JP2009098495A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーに所定のストレスを加えた劣化後凝集度について検討し、経時的に使用をしても画像劣化を抑制可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上に形成されたトナー像を、複数色のトナーにより記録媒体にカラー画像を転写する転写手段を有する画像形成装置であり、複数色のトナーのうち、少なくともいずれかの色のトナーは、劣化後凝集度が４０以下であることを特徴とする画像形成装置を提供する。
但し、劣化後凝集度とは、当該トナー１０ｇとキャリア２０ｇとを５０ｍｌのスクリューバイアル中に入れ、ロッキングミルを用いて振動数４００ｒｐｍにて６０分間振とうさせた後、前記トナーと前記キャリアとを２０μｍの目開きの篩いを用いて分離した後の凝集度であるものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機等、各種子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来から、画像形成装置の分野においては、使用するトナーの凝集度についての検討がなされてきた。
例えば、下記特許文献１には、凝集度の大きい順に中間転写体にカラートナー層を形成しておき、続いて凝集度の小さい順に記録媒体上にカラートナー層を形成するようにした方法に関する技術が開示されている。

従来から画像の品質とトナーの凝集度とには相関があるとされており、凝集度の良い（小さい）トナーほど形成画像の品質が良くなるものと考えられていた。
しかしながら、実際には、初期の画像は良好でも使用を継続するに従い品質が劣化していくという現象が生じている。
このような画像劣化は、画像形成装置が稼動している時に、装置内部でトナーが攪拌されることにより、トナーの凝集性が悪化することに起因するものである。
このため、単に、複数色のトナーにおいて初期の凝集度を基準として、これらの転写順を規定したのみでは経時的に良好な画像形成を維持することはできなかった。

また、下記特許文献２には、「使用するトナーに関し、動摩擦係数が０．１８〜０．３０、ゆるみ見掛け密度が０．３ｇ／ｃｍ³以上、または凝集度が３０％以下の少なくとも１つの要件を満足するトナーを使用するものとし、かつ現像容器及び補給用トナー容器が室温より１５〜３０℃高いものとし、また、現像装置及びトナー補給装置におけるトナー温度が５５℃以下であるものとしたオイルレス定着を用いる電子写真画像形成方法。」が開示されている。

また、下記特許文献３にも、トナー凝集度に着目した技術についての開示がなされており、「２３℃，６０％ＲＨ環境下における該トナーの凝集度をＣ（Ｎ）、３０℃，８０％ＲＨ環境下における該トナーの凝集度をＣ（Ｈ）とした時に、５．０≦Ｃ（Ｎ）≦４０．０でかつ、０．２≦Ｃ（Ｈ）／Ｃ（Ｎ）≦２．０の関係が成り立ち、２３℃，６０％ＲＨ環境下において該トナーを目開き４５μｍ（＃３００）の篩いで篩ったときの残存率をＲ（Ｎ）、３０℃，８０％ＲＨ環境下において該トナーを目開き４５μｍ（＃３００）の篩いで篩ったときの残存率をＲ（Ｈ）とした時に、１．０≦Ｒ（Ｎ）≦３０．０でかつ、０．５≦Ｒ（Ｈ）／Ｒ（Ｎ）≦１．５の関係が成り立つことを特徴とする非磁性一成分トナー。」が開示されている。

しかしながら、特許文献２、３に記載されている技術においても、特許文献１に記載されている技術と同様に、所定のストレスが加わった後のトナー凝集度については考慮されていないため、経時での良好な画像形成を維持することはできなかった。

特許第３７４３４５５号公報 特開２００２−３５１１２６号公報 特開２００３−２０７９２１号公報

そこで、本発明においては、トナーの凝集度についての更なる検討を行い、経時的な使用を行っても、画像劣化を生じない画像形成装置を提供することとした。

請求項１の発明においては、像担持体と、当該像担持体に形成された静電潜像に複数色のトナーを供給してトナー像を形成する複数の現像手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置であって、前記複数色のトナーのうち、少なくともいずれかの色のトナーは、劣化後凝集度が、４０以下であることを特徴とする画像形成装置を提供する。
但し、前記「劣化後凝集度」とは、トナー１０ｇとキャリア２０ｇとを５０ｍｌのスクリューバイアル中に入れ、ロッキングミルを用いて振動数４００ｒｐｍにて６０分間振とうさせた後、前記トナーと前記キャリアとを２０μｍの目開きの篩いを用いて分離した後の凝集度であるものとする。

請求項２の発明においては、前記複数色のトナーは、少なくともイエロー、シアン、マゼンタのトナーであるものとし、少なくともイエロートナー以外のトナーの劣化後凝集度を４０以下であるものに特定したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置を提供する。

請求項３の発明においては、前記複数色のトナーのうち、作像順の早い色のトナーほど、劣化後凝集度の値が小さいものを適用したことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置を提供する。

請求項４の発明においては、前記像担持体に圧接した中間転写体と、色ごとに前記像担持体上に形成された複数のトナー像をそれぞれ順次、前記中間転写体に転写する一次転写手段と、前記中間転写体上に形成された重畳トナー像を、前記記録媒体上に二次転写する二次転写手段とを有し、前記像担持体の表面摩擦係数が、前記中間転写体の表面摩擦係数よりも低いものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置を提供する。

請求項５の発明においては、前記像担持体上に形成された複数色のトナー像を前記中間転写体に転写する際の一次転写手段における圧力を、前記複数色のうち、作像の順番が進むに従って小となるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置を提供する。

請求項６の発明においては、前記トナーの平均円形度が０．９３〜０．９９であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置を提供する。

請求項７の発明においては、前記トナーは、体積平均粒径が３〜８μｍであり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置を提供する。

請求項８の発明においては、前記トナーは、形状係数（ＳＦ−１）が１００〜１８０であり、形状係数（ＳＦ−２）が１００〜１８０であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置を提供する。

請求項９の発明においては、前記トナーは、重合法によって作製されたものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置を提供する。

請求項１０の発明においては、前記トナーは、粉砕法によって作製されたものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置を提供する。

請求項１の発明によれば、上記定義による「劣化後凝集度」を４０以下と特定したトナーを適用したことにより、経時における画像劣化を効果的に抑制でき、安定して質の高い画像を長期間提供できた。

請求項２の発明によれば、実用上十分に良好な画像品質を担保しながら、歩留まりの向上と低コスト化が図られた。

請求項３の発明によれば、転写ニップ通過回数の違いに起因する色ごとの画像劣化度合いのバラツキを効果的に防止でき、同一画像内における色ごとの品質をバランスよく保つことができた。

請求項４の発明によれば、像担持体の表面摩擦係数を中間転写部ベルトの表面摩擦係数よりも低く特定したことにより、中間転写体側への非静電付着力を高め、トナーの付着を促進させ、一次転写効率の低下や、中抜け、逆転写を確実に防止できた。

請求項５の発明によれば、像担持体と中間転写体とで形成される一次転写部の圧力が、色ごとの作像順が進むに従って小となるようにしたことで、画像の中抜けが防止され画像劣化を抑制できた。

請求項６の発明によれば、トナーの平均円形度を、０．９３〜０．９９の範囲に特定したことにより、トナー粒子表面が極めて滑らかなものとなり、トナー粒子間及びトナー粒子と像担持体との接触面積を小さくでき、転写性の向上が図られた。

請求項７の発明によれば、小粒径かつ粒径分布がシャープなトナーを適用したことにより、地肌かぶりの少ない高品位な画像を形成することができた。

請求項８の発明によれば、トナーの形状係数（ＳＦ−１、ＳＦ−２）の値を１００〜１８０であるものと特定したことにより、トナー接触を点接触状態とでき、これにより接触物間の吸着力を弱め、転写効率の向上が図られた。
また、トナー形状を真球よりもわずかに異形化することによりクリーニング性を向上させることが可能となった。

請求項９の発明によれば、トナーが重合法により作製されたものとしたことにより、トナーの円形度が高められ、転写性の向上効果が得られた。また、トナー表面の凹凸が低減し、像担持体との非静電付着力の低下が図られ、効果的に逆転写を抑制できた。

請求項１０の発明によれば、トナーが粉砕法により作製されたものとしたことにより、製造コストの低減効果が得られた。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、この像担持体に形成された静電潜像に複数色のトナーを供給してトナー像を形成する複数の現像手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置である。前記複数色のトナーのうち、少なくともいずれかの色のトナーは、下記に定義する劣化後凝集度が４０以下であることを特徴とする。
トナーの「劣化後凝集度」とは、トナー１０ｇとキャリア２０ｇとを５０ｍｌのスクリューバイアル中に入れ、ロッキングミルを用いて振動数４００ｒｐｍにて６０分間振とうさせた後、前記トナーと前記キャリアとを２０μｍの目開きの篩いを用いて分離した後の凝集度であるものとする。

図１に、本発明の画像形成装置の一例の概略構成図を示し、この画像形成装置の要部である作像部の概略構成図を図２に示す。
この画像形成装置は、装置本体（以下、プリンタ部１００という）、給紙テーブル（以下、給紙部２００という）、プリンタ部１００上に取り付けるスキャナ（以下、スキャナ部３００という）、スキャナ部３００上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）（以下、原稿搬送部４００という）により構成されている。

図１中のプリンタ部１００は、その中央に無端ベルト状の中間転写ベルト１１０を備えている。中間転写ベルト１１０は、第一支持ローラ１４、第二支持ローラ１５及びバックアップローラ１６に掛け回されており、図１中、時計回り方向に表面移動可能となっている。
中間転写ベルト１１０に対向するように、表面にブラック・イエロー・マゼンタ・シアンのうちの、それぞれの色のトナー像を担持する像担持体としての、４つの感光体ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃが設けられており、これら感光体ドラムの表面にトナー像を形成するための現像手段（現像ユニット４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ）が配置されている。

また、中間転写ベルト１１０の内側で各感光体ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃと中間転写ベルト１１０を挟んで対向する位置には、一次転写ローラ６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃが設けられている。
一次転写ローラ６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃは、中間転写ベルト１１０を挟んで感光体ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに押し当てて設けられ、一次転写手段を形成している。

更に、感光体ドラムに中間転写ベルトが圧接する一次転写手段によって中間転写ベルトに画像転写がなされた後、感光体ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは、これらの表面に残留しているトナーが、感光体クリーニング装置（図２中、１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ）により、除去されるようになされている。

図１、図２に示すように、感光体ドラム、現像ユニット、感光体クリーニング装置により構成される４つの画像形成ユニット１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃが、並列配置されている、いわゆるタンデム画像形成ユニット２０となっている。このタンデム画像形成ユニット２０の上方には、露光装置２１が設けられている。

また、記録媒体（転写紙）にトナー像を転写した後の中間転写ベルト１１０上に残留しているトナーを除去するベルトクリーニング装置１９が設けられている。

中間転写ベルト１１０を挟んでタンデム画像形成ユニット２０と反対の側には、転写ローラとしての二次転写ローラ２３が設けられている。
二次転写ローラ２３の近傍には、二次転写ローラクリーニング手段であるクリーニングブレード２２が配置されている。
二次転写ローラ２３は、中間転写ベルト１１０を介してバックアップローラ１６に押し当てられており、二次転写手段としての二次転写ニップ部を形成している。
二次転写ローラ２３は、駆動モータ（図示せず）によって中間転写ベルト１１０と同線速で駆動し、中間転写ベルト１１０上の画像が転写され、その後、後述する定着装置において、転写紙上に画像の転写がなされる。

二次転写ローラ２３の図中の左側には、転写紙搬送ベルト２４が配置されており、定着装置２５まで転写紙が搬送されるようになされている。
定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２９に、加圧ローラ２７を押し当てた構成となっている。

また、図１に示すように、二次転写ローラ２３、用紙搬送ベルト２４、及び定着装置２５の下側には、タンデム画像形成ユニットと平行する、転写紙の両面に画像を記録可能とする転写紙反転機能を具備する転写紙反転装置２８が設けられている。
先ず、転写紙の片面に画像が定着された後、切換爪で転写紙の進路が転写紙反転装置２８側に切替えられるようになされており、反転させて再び二次転写ニップ部に搬送されるようになされている。ここでトナー像が転写された後、所定のトレイ上に排紙されるようになされる。

なお、図１のスキャナ部３００においては、コンタクトガラス３２上に載置された原稿の画像情報を読取センサ３６で読み取り、読み取った画像情報を所定の制御部に送信する。この制御部は、スキャナ部３００から受け取った画像情報に基づいて、上述したプリンタ部１００の露光装置２１を構成するレーザやＬＥＤ等を制御し、感光体ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに向けてレーザ書き込み光Ｌが照射されるようにする。これにより感光体ドラム表面に静電潜像が形成され、現像プロセスを経由してトナー像に現像される。

給紙部２００は、ペーパーバンク４３に、多段構成の給紙カセット４４と、給紙カセットから転写紙を繰り出す給紙ローラ４２と、繰り出した転写紙を分離して給紙路４６に送り出す分離ローラ４５と、プリンタ部の給紙路４８に転写紙を搬送する搬送ローラ４７等とを具備している。

なお、本発明の画像形成装置は、給紙部２００から転写紙を供給する構成に限定されるものではなく、手差し給紙形式にも対応可能である。
この場合、例えば、手差しトレイ５１及び手差しトレイ５１上に載置された転写紙を、手差し給紙路５３に向けて一枚ずつ分離しながら送出する分離ローラ５２が装置側面に備えられた構成とすることができる。
給紙路５３に送り出された転写紙は、レジストローラ４９により、上述した中間転写ベルト１１０と二次転写装置との間の二次転写ニップ部に送られ、定着装置で画像定着が行われる。

次に、上述した画像形成装置（カラー電子写真装置）を用いて画像形成を行う工程につき、本願発明の特徴点を説明する。
先ず、原稿搬送部４００の原稿台３０上に原稿をセットするか、又は原稿搬送部４００を開いてスキャナ部３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿搬送部４００を閉じて原稿を押さえる。
続いて、原稿搬送部４００に原稿をセットしたときは原稿をコンタクトガラス３２上へと搬送させ、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、スキャナ部３００を駆動して第一走行体３３及び第二走行体３４を走行させる。
第一走行体３３で光源から所定の光を発射させ、原稿面からの反射光をさらに反射させて第二走行体３４に向けるようにする。反射光は、さらに第二走行体３４のミラーで反射され、結像レンズ３５を通して読取センサ３６に入射される。これにより、原稿内容が読み取られる。

スキャナ部から画像情報を受けて、レーザ書き込み、現像プロセスが実行され、感光体ドラム上にトナー像が形成され、この画像情報に応じたサイズの転写紙を給紙する。

また、上記操作に伴い、中間転写ベルト１１０を回転搬送し、個々の画像形成ユニット１８で感光体ドラムが回転するようにし、各感光体ドラム上に、それぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。
そして、中間転写ベルト１１０の搬送とともに、それらの単色画像を中間転写ベルト１１０表面上に順次転写し、合成カラー画像を形成する。

一方、給紙部２００から繰り出された転写紙は、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて給紙路４６に導入され、搬送ローラ４７で搬送されるとともに、複写機本体であるプリンタ部１００内の給紙路４８に導かれ、レジストローラ４９に突き当てられて止められる。
また、手差しトレイ５１を用いる場合には、給紙ローラ５０が回転され、手差しトレイ５１上の転写紙が繰り出されるとともに、繰り出された転写紙は分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止めるようになされる。
なお、手差しトレイ５１上の転写紙を用いる場合は、給紙ローラ５０が回転され、手差しトレイ５１上の転写紙が繰り出されるとともに、繰り出された転写紙は、分離ローラ５２で１枚ずつ分離された後、手差し給紙路５３に導入され、同様にしてレジストローラ４９に突き当てられて止められる。

中間転写ベルト１１０上に形成された合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転するようにし、中間転写ベルト１１０と二次転写ローラ２３との当接部である二次転写ニップ部に転写紙が送り込まれる。
ニップに形成されている転写用電界や当接圧力によりカラー画像を二次転写し、転写紙上にカラー画像が記録される。
二次転写ニップ部でカラー画像の転写を受けた後の転写紙は、用紙搬送ベルト２９によって定着装置２５へと送り込まれ、加圧ローラ２７と定着ベルト２９との間で、画像定着される。

その後、排出ローラ５６により排出され、トレイ５７上にスタックされる。
なお、両面に画像形成を行う場合には、カラー画像を定着後、切換爪５５を切替えて転写紙反転装置２８に搬送し、再び二次転写ニップ部へと送り込み、裏面に画像を記録し、その後、排出ローラ５６でトレイ５７上に排出する。

二次転写ニップ部で転写紙にカラー画像を転写した後の中間転写ベルト１１０の表面は、ベルトクリーニング装置によって残留トナーの除去が行われ、再度の画像形成に備えるようになされている。

ところで、二次転写ローラ２３は中間転写ベルト１１０に接しているため、転写紙が載らない部分や、転写紙間では、中間転写ベルト１１０上の地肌汚れのトナー、およびプロセスパターンが転写し、二次転写ローラ２３を汚してしまうおそれがある。
二次転写ローラ２３の表面が汚れていると、転写紙の裏側に付着する裏汚れの原因となるため、その表面上の汚れをクリーニングブレード２２により除去する。
また、通常転写紙には添加剤として炭酸カルシウム等が含有されているが、これが二次転写ローラの表面に付着するとフィルミングの原因となるおそれがあるため、二次転写ローラ２３の表面には、ステアリン酸亜鉛を固形化させた固形潤滑剤２４を塗布することが好ましい。

前記像担持体の表面摩擦係数は、前記中間転写体の表面摩擦係数よりも低くすることが好ましい。これにより、中間転写体側への非静電付着力が高まり、一次転写効率の低下や、中抜け、逆転写を確実に防止できることが確かめられた。

また、前記像担持体上に形成された複数色のトナー像を前記中間転写体に転写する際の一次転写手段における圧力は、前記複数色のうち、作像順が進むに従い小となるようにすることが好ましい。これにより、画像の中抜けが防止できることが確かめられた。

次に、本発明の画像形成装置に適用するトナーについて説明する。
〔劣化後凝集度〕
トナーの劣化後凝集度について説明する。
劣化加速凝集度とは、トナーに所定の時間ストレスを与えた後の凝集度のことを示す。
本発明におけるトナーへのストレスの付加方法は、トナー１０ｇとキャリア２０ｇとを５０ｍｌのスクリューバイアル中に入れ、ロッキングミルを用いて振動数４００ｒｐｍにて６０分間振盪させた後、前記トナーと前記キャリアとを２０μｍの目開きの篩いを用いて分離することにより行うものとした。
トナーの凝集度の測定方法を以下に示す。
測定装置は、ホソカワミクロン社（製）のパウダーテスターを使用し、振動台の上に、次の手順で附属部品をセットする。
（イ）バイブロシュート
（ロ）パッキン
（ハ）スペースリング
（ニ）フルイ（３種類）上＞中＞下
（ホ）オサエバー
次に、ノブナットで固定し、振動台を作動させる。
測定条件を下記に示す。
フルイ目開き（上）：７５μｍ
フルイ目開き（中）：４５μｍ
フルイ目開き（下）：２２μｍ
振巾目盛：１ｍｍ
試料採取量：２ｇ
振動時間：１５秒

測定後、下記に示す計算式により、トナーの凝集度を求める。
上段のフルイに残った粉体の重量％×１ …（ａ）
中段のフルイに残った粉体の重量％×０．６ …（ｂ）
下段のフルイに残った粉体の重量％×０．２ …（ｃ）
上記３つの計算値の合計をもって、劣化後凝集度（％）とする。
すなわち、凝集度（％）＝（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）とする。

本発明においては、適用する複数色のトナーのうち、少なくともいずれかの色のトナーの前記劣化後凝集度が４０以下であるものに特定する。

〔円形度〕
本発明の画像形成装置に使用するトナーは、円形度が０．９０〜０．９９であるものが好適であることを確かめた。
なおトナーの円形度は、下記式（１）より算出する。

円形度ａ＝Ｌ₀／Ｌ
但し、Ｌ₀は、粒子像と同じ投影面積を有する円の周囲長さを示すものとし、Ｌは粒子の投影像の周囲長であるものとする。
すなわち、上記円形度とは、トナー粒子の凹凸の度合いの指標である。
トナーが完全な球形の場合１．００を示し、表面形状が複雑になるほど小さい値となる。
トナーの平均円形度が０．９０〜０．９９の範囲であると、優れたドット再現性が得られ、転写性も良好となり、高画質化が図られることが確かめられた。
他方、トナーの平均円形度が０．９０未満であるとすると、形状が球形から離れたものとなるので、十分な転写性が得られず画質が低下するおそれがある。
上記円形度は、具体的には、フロー式粒子像分析装置（ＦＰＩＡ−２０００；シスメックス社製）を用いて測定できる。手法としては、所定の容器に予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍＬを入れ、分散剤として界面活性剤０．１〜０．５ｍＬを加え、さらに測定試料０．１〜９．５ｇ程度を加える。試料を分散した懸濁液を超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、分散液濃度を３０００〜１００００個／μＬにしてトナーの形状及び分布を測定する。

〔粒径〕
本発明の画像形成装置に適用するトナーは、６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するために、体積平均粒径が３〜８μｍであることが好ましい。
また更には、トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。前記（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００に近いほどトナー粒径分布がシャープとなることを示す。
上記のように、小粒径かつ粒径分布の狭いトナーを適用することにより、トナーの帯電量分布を均一化し、地肌かぶりの少ない高品質画像を形成することができ、また、静電転写方式においては転写率が高められる。

トナー粒子の粒度分布の測定方法としては、コールターカウンター法を適用することができる。
この方法による測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−IIやコールターマルチサイザーII（いずれもコールター社製）が挙げられる。
以下、具体的な測定方法について説明する。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−II（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布からトナーの体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上〜４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。

〔形状係数〕
本発明の画像形成装置に適用するトナーは、形状係数（ＳＦ−１）が１００〜１８０であり、形状係数（ＳＦ−２）が１００〜１８０のであるものが好ましい。
図３に形状係数（ＳＦ−１）、図４に形状係数（ＳＦ−２）の説明図を示す。
先ず、形状係数（ＳＦ−１）は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（２）によって算出される。
これは、図３に示すように、トナーを２次元平面に投影し、平面投影形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）²／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） ・・・式（２）
ＳＦ−１の値が１００の場合に、トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。

また、形状係数（ＳＦ−２）は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（３）により算出されるものである。
これは、図４に示すように、トナーを２次元平面に投影し、投影形状図形の周長ＰＥＲＩの二乗を、図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）²／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）・・・式（３）
ＳＦ−２の値が１００の場合にトナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。

上述した形状係数については、具体的に、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーを撮影し、その写真を画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入してトナーの粒子１００個について解析し計算することにより得られる。

トナーが球形に近くなると、トナーとトナー、あるいはトナーと感光体との接触状態が点接触となるため、トナー同士の吸着力は弱くなり、これに従い流動性が高まり、また更に、トナーと感光体との吸着力も弱くなり、転写率を高くすることができる。
これら形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下することが確かめられた。

トナーは、重合法により作製すると円形度が高くなり、転写性の向上効果が得られた。また表面の凹凸の軽減され、感光体との非静電付着力が低減され、より効果的に逆転写を抑制できた。一方、トナーを粉砕法によって作製すると、製造コストの抑制効果が得られた。

（実施例１）
以下、本発明の画像形成装置について具体的な実施例を挙げて説明する。
先ず、４種類のトナーを用いて、初期凝集度と、６０分間の振とうを施してストレスを付与した後の劣化後凝集度とを測定した。
下記表１に、サンプルトナーＡ〜Ｄの初期凝集度と劣化後凝集度の測定結果を示す。

上記表１によると、トナーＤは、初期凝集度が比較トナー中で中程度の値（８．５）であるが、劣化後凝集度は比較トナー中で最も悪い値（６９．４）である。
対して、トナーＡは、凝集度は比較トナー中で最も優れた値（８．３）であり、劣化後凝集度も比較トナー中で最も優れた値（３５．３）であることが分かった。

図５に、上記サンプルトナーＡ〜Ｄをそれぞれ用い、画像形成装置に記録用紙を組み込んで通紙し、画像形成を行った場合の、通紙枚数と画像評価ランクの関係を示す。
図５により、各サンプルトナーを使用した場合における画像品質の劣化状態を比較検証する。
これによると、画像形成装置の使用開始時においては、全種において画像評価ランクは５であり、極めて良好である。
画像形成装置の使用を継続させていくと、トナーＡ〜Ｄの全てにおいて画像品質が劣化していくが、３０００枚通紙時点で比較すると、トナーＡは画像品質ランク３．５であり、実用上許容レベル（３．０）を上回っているのに対し、トナーＤは画像品質ランク１．５と許容レベルを下回っている。
トナーＡ〜Ｄを比較すると、初期凝集度は良い順に、トナーＡ＞トナーＤ＞トナーＣ＞トナーＢである。劣化後凝集度は良い順にトナーＡ＞トナーＢ＞トナーＣ＞トナーＤである。
画像形成装置使用後３０００枚での画像品質は良い順にトナーＡ＞トナーＢ＞トナーＣ＞トナーＤである。

これによると、画像形成装置を使用後３０００枚における画像品質と、劣化後凝集度とは優劣順が一致しているが、画像形成装置を使用後３０００枚における画像品質と初期凝集度とは優劣順が一致していない。
つまり、画像形成装置の使用を継続した後の画像品質は、初期凝集度とは必ずしも相関が無く、劣化後凝集度と相関があることが確かめられた。

次に、劣化後凝集度の異なる（１０〜７０％の範囲）様々なサンプルトナーを作製し、これらを用いて画像形成装置で画像を作製し、ベタ画像の劣化度合いを評価した。評価結果を図６に示す。これによると、劣化後凝集度が大きくなるに従い、画像が劣化していく傾向にあることが確認された。

次に、トナーＡを、本発明の画像形成装置における、イエロー、マゼンタ、シアンのステーション（転写ニップ通過回数は順に３回、２回、１回となる）にそれぞれ搭載し、３０００枚通紙を行い、各ステーションで作像されたベタ画像の劣化度合いを評価した。
同様に、トナーＣ、及びトナーＤを、本発明の画像形成装置における、イエロー、マゼンタ、シアンのステーションにそれぞれ搭載し、３０００枚通紙を行い、画像の劣化度合いを評価した。評価結果を図７に示す。
図７に示すように、転写ニップを通過する回数が多いほどベタ画像が劣化することが確かめられた。
また、トナー同士を比較すると、劣化後凝集度の大きいトナーほど転写ニップ通過での画像劣化が大きく、トナーＣ、Ｄではイエローステーション（ニップ通過回数３回）で形成した画像において、許容範囲を下回る結果となった。一方、劣化後加速凝集度の小さいトナーＡは、いずれにおいても実用上良好な画像評価が得られた。
上述した結果から、転写ニップを通過する回数が多いトナー、すなわち先に作像されるカラーのトナーほど、劣化後凝集度の小さいものを選定し、作像順に従い、劣化後凝集度が大きくなるように選定することが実用上良好な画像を形成するために好適な手段であることが解った。

また、上記とは逆に、転写ニップを通過する回数が多いトナー、すなわち、先に作像されるトナーほど劣化後凝集度を大きい値とし、作像順に従い劣化後凝集度が小さくなるように選定し、上記と同様に３０００枚の通紙を行い、画像評価を行った。
下記表２に、作像順と劣化後凝集度の組み合わせを示す。

作像順に劣化後凝集度が大きくなるように選定した例と、作像順に劣化凝集度が小さくなるように選定した例における、画像評価結果を図８に示す。
図８から明らかなように、先に作像されるトナーほど劣化後凝集度が小さいものを配置した場合、すなわち作像順に劣化後凝集度を大きく（値が高く）なるようにした場合には、３０００枚の通紙を行った後においても、作製画像は劣化せず、各色共にバランスの取れた良好な画像を維持できることがわかった。
一方、作像順に従い劣化後凝集度が小さく（値が低く）なるようにした場合には、作像順の遅いマゼンタ（ニップ通過回数１回）の画像は極めて良好であったが、作像順の早いイエロー（ニップ通過回数３回）では、画像にザラツキ感が生じてしまい、同一画像内における色ごとの劣化度合いが不均一となり、全体としてバランスの非常に悪い画像となってしまった。
上述したことから、作像順に合わせて、劣化後凝集度の異なるトナーを用いること、すなわち、先に作像される色のトナーほど劣化後凝集度を小さいものを選定することにより、同一画像内での色ごとの画像品質のバランスが高められることが解った。

次に、表１に示したトナーＡ、Ｃ、Ｄについて、作像順に初期凝集度を大きくなるようにした場合と、小さくなるようにした場合とで、３０００枚の通紙を行い、画像評価を行った。
表３に、トナーの作像順と初期凝集度との組み合わせを示す。

図９に、上記表３に示した各例においてカラー画像を作製した場合の、画像評価結果を示す。
図９に示すように、初期凝集度を作像順に大きく（値が高く）なるようにした場合も、作像順に小さく（値が低く）なるようにした場合も、二回目の作像を行うカラー画像の評価が実用上の許容レベルを下回っていることが解る。
これは、表１中のトナーＤが、いずれも二回目の作像用ステーションに搭載されており、このトナーは劣化後凝集度が６９．４と最も悪いためにかかる色の画像状態が悪化したためである。
上述したように、初期凝集度の値の大きさのみで判断してトナーのステーション搭載配置を決定してしまうと、劣化後凝集度の悪いトナーを作像順の早いステーションに配置してしまうおそれがあるため、結果として画像の長期的な安定性が損なわれ、全体画像の品質バランスを悪化させるおそれがある。

上述したように、各色感光体上のトナー像を中間転写体に一次転写し、この中間転写体上に色重ねされたトナー像すなわちカラー画像を形成して、このカラー画像を記録媒体に二次転写する構成の画像形成する装置において、画像形成装置の長期使用後の画像品質を許容範囲に維持するためには、作像順の早いカラーに適用するトナーほど、トナーの劣化後凝集度の小さいものを選定することが、経時的に安定して良好な画像を形成するためには好適であることが解った。

本発明の画像形成装置の概略構成図を示す。 本発明の画像形成装置の要部である作像部の概略構成図を示す。 トナーの形状係数（ＳＦ−１）の説明図を示す。 トナーの形状係数（ＳＦ−２）の説明図を示す。 通紙枚数と画像評価ランクのトナーＡ〜Ｄの比較を示す。 トナーの劣化後凝集度と形成画像評価との関係を示す。 転写ニップ通過回数と作製画像の評価の各種トナーの比較結果を示す。 作像順と劣化後凝集度の組み合わせによる画像劣化の比較結果を示す。 作像順と初期凝集度の組み合わせによる画像劣化の比較結果を示す。

符号の説明

１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ 感光体ドラム（像担持体）
４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ 現像ユニット（現像手段）
１４ 第一支持ローラ
１５ 第二支持ローラ
１６ バックアップローラ
２０ 画像形成ユニット
２１ 露光装置
２２ クリーニングブレード
２３ 二次転写ローラ
２５ 定着装置
２８ 転写紙反転装置
３２ コンタクトガラス
３６ 読取センサ
４２ 給紙ローラ
４３ ペーパーバンク
４４ 給紙カセット
４５ 分離ローラ
４６ 給紙路
４７ 搬送ローラ
４８ 給紙路
４９ レジストローラ
５１ 手差しトレイ
５２ 分離ローラ
５３ 手差し給紙路
５５ 切換爪
５６ 排出ローラ
５７ 排紙トレイ
６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ 一次転写ローラ
１００ プリンタ部
１１０ 中間転写体
２００ 給紙部
３００ スキャナ部
４００ 原稿搬送部

Claims (10)

1. 像担持体と、当該像担持体に形成された静電潜像に複数色のトナーを供給してトナー像を形成する複数の現像手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置であって、
   前記複数色のトナーのうち、少なくともいずれかの色のトナーは、劣化後凝集度が、４０以下であることを特徴とする画像形成装置。
   但し、前記「劣化後凝集度」とは、トナー１０ｇとキャリア２０ｇとを５０ｍｌのスクリューバイアル中に入れ、ロッキングミルを用いて振動数４００ｒｐｍにて６０分間振とうさせた後、前記トナーと前記キャリアとを２０μｍの目開きの篩いを用いて分離した後の凝集度であるものとする。
2. 前記複数色のトナーとしては、少なくともイエロー、シアン、マゼンタのトナーが適用されており、少なくともイエロートナー以外のトナーの劣化後凝集度が４０以下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。
3. 前記複数色のトナーのうち作像順の早い色のトナーほど、劣化後凝集度が小さいものを適用していることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体に圧接した中間転写体と、
   色ごとに前記像担持体上に形成された複数のトナー像をそれぞれ順次、前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
   前記中間転写体上に形成された重畳トナー像を、前記記録媒体上に二次転写する二次転写手段とを有し、
   前記像担持体の表面摩擦係数が、前記中間転写体の表面摩擦係数よりも低いものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体上に形成された複数のトナー像を前記中間転写体に転写する際の一次転写手段における圧力は、前記複数の色のうち作像順が進むに従い小となるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記トナーの平均円形度が０．９３〜０．９９であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記トナーは、体積平均粒径が３〜８μｍであり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記トナーは、形状係数（ＳＦ−１）が１００〜１８０であり、形状係数（ＳＦ−２）が１００〜１８０であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記トナーは、重合法によって作製されたものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記トナーは、粉砕法によって作製されたものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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