JP2018163305A - トナーおよびその製造方法、トナー収容体、現像装置ならびに画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高品質な画像を形成することが可能なトナーを提供する。【解決手段】トナーは、ポリエステル樹脂を含有する結着剤と、外添剤とを含む。外添剤の除去前におけるトナーの比表面積から、その外添剤の除去後におけるトナーの比表面積を引いた差は、0.75m2/g以上1.00m2/g未満である。【選択図】図1
Description
本発明は、外添剤を含むトナーおよびその製造方法、ならびにそのトナーを用いたトナー収容体、現像装置および画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置が広く普及している。インクジェット方式などの他の方式の画像形成装置と比較して、鮮明な画像が短時間で得られるからである。
電子写真方式の画像形成装置は、トナーを用いて現像処理を行うことにより、画像を形成する。このトナーは、結着剤および外添剤などを含んでいる。
トナーの構成は、画像の品質に影響を与えるため、そのトナーの構成に関しては、様々な提案がなされている。具体的には、外添剤の脱離に起因する画像の品質低下を改善するために、未使用時のトナーの比表面積と使用後のトナーの比表面積との関係が規定されている(例えば、特許文献1参照。)。このトナーは、乳化重合法を用いて製造されており、結着剤は、スチレンアクリル共重合樹脂を含んでいる。
高品質な画像を形成するために、トナーの構成に関して具体的な検討がなされているが、その対策は未だ十分でないため、改善の余地がある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高品質な画像を形成することが可能なトナーおよびその製造方法、トナー収容体、現像装置ならびに画像形成装置を提供することにある。
本発明の一実施形態のトナーは、ポリエステル樹脂を含有する結着剤と、外添剤とを含むものである。外添剤の除去前における比表面積から、その外添剤の除去後における比表面積を引いた差は、0.75m2 /g以上1.00m2 /g未満である。
本発明の一実施形態のトナーの製造方法は、溶解懸濁法を用いて、ポリエステル樹脂を含有する結着剤を含むトナー母粒子を形成し、そのトナー母粒子に外添剤を外添することにより、結着剤および外添剤を含むトナーを製造するものである。外添剤の除去前におけるトナーの比表面積から、その外添剤の除去後におけるトナーの比表面積を引いた差は、0.75m2 /g以上1.00m2 /g未満である。
本発明の一実施形態のトナー収容体は、トナーを収容し、そのトナーが上記した本発明の一実施形態のトナーと同様の構成を有するものである。
本発明の一実施形態の現像装置は、トナーが付着された潜像を担持する潜像担持部材を備え、そのトナーが上記した本発明の一実施形態のトナーと同様の構成を有するものである。
本発明の一実施形態の画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持部材を含むと共にトナーを潜像に付着させる現像部と、潜像に付着されたトナーを媒体に転写させる転写部と、媒体に転写されたトナーをその媒体に定着させる定着部とを備え、そのトナーが上記した本発明の一実施形態のトナーと同様の構成を有するものである。
ここで、「トナー」は、着色剤を含んでいてもよいし、その着色剤を含んでいなくてもよい。着色剤を含んでいるトナーは、いわゆる有色トナーであるのに対して、着色剤を含んでいないトナーは、いわゆる無色(透明色)トナーである。有色トナーの種類は、特に限定されないが、例えば、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーおよびホワイトトナーなどである。無色トナーは、クリアトナーとも呼称されている。
「比表面積」とは、BET法(窒素)を用いて測定される比表面積であり、いわゆるBET比表面積(窒素吸着比表面積)である。
「外添剤の除去前におけるトナー」とは、いわゆる完成状態(または製品状態)のトナーである。このため、外添剤の除去前におけるトナーは、当然ながら、その外添剤を含んでいる。
「外添剤の除去後におけるトナー」とは、上記した完成状態のトナーに対して外添剤の除去処理が施されることにより、その完成状態のトナーから意図的に外添剤が除去された状態のトナーである。このため、外添剤の除去後におけるトナーは、上記した外添剤の除去前におけるトナーとは異なり、その外添剤をほとんど含んでいない。なお、外添剤の除去処理の詳細に関しては、後述する。
本発明の一実施形態のトナーおよびその製造方法、トナー収容体、現像装置ならびに画像形成装置によれば、外添剤の除去前におけるトナーの比表面積から外添剤の除去後におけるトナーの比表面積を引いた差が上記した範囲内であるので、そのトナーを用いて高品質な画像を形成することができる。
以下、本発明の一実施形態に関して、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
1.トナー
1−1.構成
1−2.物性
1−3.製造方法
1−4.作用および効果
2.画像形成装置(トナー収容体および現像装置)
2−1.全体構成
2−2.現像部の詳細な構成
2−3.動作
2−4.作用および効果
3.変形例
1.トナー
1−1.構成
1−2.物性
1−3.製造方法
1−4.作用および効果
2.画像形成装置(トナー収容体および現像装置)
2−1.全体構成
2−2.現像部の詳細な構成
2−3.動作
2−4.作用および効果
3.変形例
<1.トナー>
まず、本発明の一実施形態のトナーに関して説明する。
まず、本発明の一実施形態のトナーに関して説明する。
ここで説明するトナーは、例えば、電子写真方式の画像形成装置に用いられる。より具体的には、トナーは、画像形成装置に搭載されている現像装置が現像処理を行うために用いられる。
この画像形成装置では、画像形成用の媒体(以下、単に「媒体」と呼称する。)の表面にトナーが定着することにより、その媒体の表面に画像が形成される。なお、画像形成装置および媒体のそれぞれの詳細に関しては、後述する(図11および図12参照)。
このトナーは、例えば、一成分現像方式の負帯電トナーであり、負の帯電極性を有している。一成分現像方式とは、トナーに電荷を付与するためのキャリア(磁性粒子)を用いずに、そのトナー自身に適切な帯電量を付与する方式である。これに対して、二成分現像方式とは、上記したキャリアを用いることにより、そのキャリアとトナーとの摩擦を利用してトナーに適切な帯電量を付与する方式である。
<1−1.構成>
まず、トナーの構成に関して説明する。
まず、トナーの構成に関して説明する。
図1は、本発明の一実施形態のトナーであるトナー100の平面構成を模式的に表している。ここで説明するトナー100は、未処理トナー100Aである。なお、未処理トナー100Aの詳細に関しては、後述する。
このトナー100は、結着剤および外添剤を含んでいる。ただし、トナー100は、例えば、上記した結着剤および外添剤と共に、他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。
具体的には、トナー100は、例えば、図1に示したように、結着剤を含むトナー母粒子101と、そのトナー母粒子101の表面に定着された外添剤102とを含んでいる。なお、図1では、トナー母粒子101と外添剤102とを識別しやすくするために、そのトナー母粒子101に網掛けを施している。
このトナー100では、後述する溶解懸濁法を用いてトナー母粒子101が形成されているため、そのトナー母粒子101の立体的形状は、球形に近い形状(略球形)である。このため、トナー母粒子101および外添剤102を含むトナー100の立体的形状は、上記したトナー母粒子10の立体的形状を反映した形状であり、すなわち略球状である。
これに伴い、溶解懸濁法を用いて製造されたトナー100の円形度は、その溶解懸濁法以外の方法を用いて製造された他のトナーの円形度と比較して、十分に大きくなる。すなわち、溶解懸濁法を用いて製造されたトナー100の円形度は、より1に近くなる。
トナー100の円形度は、特に限定されないが、例えば、0.950以上である。言い替えれば、トナー100の円形度が十分に大きな値であり、より具体的にはトナー100の円形度が0.950以上であるということは、そのトナー100が溶解懸濁法を用いて製造されたことを実質的に表している。ここで説明する円形度は、未処理トナー100Aの円形度である。
[結着剤]
結着剤は、主に、外添剤を保持する。ただし、トナー100が後述する着色剤などの他の材料を含んでいる場合には、結着剤は、その着色剤などの他の材料を結着させる役割も果たす。
結着剤は、主に、外添剤を保持する。ただし、トナー100が後述する着色剤などの他の材料を含んでいる場合には、結着剤は、その着色剤などの他の材料を結着させる役割も果たす。
トナー100は、上記したように、溶解懸濁法を用いて製造されており、ここで説明する結着剤は、ポリエステル樹脂を含んでいる。溶解懸濁法を用いてトナー100が製造されている場合には、上記したように、そのトナー100の円形度が十分に大きくなる。このため、十分に大きな円形度を有していると共に結着剤がポリエステル樹脂を含んでいるトナー100は、溶解懸濁法を用いて製造されていると推定される。
溶解懸濁法を用いてトナー100を製造する場合には、後述するように、溶解懸濁法を用いて結着剤を含むトナー母粒子101が形成されたのち、そのトナー母粒子101に外添剤102が外添されることにより、結着剤および外添剤102を含むトナー100が得られる。
結着剤がポリエステル樹脂を含んでいる場合には、以下の利点が得られる。第1に、ポリエステル樹脂は紙などの媒体に対して高い親和性を有するため、トナー100は紙などの媒体に定着しやすくなる。第2に、ポリエステル樹脂は比較的分子量が小さくても高い物理的強度を有するため、トナー100は優れた耐久性を有する。第3に、トナー100が本質的に低い帯電特性を有していても、そのトナー100が媒体に定着しやすくなる。
ポリエステル樹脂の結晶状態は、特に限定されない。このため、ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂でもよいし、非晶質ポリエステル樹脂でもよいし、結晶性部分および非晶質部分の双方を含むポリエステル樹脂でもよい。中でも、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。トナー100が媒体により定着しやすくなると共に、そのトナー100の耐久性がより向上するからである。
このポリエステル樹脂は、例えば、1種類または2種類以上のアルコールと1種類または2種類以上のカルボン酸との反応物(縮重合体)である。
アルコールの種類は、特に限定されないが、中でも、2価以上のアルコールおよびその誘導体などであることが好ましい。この2価以上のアルコールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールA、水添ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド、ビスフェノールAプロピレンオキサイド、ソルビトールおよびグリセリンなどである。
カルボン酸の種類は、特に限定されないが、中でも、2価以上のカルボン酸およびその誘導体などであることが好ましい。この2価以上のカルボン酸は、例えば、マレイン酸、フマール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、シクロペンタンジカルボン酸、無水コハク酸、無水トリメリット酸、無水マレイン酸およびドデセニル無水コハク酸などである。
なお、結着剤は、上記したポリエステル樹脂と共に、他の樹脂のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。他の樹脂は、例えば、熱可塑性樹脂などである。熱可塑性樹脂の種類は、特に限定されないが、例えば、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂およびポリウレタン樹脂などである。
[外添剤]
外添剤102は、主に、トナー100同士の凝集などを抑制することにより、そのトナー100の流動性などを向上させる。以下では、上記した外添剤102の本質的な機能を「外添機能」と呼称する。
外添剤102は、主に、トナー100同士の凝集などを抑制することにより、そのトナー100の流動性などを向上させる。以下では、上記した外添剤102の本質的な機能を「外添機能」と呼称する。
外添剤102は、例えば、図1に示したように、複数の粒子状(粉末状)である。複数の粒子状である外添剤102がトナー母粒子101の表面に分布している状態は、特に限定されない。中でも、複数の粒子状である外添剤102は、できるだけ分散されていることが好ましい。外添剤102が外添機能を発揮しやすくなるからである。
ただし、複数の粒子状である外添剤102のうちの一部は、例えば、トナー母粒子101の内部に入り込んでいてもよい。この場合には、外添剤102のうちの一部がトナー母粒子101の内部に入り込んでいるため、その外添剤102のうちの残りの部分がトナー母粒子101から露出していてもよい。また、外添剤102のうちの全部がトナー母粒子101の内部に入り込んでいるため、その外添剤102がトナー母粒子101の内部に埋設されていてもよい。
この外添剤は、例えば、無機材料および有機材料などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。無機材料は、例えば、シリカなどである。有機材料は、例えば、メラミン樹脂などである。
[他の材料]
他の材料は、例えば、着色剤、離型剤、帯電制御剤、導電性調整剤、補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、流動性向上剤およびクリーニング性向上剤などである。これらの他の材料のうちの一部または全部は、例えば、トナー母粒子101中に含まれている。
他の材料は、例えば、着色剤、離型剤、帯電制御剤、導電性調整剤、補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、流動性向上剤およびクリーニング性向上剤などである。これらの他の材料のうちの一部または全部は、例えば、トナー母粒子101中に含まれている。
[着色剤]
着色剤は、主に、トナー100を着色させる。このトナー100は、上記したように、着色剤を含んでいてもよいし、その着色剤を含んでいなくてもよい。
着色剤は、主に、トナー100を着色させる。このトナー100は、上記したように、着色剤を含んでいてもよいし、その着色剤を含んでいなくてもよい。
着色剤を含んでいるトナー100は、いわゆる有色トナーであるのに対して、その着色剤を含んでいないトナー100は、いわゆる無色(透明色)トナーである。有色トナーの種類は、特に限定されないが、例えば、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーおよびホワイトトナーなどである。無色トナーは、クリアトナーとも呼称されている。
この着色剤は、例えば、トナー100の色に対応する色の着色材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
ここでは、例えば、トナー100の色として、上記した5色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックおよびホワイト)を例に挙げながら、着色材料の具体例に関して説明する。
イエローの着色材料は、例えば、イエローの顔料などである。イエローの顔料の種類は、特に限定されないが、例えば、ピグメントイエロー74などである。
マゼンタの着色材料は、例えば、マゼンタの顔料などである。マゼンタの顔料の種類は、特に限定されないが、例えば、ピグメントレッド122およびキナクリドンなどである。
シアンの着色材料は、例えば、シアンの顔料などである。シアンの顔料の種類は、特に限定されないが、例えば、銅ピグメントブルー15:3およびフタロシアニンなどである。
ブラックの着色材料は、例えば、ブラックの顔料などである。ブラックの顔料の種類は、特に限定されないが、例えば、カーボンブラックなどである。
ホワイトの着色材料は、例えば、ホワイトの顔料などである。ホワイトの顔料の種類は、特に限定されないが、例えば、酸化チタンなどである。
なお、着色剤は、所望の色となるようにトナー100の色を調整するために、2種類以上の色の着色材料を含んでいてもよい。
離型剤は、主に、トナー100の定着性および耐オフセット性などを向上させる。この離型剤は、例えば、ワックスのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。ワックスの種類は、特に限定されないが、例えば、脂肪族炭化水素系ワックス、脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸エステル系ワックスの脱酸化物およびそれらのうちの2種類以上のブロック共重合物などである。
脂肪族炭化水素系ワックスは、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、オレフィンの共重合物、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスおよびフィッシャートロプシュワックスなどである。脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物は、例えば、酸化ポリエチレンワックスなどである。脂肪酸エステル系ワックスは、例えば、カルナバワックスおよびモンタン酸エステルワックスなどである。脂肪酸エステル系ワックスの脱酸化物は、その脂肪酸エステル系ワックスの一部または全部が脱酸化されたワックスであり、例えば、脱酸カルナバワックスなどである。
中でも、脂肪族炭化水素系ワックスおよび脂肪酸エステル系ワックスなどが好ましい。溶解懸濁法を用いたトナー100の製造工程において後述する分散相を調製しやすくなると共に、トナー母粒子101中に離型剤が含有されやすくなるからである。
帯電制御剤は、主に、トナー100の摩擦帯電性などを制御する。負帯電トナーに用いられる帯電制御剤は、例えば、アゾ系錯体、サリチル酸系錯体およびカリックスアレン系錯体などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。
<1−2.物性>
次に、トナー100の物性に関して説明する。
次に、トナー100の物性に関して説明する。
図2は、本発明のトナー100に対する第1比較例のトナー200の平面構成を模式的に表しており、図1に対応している。図3は、本発明のトナー100に対する第2比較例のトナー300の平面構成を模式的に表しており、図1に対応している。図1〜図3に示したトナー100,200,300は、未処理トナー100A,200A,300Aである。なお、未処理トナー100A,200A,300Aの詳細に関しては、後述する。
図4は、トナー100の他の平面構成を表しており、図1に対応している。図5は、トナー200の他の平面構成を表しており、図2に対応している。図6は、トナー300の平面構成を表しており、図3に対応している。図4〜図6に示したトナー100,200,300は、除去処理済みトナー100B,200B,300Bである。なお、除去処理済みトナー100B,200B,300Bの詳細に関しては、後述する。
図7および図8は、トナー100の利点を説明するために、図1および図4に示したトナー100のうちの表面近傍の一部を拡大している。ただし、図7では、未処理トナー100Aを示していると共に、図8では、除去処理済みトナー100Bを示している。
図9および図10は、トナー200,300の問題点を説明するために、図2、図3、図5および図6に示したトナー200,300のうちの表面近傍の一部を拡大している。ただし、図9では、未処理トナー200A,300Aを示していると共に、図10では、除去処理済みトナー200B,300Bを示している。
[比表面積ΔS]
トナー100を用いて高品質な画像を形成できるようにするために、そのトナー100の物性(比表面積)は適正化されている。
トナー100を用いて高品質な画像を形成できるようにするために、そのトナー100の物性(比表面積)は適正化されている。
具体的には、外添剤102の除去前におけるトナー100の比表面積S1と、その外添剤102の除去後におけるトナー100の比表面積S2とに着目すると、比表面積S1から比表面積S2を引いた差(比表面積差)ΔS(=S1−S2)は、0.75m2 /g以上1.00m2 /g未満である。以下では、上記した比表面積差ΔSの範囲(0.75m2 /g以上1.00m2 /g未満)を「適正範囲」と呼称する。
ここで、「比表面積S1,S2」とは、上記したように、BET法(窒素)を用いて測定される比表面積であり、いわゆるBET比表面積(窒素吸着比表面積)である。
比表面積S1,S2を測定するためには、例えば、株式会社島津製作所製の自動比表面積/細孔分布測定装置 トライスター3000を用いる。比表面積差ΔSを求めるためには、比表面積S1,S2を測定したのち、その比表面積S1,S2に基づいて比表面積差ΔSを算出する。
「外添剤102の除去前におけるトナー100」とは、上記したように、溶解懸濁法を用いて製造されたトナー100であり、いわゆる完成状態(または製品状態)のトナー100である。このため、外添剤102の除去前におけるトナー100は、当然ながら、図1に示したように、外添剤102を含んでいる。
これに対して、「外添剤102の除去後におけるトナー100」とは、上記したように、完成状態のトナー100に対して外添剤102の除去処理が施されることにより、その完成状態のトナー100から意図的に外添剤102が除去された状態のトナー100である。このため、外添剤102の除去後におけるトナー100は、図4に示したように、上記した外添剤102の除去前におけるトナー100とは異なり、その外添剤102をほとんど含んでいない。
この外添剤102の除去後におけるトナー100(図4)は、上記したように、外添剤102の除去前におけるトナー100(図1)に対して外添剤102の除去処理を施すことにより得られる。なお、外添剤102の除去処理の詳細に関しては、後述する。
以下では、外添剤102の除去前におけるトナー100と外添剤102の除去後におけるトナー100とを区別するために、外添剤102の除去前におけるトナー100を「未処理トナー100A」と呼称すると共に、外添剤102の除去後におけるトナー100を「除去処理済みトナー100B」と呼称する。
すなわち、「外添剤102の除去前におけるトナー100の比表面積S1」とは、図1に示した未処理トナー100Aに関して測定される比表面積である。これに対して、「外添剤102の除去後におけるトナー100の比表面積S2」とは、図4に示した除去処理済みトナー100Bに関して測定される比表面積である。
なお、上記した未処理トナー100Aと除去処理済みトナー100Bとの違いは、図2および図5に示した未処理トナー200Aおよび除去処理済みトナー200Bに関しても同様であると共に、図3および図6に示した未処理トナー300Aおよび除去処理済みトナー300Bに関しても同様である。
すなわち、未処理トナー200Aは、外添剤202の除去前におけるトナー200であると共に、除去処理済みトナー200Bは、外添剤202の除去後におけるトナー200である。未処理トナー300Aは、外添剤302の除去前におけるトナー300であると共に、除去処理済みトナー300Bは、外添剤302の除去後におけるトナー300である。
[外添剤の除去処理]
外添剤102の除去処理の手順は、例えば、以下の通りである。
外添剤102の除去処理の手順は、例えば、以下の通りである。
最初に、非イオン系界面活性剤に純水を加えたのち、その純水を加熱しながら撹拌することにより、その純水中において非イオン系界面活性剤を分散させる。この非イオン系界面活性剤は、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどである。加熱温度および撹拌時間などの条件は、任意に設定可能である。これにより、界面活性剤水溶液が得られる。
なお、界面活性剤水溶液として、例えば、花王株式会社製のエマルゲン5%水溶液などを用いてもよい。
続いて、3gの未処理トナー100Aが収容されているビーカーに100ml(=100cm3 )の界面活性剤水溶液を投入したのち、その界面活性剤水溶液(温度=25℃)を撹拌(撹拌時間=40分間)する。続いて、水浴中にビーカーを投入したのち、超音波振動器を用いて水浴(温度=38℃)を振動(振動時間=40分間)させる。
続いて、界面活性剤水溶液を吸引濾過することにより、残渣を回収する。続いて、残渣を十分に洗浄したのち、その残渣を乾燥させる。これにより、未処理トナー100Aから意図的に外添剤102が除去されるため、乾燥後の残渣である除去処理済みトナー100Bが得られる。
最後に、除去処理済みトナー100Bにおいて外添剤102が十分に除去されているかどうかを確認するために、元素分析装置のうちのいずれか1種類または2種類以上を用いて、その除去処理済みトナー100B中に含まれている特定元素の含有率を測定する。この特定元素は、例えば、外添剤102としてシリカを用いた場合には、ケイ素(Si)である。この場合には、エネルギー分散型蛍光X線分析装置を用いて、除去処理済みトナー100B中に残存しているケイ素の含有率を測定する。エネルギー分散型蛍光X線分析装置としては、例えば、株式会社島津製作所製のEDX−800HS2を用いる。ケイ素の含有率の測定条件は、ヘリウムガスの雰囲気下において、X線電圧=15kVとする。この特定元素の含有率を測定した結果、特定元素の含有率が0.01%以下である場合には、除去処理済みトナー100Bにおいてほぼ全ての外添剤102が除去されていると判断する。
なお、特定元素の含有率が0.01%よりも大きい場合には、外添剤102の除去処理が不十分であるため、その特定元素の含有率が0.01%以下になるまで、上記した外添剤102の除去処理を繰り返す。
[適正範囲の理由]
比表面積差ΔSが上記した適正範囲内である理由は、以下で説明するように、未処理トナー100Aの比表面積S1と除去処理済みトナー100Bの比表面積S2との差異が適正化されるため、トナー100を用いた画像の形成時において、そのトナー100が媒体の表面に転写されやすくなるからである。
比表面積差ΔSが上記した適正範囲内である理由は、以下で説明するように、未処理トナー100Aの比表面積S1と除去処理済みトナー100Bの比表面積S2との差異が適正化されるため、トナー100を用いた画像の形成時において、そのトナー100が媒体の表面に転写されやすくなるからである。
以下では、上記した理由に関して、本発明のトナー100(図1および図4)と共に、第1比較例のトナー200(図2および図5)および第2比較例のトナー300(図3および図6)を参照しながら、詳細に説明する。
トナー200(未処理トナー200A)は、例えば、図2に示したように、トナー母粒子201および外添剤202を含んでいる。トナー母粒子201および外添剤202のそれぞれの構成は、トナー母粒子101および外添剤102のそれぞれの構成と同様である。ただし、トナー母粒子201の表面には、複数のシワWが設けられているため、その複数のシワWの存在に起因して、未処理トナー200Aは全体として歪んでいる。このため、未処理トナー200Aの円形度は、未処理トナー100Aの円形度よりも小さくなる。
トナー300(未処理トナー300A)は、例えば、図3に示したように、トナー母粒子301および外添剤302を含んでいる。トナー母粒子301および外添剤302のそれぞれの構成は、トナー母粒子101および外添剤102のそれぞれの構成と同様である。ただし、トナー母粒子301の表面には、複数の凹凸Uが設けられているため、その複数の凹凸Uの存在に起因して、未処理トナー300Aの立体的形状は不定形である。このため、未処理トナー300Aの円形度は、未処理トナー200Aの円形度よりも小さくなると共に、未処理トナー100Aの円形度よりも著しく小さくなる。
一般的に、画像を形成するためにトナーを使用すると、トナー同士の摩擦およびトナーと媒体との摩擦などに起因して、トナー母粒子から外添剤が脱落する。このため、トナーを継続的に使用すると、そのトナーの比表面積は減少する傾向にある。
そこで、トナー200に関して、上記したトナーの比表面積に関する一般的な傾向を意図的に再現するために、未処理トナー200Aに外添剤202の除去処理が施されると、除去処理済みトナー200Bが得られる。この場合には、比表面積差ΔSが上記した適正範囲外となり、より具体的には比表面積差ΔSが小さくなりすぎるため、未処理トナー200Aの比表面積S1と除去処理済みトナー200Bの比表面積S2との差異が十分に大きくならない。これにより、未処理トナー200Aを使用しても、その未処理トナー200Aの比表面積S1が十分に減少しにくい傾向にある。
この要因としては、例えば、外添剤202が定着されるトナー母粒子201の状態に着目すると、上記したように、そのトナー母粒子201の表面に複数のシワWが設けられているため、その複数のシワWの存在に起因してトナー母粒子201が本来的に歪んでいることが考えられる。
この場合には、複数のシワWの存在に起因して、未処理トナー200Aの比表面積S1が本質的に大きくなる傾向にある。しかも、未処理トナー200Aの使用に応じてトナー母粒子201から外添剤202が脱落しても、上記した複数のシワWの存在に起因して、除去処理済みトナー200Bの比表面積S2が依然として大きいままになる傾向にある。このため、未処理トナー200Aの比表面積S1と除去処理済みトナー200Bの比表面積S2との差異が十分に大きくならないため、上記したように、未処理トナー200Aを使用しても、その未処理トナー200Aの比表面積S1が十分に減少しにくくなる。
これらのことから、比表面積差ΔSが上記した適正範囲外である場合には、トナー母粒子201の表面に複数のシワWが設けられている可能性は高くなる。この場合には、未処理トナー200Aの使用に応じてトナー母粒子201から外添剤202が脱落すると、上記した複数のシワWの存在に起因して、そのトナー母粒子201の表面に残存している外添剤202が外添機能を発揮しにくくなる。
詳細には、例えば、図9に示したように、未処理トナー200Aでは、複数のシワWの存在に起因して、トナー母粒子201の表面に窪みVが設けられている。この場合には、複数の粒子状である外添剤202の一部は、窪みVの内部に存在しているのに対して、残りの外添剤202は、トナー母粒子201の表面に存在している。この状態では、主に、トナー母粒子201の表面に存在している外添剤202により外添機能が発揮されやすくなる。
しかしながら、未処理トナー200Aを使用すると、トナー母粒子201の表面に存在している外添剤202が脱落しやすくなるのに対して、窪みVの内部に存在している外添剤202が脱落しにくくなる。このため、例えば、図10に示したように、除去処理済みトナー200Bでは、トナー母粒子201の表面に存在する外添剤202の量、すなわち外添機能を発揮できる外添剤202の量が不足するため、その外添剤202が外添機能を発揮しにくくなる。
よって、トナー200の使用に応じた外添剤202の脱落に起因して、そのトナー200の帯電不良が発生しやすくなると共に、そのトナー200の流動性が低下しやすくなる。これにより、トナー200を用いた画像の形成時において、そのトナー200が媒体の表面に転写されにくくなる。
上記したトナー200(未処理トナー200Aおよび除去処理済みトナー200B)に関する問題は、トナー300(未処理トナー300Aおよび除去処理済みトナー300B)に関しても同様に得られる。
すなわち、トナー300に関しては、未処理トナー300Aに外添剤302の除去処理が施されると、除去処理済みトナー300Bが得られる。
この場合には、トナー母粒子300Aの表面に複数の凹凸Uが設けられているため、その複数の凹凸Uの存在に起因して、未処理トナー300Aの比表面積S1が本質的に大きくなる傾向にある。しかも、未処理トナー300Aの使用に応じてトナー母粒子301から外添剤302が脱落しても、上記した複数の凹凸Uの存在に起因して、除去処理済みトナー300Bの比表面積S2が依然として大きいままになる傾向にある。このため、未処理トナー300Aの比表面積S1と除去処理済みトナー300Bの比表面積S2との差異が十分に大きくならないため、上記したように、未処理トナー300Aを使用しても、その未処理トナー300Aの比表面積S1が十分に減少しにくくなる。
これらのことから、比表面積差ΔSが上記した適正範囲外である場合には、トナー母粒子301の表面に複数の凹凸Uが設けられている可能性は高くなる。この場合には、未処理トナー300Aの使用に応じてトナー母粒子301から外添剤302が脱落すると、上記した複数の凹凸Uの存在に起因して、そのトナー母粒子301の表面に残存している外添剤302が外添機能を発揮しにくくなる。
詳細には、例えば、図9および図10に示したように、未処理トナー300Aでは、複数の凹凸Uの存在に起因して、トナー母粒子101の表面に窪みVが設けられている。この場合には、上記した未処理トナー200Aに関して説明した場合と同様に、除去処理済みトナー300Bでは、トナー母粒子301の表面に存在する外添剤302の量が不足するため、その外添剤302が外添機能を発揮しにくくなる。
よって、トナー300の使用に応じた外添剤302の脱落に起因して、そのトナー300の帯電不良が発生しやすくなると共に、そのトナー300の流動性が低下しやすくなる。これにより、トナー300を用いた画像の形成時において、そのトナー300が媒体の表面に転写されにくくなる。
これに対して、トナー100に関して、未処理トナー100Aに外添剤102の除去処理が施されると、除去処理済みトナー100Bが得られる。この場合には、比表面積差ΔSが上記した適正範囲内となり、すなわち比表面積差ΔSが十分に大きくなるため、未処理トナー100Aの比表面積S1と除去処理済みトナー100Bの比表面積S2との差異が十分に大きくなる。これにより、未処理トナー100Aを使用すると、その未処理トナー100Aの比表面積S1が十分に減少しやすい傾向にある。
この場合には、トナー母粒子101に定着されている外添剤102の存在に起因して、未処理トナー100Aの比表面積S1が本質的に大きくなる傾向にある。一方、未処理トナー100Aの使用に応じてトナー母粒子101から外添剤102が脱落すると、その外添剤102の脱落に起因して、除去処理済みトナー100の比表面積S2が本質的に小さくなる傾向にある。このため、未処理トナー100Aの比表面積S1と除去処理済みトナー100Bの比表面積S2との差異が十分に大きくなるため、未処理トナー100Aを使用すると、その未処理トナー100Aの比表面積S1が十分に減少しやすくなる。
これらのことから、比表面積差ΔSが上記した適正範囲内である場合には、トナー母粒子101の表面に複数のシワWおよび複数の凹凸Uが設けられている可能性は低くなる。この場合には、未処理トナー100Aの使用に応じてトナー母粒子101から外添剤102が脱落しても、そのトナー母粒子101の表面に残存している外添剤102が外添機能を発揮しやすくなる。
詳細には、例えば、図7に示したように、未処理トナー100Aでは、トナー母粒子101の表面に窪みVが設けられていないため、複数の粒子状である外添剤102がトナー母粒子101の表面に存在している。この場合には、未処理トナー100Aの使用に応じて、トナー母粒子101の表面に存在している外添剤102の一部が脱落しても、残りの外添剤102がトナー母粒子101の表面に依然として存在している。これにより、未処理トナー100Aを使用しても、外添機能を発揮できる外添剤102の量が担保されるため、その外添剤102が外添機能を発揮しやすくなる。
よって、トナー100の使用に応じて外添剤102が脱落しても、そのトナー100の帯電不良が発生しにくくなると共に、そのトナー100の流動性が低下しにくくなる。これにより、トナー100を用いた画像の形成時において、そのトナー100が媒体の表面に転写されやすくなる。
中でも、比表面積差ΔSは、0.75m2 /g〜0.97m2 /gであることが好ましい。トナー100が媒体の表面に十分に転写されやすくなるからである。
[除去処理済みトナーの比表面積S2に着目する理由]
上記したように、本発明では、媒体の表面に対するトナー100の転写性を向上させるために、比表面積差ΔSを定義している。この場合には、比表面積差ΔSを定義するために、トナー100の製造工程において用いられるトナー母粒子101(後述する外添処理が施される前のトナー母粒子101)の比表面積S3ではなく、未処理トナー100Aに外添剤102の除去処理が施されることにより得られる除去処理済みトナー100Bの比表面積S2を採用している。この理由は、以下の通りである。
上記したように、本発明では、媒体の表面に対するトナー100の転写性を向上させるために、比表面積差ΔSを定義している。この場合には、比表面積差ΔSを定義するために、トナー100の製造工程において用いられるトナー母粒子101(後述する外添処理が施される前のトナー母粒子101)の比表面積S3ではなく、未処理トナー100Aに外添剤102の除去処理が施されることにより得られる除去処理済みトナー100Bの比表面積S2を採用している。この理由は、以下の通りである。
トナー100を使用すると、上記したように、トナー母粒子101から外添剤102が脱落するため、そのトナー母粒子101の表面に存在する外添剤102の量が減少する。また、トナー100を継続して使用した場合において、外添剤102が継続して外添機能を発揮できるかどうかは、上記したように、トナー母粒子101の表面に残存している外添剤102の量に依存する。これらのことから、トナー100を使用しても、外添剤102が継続的に外添機能を発揮することにより、そのトナー100が媒体の表面に安定して転写されるようにするためには、上記した外添剤102の脱落に起因して、その外添剤102の残存量が減少した場合におけるトナー100の状態に注目する必要がある。
ここで、トナー100の使用に応じてトナー母粒子101からほぼ全ての外添剤102が脱落した場合の比表面積S2は、上記したトナー100の製造工程において用いられるトナー母粒子101の比表面積S3に等しくなるようにも思われる。このため、わざわざ未処理トナー100Aに外添剤102の除去処理を施すことにより比表面積S2を求めなくても、上記した比表面積S3が既知であればよいとも考えられる。
しかしながら、トナー100が継続して使用されると、トナー母粒子101から外添剤102が脱落する過程において、その外添剤102の脱落の影響などに起因してトナー母粒子101の表面状態が変化する。具体的には、本来はトナー母粒子101の表面がほぼ円滑な曲面などであっても、外添剤102の脱落状況などによっては、そのトナー母粒子101の表面が荒れてします可能性がある。また、本来はトナー母粒子101の表面に窪みV(図9および図10)が形成されていなくても、外添剤102の脱落状況などによっては、そのトナー母粒子101の表面に意図せずに窪みVが形成される可能性もある。
これらのことから、トナー100が継続して使用されると、比表面積S2と比表面積S3とは互いに異なる傾向にある。よって、比表面積差ΔSを定義するためには、上記した外添剤102の脱落の影響などに起因してトナー母粒子101の表面状態が変化することを加味する必要がある。そこで、本発明では、比表面積ΔSを定義するために、トナー100の製造工程において用いられるトナー母粒子101の比表面積S3ではなく、除去処理済みトナー100Bの比表面積S2を採用している。
<1−3.製造方法>
次に、本発明の一実施形態のトナーの製造方法であるトナー100の製造方法に関して説明する。
次に、本発明の一実施形態のトナーの製造方法であるトナー100の製造方法に関して説明する。
トナー100は、以下の手順により、溶解懸濁法を用いて製造される。
[連続相の調製]
溶解懸濁法を用いてトナー100を製造する場合には、最初に、連続相(いわゆる水相)を調製する。
溶解懸濁法を用いてトナー100を製造する場合には、最初に、連続相(いわゆる水相)を調製する。
具体的には、水性溶媒に無機分散剤(懸濁安定剤)を添加したのち、その水性溶媒を撹拌することにより、その懸濁安定剤を溶解または分散させる。この場合には、水性溶媒を撹拌するために、撹拌装置などを用いてもよい。撹拌速度および撹拌時間などの条件は、任意に設定可能である。また、水性溶媒を加熱してもよい。
水性溶媒の種類は、特に限定されないが、例えば、純水などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。懸濁安定剤の種類は、特に限定されないが、例えば、リン酸三ナトリウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、炭化水素ナトリウム、炭化水素カリウム、ヒドロキシアパタイトおよびリン酸カルシウムなどのうちのいずれか1種類または2種類以上である。中でも、後述する造粒工程では、懸濁安定剤が表面に付着した状態でトナー母粒子101が造粒されるため、その懸濁安定剤は、水性溶媒との親和性が低い酸などを用いて除去可能である材料が好ましい。
[分散相の調製]
次に、分散相(いわゆる油相)を調製する。
次に、分散相(いわゆる油相)を調製する。
具体的には、ポリエステル樹脂を含む結着剤を有機溶剤に添加したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、その結着剤を溶解または分散させる。この場合には、有機溶媒を撹拌するために、撹拌装置などを用いてもよい。撹拌速度および撹拌時間などの条件は、任意に設定可能である。また、有機溶媒を加熱してもよい。
有機溶剤の種類は、特に限定されないが、例えば、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤およびケトン系溶剤などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。炭化水素系溶剤は、例えば、キシレンおよびヘキサンなどである。エステル系溶剤は、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルおよび酢酸イソプロピルなどである。エーテル系溶剤は、例えば、ジエチルエーテルなどである。ケトン系溶剤は、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびメチルシクロヘキサンなどである。
もちろん、有機溶剤に結着剤と共に上記した着色剤および離型剤などの他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を添加してもよい。
[造粒]
次に、上記した連続相および分散相を用いて造粒することにより、トナー母粒子101を作製する。
次に、上記した連続相および分散相を用いて造粒することにより、トナー母粒子101を作製する。
具体的には、最初に、連続相に分散相を混合したのち、その混合物を撹拌する。これにより、混合物が懸濁すると共に造粒されるため、造粒物を含むスラリー溶液が得られる。この場合には、混合物を撹拌するために、撹拌装置などを用いてもよい。撹拌速度および撹拌時間などの条件は、任意に設定可能である。また、混合物を加熱してもよい。
続いて、スラリー溶液を減圧蒸留することにより、そのスラリー溶液中に含まれている有機溶剤を揮発除去する。続いて、スラリー溶液にpH調整剤を添加したのち、そのスラリー溶液を濾過することにより、そのスラリー溶液中に含まれている懸濁安定剤を溶解除去する。pH調整剤の種類は、特に限定されないが、例えば、硝酸などの酸である。
続いて、造粒物を脱水することにより、その造粒物を回収したのち、水性溶媒中に造粒物を再分散させる。続いて、水性溶媒を用いて造粒物を洗浄したのち、その造粒物を濾過する。水性溶媒に関する詳細は、例えば、上記した通りである。
最後に、造粒物を脱水乾燥させたのち、その造粒物を分級する。これにより、トナー母粒子101が得られる。
[外添処理]
最後に、トナー母粒子101に外添処理を施す。具体的には、トナー母粒子101に外添剤102を混合したのち、その混合物を撹拌する。この場合には、混合物を撹拌するために撹拌装置などを用いてもよい。混合物の撹拌速度および時間などの条件は、任意に設定可能である。また、トナー母粒子101と外添剤102との混合比は、任意に設定可能である。
最後に、トナー母粒子101に外添処理を施す。具体的には、トナー母粒子101に外添剤102を混合したのち、その混合物を撹拌する。この場合には、混合物を撹拌するために撹拌装置などを用いてもよい。混合物の撹拌速度および時間などの条件は、任意に設定可能である。また、トナー母粒子101と外添剤102との混合比は、任意に設定可能である。
これにより、トナー母粒子101に外添剤102が外添されるため、そのトナー母粒子101の表面に外添剤102が定着される。よって、トナー100が完成する。
<1−4.作用および効果>
このトナー100によれば、ポリエステル樹脂を含有する結着剤と、外添剤102とを含んでいる。外添剤102の除去前におけるトナー100(未処理トナー100A)の比表面積S1から外添剤102の除去後におけるトナー100(除去処理済みトナー100B)の比表面積S2を引いた差ΔS(=S1−S2)は、0.75m2 /g以上1.00m2 /g未満である。
このトナー100によれば、ポリエステル樹脂を含有する結着剤と、外添剤102とを含んでいる。外添剤102の除去前におけるトナー100(未処理トナー100A)の比表面積S1から外添剤102の除去後におけるトナー100(除去処理済みトナー100B)の比表面積S2を引いた差ΔS(=S1−S2)は、0.75m2 /g以上1.00m2 /g未満である。
この場合には、上記したように、トナー母粒子101の表面に複数のシワWおよび複数の凹凸Uが設けられている可能性は低くなるため、トナー100の使用に応じてトナー母粒子101から外添剤102が脱落しても、その外添剤102が外添機能を発揮しやすくなる。これにより、トナー100の帯電不良が発生しにくくなると共に、そのトナー100の流動性が低下しにくくなる。
これらのことから、トナー100を用いた画像の形成時において、そのトナー100が媒体の表面に転写されやすくなる。よって、擦れおよび色抜けなどの画質不良が発生しにくくなるため、トナー100を用いて高品質な画像を形成することができる。
特に、比表面積差ΔSが0.75m2 /g〜0.97m2 /gであれば、トナー100が媒体の表面に十分に転写されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
また、外添剤102の除去前におけるトナー100(未処理トナー100A)の円形度が0.950以上であれば、トナー母粒子101の表面に複数のシワWおよび複数の凹凸Uが設けられている可能性は著しく低くなる。よって、トナー100を使用しても、外添剤102が継続的に外添機能を発揮しやすくなるため、より高い効果を得ることができる。
この他、トナー100の製造方法によれば、溶解懸濁法を用いて、ポリエステル樹脂を含有する結着剤を含むトナー母粒子101を形成したのち、そのトナー母粒子101に外添剤102を外添することにより、比表面積差ΔSが上記した適正範囲内となるトナー100を製造している。よって、上記したように、トナー100を用いた画像の形成時において画質不良が発生しにくくなるため、そのトナー100を用いて高品質な画像を形成することができる。
<2.画像形成装置(トナー収容体および現像装置)>
次に、本発明の一実施形態のトナーを用いた画像形成装置に関して説明する。なお、本発明の一実施形態のトナー収容体および現像装置のそれぞれは、ここで説明する画像形成装置の一部であるため、そのトナー収容体および現像装置に関しては、以下で併せて説明する。
次に、本発明の一実施形態のトナーを用いた画像形成装置に関して説明する。なお、本発明の一実施形態のトナー収容体および現像装置のそれぞれは、ここで説明する画像形成装置の一部であるため、そのトナー収容体および現像装置に関しては、以下で併せて説明する。
ここで説明する画像形成装置は、例えば、トナーを用いて後述する媒体M(図11参照)の表面に画像を形成する装置であり、いわゆる電子写真方式のフルカラープリンタである。なお、トナーの構成に関しては既に説明したため、以下では、トナーの構成に関する説明を省略する。
この画像形成装置の画像形成方式は、例えば、中間転写媒体を用いて画像を形成する中間転写方式である。中間転写方式の画像形成装置では、画像の形成工程において、中間転写媒体にトナーが転写されたのち、その中間転写媒体から媒体Mにトナーが転写される。
媒体Mの材質は、特に限定されないが、例えば、紙およびフィルムなどのうちのいずれか1種類または2種類以上である。
<2−1.全体構成>
まず、画像形成装置の全体構成に関して説明する。
まず、画像形成装置の全体構成に関して説明する。
図11は、画像形成装置の平面構成を表している。この画像形成装置では、画像の形成過程において、搬送経路R1〜R5に沿って媒体Mが搬送される。なお、図11では、搬送経路R1〜R5のそれぞれを破線で示している。
具体的には、画像形成装置は、例えば、図11に示したように、筐体1の内部に、トレイ10と、送り出しローラ20と、現像部30と、転写部40と、定着部50と、搬送ローラ61〜68と、搬送路切り替えガイド69,70とを備えている。
この画像形成装置は、例えば、媒体Mの片面だけに画像を形成することが可能であると共に、その媒体Mの両面に画像を形成することも可能である。
以下では、画像形成装置が媒体Mの片面だけに画像を形成する場合において、その画像が形成される面を媒体Mの「表面」とする。また、媒体Mの表面と反対側の面を「裏面」とする。すなわち、画像形成装置が媒体Mの両面に画像を形成する場合には、その媒体Mの表面および裏面のそれぞれに画像が形成される。
[筐体]
筐体1は、例えば、金属材料および高分子材料などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。筐体1には、画像が形成された媒体Mを排出するためのスタッカ部2が設けられており、その画像が形成された媒体Mは、筐体1に設けられた排出口1Hからスタッカ部2に排出される。
筐体1は、例えば、金属材料および高分子材料などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。筐体1には、画像が形成された媒体Mを排出するためのスタッカ部2が設けられており、その画像が形成された媒体Mは、筐体1に設けられた排出口1Hからスタッカ部2に排出される。
[トレイおよび送り出しローラ]
トレイ10は、例えば、筐体1に対して着脱可能に装着されており、媒体Mを収納している。送り出しローラ20は、例えば、Y軸の方向に延在していると共にそのY軸を中心として回転可能である円筒状の部材である。以降において説明する一連の構成要素のうち、名称中に「ローラ」という文言を含む構成要素は、送り出しローラ20と同様に円筒状の部材であり、Y軸の方向に延在していると共にそのY軸を中心として回転可能である。
トレイ10は、例えば、筐体1に対して着脱可能に装着されており、媒体Mを収納している。送り出しローラ20は、例えば、Y軸の方向に延在していると共にそのY軸を中心として回転可能である円筒状の部材である。以降において説明する一連の構成要素のうち、名称中に「ローラ」という文言を含む構成要素は、送り出しローラ20と同様に円筒状の部材であり、Y軸の方向に延在していると共にそのY軸を中心として回転可能である。
トレイ10には、例えば、複数の媒体Mが積層された状態で収納されている。トレイ10に収納されている複数の媒体Mは、例えば、送り出しローラ20によりトレイ10から1つずつ取り出される。
トレイ10の数は、特に限定されないため、1個だけでもよいし、2個以上でもよい。また、送り出しローラ20の数は、特に限定されないため、1個だけでもよいし、2個以上でもよい。なお、図1では、例えば、トレイ10の数が1個であると共に送り出しローラ20の数が1個である場合を示している。
[現像部]
現像部30は、本発明の一実施形態の現像装置である。この現像部30は、トナーを用いて、潜像(静電潜像)に対するトナーの付着処理(現像処理)を行う。具体的には、現像部30は、主に、静電潜像を形成すると共に、クーロン力を利用して静電潜像にトナーを付着させる。
現像部30は、本発明の一実施形態の現像装置である。この現像部30は、トナーを用いて、潜像(静電潜像)に対するトナーの付着処理(現像処理)を行う。具体的には、現像部30は、主に、静電潜像を形成すると共に、クーロン力を利用して静電潜像にトナーを付着させる。
ここでは、画像形成装置は、例えば、5個の現像部30(30CL,30Y,30M,30C,30K)を備えている。
現像部30CL,30Y,30M,30C,30Kのそれぞれは、例えば、筐体1に対して着脱可能に装着されていると共に、後述する中間転写ベルト41の移動経路に沿って配列されている。ここでは、現像部30CL,30Y,30M,30C,30Kは、例えば、中間転写ベルト41の移動方向(矢印F5)において、上流側から下流側に向かってこの順に配置されている。
現像部30CL,30Y,30M,30C,30Kのそれぞれは、例えば、後述するトナーカートリッジ38(図12参照)に収容されているトナーの種類(色)が異なることを除いて、互いに同様の構成を有している。
具体的には、現像部30CLは、クリアトナーを搭載している。現像部30Yは、例えば、イエロートナーを搭載している。現像部30Mは、例えば、マゼンタトナーを搭載している。現像部30Cは、例えば、シアントナーを搭載している。現像部30Kは、例えば、ブラックトナーを搭載している。
現像部30CL,30Y,30M,30C,30Kのそれぞれの構成に関しては、後述する(図12参照)。なお、クリアトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナーのそれぞれに関する詳細は、上記した通りである。
[転写部]
転写部40は、現像部30により現像処理されたトナーを用いて転写処理を行う。具体的には、転写部40は、主に、現像部30により静電潜像に付着されたトナーを媒体Mに転写させる。
転写部40は、現像部30により現像処理されたトナーを用いて転写処理を行う。具体的には、転写部40は、主に、現像部30により静電潜像に付着されたトナーを媒体Mに転写させる。
この転写部40は、例えば、中間転写ベルト41と、従動ローラ(アイドルローラ)42と、駆動ローラ43と、バックアップローラ44と、1次転写ローラ45と、2次転写ローラ46と、クリーニングブレード47とを含んでいる。
中間転写ベルト41は、上記した中間転写媒体である。この中間転写ベルト41は、媒体Mにトナーが転写される前に、そのトナーが一時的に転写される媒体であり、例えば、無端の弾性ベルトなどである。また、中間転写ベルト41は、例えば、ポリイミドなどの高分子材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この中間転写ベルト41は、例えば、従動ローラ42、駆動ローラ43およびバックアップローラ44により張架された状態において、その駆動ローラ43の回転に応じて移動可能である。
駆動ローラ43は、例えば、モータなどを介して回転可能である。従動ローラ42およびバックアップローラ44のそれぞれは、例えば、駆動ローラ43の回転に応じて回転可能である。
1次転写ローラ45は、静電潜像に付着されたトナーを中間転写ベルト41に転写(1次転写)させる。この1次転写ローラ45は、中間転写ベルト41を介して現像部30(後述する感光体ドラム32:図12参照)に圧接されている。
1次転写ローラ45の数は、特に限定されないため、1個だけでもよいし、2個以上でもよい。ここでは、転写部40は、例えば、上記した5個の現像部30(30CL,30Y,30M,30C,30K)に対応して、5個の1次転写ローラ45(45CL,45Y,45M,45C,45K)を含んでいる。また、転写部40は、1個のバックアップローラ44に対応して、1個の2次転写ローラ46を含んでいる。
2次転写ローラ46は、中間転写ベルト41に転写されたトナーを媒体Mに転写(2次転写)させる。この2次転写ローラ46は、バックアップローラ44に圧接されており、例えば、金属製の芯材と、その芯材の外周面を被覆する発泡ゴム層などの弾性層とを含んでいる。
クリーニングブレード47は、中間転写ベルト41に圧接されており、その中間転写ベルト41の表面に残留した不要なトナーなどの異物を掻き取る。
[定着部]
定着部50は、転写部40により媒体Mに転写されたトナーを用いて定着処理を行う。具体的には、定着部50は、例えば、転写部40により媒体Mに転写されたトナーを加熱しながら加圧することにより、そのトナーを媒体Mに定着させる。
定着部50は、転写部40により媒体Mに転写されたトナーを用いて定着処理を行う。具体的には、定着部50は、例えば、転写部40により媒体Mに転写されたトナーを加熱しながら加圧することにより、そのトナーを媒体Mに定着させる。
この定着部50は、例えば、加熱ローラ51および加圧ローラ52を含んでいる。
加熱ローラ51は、トナーを加熱する。この加熱ローラ51は、例えば、中空円筒状の金属芯と、その金属芯の表面を被覆する樹脂コートとを含んでいる。金属芯は、例えば、アルミニウムなどの金属材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。樹脂コートは、例えば、例えば、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体(PFA)およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの高分子材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
加熱ローラ51(金属芯)の内部には、例えば、ヒータが設置されており、そのヒータは、例えば、ハロゲンランプなどである。加熱ローラ51の近傍には、例えば、その加熱ローラ51から離間されるように、サーミスタが配置されている。このサーミスタは、例えば、加熱ローラ51の表面温度を測定する。
加圧ローラ52は、加熱ローラ51に対して圧接されており、トナーを加圧する。この加圧ローラ52は、例えば、金属棒などである。金属棒は、例えば、アルミニウムなどの金属材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
[搬送ローラ]
搬送ローラ61〜68のそれぞれは、搬送経路R1〜R5を介して互いに対向するように配置された一対のローラを含んでおり、送り出しローラ20により取り出された媒体Mを搬送させる。
搬送ローラ61〜68のそれぞれは、搬送経路R1〜R5を介して互いに対向するように配置された一対のローラを含んでおり、送り出しローラ20により取り出された媒体Mを搬送させる。
媒体Mの片面(表面)だけに画像が形成される場合には、その媒体Mは、例えば、搬送ローラ61〜64により搬送経路R1,R2に沿って搬送される。また、媒体Mの両面(表面および裏面)に画像が形成される場合には、その媒体Mは、例えば、搬送ローラ61〜68により搬送経路R1〜R5に沿って搬送される。
[搬送路切り替えガイド]
搬送路切り替えガイド69,70は、媒体Mに形成される画像の様式などの条件に応じて、その媒体Mの搬送方向を切り替える。この画像の様式は、例えば、媒体Mの片面だけに画像が形成される様式と、媒体Mの両面に画像が形成される様式とを含んでいる。
搬送路切り替えガイド69,70は、媒体Mに形成される画像の様式などの条件に応じて、その媒体Mの搬送方向を切り替える。この画像の様式は、例えば、媒体Mの片面だけに画像が形成される様式と、媒体Mの両面に画像が形成される様式とを含んでいる。
<2−2.現像部の詳細な構成>
次に、現像部30の構成に関して説明する。
次に、現像部30の構成に関して説明する。
図12は、図11に示した現像部30(30CL,30Y,30M,30C,30K)の平面構成を拡大している。
現像部30CL,30Y,30M,30C,30Kのそれぞれは、例えば、上記したように、トナーカートリッジ38に収容されているトナーの種類(色)が異なることを除いて、互いに同様の構成を有している。
具体的には、現像部30CL,30Y,30M,30C,30Kのそれぞれは、例えば、図12に示したように、感光体ドラム32と、帯電ローラ33と、現像ローラ34と、供給ローラ35と、現像ブレード36と、クリーニングブレード37と、トナーカートリッジ38と、光源39とを備えている。
感光体ドラム32、帯電ローラ33、現像ローラ34、供給ローラ35、現像ブレード36およびクリーニングブレード37は、例えば、筐体31の内部に収納されている。トナーカートリッジ38は、例えば、筐体31に対して着脱可能に取り付けられている。光源39は、例えば、筐体31の外部に配置されている。
現像部30CL,30Y,30M,30C,30Kのそれぞれは、例えば、待避位置と接触位置との間を移動可能である。待避位置は、感光体ドラム32が中間転写ベルト41から遠ざかるように後退しているため、その感光体ドラム32が中間転写ベルト41を介して1次転写ローラ45に押圧されていない位置である。一方、接触位置は、感光体ドラム32が中間転写ベルト41に近づくように前進しているため、その感光体ドラム32が中間転写ベルト41を介して1次転写ローラ45に押圧されている位置である。
[筐体]
筐体31は、例えば、金属材料および高分子材料などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。筐体31には、例えば、感光体ドラム32を部分的に露出させるための開口部31K1が設けられていると共に、光源39から出力された光を感光体ドラム32に導くための開口部31K2が設けられている。
筐体31は、例えば、金属材料および高分子材料などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。筐体31には、例えば、感光体ドラム32を部分的に露出させるための開口部31K1が設けられていると共に、光源39から出力された光を感光体ドラム32に導くための開口部31K2が設けられている。
[感光体ドラム]
感光体ドラム32は、本発明の一実施形態の潜像担持部材であり、主に、静電潜像が形成されると共にその静電潜像を担持する。静電潜像には、上記したように、トナーが付着されるため、感光体ドラム32は、トナーが付着された静電潜像を担持する。この感光体ドラム32は、Y軸の方向に延在していると共に、そのY軸を中心として回転可能である。また、感光体ドラム32は、例えば、円筒状の導電性支持体と、その導電性支持体の外周面を被覆する光導電層とを含む有機系感光体であり、モータなどを介して回転可能である。導電性支持体は、例えば、アルミニウムなどの金属材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含む金属パイプである。光導電層は、例えば、電荷発生層および電荷輸送層などを含む積層体である。感光体ドラム32の一部は、筐体31に設けられた開口部31K1から露出している。
感光体ドラム32は、本発明の一実施形態の潜像担持部材であり、主に、静電潜像が形成されると共にその静電潜像を担持する。静電潜像には、上記したように、トナーが付着されるため、感光体ドラム32は、トナーが付着された静電潜像を担持する。この感光体ドラム32は、Y軸の方向に延在していると共に、そのY軸を中心として回転可能である。また、感光体ドラム32は、例えば、円筒状の導電性支持体と、その導電性支持体の外周面を被覆する光導電層とを含む有機系感光体であり、モータなどを介して回転可能である。導電性支持体は、例えば、アルミニウムなどの金属材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含む金属パイプである。光導電層は、例えば、電荷発生層および電荷輸送層などを含む積層体である。感光体ドラム32の一部は、筐体31に設けられた開口部31K1から露出している。
[帯電ローラ]
帯電ローラ33は、主に、感光体ドラム32の表面を帯電させる。この帯電ローラ33は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性エピクロロヒドリンゴム層とを含んでいる。なお、帯電ローラ33は、感光体ドラム32に圧接されている。
帯電ローラ33は、主に、感光体ドラム32の表面を帯電させる。この帯電ローラ33は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性エピクロロヒドリンゴム層とを含んでいる。なお、帯電ローラ33は、感光体ドラム32に圧接されている。
[現像ローラ]
現像ローラ34は、主に、供給ローラ35から供給されるトナーを担持すると共に、感光体ドラム32の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる。この現像ローラ34は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性ウレタンゴム層とを含んでいる。なお、現像ローラ34は、感光体ドラム32に圧接されている。
現像ローラ34は、主に、供給ローラ35から供給されるトナーを担持すると共に、感光体ドラム32の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる。この現像ローラ34は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性ウレタンゴム層とを含んでいる。なお、現像ローラ34は、感光体ドラム32に圧接されている。
[供給ローラ]
供給ローラ35は、主に、現像ローラ34の表面にトナーを供給する。この供給ローラ35は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性発泡シリコンスポンジ層とを含んでおり、いわゆるスポンジローラである。なお、供給ローラ35は、現像ローラ34に圧接されている。
供給ローラ35は、主に、現像ローラ34の表面にトナーを供給する。この供給ローラ35は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性発泡シリコンスポンジ層とを含んでおり、いわゆるスポンジローラである。なお、供給ローラ35は、現像ローラ34に圧接されている。
[現像ブレード]
現像ブレード36は、主に、現像ローラ34の表面に供給されたトナーの厚さを規制する。この現像ブレード36は、例えば、現像ローラ34から所定の距離を隔てた位置に配置されており、その現像ローラ34と現像ブレード36との間の距離(間隔)に基づいて、トナーの厚さが制御される。なお、現像ブレード36は、例えば、ステンレスなどの金属材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
現像ブレード36は、主に、現像ローラ34の表面に供給されたトナーの厚さを規制する。この現像ブレード36は、例えば、現像ローラ34から所定の距離を隔てた位置に配置されており、その現像ローラ34と現像ブレード36との間の距離(間隔)に基づいて、トナーの厚さが制御される。なお、現像ブレード36は、例えば、ステンレスなどの金属材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
[クリーニングブレード]
クリーニングブレード37は、主に、感光体ドラム32の表面に残留した不要なトナーなどを掻き取る板状の弾性部材である。このクリーニングブレード37は、例えば、感光体ドラム32の延在方向と略平行な方向に延在しており、その感光体ドラム32に圧接されている。なお、クリーニングブレード37は、例えば、ウレタンゴムなどの高分子材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
クリーニングブレード37は、主に、感光体ドラム32の表面に残留した不要なトナーなどを掻き取る板状の弾性部材である。このクリーニングブレード37は、例えば、感光体ドラム32の延在方向と略平行な方向に延在しており、その感光体ドラム32に圧接されている。なお、クリーニングブレード37は、例えば、ウレタンゴムなどの高分子材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
[トナーカートリッジ]
トナーカートリッジ38は、本発明の一実施形態のトナー収容体であり、主に、トナーを収容している。トナーカートリッジ38に収容されているトナーの種類(色)は、例えば、以下の通りである。現像部30CLのトナーカートリッジ38は、例えば、クリアトナーを収容している。現像部30Yのトナーカートリッジ38は、例えば、イエロートナーを収容している。現像部30Mのトナーカートリッジ38は、例えば、マゼンタトナーを収容している。現像部30Cのトナーカートリッジ38は、例えば、シアントナーを収容している。現像部30Kのトナーカートリッジ38は、例えば、ブラックトナーを収容している。
トナーカートリッジ38は、本発明の一実施形態のトナー収容体であり、主に、トナーを収容している。トナーカートリッジ38に収容されているトナーの種類(色)は、例えば、以下の通りである。現像部30CLのトナーカートリッジ38は、例えば、クリアトナーを収容している。現像部30Yのトナーカートリッジ38は、例えば、イエロートナーを収容している。現像部30Mのトナーカートリッジ38は、例えば、マゼンタトナーを収容している。現像部30Cのトナーカートリッジ38は、例えば、シアントナーを収容している。現像部30Kのトナーカートリッジ38は、例えば、ブラックトナーを収容している。
[光源]
光源39は、主に、感光体ドラム32の表面を露光することにより、その感光体ドラム32の表面に静電潜像を形成する露光装置である。この光源39は、例えば、発光ダイオード(LED)ヘッドであり、LED素子およびレンズアレイなどを含んでいる。LED素子およびレンズアレイは、例えば、そのLED素子から出力された光が感光体ドラム32の表面において結像するように配置されている。
光源39は、主に、感光体ドラム32の表面を露光することにより、その感光体ドラム32の表面に静電潜像を形成する露光装置である。この光源39は、例えば、発光ダイオード(LED)ヘッドであり、LED素子およびレンズアレイなどを含んでいる。LED素子およびレンズアレイは、例えば、そのLED素子から出力された光が感光体ドラム32の表面において結像するように配置されている。
<2−3.動作>
次に、画像形成装置の動作に関して説明する。
次に、画像形成装置の動作に関して説明する。
媒体Mの表面に画像を形成する場合には、画像形成装置は、例えば、以下で説明するように、現像処理、1次転写処理、2次転写処理および定着処理をこの順に行うと共に、必要に応じてクリーニング処理を行う。
[現像処理]
最初に、トレイ10に収納された媒体Mは、送り出しローラ20により取り出される。送り出しローラ20により取り出された媒体Mは、搬送ローラ61,62により搬送経路R1に沿って搬送される。
最初に、トレイ10に収納された媒体Mは、送り出しローラ20により取り出される。送り出しローラ20により取り出された媒体Mは、搬送ローラ61,62により搬送経路R1に沿って搬送される。
現像処理では、現像部30CLにおいて、感光体ドラム32が回転すると、帯電ローラ33が回転しながら感光体ドラム32の表面に直流電圧を印加する。これにより、感光体ドラム32の表面が均一に帯電する。
続いて、画像データに基づいて、光源39が感光体ドラム32の表面に光を照射する。これにより、感光体ドラム32の表面では、光の照射部分において表面電位が減衰(光減衰)するため、その感光体ドラム32の表面に静電潜像が形成される。
一方、現像部30CLでは、トナーカートリッジ38に収容されているトナー(クリアトナー)が供給ローラ35に向けて放出される。
供給ローラ35が回転すると、その供給ローラ35に電圧が印加される。これにより、供給ローラ35の表面にクリアトナーが供給される。
現像ローラ34が供給ローラ35に圧接されながら回転すると、その現像ローラ34に電圧が印加される。これにより、供給ローラ35の表面に供給されたクリアトナーが現像ローラ34の表面に吸着すると共に、そのクリアトナーが現像ローラ34の回転を利用して搬送される。この場合には、現像ローラ34の表面に吸着されているクリアトナーの一部が現像ブレード36により除去されるため、その現像ローラ34の表面に吸着されたクリアトナーの厚さが均一化される。
現像ローラ34に圧接されながら感光体ドラム32が回転したのち、その現像ローラ34の表面に吸着されていたクリアトナーが感光体ドラム32の表面に移行する。これにより、感光体ドラム32の表面(静電潜像)にクリアトナーが付着する。
[1次転写処理]
転写部40において、駆動ローラ43が回転すると、その駆動ローラ43の回転に応じて従動ローラ42およびバックアップローラ44が回転する。これにより、中間転写ベルト41が矢印F1の方向に移動する。
転写部40において、駆動ローラ43が回転すると、その駆動ローラ43の回転に応じて従動ローラ42およびバックアップローラ44が回転する。これにより、中間転写ベルト41が矢印F1の方向に移動する。
1次転写処理では、1次転写ローラ45CLに電圧が印加されている。この1次転写ローラ45CLは、中間転写ベルト41を介して感光体ドラム32に圧接されているため、現像処理において感光体ドラム32の表面(静電潜像)に付着されたクリアトナーは、中間転写ベルト41の表面に転写される。
こののち、クリアトナーが転写された中間転写ベルト41は、引き続き矢印F1の方向に移動する。これにより、現像部30Y,30M,30C,30Kおよび1次転写ローラ45Y,45M,45C,45Kにおいて、上記した現像部30CLおよび1次転写ローラ45CLと同様の手順により、現像処理および1次転写処理が行われる。よって、中間転写ベルト41の表面にイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナーが転写される。
具体的には、現像部30Yおよび1次転写ローラ45Yにより、中間転写ベルト41の表面にイエロートナーが転写される。現像部30Mおよび1次転写ローラ45Mにより、中間転写ベルト41の表面にマゼンタトナーが転写される。現像部30Cおよび1次転写ローラ45Cにより、中間転写ベルト41の表面にシアントナーが転写される。現像部30Kおよび1次転写ローラ45Kにより、中間転写ベルト41の表面にブラックトナーが転写される。
もちろん、実際に現像部30CL,30Y,30M,30C,30Kおよび1次転写ローラ45CL,45Y,45M,45C,45Kにより現像処理および1次転写処理が行われるかどうかは、画像を形成するために必要な色(色の組み合わせ)に応じて決定される。
[2次転写処理]
搬送経路R1に沿って搬送される媒体Mは、バックアップローラ44と2次転写ローラ46との間を通過する。
搬送経路R1に沿って搬送される媒体Mは、バックアップローラ44と2次転写ローラ46との間を通過する。
2次転写処理では、2次転写ローラ46に電圧が印加されている。この2次転写ローラ46は、媒体Mを介してバックアップローラ44に圧接されているため、上記した1次転写処理において中間転写ベルト41に転写されたトナーは、媒体Mに転写される。
[定着処理]
2次転写処理において媒体Mにトナーが転写されたのち、その媒体Mは、引き続き搬送経路R1に沿って搬送されるため、定着部50に投入される。
2次転写処理において媒体Mにトナーが転写されたのち、その媒体Mは、引き続き搬送経路R1に沿って搬送されるため、定着部50に投入される。
定着処理では、加熱ローラ51の表面温度が所定の温度となるように制御されている。加熱ローラ51に圧接されながら加圧ローラ52が回転すると、その加熱ローラ51と加圧ローラ52との間を通過するように媒体Mが搬送される。
これにより、媒体Mの表面に転写されたトナーが加熱されるため、そのトナーが溶融する。しかも、溶融状態であるトナーが媒体Mに圧接されるため、そのトナーが媒体Mに対して強固に付着する。
よって、媒体Mにトナーが定着するため、その媒体Mの表面に画像が形成される。画像が形成された媒体Mは、搬送経路R1に沿って搬送されることにより、排出口1Hからスタッカ部2に排出される。
[クリーニング処理]
現像部30では、感光体ドラム32の表面に不要なトナーが残留する場合がある。この不要なトナーは、例えば、1次転写処理において用いられたトナーの一部であり、中間転写ベルト41に転写されずに感光体ドラム32の表面に残留したトナーなどである。
現像部30では、感光体ドラム32の表面に不要なトナーが残留する場合がある。この不要なトナーは、例えば、1次転写処理において用いられたトナーの一部であり、中間転写ベルト41に転写されずに感光体ドラム32の表面に残留したトナーなどである。
そこで、現像部30では、クリーニングブレード37に圧接されている状態において感光体ドラム32が回転するため、その感光体ドラム32の表面に残留しているトナーがクリーニングブレード37により掻き取られる。よって、感光体ドラム32の表面から不要なトナーが除去される。
<2−4.作用および効果>
このトナーカーリッジ38、現像部30および画像形成装置によれば、本発明のトナーを用いて現像処理を行っているので、上記したように、トナーを用いた画像の形成時において、そのトナーが媒体Mの表面に転写されやすくなる。よって、擦れおよび色抜けなどの画質不良が発生しにくくなるため、トナーを用いて高品質な画像を形成することができる。これ以外の作用および効果は、上記した通りである。
このトナーカーリッジ38、現像部30および画像形成装置によれば、本発明のトナーを用いて現像処理を行っているので、上記したように、トナーを用いた画像の形成時において、そのトナーが媒体Mの表面に転写されやすくなる。よって、擦れおよび色抜けなどの画質不良が発生しにくくなるため、トナーを用いて高品質な画像を形成することができる。これ以外の作用および効果は、上記した通りである。
<3.変形例>
上記した画像形成装置の構成および動作などは、適宜、変更可能である。
上記した画像形成装置の構成および動作などは、適宜、変更可能である。
具体的には、上記した画像形成装置において用いられる5種類のトナー(クリアトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナー)のうち、全てのトナーが本発明のトナーと同様の構成を有していてもよいし、一部のトナーだけが本発明のトナーと同様の構成を有していてもよい。この「一部のトナー」は、上記した5種類のトナーのうちの1種類のトナーでもよいし、2種類のトナーでもよいし、3種類のトナーでもよいし、4種類のトナーでもよい。
本発明の実施例に関して、詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
1.トナーの製造
2.画像の評価
1.トナーの製造
2.画像の評価
<1.トナーの製造>
まず、以下の手順により、溶解懸濁法を用いてクリアトナーを製造した。
まず、以下の手順により、溶解懸濁法を用いてクリアトナーを製造した。
(実験例1〜9)
最初に、連続相を調製した。この場合には、まず、水性溶媒(純水)329678重量部に対して懸濁安定剤(リン酸三ナトリウム)11024重量部を混合したのち、その混合物(温度=60℃)を撹拌することにより、第1水溶液を得た。続いて、水性溶媒(純水)43234重量部に対して懸濁安定剤(塩化カルシウム)5319重量部を混合したのち、その混合物を撹拌することにより、第2水溶液を得た。続いて、第1水溶液と第2水溶液とを混合したのち、撹拌装置(プライミクス株式会社製の分散機ネオミクサ)を用いて混合物(温度=60℃)を撹拌(回転数=4300rpm,撹拌時間=50分間)した。
最初に、連続相を調製した。この場合には、まず、水性溶媒(純水)329678重量部に対して懸濁安定剤(リン酸三ナトリウム)11024重量部を混合したのち、その混合物(温度=60℃)を撹拌することにより、第1水溶液を得た。続いて、水性溶媒(純水)43234重量部に対して懸濁安定剤(塩化カルシウム)5319重量部を混合したのち、その混合物を撹拌することにより、第2水溶液を得た。続いて、第1水溶液と第2水溶液とを混合したのち、撹拌装置(プライミクス株式会社製の分散機ネオミクサ)を用いて混合物(温度=60℃)を撹拌(回転数=4300rpm,撹拌時間=50分間)した。
次に、分散相を調製した。この場合には、まず、有機溶剤(酢酸エチル,温度=50℃)を準備した。続いて、有機溶剤に対して、離型剤(パラフィンワックス)1552重量部と、蛍光増白剤40.35重量物とをこの順に混合したのち、その混合物を撹拌した。続いて、混合物に対して結着剤(結晶性ポリエステル樹脂)19091重量部を混合したのち、その混合物を撹拌した。
続いて、連続相および分散相を用いて造粒することにより、トナー母粒子を作製した。この場合には、連続相に対して分散相を混合したのち、上記した撹拌装置を用いて混合物(温度=55℃)を撹拌(回転数=1700rpm,撹拌時間=50分間)した。これにより、混合物が懸濁すると共に造粒されたため、造粒物を含むスラリー溶液を得た。続いて、スラリー溶液を減圧蒸留することにより、そのスラリー溶液中に含まれている有機溶剤(酢酸エチル)を揮発除去した。続いて、スラリー溶液にpH調整剤(硝酸)を添加したのち、そのスラリー溶液を濾過することにより、懸濁安定剤を溶解除去した。続いて、スラリー溶液中に含まれている造粒物を脱水したのち、その造粒物を水性溶媒(純水)中に再分散させた。続いて、水性溶媒(純水)を用いて造粒物を洗浄したのち、その造粒物を濾過した。続いて、造粒物を脱水乾燥させたのち、その造粒物を分級した。
最後に、トナー母粒子に外添処理を施すことにより、クリアトナーを作製した。この場合には、トナー母粒子100重量部に対して外添剤5重量部を混合したのち、撹拌装置(日本コークス工業株式会社製のヘンシェルミキサ)を用いて混合物を撹拌(回転数=5400rpm,撹拌時間=10分間)した。外添剤としては、小粒径シリカ(日本アエロジル社製の疎水性フュームドシリカ RY50)2.5重量部と、コロイダルシリカ(信越化学工業株式会社製のゾルゲルシリカ球状微粒子 X24−9163A)2.5重量部との混合物を用いた。外添剤の平均粒径(メジアン系D50)は、約7μm〜8μmである。
これにより、トナー母粒子の表面に外添剤が定着されたため、クリアトナーが完成した。
このクリアトナーの物性は、表1に示した通りである。表1では、トナーの物性として、未処理トナーの比表面積S1(m2 /g)、除去処理済みトナーの比表面積S2(m2 /g)、比表面積差ΔS(m2 /g)、円形度、円相当径(μm)、帯電量(μC/g)およびガラス転移温度Tg(℃)を示している。
クリアトナーを製造する場合には、スラリー溶液を減圧蒸留する際の蒸留温度および減圧速度などの製造条件を調整した。これにより、比表面積S1,S2のそれぞれを変化させることにより、比表面積差ΔSを変化させた。
比表面積S1,S2のそれぞれの測定手順および比表面積差ΔSの算出手順は、上記した通りである。また、未処理トナーを用いて除去処理済みトナーを得る手順、すなわち外添剤の除去処理の手順は、上記した通りである。
円形度を測定すると共に円相当径(μm)を算出するためには、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製の湿式フロー式粒子径・形状分析装置 FPIA−3000S)を用いてクリアトナーを分析した。
帯電量を測定するためには、クリアトナーをキャリアと混合したのち、その混合物を振倒(振倒時間=120秒間)させることにより、そのクリアトナーの帯電量を測定した。帯電量の測定装置としては、京セラケミカル株式会社製の帯電量測定装置 TB−203を用いると共に、キャリアとしては、日本画像学会製のN−01を用いた。環境条件は、温度=25℃、湿度=50%とした。
ガラス転移温度Tgを測定するためには、熱分析装置(セイコーインスツル株式会社製の示差走査熱量分析システム DSC−6220)を用いてクリアトナーを分析した。この場合には、温度範囲を20℃〜180℃とすると共に、昇温速度を1℃/分とした。
<2.画像の評価>
次に、上記したクリアトナーが搭載された画像形成装置を用いて媒体の表面に画像を形成したのち、その画像の品質を評価したところ、表1に示した結果が得られた。
次に、上記したクリアトナーが搭載された画像形成装置を用いて媒体の表面に画像を形成したのち、その画像の品質を評価したところ、表1に示した結果が得られた。
[画像の形成手順]
画像の形成手順は、以下の通りである。
画像の形成手順は、以下の通りである。
図13は、後述する濃度測定用の画像G3が形成された媒体Mの平面構成を表している。なお、図13に示した上向きの矢印は、画像の形成時における媒体Mの進行方向Dを示している。図13では、画像G3の形成範囲に網掛けを施している。
画像形成時の環境条件は、3種類の条件とした。具体的には、常温条件(温度=23±1℃,湿度=50±5%)と、低温条件(温度=10±1℃,湿度=20±5%)と、高温条件(温度=27±1℃,湿度=80±5%)とである。
画像を形成するためには、図11および図12に示した画像形成装置を用いた。具体的には、株式会社沖データ製のカラーLEDプリンタC711dnを用いた。
この場合には、感光体ドラム(外径=約40mm)と、ウレタン製の現像ローラ(外径=約22mm,アスカーC硬度=80±5度,周速=113mm/秒〜138mm/秒)と、供給ローラ(外径=約14mm)とを用いた。この「周速」とは、現像ローラの外周に対する接線方向の線速である。また、電圧の印加条件は、現像ローラの印加電圧=−130V、供給ローラの印加電圧=−210V、帯電ローラの印加電圧=−1000Vとした。
媒体Mとしては、富士ゼロックス株式会社製の上質紙color copy(秤量=160g/cm3 ,A4サイズ)を用いた。画像の形成時における媒体Mの進行方向Dは、図13に示したように、その媒体Mの短辺方向とした。この「短辺方向」とは、媒体M(A4サイズ)が有する2つの長辺および2つの短辺のうち、その短辺の延在方向に沿った方向である。
媒体の表面に形成される画像としては、3種類の画像(画像G1、画像G2および画像G3)を用いた。画像G1は、連続印画用の画像であり、その画像G1のパターンは、細線パターン(印字率=5%)である。画像G2は、画質評価用の画像であり、その画像G2のパターンは、ハーフトーンパターン(印字率=25%)である。画像G3は、濃度測定用の画像であり、その画像G3のパターンは、ベタパターン(印字率=100%)である。
画像を形成する場合には、連続印画試験を行った。この連続印画試験では、3000枚の媒体の表面に画像G1を形成したのち、1枚の媒体の表面に画像G2を形成すると共に1枚の媒体の表面に画像G3を形成する工程を複数回繰り返した。この場合には、画像G1の形成枚数(画像G1が形成される媒体の総枚数)が21000に到達するまで、連続印画試験を行った。
[画像の評価手順]
上記した3種類の環境条件下において形成された画像の評価手順は、以下の通りである。ここでは、画像の品質を評価するために、擦れよび色抜けの発生状況を調べた。
上記した3種類の環境条件下において形成された画像の評価手順は、以下の通りである。ここでは、画像の品質を評価するために、擦れよび色抜けの発生状況を調べた。
(擦れの発生状況に関する評価手順)
画像中に発生する「擦れ」とは、いわゆる画像の色ムラである。色ムラの発生原因は、媒体に対するクリアトナーの転写不良であり、より具体的には、媒体に対するクリアトナーの転写量がばらついているからであると考えられる。すなわち、媒体に対するクリアトナーの転写性が担保されていると、画像中において色ムラが発生しにくくなるのに対して、媒体に対するクリアトナーの転写性が不足していると、画像中において色ムラが発生しやすくなる。
画像中に発生する「擦れ」とは、いわゆる画像の色ムラである。色ムラの発生原因は、媒体に対するクリアトナーの転写不良であり、より具体的には、媒体に対するクリアトナーの転写量がばらついているからであると考えられる。すなわち、媒体に対するクリアトナーの転写性が担保されていると、画像中において色ムラが発生しにくくなるのに対して、媒体に対するクリアトナーの転写性が不足していると、画像中において色ムラが発生しやすくなる。
擦れの発生状況を調べる場合には、最後に画像G2が形成された媒体を用いて、その画像G2の状態を目視で確認することにより、目視の観点から擦れの発生状況を判定した。この場合には、擦れがほとんど発生していない場合を「A」、擦れが発生している場合を「C」、擦れが著しく発生している場合を「D」とした。
なお、擦れの発生状況を目視で確認するために、ハーフトーンパターン(印字率=25%)である画像G2を用いているのは、印字率が低い条件では擦れが発生しやすい傾向にあるためである。すなわち、本質的に擦れが発生しやすい画像G2、言い替えれば低濃度の画像G2に基づいて擦れの発生状況を調べることにより、その擦れの発生状況を厳しく評価している。
また、擦れの発生状況を調べる場合には、以下の手順にしたがって、後述する擦れレベルA〜Eを判定することにより、濃度の観点から擦れの発生状況を判定した。
最初に、最後に画像G3が形成された媒体を用いて、その画像G3の濃度を測定した。この場合には、図13に示したように、媒体Mの進行方向Dにおける画像G3の前端T1から距離L1(=30mm)に位置すると共に互いに離間された3箇所(位置P1,P2,P3)において濃度を測定することにより、その3箇所の濃度の平均値(前端平均濃度)を算出した。また、媒体Mの進行方向Dにおける画像G3の後端T2から距離L2(=30mm)に位置すると共に互いに離間された3箇所(位置P4,P5,P6)において濃度を測定することにより、その3箇所の濃度の平均値(後端平均濃度)を算出した。濃度の測定装置としては、エックスライト社製の濃度計 X−Rite528を用いた。
続いて、上記した画像G3と共に前端平均濃度および後端平均濃度に基づいて、擦れの発生状況を暫定評価した。この場合には、画像G3中に濃度差(いわゆる色ムラ)が発生しているかどうかを目視で判断すると共に、濃度差が発生している場合には濃度差が発生している領域の割合(濃度差発生割合)を求めることにより、10段階となるように暫定擦れレベル(=1〜10)を判定した。この「濃度差発生割合」とは、画像G3の全領域の面積SAに対して濃度差の発生領域の面積SBが占める割合であり、濃度発生差割合(%)=(SB/SA)×100により算出される。
暫定擦れレベルの判定基準は、以下の通りである。
(1)暫定擦れレベル10
濃度差が発生していないため、濃度差発生割合が0%である場合
(2)暫定擦れレベル9
濃度差が発生しており、濃度差発生割合が5%未満である場合
(3)暫定擦れレベル7
濃度差が発生しており、濃度差発生割合が5%以上15%未満である場合
(4)暫定擦れレベル5
濃度差が発生しており、濃度差発生割合が15%以上30%未満である場合
(1)暫定擦れレベル10
濃度差が発生していないため、濃度差発生割合が0%である場合
(2)暫定擦れレベル9
濃度差が発生しており、濃度差発生割合が5%未満である場合
(3)暫定擦れレベル7
濃度差が発生しており、濃度差発生割合が5%以上15%未満である場合
(4)暫定擦れレベル5
濃度差が発生しており、濃度差発生割合が15%以上30%未満である場合
ただし、濃度差が発生している場合には、上記した暫定擦れレベルを補正した。具体的には、濃度差が0.4以下である場合には、暫定擦れレベルに−1を加算すると共に、濃度差が0.4よりも大きい場合には、暫定擦れレベルに−2を加算した。この「濃度差」とは、最高濃度と最低濃度との差異である。
この結果、暫定擦れレベルが6以上である場合には、擦れの発生状況が良好であると判断した。これに対して、暫定擦れレベルが5以下である場合には、擦れの発生状況が良好でないと判断した。
続いて、暫定擦れレベルが5以下である場合には、現像ローラの印加電圧を−130Vから−150Vに変更したのち、上記した連続印画試験を再び行うことにより、あらためて暫定擦れレベルを判定した。さらに、暫定擦れレベルが依然として5以下である場合には、現像ローラの印加電圧を−150Vから−170Vに変更したのち、上記した連続印画試験を再び行うことにより、あらためて暫定擦れレベルを判定した。
最後に、上記した暫定擦れレベルに基づいて、擦れの発生状況を最終評価した。この場合には、暫定擦れレベルを前提として、上記した現像ローラの印加電圧の変更の有無を加味することにより、5段階となるように擦れレベル(=A〜E)を判定した。
擦れレベルの判定基準は、以下の通りである。
(1)擦れレベルA
暫定擦れレベルが6以上である場合、すなわち3種類の環境条件のうちのいずれの環境条件においても印加電圧を変更しなかった場合
(2)擦れレベルB
3種類の環境条件のうちのいずれかの環境条件において印加電圧を−150Vに変更したが、同一環境条件下における印加電圧の変更回数が2回以下であった場合
(3)擦れレベルC
3種類の環境条件のうちのいずれかの環境条件において印加電圧を−150Vに変更したが、同一環境条件下における印加電圧の変更回数が3回以上であった場合
(4)擦れレベルD
3種類の環境条件のうちのいずれかの環境条件において印加電圧を−170Vに変更したが、同一環境条件下における印加電圧の変更回数が2回以下であった場合
(5)擦れレベルE
3種類の環境条件のうちのいずれかの環境条件において印加電圧を−170Vに変更したが、同一環境条件下における印加電圧の変更回数が3回以上であった場合
(1)擦れレベルA
暫定擦れレベルが6以上である場合、すなわち3種類の環境条件のうちのいずれの環境条件においても印加電圧を変更しなかった場合
(2)擦れレベルB
3種類の環境条件のうちのいずれかの環境条件において印加電圧を−150Vに変更したが、同一環境条件下における印加電圧の変更回数が2回以下であった場合
(3)擦れレベルC
3種類の環境条件のうちのいずれかの環境条件において印加電圧を−150Vに変更したが、同一環境条件下における印加電圧の変更回数が3回以上であった場合
(4)擦れレベルD
3種類の環境条件のうちのいずれかの環境条件において印加電圧を−170Vに変更したが、同一環境条件下における印加電圧の変更回数が2回以下であった場合
(5)擦れレベルE
3種類の環境条件のうちのいずれかの環境条件において印加電圧を−170Vに変更したが、同一環境条件下における印加電圧の変更回数が3回以上であった場合
この結果、擦れレベルがA,Bである場合には、擦れがほとんど発生していないため、その擦れの発生状況が良好であると判断した。これに対して、擦れレベルがC,D,Eである場合には、擦れが発生しているため、その擦れの発生状況が良好でないと判断した。
図14は、比表面積ΔS(m2 /g)と擦れレベルとの相関を表している。なお、図14では、擦れの発生状況が良好である比表面積ΔSの範囲に網掛けを施している。
(色抜けの発生状況に関する評価手順)
「色抜け」とは、その画像中に発生するスジ状の画質不良である。色抜けの発生原因は、媒体に対するクリアトナーの転写不良であり、より具体的には、媒体のうちの特定領域にクリアトナーが転写されないためであると考えられる。すなわち、媒体に対してクリアトナーが正常に転写されると、画像中において色抜けが発生しにくくなるが、媒体に対してクリアトナーが正常に転写されないと、画像中において色抜けが発生しやすくなる。
「色抜け」とは、その画像中に発生するスジ状の画質不良である。色抜けの発生原因は、媒体に対するクリアトナーの転写不良であり、より具体的には、媒体のうちの特定領域にクリアトナーが転写されないためであると考えられる。すなわち、媒体に対してクリアトナーが正常に転写されると、画像中において色抜けが発生しにくくなるが、媒体に対してクリアトナーが正常に転写されないと、画像中において色抜けが発生しやすくなる。
色抜けの発生状況を調べる場合には、最後に画像Cが形成された媒体を用いて、その画像C中にスジ状の色抜けが発生しているかどうかを目視で確認した。
[考察]
表1に示したように、溶解懸濁法を用いて製造されたクリアトナーでは、約0.950以上である高い円形度が得られた。
表1に示したように、溶解懸濁法を用いて製造されたクリアトナーでは、約0.950以上である高い円形度が得られた。
この高い円形度を有するクリアトナーを用いた場合において、擦れの発生状況は、円形度、円相当径およびガラス転移温度Tgにはほとんど依存しなかった。しかしながら、擦れの発生状況は、比表面積差ΔSに応じて大きく変動した。
具体的には、比表面積差ΔSが特定の範囲内(=0.75m2 /g〜1.00m2 /g)である場合(実験例4〜9)には、その比表面積差ΔSが上記した範囲外である場合(実験例1〜3)と比較して、擦れが発生しにくくなった。比表面積差ΔSが上記した範囲内である場合の帯電量は、68.2μC/g〜73.5μC/gであった。
しかしながら、比表面積差ΔSが1.00である場合(実験例9)には、その比表面積差ΔSが1.00未満である場合(実験例4〜8)とは異なり、色抜けが発生した。この色抜けが発生した原因は、現像ブレードのフィルミングなどであると考えられる。
よって、表1および図14に示したように、比表面積差ΔSが0.75m2 /g以上1.00m2 /g未満であると、擦れが発生しにくくなると共に、色抜けも発生しにくくなった。この場合には、特に、比表面積差ΔSが0.75m2 /g〜0.97m2 /gであると、擦れおよび色抜けのそれぞれが十分に発生しにくくなった。
これらのことから、比表面積差ΔSが0.75m2 /g以上1.00m2 /g未満であると、画質不良(擦れおよび色抜け)が発生しにくくなったため、高品質な画像が形成された。
以上、一実施形態を挙げながら本発明を説明したが、本発明は上記した一実施形態において説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。
具体的には、例えば、本発明の一実施形態の画像形成装置は、プリンタに限られず、複写機、ファクシミリおよび複合機などでもよい。
30…現像部、38…トナーカートリッジ、40…転写部、50…定着部、100…トナー、100A…未処理トナー、100B…除去処理済みトナー。
Claims (7)
- ポリエステル樹脂を含有する結着剤と、
外添剤と
を含み、
前記外添剤の除去前における比表面積から、前記外添剤の除去後における比表面積を引いた差は、0.75m2 /g以上1.00m2 /g未満である、
トナー。 - 前記差は、0.75m2 /g以上0.97m2 /g以下である、
請求項1記載のトナー。 - 前記外添剤の除去前における円形度は、0.950以上である、
請求項1または請求項2に記載のトナー。 - 溶解懸濁法を用いて、ポリエステル樹脂を含有する結着剤を含むトナー母粒子を形成し、
前記トナー母粒子に外添剤を外添することにより、前記結着剤および前記外添剤を含むトナーを製造し、
前記外添剤の除去前における前記トナーの比表面積から、前記外添剤の除去後における前記トナーの比表面積を引いた差は、0.75m2 /g以上1.00m2 /g未満である、
トナーの製造方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のトナーを収容する、
トナー収容体。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のトナーが付着された潜像を担持する潜像担持部材を備えた、現像装置。
- 潜像を担持する潜像担持部材を含むと共に、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のトナーを前記潜像に付着させる現像部と、
前記潜像に付着された前記トナーを媒体に転写させる転写部と、
前記媒体に転写された前記トナーを前記媒体に定着させる定着部と
を備えた、画像形成装置。
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