメージによるシリコン原子と炭素原子の結合の切断を効果的に防止することができる。一方、表面層中の弗素含有量が15原子%を超えると表面層内のシリコン原子と炭素原子の結合の発生の効果およびシリコン原子と炭素原子の結合の切断を防止する効果がほとんど認められなくなる。さらに、過剰の弗素原子が表面層中のキャリアの走行性を阻害するため、残留電位や画像メモリーが顕著に認められてくる。
表面層中の弗素含有量や水素含有量は、H2ガスの流量、導電性支持体温度、放電パワー、ガス圧等によって制御し得る。
本発明のa−Si感光体に於ける表面層104の層厚としては、通常0.01〜3μm、好適には0.05〜2μm、最適には0.1〜1μmとされるのが望ましいものである。層厚が0.01μmよりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、3μmを越えると残留電位の増加等の電子写真特性の低下がみられる。
本発明のa−Si感光体の表面層104は、その要求される特性が所望通りに与えられるように注意深く形成される。即ち、Si、C及び/またはN及び/またはO、H及び/またはXを構成要素とする物質はその形成条件によって構造的には結晶からアモルファスまでの形態を取り、電気物性的には導電性から半導体性、絶縁性までの間の性質を、又、光導電的性質から非光導電的性質までの間の性質を各々示すので、本発明においては、目的に応じた所望の特性を有する化合物が形成される様に、所望に従ってその形成条件の選択が厳密になされる。
例えば、表面層104を耐圧性の向上を主な目的として設けるには、使用環境に於いて電気絶縁性的挙動の顕著な非単結晶材料として作製される。
又、連続繰り返し使用特性や使用環境特性の向上を主たる目的とする場合には、上記の電気絶縁性の度合はある程度緩和され、照射される光に対して有る程度の感度を有する非単結晶材料として形成される。
更に、表面層104の低抵抗による画像流れを防止し、或いは残留電位等の影響を防止する為に、一方では帯電効率を良好にする為に、層作製に際して、その抵抗値を適宜に制御する事が好ましい。
さらに本発明のa−Si感光体に於いては、光導電層と表面層の間に、炭素原子、酸素原子、窒素原子の含有量を表面層より減らしたブロッキング層(下部表面層)を設けることも帯電能等の特性を更に向上させるためには有効である。
また表面層104と光導電層103との間に炭素原子及び/または酸素原子及び/または窒素原子の含有量が光導電層103に向かって減少するように変化する領域を設けても良い。これにより表面層と光導電層の密着性を向上させ、界面での光の反射による干渉の影響をより少なくすることができる。
電荷注入阻止層
本発明のa−Si感光体においては、導電性支持体と光導電層との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層を設けるのがいっそう効果的である。すなわち、電荷注入阻止層は感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、導電性支持体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能は発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させることが好ましい。
該層に含有される伝導性を制御する原子は、該層中に万偏なく均一に分布されても良いし、あるいは層厚方向には万偏なく含有されてはいるが、不均一に分布する状態で含有している部分があってもよい。分布濃度が不均一な場合には、支持体側に多く分布するように含有させるのが好適である。
しかしながら、いずれの場合にも支持体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で万偏なく含有されることが面内方向における特性の均一化をはかる点からも好ましい。
電荷注入阻止層に含有される伝導性を制御する原子としては、半導体分野における、いわゆる不純物を挙げることができ、p型伝導特性を与える周期律表第3族原子またはn型伝導特性を与える周期律表第5族原子を用いることができる。
本発明のa−Si感光体において電荷注入阻止層中に含有される伝導性を制御する原子の含有量としては、本発明の目的が効果的に達成できるように所望にしたがって適宜決定される。
さらに、電荷注入阻止層には、炭素原子、窒素原子及び酸素原子の少なくとも一種を含有させることによって、該電荷注入阻止層に直接接触して設けられる他の層との間の密着性の向上をよりいっそう図ることができる。
該層に含有される炭素原子または窒素原子または酸素原子は該層中に万偏なく均一に分布されても良いし、あるいは層厚方向には万偏なく含有されてはいるが、不均一に分布する状態で含有している部分があってもよい。しかしながら、いずれの場合にも導電性支持体の表面と平行面内方向においては、均一な分布で万偏なく含有されることが面内方向における特性の均一化をはかる点からも好ましい。
本発明のa−Si感光体においては、電荷注入阻止層の全層領域に含有される炭素原子及び/または窒素原子および/または酸素原子の含有量は、本発明の目的が効果的に達成されるように適宜決定される。
電荷注入阻止層に含有される水素原子および/またはハロゲン原子は層内に存在する未結合手を補償し膜質の向上に効果を奏する。
本発明のa−Si感光体において、電荷注入阻止層の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは0.3〜4μm、最適には0.5〜3μmとされるのが望ましい。
本発明のa−Si感光体において、電荷注入阻止層を形成するには、前述の光導電層を形成する方法と同様の真空堆積法が採用される。
このほかに、本発明のa−Si感光体においては、感光層102の前記導電性支持体101側に、少なくともアルミニウム原子、シリコン原子、水素原子または/及びハロゲン原子が層厚方向に不均一な分布状態で含有する層領域を有することが望ましい。
また、本発明のa−Si感光体に於いては、導電性支持体101と光導電層103あるいは電荷注入阻止層105との間の密着性の一層の向上を図る目的で、例えば、Si3N4、SiO2、SiO、あるいはシリコン原子を母体とし、水素原子及び/またはハロゲン原子と、炭素原子及び/または酸素原子及び/または窒素原子とを含む非晶質材料等で構成される密着層を設けても良い。
更に、前述のごとく、支持体からの反射光による干渉模様の発生を防止するための光吸収層を設けても良い。これらの電荷注入阻止層、光導電層、表面層等を順次積層し、正帯電性又は負帯電性のa−Si感光体を作製する。但し、本発明に用いるa−Si感光体としては、画像の鮮鋭性の観点から正帯電性のa−Si感光体が好ましい。
〈トナーの製造方法〉
本発明のカラー画像形成方法の現像工程に用いられる各色カラートナーが、体積平均粒径3〜7μmであり、かつ数平均一次粒径40〜800nmの粒子を外部添加剤として含有し、前記露光工程における主走査方向の露光径(Aμm)と、現像工程における前記露光径(Aμm)に対応する現像径(Bμm)との間に、下記式(1)のの関係を満足することを特徴とする。
式(1)
1.04≦B/A≦1.4 (但し、6≦A≦30)
本発明は、上記(1)式の関係の露光及び現像を行ない、前記カラートナーを用いてカラー画像に顕像化することにより、アモルファスシリコン系感光体で発生しやすい画像ボケを防止でき、ドット画像の再現性が良好で且つ色再現性が良好なカラー画像を作製することができる。
以下、本発明のトナーを製造する方法について詳細に説明する。
また、本発明のトナー(いわゆる重合トナー)を製造する好ましい方法として樹脂粒子を水系媒体中で会合させて調製する方法も挙げることができる。この方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特開平5−265252号公報や特開平6−329947号公報、特開平9−15904号公報に示す方法を挙げることができる。すなわち、樹脂粒子と着色剤などの構成材料の分散粒子、あるいは樹脂および着色剤等より構成される微粒子を複数以上会合させる方法、特に水中にてこれらを乳化剤を用いて分散した後に、臨界凝集濃度以上の凝集剤を加え塩析させると同時に、形成された重合体自体のガラス転移点温度以上で加熱融着させて融着粒子を形成しつつ徐々に粒径を成長させ、目的の粒径となったところで塩析停止剤を加えて粒径成長を停止し、さらに加熱、攪拌しながら粒子表面を平滑にして形状を制御し、その粒子を含水状態のまま流動状態で加熱乾燥することにより、本発明のトナーを形成することができる。なお、ここにおいて凝集剤と同時に水に対して無限溶解する溶媒を加えてもよい。
樹脂粒子として離型剤を含む樹脂粒子を用い、該着色剤を含む樹脂粒子を凝集して作製することが好ましい。樹脂粒子は、乳化重合、即ち必要な添加剤の乳化液を加えた液中(水系媒体中)にて単量体を乳化重合して微粒の重合体粒子(樹脂粒子)を調製することが好ましい。この乳化重合で作製した樹脂粒子の粒度分布は、ほぼ単分散に近いので、その後のトナー粒子の作製で、常にバラツキの少ないトナー粒子を作製することができ、a−Si感光体上のドット潜像をぼかすことなく正確にトナー画像に再現できるトナーを提供できる。即ち、乳化重合で作製した樹脂粒子と着色剤粒子の分散液に、有機溶媒、凝集剤等を添加して当該樹脂粒子を会合させてトナー粒子を製造することができ、かくして得られるトナーは、ロット間のバラツキが小さい、常に同じような特性を有するトナーを製造することが出来る。ここで「会合」とは、前記樹脂粒子が複数個凝集し融着することをいい、当該樹脂粒子と他の粒子(例えば着色剤粒子)とが融着する場合も含むものとする。
前記樹脂粒子を水系媒体中で会合させる際に使用される凝集剤としては特に限定されるものではないが、金属塩から選択されるものが好適に使用される。具体的には、一価の金属として例えばナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属の塩、二価の金属として例えばカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類の金属塩、マンガン、銅等の二価の金属の塩、鉄、アルミニウム等の三価の金属の塩等が挙げられ、具体的な塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン等を挙げることができる。これらは組み合わせて使用してもよい。
これらの凝集剤は臨界凝集濃度以上添加することが好ましい。この臨界凝集濃度とは、水性分散物の安定性に関する指標であり、凝集剤を添加して凝集が発生する濃度を示すものである。この臨界凝集濃度は、乳化された成分および分散剤自体によって大きく変化するものである。例えば、岡村誠三他著「高分子化学17、601(1960)日本高分子学会編」等に記述されており、詳細な臨界凝集濃度を求めることができる。また、別な手法として、目的とする粒子分散液に所望の塩を濃度を変えて添加し、その分散液のζ(ゼータ)電位を測定し、この値が変化する塩濃度を臨界凝集濃度として求めることもできる。
本発明の凝集剤の添加量は、臨界凝集濃度以上であればよいが、好ましくは臨界凝集濃度の1.2倍以上、さらに好ましくは、1.5倍以上添加することがよい。
凝集剤と共に使用される「水に対して無限溶解する溶媒」としては、形成される樹脂を溶解させないものが選択される。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、t−ブタノール、メトキシエタノール、ブトキシエタノール等のアルコール類、アセトニトリル等のニトリル類、ジオキサン等のエーテル類を挙げることができる。特に、エタノール、プロパノール、イソプロパノールが好ましい。
この水に対して無限溶解する溶媒の添加量は、凝集剤を添加した重合体含有分散液に対して1〜100体積%が好ましい。
なお、粒子形状を均一化させるためには、樹脂粒子を水系媒体中で会合させて着色粒子(トナーの原型)を製造し、該着色粒子分散液を濾過した後に、着色粒子に対して10質量%以上の水が存在したスラリーを流動乾燥させることが好ましい。
本発明のトナーを製造する方法の一例として懸濁重合法について説明する。重合性単量体中に着色剤や必要に応じて離型剤、荷電制御剤、さらに重合開始剤等の各種構成材料を添加し、ホモジナイザー、サンドミル、サンドグラインダー、超音波分散機などで重合性単量体に各種構成材料を溶解あるいは分散させる。この各種構成材料が溶解あるいは分散された重合性単量体を分散安定剤を含有した水系媒体中にホモミキサーやホモジナイザーなどを使用しトナーとしての所望の大きさの油滴に分散させる。その後、攪拌機構が後述の攪拌翼である反応装置(攪拌装置)へ移し、加熱すること、または得られた分散液に水溶性重合開始剤を添加することを行う方法(「ミニエマルジョン法」ともいう)で重合反応を進行させる。反応終了後、分散安定剤を除去し、濾過、洗浄し、さらに乾燥することで本発明のトナーを調製する。このミニエマルジョン法によれば、通常の乳化重合法とは異なり、油相に溶解させた離型剤の脱離が少ないので、形成される樹脂粒子または被覆層内に十分な量の離型剤などの機能性物質を導入することができる。
なお、本発明でいうところの「水系媒体」とは、少なくとも水が50質量%以上含有されたものを示す。
又、本発明に用いられるトナーは、製造工程で気泡処理又はオゾン水処理を行うことが好ましい。このような処理を行ったトナーは、トナー粒子中に残存する揮発成分の残存量を少なくすることが出来、これら揮発成分がa−Si感光体に付着して、画像ボケや画像流れを発生するのを防止することができる。この気泡処理とは、水系媒体中で会合させる工程の前後の少なくともいずれかで、空気の気泡を水系媒体中に吹き込み、水系媒体中に分散しているトナー粒子等を気泡処理することで達成することが出来る。一方、オゾン水処理としては、前記水系媒体中で会合させる工程の前後いずれかに、オゾン水を添加して、トナー粒子等をオゾン処理することも出来るが、水系媒体中から一旦取り出したトナー粒子をオゾン水処理してもよい。
樹脂を構成する重合性単量体として使用されるものは、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−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレンの様なスチレンあるいはスチレン誘導体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、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、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル誘導体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−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2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等の、アクリル酸エステル誘導体、エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン系ビニル類、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等のビニルケトン類、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物、ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体がある。これらビニル系単量体は単独あるいは組み合わせて使用することができる。
さらに、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート等の多官能性ビニル類を使用して架橋構造の樹脂とすることもできる。
また、樹脂(粒子)を構成する重合性単量体としてイオン性解離基を有するもの(例えば、カルボキシル基、スルフォン酸基、リン酸基等の置換基を単量体の構成基として有するもので、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、スチレンスルフォン酸、アリルスルフォコハク酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸、アシッドホスホオキシエチルメタクリレート等)を組み合わせて用いることもできる。
これら重合性単量体はラジカル重合開始剤を用いて重合することができる。この場合、懸濁重合法では油溶性重合開始剤を用いることができる。この油溶性重合開始剤としては、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンペルオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキサイド、t−ブチルヒドロペルオキサイド、ジ−t−ブチルペルオキサイド、ジクミルペルオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルペルオキシ)トリアジンなどの過酸化物系重合開始剤や過酸化物を側鎖に有する高分子開始剤などを挙げることができる。
また、乳化重合法を用いる場合には水溶性ラジカル重合開始剤を使用することができる。水溶性重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸およびその塩、過酸化水素等を挙げることができる。
懸濁重合法に用いる分散安定剤としては、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等を挙げることができる。さらに、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、エチレンオキサイド付加物、高級アルコール硫酸ナトリウム等の界面活性剤として一般的に使用されているものを分散安定剤として使用することができる。
本発明において優れた樹脂としては、ガラス転移点が20〜90℃のものが好ましく、軟化点が80〜220℃のものが好ましい。ガラス転移点は示差熱量分析方法で測定されるものであり、軟化点は高化式フローテスターで測定することができる。さらに、これら樹脂としてはゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定される分子量が数平均分子量(Mn)で1000〜100000、重量平均分子量(Mw)で2000〜1000000のものが好ましい。さらに、分子量分布として、Mw/Mnが1.5〜100、特に1.8〜70のものが好ましい。
本発明のトナーは少なくとも上記の樹脂、および外部添加剤を含有するものであるが、必要に応じて着色剤、離型剤や荷電制御剤等を含有することもできる。以下に着色剤、離型剤、荷電制御剤および外部添加剤についての説明をする。
本発明のトナーに使用する着色剤としてはカーボンブラック、磁性体、染料、顔料等を任意に使用することができ、カーボンブラックとしては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、ランプブラック等が使用される。磁性体としては鉄、ニッケル、コバルト等の強磁性金属、これらの金属を含む合金、フェライト、マグネタイト等の強磁性金属の化合物、強磁性金属を含まないが熱処理する事により強磁性を示す合金、例えばマンガン−銅−アルミニウム、マンガン−銅−錫等のホイスラー合金と呼ばれる種類の合金、二酸化クロム等を用いる事ができる。
染料としてはC.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95等を用いる事ができ、またこれらの混合物も用いる事ができる。顔料としてはC.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントイエロー14、同17、同93、同94、同138、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントブルー15:3、同60等を用いる事ができ、これらの混合物も用いる事ができる。数平均一次粒子径は種類により多様であるが、概ね10〜200nm程度が好ましい。
着色剤の添加方法としては、乳化重合法で調製した重合体粒子を、凝集剤を添加することで凝集させる段階で添加し重合体を着色する方法や、単量体を重合させる段階で着色剤を添加し、重合し、着色粒子とする方法等を使用することができる。なお、着色剤は重合体を調製する段階で添加する場合はラジカル重合性を阻害しない様に表面をカップリング剤等で処理して使用することが好ましい。
さらに、離型剤としての低分子量ポリプロピレン(数平均分子量=1500〜9000)や低分子量ポリエチレン、パラフィンワックス、合成エステルワックス、カルナバワックス、ライスワックス等の天然ワックス等を添加してもよい。
荷電制御剤も同様に種々の公知のもので、且つ水中に分散することができるものを使用することができる。具体的には、ニグロシン系染料、ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩、アゾ系金属錯体、ジサリチル酸金属塩、ジベンジル酸塩あるいはその金属錯体等が挙げられる。
なお、これら荷電制御剤や離型剤の粒子は、分散した状態で数平均一次粒子径が200〜900nm程度とすることが好ましい。
本発明のトナーでは外部添加剤(=外添剤)として数平均一次粒径40〜800nm無機微粒子や有機微粒子などの粒子を添加して使用することを特徴とする。本発明のトナーは該数平均一次粒径40〜800nmの粒子を外添剤に用いると、転写が忠実に行われ色ずれがなく解像度が向上する。すなわちトナー中への外添剤の埋没や脱離を効果的に抑制することができ、画像流れや画像ボケを防止し、ドット画像の再現性を向上させることができる。
上記外添剤の粒子粒径の測定法
本発明のカラー画像形成方法に用いられる外添剤の粒子粒径は数平均一次粒径で表す。該数平均粒径は透過型電子顕微鏡観察によって2000倍に拡大し、ランダムに100個の粒子を一次粒子として観察し、画像解析によってフェレ方向長さを測定し、数平均して求めた。
この無機微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の無機酸化物粒子の使用が好ましく、さらに、これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤等によって疎水化処理されていることが好ましい。チタン酸ストロンチウムなどチタン酸塩、ヒドロキシタルサイトも好ましく用いられる。疎水化処理の程度としては特に限定されるものでは無いが、メタノールウェッタビリティーとして40〜95のものが好ましい。メタノールウェッタビリティーとは、メタノールに対する濡れ性を評価するものである。この方法は、内容量200mlのビーカー中に入れた蒸留水50mlに、測定対象の無機微粒子を0.2g秤量し添加する。メタノールを先端が液体中に浸せきされているビュレットから、ゆっくり攪拌した状態で無機微粒子の全体が濡れるまでゆっくり滴下する。この無機微粒子を完全に濡らすために必要なメタノールの量をa(ml)とした場合に、下記式により疎水化度が算出される。
疎水化度=(a/(a+50))×100
この外添剤の添加量としては、トナー中に0.1〜5.0質量%、好ましくは0.5〜4.0質量%である。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
本発明のカラー画像形成方法に用いられるトナーはトナー粒子の個数平均粒径が2.5〜4.8μmであることが好ましい。この範囲の粒径を持つトナーを本発明に用いることにより、ドット密度が高い、高画質のカラー画像を作製することができる。
またトナーの形状は、粒径1μm以上のトナー粒子2000個以上を測定したとき、下記式で示される円形度(形状係数)の平均値が、円形度平均値0.956〜0.998であることが好ましい。
円形度=(相当円の周囲長)/(トナー粒子投影像の周囲長)
=2π×(粒子の投影面積/π)1/2/(トナー粒子投影像の周囲長)
ここで、相当円とは、トナー粒子投影像と同じ面積を有する円のことであり、円相当径とは、該相当円の直径のことである。なお、上記円形度の測定方法としては、FPIA−2000(シスメック社製)により測定することができる。この時、円相当径は下式で定義される。
円相当径=2×(粒子の投影面積/π)1/2
また本発明の画像形成方法には、正帯電トナーが好ましく用いられる。正帯電トナーの製造方法としては、第4アンモニウム塩など公知の荷電制御剤をトナーに含有させればよいが、特に好ましい方法は以下の通りである。
トナー粒子外層にアミノ基または、アンモニウム基を含有するビニル重合体粒子を固着させることが好ましい。ビニル重合体粒子は、スチレンと、アミノ基またはアンモニウム基を含有するビニル重合性単量体の共重合体が好ましく、アミノ基またはアンモニウム基を含有するビニル重合性単量体としては、下記の化合物(1)あるいは、化合物(2)が好ましい。
Figure 2005157314
次に本発明のカラー画像形成方法における現像工程の一例として、トナーとキャリアで構成される2成分現像剤を用いてa−Si系感光体上にトナー画像を形成する方法がである。以下、キャリアの構成について記載する。
本発明に好ましく用いられるキャリアとしては、0.1〜1.0μmの磁性粒子をバインダー樹脂中に分散した樹脂分散キャリアが好ましい。耐久性にすぐれるとともに細線の再現すなわち解像度が高いためである。該磁性粒子としては、鉄、フェライト、マグネタイト、ヘマタイト等の金属及び合金等の従来から公知の材料を用いることが出来る。
又、磁性粒子を分散するバインダー樹脂としては熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、キシレン樹脂、アセトグアナミン樹脂、フラン樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂があり、これらの樹脂は単独でも2種以上を混合しても構わないが、少なくともフェノール樹脂を含有していることが好ましい。これらの樹脂分散キャリアの製造は従来からの公知の製造方法を用いることができる。該、樹脂分散性キャリアは、アモルファスシリコン系感光体の比較的低電位の潜像を高濃度に現像することができる。
上記樹脂分散キャリアの体積平均粒径が20〜50μmである。この範囲の樹脂分散キャリアを用いることにより、アモルファスシリコン系感光体上に形成された高密度のドット潜像をそれぞれ独立して正確に現像し、良好なカラー画像を形成することができる。
又、本発明に好ましく用いられるキャリアとしては、導電性粒子を含有するシリコーン樹脂被覆層を有するキャリア(導電性粒子を含有するシリコーン樹脂で被覆されたキャリア)が好ましい。導電性粒子でキャリアを表面被覆することにより、現像性が向上し、アモルファスシリコン系感光体の比較的低電位の潜像を高濃度に現像することができる。
ここで用いられるキャリアコア、即ち、磁性体粒子としては、公知のものを用いることができ、例えば、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等を挙げられ、これらの中ではLi2O、MgO、MnOの少なくとも一種を含有するFe23からなるフェライトが好ましく、リチウムフェライト、マンガンフェライト、マグネタイトが特に好ましい。
被覆層は、導電性粒子を含有したシリコーン樹脂を溶液塗布装置(噴霧法、浸漬法、流動床法)、粉末塗布装置(静電法)等により磁性体粒子表面に塗膜を形成することができる。シリコーン樹脂被覆層の量は、通常磁性体粒子に対して1〜10質量%が好ましい。
導電性粒子を含有するシリコーン樹脂は、溶剤で熔解したシリコーン樹脂溶液中に導電性粒子を分散、あるいは熱溶融したシリコーン樹脂中に導電性粒子を分散することに調製することができる。
導電性粒子は、主に現像剤の帯電量を調整する目的でシリコーン樹脂中に添加される。導電性粒子の粒径は0.01〜0.5μm程度のものが好ましく、添加量はシリコーン樹脂100質量部に対して0.01〜30質量部が好ましく、0.1〜20質量部がより好ましい。
(シリコーン樹脂)
本発明で用いられるシリコーン樹脂は、従来より公知ものを用いることができ、例えば市販品として入手できる信越シリコーン社製KR261、KR271、KR272、KR275、KR280、KR282、KR285、KR251、KR155、KR220、KR201、KR204、KR205、KR206、SA−4、ES1001、ES1001N、ES1002T、KR3093や東レシリコーン社製のSR2100、SR2101、SR2107、SR2110、SR2108、SR2109、SR2400、SR2410、SR2411、SH805、SH806A、SH840等が用いられる。
(導電性粒子)
導電性粒子としては、カーボンブラック、グラファイト、酸化スズ、酸化インジウム、金属粉末、導電性酸化チタン(酸化チタン表面にアンチモンをドープした酸化スズを被覆したもの)を挙げることができるが、これらの中ではカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの具体例としては、コンタクトブラック、ファーネストブラック、サーマルブラックを挙げることができる。
前記キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
次に、本発明に好ましく用いられる現像剤の製造方法について説明する。
現像剤は、前記トナーと前記キャリアを混合装置を用いて混合することにより製造できる。
現像剤中のトナーの量は、トナーおよびキャリアの種類、画像形成方法により左右されるが、キャリア100質量部に対して3〜15質量部が好ましく、5〜10質量部がより好ましい。
トナーとキャリアを混合する混合装置としては、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機、タービュラーミキサー等の公知の装置を用いることができるが、これらの中ではヘンシェルミキサーが好ましい。
次に、本発明のカラー画像形成方法に用いられる画像形成装置の構成について図1および図3を用いて説明する。
図1は、本発明のカラー画像形成方法に用いられる画像形成装置の1例としてのカラープリンターの断面構成図である。
図1はカラーMFP104の側断面図であり、カラーMFP104中には、Y(黄色用)、M(マゼンタ用)、C(シアン用)、Bk(黒色用)の画像形成ユニット(プリンタエンジン)を有する。同図において、901、902、903、904は帯電器(帯電手段、帯電工程)、913は露光工程で用いるポリゴンミラーであり、不図示の半導体レーザより発光した4本のレーザ光を受ける。その内の1本は、ミラー914、915、916を経て、帯電器901で一様に帯電された感光ドラム917を走査し、次の1本はミラー918、919、920を経て感光ドラム921を走査し、次の1本はミラー922、923、924を経て感光ドラム925を走査し、次の1本はミラー926、927、928を経て感光ドラム929を走査する。
一方、930はイエロー(Y)のトナーを供給する現像器(現像手段、露光工程)であり、レーザ光に従って感光ドラム917上にYトナー像を形成する。931はマゼンタ(M)のトナーを供給する現像器であり、レーザ光に従って感光ドラム921上にMトナー像を形成する。932はシアン(C)のトナーを供給する現像器であり、レーザ光に従って感光ドラム925上にCトナー像を形成する。933はブラック(Bk)のトナーを供給する現像器であり、レーザ光に従って感光ドラム929上にBkトナー像を形成する。以上4色(Y、M、C、Bk)のトナー像がシートに転写されることによって、フルカラーの出力画像を得ることができる。
シートカセット934,935及び、手差しトレイ936のいずれかより給紙されたシートは、レジストローラ937を経て転写ベルト938上に吸着され、搬送される。そして給紙タイミングに同期して、予め感光ドラム917,921,925,929上には各色のトナー像が現像されており、シートの搬送とともに、これらトナー像がシートに転写工程で各色転写手段(転写ベルト938と転写極905,906,907,908から構成されている)の位置で転写される。
上記トナー像のシートへの転写後に、感光体上に残留するトナーはクリーニングブレード等のトナー除去の為の専用のクリーニング手段を設置して除去してもよいが、前記画像形成ユニットをコンパクトにして、画像形成装置全体を大型化しないためには、感光体上の残留トナーを現像手段で回収し、専用のクリーニング手段を省略した構成(即ち、クリーナーレスの画像形成ユニット)にするのが好ましい。本発明のトナーは、個々のトナー粒子の物性が均一化されているので、現像手段での残留トナーの回収が効果的に行なわれる。
各色のトナー像が転写されたシートは、転写ベルト938より分離されて搬送ベルト939により搬送され、定着器(定着手段)940によってトナー像がシートに定着される。定着器940を抜けたシートはフラッパ950によって一旦下方向へ導かれ、シート後端がフラッパ950を抜けた後に、スイッチバックしてフェイスダウン状態で排出される。従って、複数ページからなる原稿画像を先頭ページから順次プリントした際に、ページ昇順のシート群が得られる。
前記定着手段940はベルト定着を用いている。これは、ハロゲンランプ等による加熱手段を有する加熱ローラ940aと、該加熱ローラ940aと平行で離間して配設される支持ローラ940bと、前記加熱ローラ940a及び前記支持ローラ940bにエンドレスに掛け渡された定着ベルト940cと、該定着ベルト940cを介して前記支持ローラ250に対向してニップ部を形成する加圧ローラ940dとを有する構成とするものである。
本発明のカラー画像形成方法に用いられる画像形成装置の定着手段は前記したようなベルト定着が好ましい。ベルト定着はローラ定着に比し、トナー画像をソフトな押圧力で定着できる為、微細なドット画像が乱されずに定着され、中間調のカラー画像を階調豊かに表現できる。
尚、4つの感光ドラム917,921,925,929は、距離dをおいて等間隔に配置されており、また、搬送ベルト939上のシートは一定速度vで搬送されている。従って、不図示の半導体レーザは、これらのタイミングに対して同期がなされて、各色ごとに駆動される。
図3は、図1で説明した画像形成装置において、Y(黄色用)、M(マゼンタ用)、C(シアン用)、Bk(黒色用)の画像形成ユニットに加えてさらにR(赤色用)、G(緑色用)、およびB(青色用)の画像形成ユニットを搭載した7色タンデム方式の画像形成装置の主要部を説明する部分断面構成図である。
図3において、901、902、903、904、970、971、および972は帯電器(帯電手段)、不図示の半導体レーザより発光した7本のレーザ光が、それぞれ帯電器901、902、903、904、970、971、および972で一様に帯電された感光ドラム917、921、925、929、990、991、および992を走査する。
一方、930はイエロー(Y)のトナーを供給する現像器(現像手段)であり、レーザ光(破線Yで示す)に従って感光ドラム917上にYトナー像を形成する。931はマゼンタ(M)のトナーを供給する現像器であり、レーザ光(破線Mで示す)に従って感光ドラム921上にMトナー像を形成する。932はシアン(C)のトナーを供給する現像器であり、レーザ光(破線Cで示す)に従って感光ドラム925上にCトナー像を形成する。933は赤色(R)のトナーを供給する現像器(現像手段)であり、レーザ光(破線Rで示す)に従って感光ドラム929上にRトナー像を形成する。980は緑色(G)のトナーを供給する現像器であり、レーザ光(破線Gで示す)に従って感光ドラム990上にGトナー像を形成する。981は青色(B)のトナーを供給する現像器であり、レーザ光(破線Bで示す)に従って感光ドラム991上にBトナー像を形成する。982はブラック(Bk)のトナーを供給する現像器であり、レーザ光(破線Bkで示す)に従って感光ドラム992上にBkトナー像を形成する。以上7色(Y、M、C、R、G、B、Bk)のトナー像がシートに転写されることによって、フルカラーの出力画像を得ることができる。
図1で説明したシートカセットおよび手差しトレイ(図3においては構成が同じであるため省略している)のいずれかより給紙されたシートは、転写ベルト938上に吸着され、搬送される。そして給紙タイミングに同期して、予め感光ドラム917,921,925,929、990、991、および992上には各色のトナー像が現像されており、シートの搬送とともに、これらトナー像がシートに各色転写手段(転写ベルト938と転写極905,906,907,908、973、974、および975から構成されている)の位置で転写される。
上記トナー像のシートへの転写後に、感光体上に残留するトナーはクリーニングブレード等のトナー除去の為の専用のクリーニング手段を設置して除去してもよいが、前記画像形成ユニットをコンパクトにして、画像形成装置全体を大型化しないためには、感光体上の残留トナーを現像手段で回収し、専用のクリーニング手段を省略した構成(即ち、クリーナーレスの画像形成ユニット)にするのが好ましい。本発明のトナーは、個々のトナー粒子の物性が均一化されているので、現像手段での残留トナーの回収が効果的に行なわれる。
各色のトナー像が転写されたシートは、転写ベルト938より分離されて搬送ベルト939により搬送され、図1で説明した定着器(図3においては構成が同じであるため省略している)940によってトナー像がシートに定着される。
本発明のカラー画像形成方法に用いられる画像形成装置は、高画質のカラー画像を形成することができるが、このような画像形成装置(カラープリンター)の像露光光源としては高密度のドット潜像を上記感光体上に形成でするために、半導体レーザ等の単波長光源が好ましい。特に発振波長が380〜530nmの範囲にある半導体レーザを用いることが好ましい。これらの短波長光源を用いることにより、露光ビームの直径を30μm以下に迄絞ることができ、高密度のドット潜像をa−Si感光体上に形成することができる。
前述の光源から照射されるビームは、裾が左右に広がった正規分布に近似した丸状や楕円状の輝度分布となり、例えばレーザビームの場合、通常、感光体上で主走査方向あるいは副走査方向の一方あるいは両者が6〜30μmという極めて小さい丸状あるいは楕円状である。
本発明において、アモルファスシリコン系感光体上に形成された主走査方向の露光径(Aμm)と主走査方向の現像径(Bμm)との関係は下記式(1)の条件を満足するものである。
式(1)
1.04≦B/A≦1.4 (但し、6≦A≦30)
ここで、露光径とは、走査光学系より照射され、感光体上に形成されたビーム自身の径をいい、主走査方向の露光径とは、上述の感光体上に形成された1ドットに相当するビーム径の主走査方向の最大径を示すものである。また、現像径とは、前述のビームの照射された感光体上に形成される静電潜像の径をいい、主走査方向の現像径とは、上述の感光体上に形成された1ドットに相当する静電潜像の主走査方向の最大径を示すものである。
この条件を満足することにより、高精細な画像となり、いわゆる細線再現性も良好で、且つ、いわゆる世代コピーも多世代が可能となる。すなわち、現像径(Bμm)と露光径(Aμm)の関係については、上記の条件とすることで高いドットの再現性とドット形状の均一化された高画質な画像を形成することができる。現像径を露光径の1.04〜1.4倍に大きく拡大することで、書き込まれた1画素の鮮鋭性を向上することができ、画像自体の目視での再現性を向上することができるものである。現像径が露光径の1.04倍未満であると、露光のビームずれが忠実に現れてしまい、ギザつきや色ずれが発生してしまう。また、現像径が露光径の1.4倍を超えてしまう場合には、隣接したドットの間隙が埋まってしまい、細線の再現性が低下する問題がある。
尚、上記特定の範囲の現像径と露光径の関係は、1ドット中の電位分布、トナーの有する帯電量分布、レーザーパワー、感光体電位及び現像条件を制御することによって達成されるものである。
現像径と露光径の関係を上記特定の範囲とすることで、転写時の転写率の向上及び転写時の画像アレの抑制を図ることができる。
次に、本発明のカラー画像形成方法を具体的に説明するが、本発明の構成はこれに限られるものではない。尚、文中の「部」は質量部を表す。
〈シアントナー1−Cの作製〉
トナー粒子内層用着色粒子分散液(M1)とトナー粒子外層用樹脂粒子分散液(S1)を各々調製した後、前記(M1)と(S1)とを混合し、内層となる着色粒子の表面上に外層用樹脂粒子を固着させて、トナー1−Cを作製した。
1.外層用樹脂粒子分散液を製造する工程
内層となる着色粒子表面に固着させる外層用樹脂粒子(s1)を含む外層用樹脂粒子分散液(S1)を調製した。
(重合性単量体溶液1−1−1)
下記組成を重合性単量体溶液1−1−1とする。
スチレン 70.1g
n−ブチルアクリレート 19.9g
メタクリル酸 10.9g
化合物(1) 4.5g
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5000mlのセパラブルフラスコに、下記のアニオン系界面活性剤(102)7.08gをイオン交換水3010gに溶解させ、窒素気流下、攪拌しながら、内温を80℃に昇温させて、界面活性剤溶液を調製した。前記界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)9.2gをイオン交換水200gに溶解させた開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、前記重合性単量体溶液1−1−1を1時間かけて滴下し、滴下終了後、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、攪拌することにより重合(第一段重合)を行い、樹脂粒子を調製した。これを外層用樹脂粒子(1−1−1)とする。
アニオン系界面活性剤(102):C1021(OCH2CH23OSO3Na
(重合性単量体溶液1−1−2)
攪拌装置を取り付けたフラスコ内において、以下の重合性単量体の混合液に離型剤(ペンタエリスリトールテトラアラキン酸エステル)を96.0g添加し、80℃に加温し溶解した。これを、重合性単量体溶液1−1−2とする。
スチレン 122.9g
n−ブチルアクリレート 49.7g
メタクリル酸 16.3g
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた5000mlのセパレルフラスコに、下記のアニオン性界面活性剤(101)5.7gをイオン交換水1340gに溶解させた界面活性剤溶液を調製した。前記界面活性剤溶液を80℃に加熱した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により、重合性単量体溶液1−1−2を2時間混合分散させ、分散粒子径(646nm)を有する乳化粒子(油滴)を含む分散液(乳化液)を調製した。次いで、前記分散液(乳化液)にイオン交換水1460mlと重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)6.51gをイオン交換水254mlに溶解させた重合開始剤溶液と、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル0.75gとを外層用樹脂粒子(1−1−1)に添加し、この系を80℃にて3時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第2段重合)を行い、外層用樹脂粒子(1−1−1)を原料とした樹脂粒子を得た。これを外層用樹脂粒子(1−1−2)とする。
化合物(101):C1021(OCH2CH22OSO3Na
上記で得られた外層用樹脂粒子(1−1−2)に、重合開始剤(KPS)8.87gをイオン交換水346mlに溶解させた開始剤溶液を添加し、次いで、80℃の温度条件下に、以下の重合性単量体溶液1−1−3を1時間かけて滴下した。
(重合性単量体溶液1−1−3)
スチレン 322.3g
n−ブチルアクリレート 121.9g
メタクリル酸 35.5g
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 9.55g
滴下終了後、2時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却し、外層用樹脂粒子(1−1−2)を原料とした外層用樹脂粒子(s1)の分散液を得た。この樹脂粒子分散液を外層用樹脂粒子分散液(S1)と呼ぶ。
2.内層用着色粒子分散液(M1)を製造する工程
2−1.トナー粒子内層となる樹脂粒子の製造
(重合性単量体溶液2−1−1)
攪拌装置を取り付けたフラスコ内において、以下の重合性単量体の混合液に離型剤(ペンタエリスリトールテトラアラキン酸エステル)を96.0g添加し、80℃に加温し、溶解した。これを、重合性単量体溶液2−1−1とする。
スチレン 172.9g
n−ブチルアクリレート 55.0g
メタクリル酸 23.1g
一方、撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた5000mlのセパラブルに、前記のアニオン性界面活性剤(101)2.5gをイオン交換水1340gに溶解させ界面活性剤溶液を調製した。前記界面活性剤溶液を80℃に加熱した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により、重合性単量体溶液2−1−1を2時間混合分散させ、分散粒子径(482nm)を有する乳化粒子(油滴)を含む乳化液(分散液)を調製した。
次いで、イオン交換水1460mlを添加した後、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)7.5gをイオン交換水142mlに溶解させた開始剤溶液と、n−オクタンチオール6.74gとを添加し、この系を80℃にて3時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第一段重合)を行い、内層用樹脂粒子を得た。これを内層用樹脂粒子(2−1−1)とする。
これに、重合開始剤(KPS)11.6gをイオン交換水220mlに溶解させた開始剤溶液を添加し、次いで、80℃の温度条件下に、以下の重合性単量体溶液2−1−2を1時間かけて滴下した。
(重合性単量体溶液2−1−2)
スチレン 291.2g
n−ブチルアクリレート 132.2g
メタクリル酸 42.9g
n−オクタンチオール 7.51g
滴下終了後、2時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第二段重合)を行った後、28℃まで冷却し、内層用樹脂粒子(2−1−1)を原料とした内層用樹脂粒子(2−1−2)の分散液を得た。
2−2.トナー粒子内層の凝集工程
以下に示す着色剤分散液と上記の内層用樹脂粒子(2−1−2)の分散液を用いて塩析/融着を行った。
(着色剤分散液Cの調製)
前記アニオン系界面活性剤(101)59.0gをイオン交換水1600mlに攪拌溶解し、この溶液を攪拌しながら、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1、280.0gを徐々に添加し、次いで「クレアミックス」(エム・テクニック(株)製)を用いて分散処理することにより、着色剤分散液Cを調製した。
内層用樹脂粒子(2−1−2)259.3g(固形分換算)と、イオン交換水1120gと、上記の着色剤分散液Cの237gとを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、攪拌装置を取り付けた四つ口フラスコに入れ攪拌した。容器内の温度を30℃に調製した後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。
次いで、塩化マグネシウム・6水和物55.3gをイオン交換水55.3mlに溶解した水溶液を、攪拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間放置した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて90℃まで昇温し、内層用樹脂粒子と着色剤との塩析/融着を行った。
攪拌と加熱を続けながら、「コールターマルチサイザー」(コールター社製)にて内層となる粒子の粒径を測定し、体積平均粒径が5.5μmになった時点で、塩化ナトリウム15.3gをイオン交換水100mlに溶解した水溶液を添加して粒子成長を抑制させた。
3.トナー粒子外層を形成する工程
外層用樹脂粒子分散液(S1)の87.5g(固形分換算)を5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH8に調製した。
一方、内層用着色粒子分散液(M1)の過熱攪拌を約1時間以上継続し、円形度が0.944になったところで、上記の外層用樹脂粒子分散液(S1)を添加し、内層表面に外層用樹脂粒子(s1)を融着さ外層を形成した。
その後、塩化ナトリウム123.9gをイオン交換水500gに溶解した水溶液を加え、粒子の凝集力を更に弱めた上、毎分2リットルの気泡処理を施しながら95℃にて更に2時間加熱攪拌を続けた。その後、8℃/分の条件で30℃まで冷却し、塩酸を添加してpH2に調整し、攪拌を停止した。これをトナー粒子1−Cの分散液とする。トナー粒子1−Cの円形度の平均値は0.964であった。
4.固液分離、洗浄する工程
トナー粒子1−Cの分散液を遠心脱水機にかけたのち、固形分に対して、20倍量のイオン交換水をふりかけながら洗浄し、トナーケーキ1−Cを得た。
5.乾燥する工程
洗浄して得られたトナーケーキ1−Cを減圧乾燥機で水分量が4質量%になるまで乾燥してトナー粒子1−Cを得た。
6.外添混合する工程
上記のトナー粒子1−Cに、数平均一次粒子径12nmの疎水性シリカ0.8質量部、および数平均一次粒子径150nm疎水性シリカを添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工株式会社製)の回転翼の周速を30m/秒に設定し25分間混合した。その後、目開き45μmのフルイを用いて粗粒を除去し、トナー粒子1−Cよりなるシアントナー1−Cを作製した。
〈マゼンタトナー1−Mの作製〉
トナー1−Cの作製において用いたシアン顔料C.I.Pigment Blue15:1、280.0gを、マゼンタ顔料C.I.Pigment Red122、420gに変更した以外は、同様にしてマゼンタトナー1−Mを作製した。
〈イエロートナー1−Yの作製〉
トナー1−Cの作製において用いたシアン顔料C.I.Pigment Blue15:1、280.0gを、イエロー顔料C.I.Pigment Yellow74、420gに変更した以外は、同様にしてイエロートナー1−Yを作製した。
〈黒色トナー1−Bkの作製〉
トナー1−Cの作製において用いたシアン顔料C.I.Pigment Blue15:1、280.0gを、中性カーボンブラック「リーガル660」(キャボット社製)420gに変更した以外は、同様にして黒色トナー1−Bkを作製した。
〈赤色トナー1−Rの作製〉
トナー1−Cの作製において用いたシアン顔料C.I.Pigment Blue15:1、280.0gを、C.I.Pigment Red177 210gおよび、C.I.Pigment Red48:1、210gに変更した以外は、同様にして赤色トナー1−Rを作製した。
〈緑色トナー1−Gの作製〉
トナー1−Cの作製において用いたシアン顔料C.I.Pigment Blue15:1、280.0gを、銅テトラ−(α−ヒドロキシエトキシ)フタロシアニンに変更した以外は、同様にして緑色トナー1−Rを作製した。
(青色トナー1−Bの作製)
トナー1−Cの作製において用いたシアン顔料C.I.Pigment Blue15:1、280.0gを、アントラキノン誘導体(チバカイギー社製オラセット ブルー2R)420gに変更した以外は、同様にして青色トナー1−Bを作製した。
こうして作成された1−C〜1−B(実施例1用トナー)についての物性値を表2に示す。
〈トナー2C〜2B製造:実施例2用トナー〉
トナー1C〜1B製造において、塩析/融着工程で、体積平均粒径が3.8μmになった時点で、塩化ナトリウム水溶液を添加して粒子成長を抑制させ、さらにトナー粒子外層を形成する工程で、円形度の平均値が0.967になった時点で、加熱攪拌を停止した以外は同様にした。また、外部添加剤添加工程では、疎水性シリカ(150nm)の代わりに、疎水性酸化チタン(100nm)を用いた以外は同様にして、トナー2C〜2Bを製造した。物性値を表2に示す。
〈トナー3C〜3B製造:実施例3用トナー〉
トナー1C〜1B製造において、塩析/融着工程で、体積平均粒径が6.7μmになった時点で、塩化ナトリウム水溶液を添加して粒子成長を抑制させ、さらにトナー粒子外層を形成する工程で、円形度の平均値が0.957になった時点で、加熱攪拌を停止した以外は同様にした。また、外部添加剤添加工程では、疎水性シリカ(12nm)の代わりに、疎水性チタン(24nm)を、疎水性シリカ(150nm)の代わりに、チタン酸ストロンチウム(300nm)を用いた以外は同様にして、トナー3C〜3Bを製造した。物性値を表2に示す。
〈トナー4C〜4Bk製造:実施例4用トナー〉
トナー1C〜1Bkの製造において、外部添加剤添加工程で、疎水性シリカ(150nm)の代わりに、疎水性シリカ(40nm)を用いた以外は同様にして、トナー4C〜4Bk(4色)を製造した。物性値を表2に示す。
〈トナー5C〜5B製造:実施例5用トナー〉
トナー3C〜3B製造において、チタン酸ストロンチウム(300nm)の代わりに疎水性酸化チタン(650nm)を用いた以外は同様にして、トナー5C〜5Bを製造した。物性値を表2に示す。
〈比較用トナー1C〜1B製造:比較例1用トナー〉
トナー1C〜1B製造において、塩析/融着工程で、体積平均粒径が7.8μmになった時点で、塩化ナトリウム水溶液を添加して粒子成長を抑制させ、さらにトナー粒子外層を形成する工程で、円形度の平均値が0.941になった時点で、加熱攪拌を停止した以外は同様にして、比較用トナー1C〜1Bを製造した。物性値を表2に示す。
〈比較用トナー2C〜2B製造:比較例2用トナー〉
トナー1C〜1B製造において、塩析/融着工程で、体積平均粒径が2.8μmになった時点で、塩化ナトリウム水溶液を添加して粒子成長を抑制させ、さらにトナー粒子外層を形成する工程で、円形度の平均値が0.999になった時点で、加熱攪拌を停止した以外は同様にした。また、外部添加剤添加工程では、疎水性シリカ(150nm)の代わりに、疎水性酸化チタン(100nm)を用いた以外は同様にして、比較用トナー2C〜2Bを製造した。物性値を表2に示す。
〈比較用トナー3C〜3B製造:比較例3用トナー〉
トナー1C〜1B製造において、外部添加剤添加工程では、疎水性シリカ(150nm)の代わりに、疎水性酸化チタン(24nm)を用いた以外は同様にして、比較用トナー3C〜3Bを製造した。物性値を表2に示す。
〈比較用トナー4C〜4B製造:比較例4用トナー〉
トナー1C〜1B製造において、外部添加剤添加工程では、疎水性シリカ(150nm)の代わりに、チタン酸ストロンチウム(1.1μm)を用いた以外は同様にして、比較用トナー4C〜4Bを製造した。物性値を表2に示す。
〈比較用トナー5C〜5B製造:比較例53用トナー〉
トナー1C〜1B製造において、外部添加剤添加工程では、疎水性シリカ(150nm)の代わりに、疎水性酸化チタン(100nm)を用いた以外は同様にして、比較用トナー5C〜5Bを製造した。
〈比較用トナー6C〜6B製造:比較例6用トナー〉
トナー1C〜1B製造において、外部添加剤添加工程では、疎水性シリカ(150nm)の代わりに、疎水性酸化チタン(100nm)を用いた以外は同様にして、比較用トナー6C〜6Bを製造した。
〈キャリアの製造例〉
磁性キャリア芯材粒子粉末A(重合A)の製造:ヘンシェルミキサー内に、平均粒径が0.24μmの粒子表面にアルミニウムの酸化物が存在している球状マグネタイト粒子粉末700gと0.4μmの粒状ヘマタイト粒子粉末300gとを仕込み、十分に良く撹拌して得られた混合粉末に、エポキシ基を有するシラン系カップリング剤7.5gを添加・混合して、上記混合粉末を構成する粒子の粒子表面をエポキシ基を有するシラン系カップリング剤で処理した。
1リットルのフラスコに、フェノール125g,37%ホルマリン187.5g、粒子表面がエポキシ基を有するシラン系カップリング剤で処理されている上記混合粉末1kg、25%アンモニア水37.5g及び水125gを仕込み、撹拌しながら60分間で85℃に上昇させた後、同温度で120分間反応・硬化させることにより、フェノール樹脂と無機化合物粒子からなる複合体粒子の生成を行った。
次に、フラスコ内の内容物を30℃に冷却し、1.5リットルの水を添加した後、上澄み液を除去し、さらに下層の沈殿物を水洗し、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)に、150〜180℃で乾燥して複合体粒子(以下、磁性キャリア芯材粒子粉末A(重合A)という)を得た。
〈芯材被覆樹脂の合成例〉
芯材被覆樹脂の合成例:撹拌機,温度計,還流冷却器,滴下ロート及び加熱ジャケットを備えたフラスコに、メチルトリエトキシシラン100g(0.56モル)、および加水分解触媒として酢酸5gを仕込み、撹拌しながら徐々に加熱した。液温80℃になった時点で、12.0g(0.67モル)の水を徐々に滴下して加えた。液温80℃で6時間保持して、加水分解および縮合反応を行った。次いで常圧,液温130℃の条件で揮発成分を留去したのち、徐々に減圧状態とし、減圧度30Torr,液温130℃の条件下でさらに揮発成分を減圧留去した後、常圧に戻して、無色液状、粘度(25℃)200cStのポリオルガノシロキサン(A)を得た。
上記で得られたポリオルガノシロキサン(A)100g、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン2g、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル(非イオン系界面活性剤)70gを撹拌機,温度計および還流冷却器を取り付けた内容積500mlのフラスコに仕込み、85℃にて5時間、加熱撹拌を行った。その後、減圧度30Torr,液温60℃の条件下で揮発成分を減圧留去した後、常圧に戻してシリコーン樹脂を得た。
芯材被覆樹脂を20%の水溶液に調製し、コート液とした。この水溶液を
磁性キャリア芯材粒子粉末A1kgに流動床コーティング法によりスプレー塗布後、約5分間乾燥させ、74μmの目開の篩にて篩いキャリアを製造した。
〈a−Si感光体の作成〉
RF−PCVD法による感光体の製造装置を用い、直径60mmの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー上に、表1に示す条件で正帯電の感光体を作製した。
Figure 2005157314
〈現像剤の作製〉
各トナーをキャリアとトナー濃度8%となるよう、V型混合機で20分間混合した。
〈実写評価〉
以上のトナーと感光体を図3の画像形成装置に搭載し以下の評価を行った。
露光波長は、波長可変レーザ発信器にて、露光径はレンズ系で、Bすなわち,A/Bは、感光体と現像ローラーのスピード比でコントロールし、感光体上のトナー像(ドット径)をマイクロスコープで測長した。平均円形度については先述の測定方法によって算出した。
実施例1〜5および比較例1〜3における波長、露光径、現像径、およびA/Bの値を表2に示す。
Figure 2005157314
(色ずれの評価)
肌色とスミレ色のハーフトーンを形成し、ルーペ(30倍)にて観察し、色ずれを評価した。
[A]:まったく色ずれが観察されない。(優良)
[B]:目視では観察されないが、ルーペではごくわずか(50μm以下)に観察される。(良好)
[C]:ルーペでわずか(100μm以下)に観察されるが、実用上問題無いレベル。(かろうじて実用可能)
[D]:目視で色ずれが観察される。(不良)
(色再現性の評価)
各画像形成装置の定着温度140℃に設定し、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)の各1次色と各1次色を1:1で重ね合わせた、レッド(R)、ブルー(B)、グリーン(G)からなる2次色を出力した。用紙にはアート紙(三菱製紙(株)製、特菱アート)及び富士ゼロックスイオフィスサプライ(株)製のC2r(平滑度28)を用いた。尚、Japan Color(ジャパンカラー)は国際標準化機構印刷技術委員会(ISO/TC130)の日本国内委員会が日本国内の標準的な色として選定したものである。選定は日本国内の代表的なインクメーカー8社から最も標準的とみなされる枚葉平版プロセスインクを各1点ずつ集め、それぞれ同一条件で展色したものについて色彩値を測定したものである。選定されたJapan Color(ジャパンカラー)は1990年より国際標準化機構印刷技術委員会(ISO)に提出され、現在は、Japan Color2002の規格が日本国内における色の標準になっている。標準色見本は国際標準化機構印刷技術委員会(ISO/TC130)の日本国内委員会から供給されており、簡単に入手可能である。
[A]:Japan Color2002と比較して、より広い色再現ができた。
色座標上の多角形の面積にして1.2倍以上(優良)
[B]:Japan Color2002と同等の色再現ができた。(良好)
[C]:Japan Color2002に近い色再現性はできるものの、
厳密にはJapan Colorの色域に達していない(かろうじて実用可能)
[D]:Japan Color2002と比較して色域が著しく狭くなってしまった。
(不良)
(解像度の評価)
10本/mm〜25本/mmのテストチャート(デジタル露光による書き込みデータ)を入力し、黒色トナーで画像を出力した。
定着画像をルーペ(30倍)で観察し、解像度チャートの副走査方向のライン間がつぶれず、判別できる解像度を評価した。
[A]:20本/mm以上
[B]:12本/mm以上20本/mm未満
[C]:10本/mm以上12本/mm未満
[D]:10本/mm未満
評価の結果を表3に示す。
Figure 2005157314
上記表3より、アモルファスシリコン系感光体及び重合トナーを用いたタンデム方式の画像形成方法において、本発明の要件を満足するカラートナー、即ち、体積平均粒径3〜7μm、かつ数平均一次粒径40〜800nmの粒子を外部添加剤として含有し、前記露光工程における主走査方向の露光径(Aμm)と、現像工程における前記露光径(Aμm)に対応する現像径(Bμm)との間に前記式(1)の関係を満足するトナーを用いた組み合わせ実施例1〜実施例5、は色ずれ、色再現性、解像度とも実用範囲以上の良好な評価を達成している。これに対し、体積平均粒径が3μm以下であるカラートナーを用いた組み合わせ比較例1は、解像度が実施例1〜5よりも劣り、体積平均粒径が7μm以上であるカラートナーを用いた組み合わせ比較例2は、色ずれと、色再現性において劣化が見られた。
また数平均一次粒径が40nm以下または800nm以上である外添剤を添加したトナーを用いた組み合わせ比較例3および比較例4では、色ずれ、色再現性が劣化している。特に色再現性の劣化は周期性の画像欠陥(感光体の周期に一致している)が発生することに起因していると推察される。
さらに前記B/Aの値が1.04以下であるカラートナーを用いた組み合わせ比較例5は、色ずれと色再現性について実施例1〜5よりも劣り、前記B/Aの値が1.4以上であるカラートナーを用いた組み合わせ比較例6は、解像度において劣化が見られた。
本発明のカラー画像形成方法に用いられる画像形成装置の1例としてのカラープリンターの断面構成図である。 本発明のカラー画像形成方法に用いられるにおけるa−Si感光体の代表的な層構成を説明するための模式的構成図である。 本発明のカラー画像形成方法に用いられる7色タンデム方式の画像形成装置の主要部を説明する部分断面構成図である
符号の説明
901、902、903、904、970、971、972 帯電器
914、915、916 ミラー
917,921,925,929、990、991、992 感光体ドラム
930 イエロー(Y)のトナーを供給する現像器
931 マゼンタ(M)のトナーを供給する現像器
932 シアン(C)のトナーを供給する現像器
933 赤色(R)のトナーを供給する現像器
980 緑色(G)のトナーを供給する現像器
981 青色(B)のトナーを供給する現像器
982 ブラック(Bk)のトナーを供給する現像器
940 定着器

Claims (7)

  1. カラー画像形成方法において、複数のアモルファスシリコン系感光体を帯電する帯電工程;前記帯電された前記アモルファスシリコン系感光体のそれぞれの表面に露光を行い、少なくとも黒色用、黄色用、マゼンタ用、およびシアン用の静電潜像を形成する露光工程;各色用の静電潜像に対応するカラートナーによって、各色のカラートナー画像を形成する現像工程;前記各色のカラートナー画像を記録材上に順次重ね合わせて転写する転写工程を有するカラー画像を形成する画像形成方法であり、前記カラートナーが、体積平均粒径3〜7μmであり、かつ数平均一次粒径40〜800nmの粒子を外部添加剤として含有し、前記露光工程における主走査方向の露光径(Aμm)と、現像工程における前記露光径(Aμm)に対応する現像径(Bμm)との間に、下記式(1)の関係を満足することを特徴とするカラー画像形成方法。
    式(1)
    1.04≦B/A≦1.4 (但し、6≦A≦30)
  2. 前記帯電工程において、前記アモルファス系感光体を均一帯電させ、前記露光工程において、画像に応じたデジタル露光を行い、前記現像工程において、前記静電潜像に対応するカラートナーによって、各色のカラートナー画像を形成することを特徴する請求項1に記載のカラー画像形成方法。
  3. 前記露光工程は、少なくとも黒色用、黄色用、マゼンタ用、シアン用、赤色用、緑色用及び青色用の静電潜像を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載のカラー画像形成方法。
  4. 前記カラートナーが樹脂粒子を水系媒体中で会合させる工程を経て形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
  5. 前記カラートナーが、離型剤または定着助剤の存在下で樹脂粒子を水系媒体中で会合させる工程を経て形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
  6. 前記露光工程において、露光光源は、発振波長が380〜530nmの範囲にあるレーザ光であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
  7. 前記カラートナーが、円形度平均値0.956〜0.998のトナーであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のカラー画像形成方法。
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