JP2020160131A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜け発生の抑制。【解決手段】像保持体と、帯電手段と、静電荷像形成手段と、トナー粒子及び外添剤を含み、60℃粘度η(T1)、90℃粘度η(T2)、130℃粘度η(T3)において、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上、且つ(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤を収容する現像手段と、外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である中間転写体と、一次転写手段と、二次転写手段と、を有する画像形成装置。【選択図】なし

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
電子写真法による画像の形成は、例えば、像保持体表面を帯電させた後、この像保持体表面に画像情報に応じて静電荷像を形成し、次いでこの静電荷像を、トナーで現像してトナー画像を形成し、このトナー画像を記録媒体表面に転写及び定着することにより行われる。なお、高画質の画像を形成する観点でトナー画像の記録媒体への転写効率を高めることが求められており、この点での改善が試されている。
例えば、特許文献1には、「被加圧部材に突き当たる加圧部材を備えた加圧装置において、上記加圧部材の長手方向両端部をそれぞれ支持する二つの側板と、該二つの側板のそれぞれに連結され、該二つの側板同士の該長手方向の相対的な移動を規制する複数の規制手段と、該二つの側板、または、該複数の規制手段の少なくともひとつに付勢力を作用させて該加圧部材を上記被加圧部材に向けて加圧する付勢手段とを備え、複数の規制手段の少なくとも一つは、該二つの側板のうちの一方の側板との連結部が、他方の側板との連結部に対して加圧方向の相対的な位置が変化可能となるように該二つの側板に繋がれた変位可能規制手段である加圧装置」が開示されている。
また、特許文献2には、「トナー像を作像する作像手段と、前記作像手段によって作像されたトナー像を自らの表面に担持する弾性変形可能な像担持体と、これに当接して転写ニップを形成するニップ形成部材と、前記転写ニップに挟み込んだ記録シートに対して前記像担持体の表面上のトナー像を転写するための転写バイアスを出力する転写電源とを有する画像形成装置であって、前記像担持体のマイクロゴム硬度が45以上、65以下であり、且つ、前記作像手段に用いられるトナーの比誘電率が3.9以下である画像形成装置」が開示されている。
また、特許文献3には、「直流電圧と交流電圧との重畳による重畳電圧からなる転写バイアスを転写電源から出力して、像担持体とニップ形成部材との当接による転写ニップに転写電流を流しながら、前記像担持体の表面上のトナー像を前記転写ニップに挟み込んだ記録シートに転写する画像形成装置であって、前記像担持体のマイクロゴム硬度が100未満であり、且つ前記転写バイアスにおける二つのピーク値のうち、前記転写ニップ内でトナーを像担持体側からニップ形成部材側により強く静電移動させる方の転写ピーク値とは逆のピーク値の側におけるデューティーである逆ピーク側デューティーが50[%]未満である画像形成装置」が開示されている。
また、特許文献4には、「結着樹脂及び着色剤を含む電子写真用トナーであって、前記結着樹脂として、ガラス転移温度(Tg)から損失弾性率(G")がG"=1×104Paになる温度の間に、該結着樹脂のtanδの極小が存在し、そのtanδの極小値が1.2未満であり、そのtanδの極小における温度での貯蔵弾性率(G')がG'=5×105Pa以上であり、且つ、G"=1×104Paになる温度でのtanδの値が3.0以上である樹脂を用いる電子写真用トナー」が開示されている。
特開2015−163933号公報 特開2017−219756号公報 特開2018−045218号公報 特開平11−194542号公報
ところで、画像形成装置においては、記録媒体の種類(例えば表面に凹凸を有する記録媒体と表面の平滑性が高い記録媒体など)によらずに、高い転写効率を実現し得る技術が求められている。この観点から、表面の硬度が低い中間転写体、例えば外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である中間転写体を用いる技術が挙げられる。
しかし、画像形成装置において外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である中間転写体を用いた場合、画像において白抜け及び色抜けの画像欠陥が発生することがあった。
そこで、本発明の課題は、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、トナー粒子及び外添剤を含む静電荷像現像用トナーにより像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段、外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である中間転写体、一次転写手段、並びに二次転写手段を有する画像形成装置において、静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14超である場合、又は(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15未満である場合に比べ、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生を抑制した画像形成装置を提供することである。
上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち、
<1>
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
トナー粒子及び外添剤を含む静電荷像現像用トナーであって、T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である中間転写体と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー画像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、
前記中間転写体の表面に転写された前記トナー画像を記録媒体に二次転写する二次転写手段と、
を有する画像形成装置。
<2>
前記静電荷像現像用トナーは、T0=40℃におけるトナーの粘度ηをη(T0)としたとき、(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が−0.12以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が大きい値である<1>に記載の画像形成装置。
<3>
前記静電荷像現像用トナーは、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.16以下である<1>又は<2>に記載の画像形成装置。
<4>
前記静電荷像現像用トナーは、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.13以上である<1>〜<3>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<5>
前記静電荷像現像用トナーが離型剤を含有し、
前記静電荷像現像用トナー中の前記離型剤のアスペクト比が5以上の個数をa、5より下の個数をbとしたとき、1.0<a/b<8.0である<1>〜<4>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<6>
前記静電荷像現像用トナーが離型剤を含有し、
前記静電荷像現像用トナー中の前記離型剤のアスペクト比が5以上の面積をc、5より下の面積をdとしたとき、1.0<c/d<4.0である<1>〜<5>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<7>
前記静電荷像現像用トナーは、最大吸熱ピーク温度が70℃以上100℃以下である<1>〜<6>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<8>
前記静電荷像現像用トナーは、最大吸熱ピーク温度が75℃以上95℃以下である<7>に記載の画像形成装置。
<9>
前記静電荷像現像用トナーは、結着樹脂として、スチレンアクリル樹脂を含む<1>〜<8>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<10>
前記静電荷像現像用トナーは、結着樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂を含む<1>〜<8>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<11>
前記中間転写体は、外周表面のマイクロゴム硬度が50以上65以下である<1>〜<10>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<12>
前記記録媒体の表面平滑性に関する情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段による前記情報に基づいて、表面平滑性が高い高平滑記録媒体に対して前記トナー画像を二次転写する際には前記高平滑記録媒体と前記中間転写体との接触領域での圧力を低め、表面平滑性が低い低平滑記録媒体に対して前記トナー画像を二次転写する際には前記低平滑記録媒体と前記中間転写体との接触領域での圧力を高めるよう、前記二次転写手段での二次転写の際の圧力を可変可能な圧力可変手段と、
を有する<1>〜<11>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<13>
前記中間転写体は、外周表面を構成する層が弾性材料を含有する層である<1>〜<12>のいずれか1項に記載の画像形成装置。
<1>、<9>、又は<10>に係る発明によれば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、トナー粒子及び外添剤を含む静電荷像現像用トナーにより像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段、外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である中間転写体、一次転写手段、並びに二次転写手段を有する画像形成装置において、静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14超である場合、又は(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15未満である場合に比べ、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生を抑制した画像形成装置が提供される。
<2>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が−0.12未満である場合に比べ、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生を抑制した画像形成装置が提供される。
<3>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.16超である場合に比べ、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生を抑制した画像形成装置が提供される。
<4>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーにおける(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.13未満である場合に比べ、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生を抑制した画像形成装置が提供される。
<5>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナー中の離型剤のアスペクト比に関する前記a/bが1.0以下であるか、又は、8.0以上である場合に比べ、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生を抑制した画像形成装置が提供される。
<6>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナー中の離型剤のアスペクト比に関する前記c/dが1.0以下であるか、又は、4.0以上である場合に比べ、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生を抑制した画像形成装置が提供される。
<7>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーの最大吸熱ピーク温度が70℃未満、又は、100℃超である場合に比べ、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生を抑制した画像形成装置が提供される。
<8>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーの最大吸熱ピーク温度が75℃未満、又は、95℃超である場合に比べ、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生を抑制した画像形成装置が提供される。
<11>、又は<13>に係る発明によれば、中間転写体の外周表面のマイクロゴム硬度が65超である場合に比べ、記録媒体の種類によらずに高い転写効率を有する画像形成装置が提供される。
<12>に係る発明によれば、記録媒体の表面平滑性に関する情報を取得する情報取得手段と、情報取得手段による情報に基づいて、表面平滑性が高い高平滑記録媒体に対してトナー画像を二次転写する際には高平滑記録媒体と中間転写体との接触領域での圧力を低め、表面平滑性が低い低平滑記録媒体に対してトナー画像を二次転写する際には低平滑記録媒体と中間転写体との接触領域での圧力を高めるよう、二次転写手段での二次転写の際の圧力を可変可能な圧力可変手段を有しない場合に比べ、記録媒体の種類によらずに高い転写効率を有する画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 二次転写手段において、ニップに高い圧力をかけている状態の圧力可変手段の構成を示す模式図である。 二次転写手段において、ニップに低い圧力をかけている状態の圧力可変手段の構成を示す模式図である。
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
<画像形成装置>
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像用トナーを収容し、静電荷像現像用トナーにより像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体に二次転写する二次転写手段と、を有する。
そして、中間転写体は、外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である。
また、静電荷像現像用トナーは、トナー粒子及び外添剤を含む。この静電荷像現像用トナーは、T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である。なお、以下においては、上記の特性を有する静電荷像現像用トナーを単に「特定のトナー」とも称す。
本実施形態に係る画像形成装置は、上記の構成を備えることにより、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生が抑制される。
その理由は以下の通り推察される。
まず、本実施形態に用いられる特定のトナーが有する特性について説明する。前述の式(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)は、温度60℃から90℃の範囲でのトナーの粘度の変化の程度を示す指標であり、この値が−0.14以下であることは、60℃から90℃の範囲において粘度の変化が大きいトナーであることを意味する。一方、前述の式(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)は、温度90℃から120℃の範囲でのトナーの粘度の変化の程度を示す指標であり、この値が−0.15以上であり、且つ(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値であることは、90℃から120℃の範囲において粘度の変化が小さいトナーであることを意味する。つまり、特定のトナーは、60℃から90℃の範囲での粘度変化が急峻であり、一方90℃から120℃の範囲での粘度変化が小さい。
なお、このような粘度変化の特性を示すトナーは、トナー粒子中に含まれる結着樹脂において低分子量成分と高分子量成分とが共に適度な割合で含まれているものと考えられる。すなわち、結着樹脂に低分子量成分が含まれることで60℃から90℃の範囲における粘度が変化し易くなり、一方結着樹脂に高分子量成分が含まれることで90℃から120℃の高温の範囲での粘度が変化し難くなると考えられる。
そして、上記のような粘度変化の特性を示す特定のトナーは、室温(例えば20℃)から60℃の範囲においては粘度の変化が小さく且つ適度な粘弾性を有するものと考えられる。つまり、特定のトナーが結着樹脂に低分子量成分と高分子量成分とが適度な割合で含まれることで、60℃以下の範囲では粘度が変化し難くなると共に、その粘弾性も適度な範囲に保たれる。したがって、前記特性を有する特定のトナーは、室温から60℃の範囲においては粘度が変化し難く且つ適度な粘弾性を有するものと考えられる。
ここで、近年の画像形成装置においては、記録媒体汎用性や高画質化の要請から、記録媒体の種類(例えば表面に凹凸を有する記録媒体と表面の平滑性が高い記録媒体など)によらずに、高い転写効率を実現し得る技術が求められている。その観点から、表面の硬度が低い中間転写体、具体的には外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である中間転写体を用いる技術が挙げられる。中間転写体の表面が低硬度であると、記録媒体の表面形状つまり凹凸を有するか有しないか(つまり平滑性が低いか高いか)に応じたニップ幅が二次転写部にて形成される。そのため、凹凸を有する(つまり平滑性が低い)記録媒体であっても凹凸の凹部内にまで中間転写体からの圧力が十分に掛かるため、記録媒体の種類によらず安定な転写性能が得られる。
ただし、外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である中間転写体を用いた画像形成装置において、二次転写部での環境温度(通常は室温(例えば20℃)から60℃の範囲)での粘弾性が高過ぎるトナーや、低過ぎるトナーを用いた場合、画像において白抜け及び色抜けの画像欠陥が発生することがあった。
具体的には、まず粘弾性が低いトナーを用いた場合であって、高温高湿(例えば28℃、85%RH)環境で凹凸を有する(つまり平滑性が低い)記録媒体に低密度の画像を形成する場合を想定する。粘弾性が低いトナーは、高温高湿環境の現像装置内に保管されることでより柔らかくなり易い。また、低密度の画像を形成するときには現像装置から供給されるトナー量が減少し現像装置内でのトナーの滞留時間が長くなるため、トナーに負荷が掛かり易くなって、柔らかいトナーの表面に外添剤が埋没し易くなる。その結果、トナーの粘着性が高くなる。そして、凹凸を有する記録媒体と中間転写体とが接触する二次転写部では、ニップ幅が広くなると共にニップ圧が高くなる(特に記録媒体の凹凸の凸部においてニップ圧が高くなる)ため、粘着性の高いトナーが中間転写体側に付着し易くなる。そのため、中間転写体から記録媒体への転写効率が低下し、記録媒体への転写が行われなかった箇所において画像に白抜け又は色抜けが発生すると考えられる。
また、粘弾性が高いトナーを用いた場合であって、低温低湿(例えば10℃、15%RH)環境で凹凸を有する(つまり平滑性が低い)記録媒体に低密度の画像を形成する場合を想定する。粘弾性が高いトナーは、低温低湿環境の現像装置内に保管されることでより硬くなり易く、硬いトナーの表面から外添剤が遊離し易くなる。そして、凹凸を有する記録媒体と中間転写体とが接触する二次転写部では、ニップ幅が広くなると共にニップ圧が高くなる(特に記録媒体の凹凸の凸部においてニップ圧が高くなる)ため、表面から外添剤が遊離して転写効率が低下したトナーが中間転写体側に付着し易くなる。そのため、トナーの記録媒体への転写が行われない箇所が発生し、高密度の画像を形成した場合にはトナーが転写されなかった箇所が認識され易くなって、画像に白抜け又は色抜けが発生すると考えられる。
これに対し、本実施形態では前記特定のトナーを用いており、つまり適度な粘弾性を有するトナーを用いる。そのため、高温高湿(例えば28℃、85%RH)環境で凹凸を有する(つまり平滑性が低い)記録媒体に低密度の画像を形成する場合であっても、トナーの粘着性が高くなることが抑制される。そして、二次転写部でのトナーの中間転写体側への付着が低減され、画像における白抜け及び色抜けの発生が抑制される。また、低温低湿(例えば10℃、15%RH)環境で凹凸を有する(つまり平滑性が低い)記録媒体に低密度の画像を形成する場合であっても、トナー表面からの外添剤の遊離が抑制される。そして、二次転写部でのトナーの中間転写体側への付着が低減され、画像における白抜け及び色抜けの発生が抑制される。
以上の通り、本実施形態に係る画像形成装置によれば、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生が抑制される。
なお、本開示において「白抜け」とは、記録媒体上に形成された画像部に白い点状の抜けが生じる画像欠陥を指し、「色抜け」とは、記録媒体上に形成された画像部の有色部に該当する色を有しない点状の抜けが生じる画像欠陥を指す。
次いで、本実施形態に係る画像形成装置を構成する各部材等について詳しく説明する。
〔静電荷像現像剤〕
まず、本実施形態に係る画像形成装置において、現像手段に収容される静電荷像現像剤について説明する。
本実施形態における静電荷像現像剤は、特定のトナーを少なくとも含む。この静電荷像現像剤は、特定のトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、特定のトナーとキャリアとを含む二成分現像剤であってもよい。
<静電荷像現像用トナー>
特定のトナーは、トナー粒子と外添剤とを有する。
(トナーにおける温度及び粘度の特性値)
特定のトナーは、T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、
(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、
(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、
(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である。
なお、本開示における「lnη(T1)」は、T1=60℃におけるトナーの粘度ηの自然対数の値である。
また、本開示におけるトナーの粘度の単位は、特に断りのない限り、Pa・sであるものとする。
本実施形態におけるトナーの各温度における粘度は、下記方法により測定された値をいう。
本実施形態におけるトナーの粘度は、回転平板型レオメータ(レオメトリックス社製:RDA2、RHIOSシステムver.4.3)を用いて直径8mmのパラレルプレートを用いて、周波数1Hz、20%以下の歪みをかけ、約30℃乃至150℃の間を昇温速度1℃/min.、試料重量約0.3gで昇温測定を行い、測定された値である。
特定のトナーにおける特性値の1つである(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)は、−0.14以下であり、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、−0.16以下であることが好ましく、−0.30以上−0.18以下であることがより好ましく、−0.25以上−0.20以下であることが特に好ましい。
また、特定のトナーにおける特性値の1つである(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)は、−0.15以上であり、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、−0.14を超えることが好ましく、−0.13以上であることがより好ましく、−0.12以上−0.03以下であることが更に好ましく、−0.11以上−0.05以下であることが特に好ましい。
更に、特定のトナーにおいて、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値であり、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、{(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)}−{(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)}の値は、0.01以上であることが好ましく、0.05以上0.5以下であることがより好ましく、0.08以上0.2以下であることが特に好ましい。
特定のトナーは、さらにT0=40℃におけるトナーの粘度ηをη(T0)としたとき、
(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が−0.12以上であり、
(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が大きい値であることが好ましい。
特定のトナーにおける(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が、−0.12以上であることで、得られる画像の白抜け及び色抜けがより抑制され易くなる。(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)は、−0.05以下であることがより好ましく、−0.11以上−0.06以下であることが特に好ましい。
更に、特定のトナーにおいて、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が大きい値であることで、得られる画像の白抜け及び色抜けがより抑制され易くなる。なお、{(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)}−{(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)}の値は、0.01以上であることが好ましく、0.05以上0.5以下であることがより好ましく、0.08以上0.2以下であることが特に好ましい。
なお、これらのトナーにおける温度及び粘度の特性値、つまり前記(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)、及び(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)に関する特性値を上記範囲に制御する方法は、特に制限されるものではない。該方法としては、例えば、トナー粒子中に含まれる結着樹脂における分子量の調整、より具体的には低分子量成分及び高分子量成分における分子量の値及び含有率を調整する方法が挙げられる。また、後述する凝集合一法によりトナー粒子を製造する場合であれば、凝集剤の添加量等により凝集の程度を調製する方法も挙げられる。
特定のトナーは、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、T0=40℃におけるトナーの粘度η(T0)、T1=60℃におけるトナーの粘度η(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度η(T2)、及びT3=130℃におけるトナーの粘度η(T3)が、それぞれ以下の範囲であることが好ましい。
・η(T0):1.0×10以上1.0×10以下(より好ましくは2.0×10以上5.0×10以下)
・η(T1):1.0×10以上1.0×10以下(より好ましくは1.0×10以上5.0×10以下)
・η(T2):1.0×10以上1.0×10以下(より好ましくは5.0×10以上5.0×10以下)
・η(T3):1.0×10以上1.0×10以下(より好ましくは1.0×10以上5.0×10以下)
(トナーの最大吸熱ピーク温度)
特定のトナーの最大吸熱ピーク温度は、70℃以上100℃以下であることが好ましく、75℃以上95℃以下であることがより好ましく、83℃以上93℃以下であることが特に好ましい。
なお、特定のトナーの最大吸熱ピーク温度は、示差走査熱分析における−30℃から150℃までの範囲を少なくとも含む吸熱曲線において、最大吸熱ピークを与える温度である。
特定のトナーの最大吸熱ピーク温度の測定方法を以下に示す。
パーキンエルマー社製の示差熱走査熱量計DSC−7を用い、装置の検出部の温度補正にインジウム及び亜鉛の融点を利用し、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。サンプル用としてはアルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、室温から150℃まで昇温速度10℃/minで昇温し、150℃から−30℃まで10℃/minの速度で降温し、更に−30℃から150℃まで10℃/minの速度で昇温し、2回目の昇温時における最も大きい吸熱ピークの温度を、最大吸熱ピーク温度とする。
(トナー粒子の赤外吸収スペクトル)
特定のトナーが、結着樹脂として、後述する非晶性ポリエステル樹脂を含む場合、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、トナー粒子の赤外吸収スペクトル分析における波数720cm−1の吸光度に対する波数1,500cm−1の吸光度の比(波数1,500cm−1の吸光度/波数720cm−1の吸光度)が、0.6以下であり、かつ波数720cm−1の吸光度に対する波数820cm−1の吸光度の比(波数820cm−1の吸光度/波数720cm−1の吸光度)が、0.4以下であることが好ましい。また、トナー粒子の赤外吸収スペクトル分析における波数720cm−1の吸光度に対する波数1,500cm−1の吸光度の比が、0.4以下であり、かつ波数720cm−1の吸光度に対する波数820cm−1の吸光度の比が、0.2以下であることがより好ましく、トナー粒子の赤外吸収スペクトル分析における波数720cm−1の吸光度に対する波数1,500cm−1の吸光度の比が、0.2以上0.4以下であり、かつ波数720cm−1の吸光度に対する波数820cm−1の吸光度の比が、0.05以上0.2以下であることが特に好ましい。
本実施形態における赤外吸収スペクトル分析による各波数の吸光度の測定は、次に示す方法により測定される。まず、測定対象となるトナー粒子(トナーから、必要に応じ、外添剤を除いたもの)を、KBr錠剤法により測定試料を作製する。そして、測定試料に対して、赤外分光光度計(日本分光(株)製:FT−IR−410)により、積算回数300回、分解能4cm−1の条件で、波数500cm−1以上4,000cm−1以下の範囲を測定する。そして、吸収光の無いオフセット部分等でベースライン補正を実施して、各波数の吸光度を求める。
また、特定のトナーにおいて、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、トナー粒子の赤外吸収スペクトル分析における波数720cm−1の吸光度に対する波数1,500cm−1の吸光度の比が、0.6以下であることが好ましく、0.4以下であることがより好ましく、0.2以上0.4以下であることが更に好ましく、0.3以上0.4以下であることが特に好ましい。
更に、特定のトナーにおいて、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、トナー粒子の赤外吸収スペクトル分析における波数720cm−1の吸光度に対する波数820cm−1の吸光度の比が、0.4以下であることが好ましく、0.2以下であることがより好ましく、0.05以上0.2以下であることが更に好ましく、0.08以上0.2以下であることが特に好ましい。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤とを含有し、結着樹脂、及び、離型剤を含有することが好ましい。
本実施形態において、トナー粒子としては、例えば、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等のトナー粒子の他、白色トナー粒子、透明トナー粒子、光輝性トナー粒子等であってもよく、特に制限はない。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、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−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
中でも、結着樹脂は、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、スチレンアクリル樹脂、及び、非晶性ポリエステル樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも1種を含むことが好ましく、スチレンアクリル樹脂、又は、非晶性ポリエステル樹脂を含むことがより好ましい。なお、スチレンアクリル樹脂、又は、非晶性ポリエステル樹脂を、トナーに含まれる結着樹脂の全質量に対し、50質量%以上含むことが更に好ましく、スチレンアクリル樹脂、又は、非晶性ポリエステル樹脂を、トナーに含まれる結着樹脂の全質量に対し、80質量%以上含むことが特に好ましい。
特定のトナーは、トナーの強度及び保管安定性の観点から、結着樹脂として、スチレンアクリル樹脂を含むことが好ましい。
また、特定のトナーは、低温定着性の観点から、結着樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。
更に、非晶性ポリエステル樹脂としては、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制、及び、定着性の観点から、ビスフェノール構造を有しない非晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
(1)スチレンアクリル樹脂
結着樹脂としては、スチレンアクリル樹脂が好適である。
スチレンアクリル樹脂は、スチレン系単量体(スチレン骨格を有する単量体)と(メタ)アクリル系単量体((メタ)アクリル基を有する単量体、好ましくは(メタ)アクリロキシ基を有する単量体)とを少なくとも共重合した共重合体である。スチレンアクリル樹脂は、例えば、スチレン類の単量体と前述の(メタ)アクリル酸エステル類の単量体との共重合体を含む。
なお、スチレンアクリル樹脂におけるアクリル樹脂部分は、アクリル系単量体及びメタクリル系単量体のいずれか、又は、その両方を重合してなる部分構造である。また、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含む表現である。
スチレン系単量体としては、例えば、具体的には、スチレン、アルキル置換スチレン(例えば、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等)、ハロゲン置換スチレン(例えば、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等)、ビニルナフタレン等が挙げられる。スチレン系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中で、スチレン系単量体としては、反応し易さ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンが好ましい。
(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、具体的には、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸n−ラウリル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸n−ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、(メタ)アクリル酸アリールエステル(例えば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル等)、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸β−カルボキシエチル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。(メタ)アクリル酸系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、(メタ)アクリル系単量体のうち、これらの(メタ)アクリルエステルの中でも、定着性の点から、炭素数2以上14以下(好ましくは炭素数2以上10以下、より好ましくは3以上8以下)のアルキル基を持つ(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。
中でも、(メタ)アクリル酸n−ブチルが好ましく、アクリル酸n−ブチルが特に好ましい。
スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体との共重合比(質量基準、スチレン系単量体/(メタ)アクリル系単量体)は、特に制限はないが、85/15乃至70/30であることが好ましい。
スチレンアクリル樹脂は、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、架橋構造を有していることが好ましい。架橋構造を有するスチレンアクリル樹脂は、例えば、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸系単量体と架橋性単量体とを少なくとも共重合したものが好ましく挙げられる。
架橋性単量体としては、例えば、2官能以上の架橋剤が挙げられる。
2官能の架橋剤としては、例えば,ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2−([1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
多官能の架橋剤としては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2−ビス(4−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
中でも、架橋性単量体としては、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制、及び、定着性の観点から、2官能以上の(メタ)アクリレート化合物が好ましく、2官能(メタ)アクリレート化合物がより好ましく、炭素数6〜20のアルキレン基を有する2官能(メタ)アクリレート化合物が更に好ましく、炭素数6〜20の直鎖アルキレン基を有する2官能(メタ)アクリレート化合物が特に好ましい。
全単量体に対する架橋性単量体の共重合比(質量基準、架橋性単量体/全単量体)は、特に制限はないが、2/1,000乃至20/1,000であることが好ましい。
スチレンアクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、定着性の観点から、40℃以上75℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
スチレンアクリル樹脂の重量平均分子量は、保管安定性の観点から、5,000以上200,000以下が好ましく、10,000以上100,000以下がより好ましく、20,000以上80,000以下が特に好ましい。
スチレンアクリル樹脂の作製方法は、特に制限はなく、種々の重合方法(例えば、溶液重合、沈殿重合、懸濁重合、塊状重合、乳化重合等)が適用される。また、重合反応は、公知の操作(例えば、回分式、半連続式、連続式等)が適用される。
(2)ポリエステル樹脂
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
なお、樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(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、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
非晶性ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステル樹脂と同様に、周知の製造方法により得られる。
結着樹脂の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
また、トナー粒子を白色トナー粒子とする場合の結着樹脂の含有量は、白色トナー粒子全体に対して、30質量%以上85質量%以下が好ましく、40質量%以上60質量%以下がより好ましい。
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、塩基性炭酸鉛、硫化亜鉛−硫酸バリウム混合物、硫化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等などの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
また、トナー粒子を白色トナー粒子とする場合には、着色剤として白色顔料を用いればよい。
白色顔料としては、酸化チタン及び酸化亜鉛が好ましく、酸化チタンがより好ましい。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
また、トナー粒子を白色トナー粒子とする場合の白色顔料の含有量は、白色トナー粒子全体に対して、15質量%以上70質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
−離型剤−
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、50℃以上110℃以下であることが好ましく、70℃以上100℃以下であることがより好ましく、75℃以上95℃以下であることが更に好ましく、83℃以上93℃以下であることが特に好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
特定のトナーのトナー粒子は、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、トナー中の離型剤のアスペクト比が5以上の個数をa、5より下の個数をbとしたとき、1.0<a/b<8.0であることが好ましく、2.0<a/b<7.0であることがより好ましく、3.0<a/b<6.0であることが特に好ましい。
また、特定のトナーのトナー粒子は、得られる画像の白抜け及び色抜け抑制の観点から、トナー中の離型剤のアスペクト比が5以上の面積をc、5より下の面積をdとしたとき、1.0<c/d<4.0であることが好ましく、1.5<c/d<3.5であることがより好ましく、2.0<c/d<3.0であることが特に好ましい。
トナー中の離型剤のアスペクト比の測定方法は、以下の方法により測定するものとする。
トナーをエポキシ樹脂に混合して、エポキシ樹脂を固化する。得られた固化物を、ウルトラミクロトーム装置(Leica社製UltracutUCT)により切断し、厚さ80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。次に、薄片試料を30℃のデシケータ内で四酸化ルテニウムにより3時間染色する。そして、超高分解能電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)(例えば、(株)日立ハイテクノロジーズ製S−4800)にて、染色された薄片試料のSEM画像を得る。一般的に離型剤は結着樹脂よりも四酸化ルテニウムに染色されやすいので、染色度合いに起因する濃淡で離型剤が識別される。試料の状態などにより濃淡が判別しにくい場合は、染色時間を調整する。なお、トナー粒子断面において、着色剤ドメインは一般的に、離型剤ドメインよりも小さいので、大きさによって区別可能である。
前記SEM画像には様々な大きさのトナー粒子断面が含まれるところ、径がトナー粒子の体積平均粒径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、その中から無作為に100個のトナー粒子断面を選択し、これを観察する。ここで、トナー粒子断面の径とは、トナー粒子断面の輪郭線上の任意の2点に引いた最大の長さ(いわゆる長径)をいう。
前記SEM画像において、前記のように選択したトナー粒子断面100個それぞれにおいて、画像解析ソフト(三谷商事(株)製WinROOF)を用いて、0.010000μm/pixel条件で画像解析を行う。この画像解析により、包埋に用いたエポキシ樹脂とトナー粒子の結着樹脂との輝度差(コントラスト)により、トナー粒子の断面の画像を観察することができる。観察された画像をもとに、トナー粒子中の離型剤ドメインの長軸方向の長さ、及び前記比(長軸方向の長さ/短軸方向の長さ)、面積を求めることができる。
トナー中の離型剤のアスペクト比を調整する方法としては、冷却時に離型剤の凝固点周辺温度で一定時間保持することで結晶成長させる方法、融解温度の異なる離型剤を2種類以上使用することにより冷却中の結晶成長を促す方法等が挙げられる。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の体積平均粒径は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積について小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vと定義する。
トナー粒子の平均円形度は、特に制限はないが、像保持体からのトナーのクリーニング性を良化する観点からは、0.91以上0.98以下が好ましく、0.94以上0.98以下がより好ましく、0.95以上0.97以下が更に好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA−3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
トナー粒子の平均円形度は、例えば、トナー粒子を凝集合一法で製造する場合、融合・合一工程における、分散液の撹拌速度、分散液の温度又は保持時間を調整することによって制御しうる。
(外添剤)
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.01質量%以上6質量%以下がより好ましい。
(トナーの製造方法)
次に、特定のトナーの製造方法について説明する。
特定のトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度に近い温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−融合・合一工程−
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
また、離型剤の融解温度以上に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成してもよい。融合・合一工程では、樹脂粒子のガラス転移温度以上、且つ離型剤の融解温度以上で、樹脂および離型剤が融和した状態にある。その後、冷却してトナーを得る。
トナー中の離型剤のアスペクト比を調整する方法としては、冷却時に離型剤の凝固点周辺温度で一定時間保持することで結晶成長さる方法、融解温度の異なる離型剤を2種類以上使用することにより冷却中の結晶成長を促す方法、等が挙げられる。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、特定のトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<キャリア>
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリアおよび樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
〔画像形成装置の構成〕
次いで、本実施形態に係る画像形成装置の構成を、図面を用いて説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体に二次転写する二次転写手段と、を備える。なお、画像形成装置は、さらに記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段を備えていてもよい。
そして、静電荷像現像剤として、前述の特定のトナーを含む静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、前述の特定のトナーを含む静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写工程と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体に二次転写する二次転写工程と、を有する画像形成方法が実施される。なお、この画像形成方法では、さらに記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程を有していてもよい。
本実施形態に係る画像形成装置は、トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、前述の特定のトナーを含む静電荷像現像剤を収容した現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ロール22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。なお、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
なお、一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用され、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部(図示せず)によって+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ロール24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
〔中間転写体〕
ここで、本実施形態に係る画像形成装置が備える中間転写体について説明する。
中間転写体は、外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である。なお、このマイクロゴム硬度は、50以上65以下であることが好ましく、55以上60以下であることがより好ましい。
中間転写体の外周表面のマイクロゴム硬度が65以下であることで、記録媒体の表面形状つまり凹凸を有するか有しないか(つまり平滑性が低いか高いか)に応じたニップ幅が二次転写部にて形成される。そのため、凹凸を有する(つまり平滑性が低い)記録媒体であっても凹凸の凹部内にまで中間転写体からの圧力が十分に掛かり、記録媒体の種類によらず安定な転写性能が得られる。一方、マイクロゴム硬度が45以上であることで、ニップ安定性が得られ、優れた二次転写性能が発揮される。
中間転写体における外周表面のマイクロゴム硬度の測定は、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計(MD−1)を用い、押針の押し付けによって中間転写体の外周表面を変形させながら、押針の押し込み深さを測定し、その結果に基づいて硬度を求める。押針としては、直径=0.16mmのタイプAのものを用い、測定環境としては温度23℃、湿度50%に設定する。
なお、中間転写体のマイクロゴム硬度を調整する方法については、特に限定されるものではない。例えば、中間転写体が基層上に弾性層を積層した積層構造を有する場合であれば、弾性層の硬度を調整する方法、弾性層の厚みを調整する方法等が挙げられる。弾性層の硬度を調整する方法としては、弾性層の材質を変更する方法、弾性層中に添加する架橋剤の量を変更する方法、弾性層中に添加する充填剤の量を変更する方法等が挙げられる。
中間転写体の形状は特に限定されず、例えば無端状のベルト状、ロール状等の部材が挙げられる。以下においては、無端状のベルト部材(つまり中間転写ベルト)である態様を例にして、その構成について説明する。
中間転写ベルトは、例えば、外周表面を構成する弾性層と、この弾性層の内周側に配置されて内周表面を構成する基材と、を有する積層構造のベルト部材であってもよい。なお、弾性層および基材は、その界面で両者が直接接するよう配置されていても、間に接着層等の他の層を介して配置されていてもよい。
また、中間転写ベルトは、弾性層のみからなる単層構造のベルト部材であってもよい。
以下、中間転写ベルトを構成する各層について説明する。
(弾性層)
弾性層は、弾性を有する材料(弾性材料)を含んで構成され、好ましくはゴム材料を含む。また、弾性層には導電性を付与する観点で導電剤が含有されてもよく、さらにその他周知の添加剤を含んで構成されてもよい。
−弾性材料−
弾性層に用いられる弾性材料としては、例えば、アクリルゴム(例えばアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等)、ウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、エピクロルヒドリンゴム(ECO)、クロロプレンゴム(CR)、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、塩素化ポリイソプレンゴム、イソプレンゴム、水素添加ポリブタジエンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料が挙げられる。また、ゴム材料の他にも、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレン等の樹脂等も用いられる。弾性層は、これら弾性材料を1種単独で用いても、2種類以上を混合して用いてもよい。
弾性材料としては、これらの中でも、白抜け及び色抜けの抑制の観点、及びニップの形成性の観点から、アクリルゴムが好ましい。
−充填剤−
弾性層は、中間転写体の外周表面のマイクロゴム硬度を前記範囲に制御する観点から、充填剤を含有してもよい。充填剤としては、有機充填剤および無機充填剤のいずれも用い得る。
有機充填剤としては、例えば、メラミン樹脂粒子、フェノール樹脂粒子、エポキシ樹脂粒子、ユリア樹脂粒子、不飽和ポリエステル樹脂粒子、アルキド樹脂粒子、ポリウレタン粒子、硬化性ポリイミド粒子、シリコーン樹脂粒子等の熱硬化性樹脂粒子;塩化ビニル樹脂粒子、ポリエチレン粒子、ポリプロピレン粒子、ポリスチレン粒子、ポリ酢酸ビニル粒子、テフロン(登録商標)粒子、ABS樹脂粒子、アクリル樹脂粒子等の熱可塑性樹脂粒子;等が挙げられる。
無機充填剤としては、炭化物(例えば、カーボンブラック、カーボンファイバ、カーボンナノチューブ等)、酸化チタン、炭化ケイ素、タルク、マイカ、カオリン、酸化鉄、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、酸化マグネシウム、黒鉛、窒化ケイ素、窒化ホウ素、酸化鉄、酸化セリウム、酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、金属ケイ素等の無機粒子が挙げられる。
中でも、マイクロゴム硬度を制御の観点から、メラミン樹脂粒子が好ましい。
弾性層中における充填剤の含有量は、目的とするマイクロゴム硬度により選択されるが、例えば、弾性層の全質量に対して0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、更には0.2質量%以上40質量%以下がより好ましい。
充填剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
−導電剤−
弾性層には、導電性を付与する観点で導電剤が含有されてもよい。
導電剤としては、導電性(例えば体積抵抗率10Ω・cm未満、以下同様である)もしくは半導電性(例えば体積抵抗率10Ω・cm以上1013Ω・cm以下、以下同様である)の粒子が挙げられる。
導電剤としては、特に制限はないが、例えば、カーボンブラック(例えばケッチェンブラック、アセチレンブラック、表面が酸化処理されたカーボンブラック等)、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素系物質、金属又は合金(例えばアルミニウム、ニッケル、銅、銀等)、金属酸化物(例えば酸化イットリウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、SnO−In複合酸化物等)、イオン導電性物質(例えばチタン酸カリウム、LiCl等)等が挙げられる。
導電剤は、その使用目的により選択されるが、カーボンブラックがよく、特に電気抵抗の経時での安定性や、転写電圧による電界集中を抑制する電界依存性の観点から、pH5以下(好ましくはpH4.5以下、より好ましくはpH4.0以下)の酸化処理カーボンブラック(例えば表面にカルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等を付与して得られたカーボンブラック)がよい。
カーボンブラックの平均一次粒子径は、例えば10nm以上50nm以下がよく、15nm以上30nm以下がより好ましい。
カーボンブラック等の導電剤の平均一次粒子径は、次の方法により測定される。まず、測定対象となる中間転写体から、ミクロトームにより切断して、100nmの厚さの測定サンプルを採取し、本測定サンプルをTEM(透過型電子顕微鏡)により観察する。そして、導電剤の粒子50個の各々の投影面積に等しい円の直径を粒子径として、その平均値を平均一次粒子径とする。
弾性層中における導電剤の含有量は、目的とする抵抗により選択されるが、例えば、弾性層の全質量に対して20質量%以上35質量%以下が好ましく、更には25質量%以上30質量%以下がより好ましい。
導電剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
−その他の添加剤−
充填剤や導電剤以外のその他の添加剤としては、例えば、充填剤や導電剤(カーボンブラック等)の分散性を向上するための分散剤、触媒、製膜品質向上のためのレベリング剤、離型性を向上させるための離型性材料(例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等のフッ素樹脂粒子)等が挙げられる。
−弾性層の厚さ−
中間転写体が、弾性層のみからなる単層構造の中間転写ベルトである場合、弾性層の厚さ(平均厚さ)は、200μm以上5000μm以下が好ましく、より好ましくは300μm以上4000μm以下であり、さらに好ましくは400μm以上2000μm以下である。
弾性層(つまり中間転写ベルト)の厚さが上記範囲であることで、トナー画像の像保持体から記録媒体表面への転写効率が高め易くなり、かつ中間転写ベルトとしての駆動伝達性も高め易い。
中間転写体が、弾性層の内周表面側に基材を有する積層構造の中間転写ベルトである場合、弾性層の厚さ(平均厚さ)は、100μm以上2000μm以下が好ましく、より好ましくは150μm以上1500μm以下であり、さらに好ましくは200μm以上1000μm以下である。
弾性層の厚さが上記範囲であることで、トナー画像の像保持体から記録媒体表面への転写効率が高め易くなる。
ここで、中間転写体を構成する各層の厚さは、サンコー電子社製:渦電流式膜厚計CTR−1500Eを使用して測定される。なお、本実施形態では12箇所(中間転写体の軸方向に等間隔で3箇所、かつ中間転写体の周方向に等間隔で4箇所)について測定を行い、その平均値を平均厚さとする。
なお、中間転写体の軸方向とは、中間転写体が中間転写ベルトである場合には、複数のロールに張力がかかった状態で掛け渡された際に、該ロールの軸方向となる方向を指す。また、中間転写体が中間転写ロールである場合には、その軸方向を指す。
(基材)
中間転写体は、弾性層の内周表面側に基材を有する積層構造の中間転写体ベルトであってもよい。
基材は、例えば、樹脂材料を含んで構成されることがよい。また、導電性を付与する観点で導電剤が含有されてもよく、さらにその他周知の添加剤を含んで構成されてもよい。
−樹脂材料−
基材に用いられる樹脂材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、フッ化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。基材には、それぞれ樹脂材料を1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
これらの中でも、内周表面の剛性を高めて複数のロールに張力を掛けて架け渡された際の変形のし難さを得る観点から、ポリイミド樹脂、及びポリアミドイミド樹脂の少なくとも一方を用いることがより好ましい。
−充填剤、導電剤及びその他の添加剤−
また、基材には充填剤、導電剤、その他の添加剤を添加してもよい。充填剤、導電剤及びその他の添加剤としては、前記弾性層の項において説明した充填剤、導電剤及びその他の添加剤が挙げられる。
基材における導電剤の含有量は、目的とする抵抗により選択されるが、例えば、基材の全質量に対して1質量%以上50質量%以下が好ましく、更には2質量%以上40質量%以下がより好ましく、4質量%以上30質量%以下が更に好ましい。
導電剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
−基材の厚さ−
中間転写体が、弾性層の内周表面側に基材を有する積層構造の中間転写ベルトである場合、その基材の厚さ(平均厚さ)は、10μm以上1000μm以下が好ましく、より好ましくは30μm以上600μm以下であり、さらに好ましくは50μm以上400μm以下である。
内周表面を構成する基材の厚さが上記範囲であることで、複数のロールに架け渡されて回転駆動される際のベルトの伸びに伴う張力変化が抑制され易く、中間転写ベルトとしての駆動伝達性に優れる。
(接着層)
中間転写体が、弾性層の内周表面側に基材を有する積層構造の中間転写ベルトである場合、弾性層と基材とを接着層を介して形成してもよい。接着層に用いられる接着剤としては、特に限定されず公知のものが用いられ、例えばシランカップリング剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤等が挙げられる。
(中間転写体の特性)
中間転写体の外周表面の表面抵抗率は、転写性の観点から、常用対数値で9(LogΩ/□)以上13(LogΩ/□)以下であることが好ましく、10(LogΩ/□)以上12(LogΩ/□)以下であることがより好ましい。
なお、表面抵抗率の常用対数値は、樹脂の種類、導電剤の種類、導電剤の添加量等により制御される。
ここで、表面抵抗率の測定方法は、次の通り行う。円形電極(例えば、三菱油化(株)製ハイレスターIPの「URプローブ」)を用い、JIS−K6911(1995年)に従って測定する。円形電極は、第一電圧印加電極と板状絶縁体とを備える。第一電圧印加電極は、円柱状電極部と、該円柱状電極部の外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部を一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部とを備える。第一電圧印加電極における円柱状電極部及びリング状電極部と板状絶縁体との間にベルトを挟持し、第一電圧印加電極における円柱状電極部とリング状電極部との間に電圧V(V)を印加したときに流れる電流I(A)を測定し、下記式により、ベルトの転写面の表面抵抗率ρs(Ω/□)を算出する。ここで、下記式中、d(mm)は円柱状電極部の外径を示し、D(mm)はリング状電極部の内径を示す。
式:ρs=π×(D+d)/(D−d)×(V/I)
なお、表面抵抗率は、円形電極(三菱油化(株)製ハイレスターIPのURプローブ:円柱状電極部の外径Φ16mm、リング状電極部の内径Φ30mm、外径Φ40mm)を用い、22℃/55%RH環境下、電圧500V、10秒印加後の電流値を求め算出する。
中間転写体の全体の体積抵抗率は、例えば、転写性の観点から、常用対数値で8(LogΩcm)以上13(LogΩcm)以下であることが好ましい。なお、体積抵抗率の常用対数値は、樹脂の種類、導電剤の種類、導電剤の添加量等により制御される。
ここで、体積抵抗率の測定は、円形電極(例えば、三菱油化(株)製ハイレスターIPのURプローブ)を用い、JIS−K6911(1995年)に従って測定する。測定は表面抵抗率と同一の装置で測定する。但し、円形電極において、表面抵抗率測定時の板状絶縁体に代えて第二電圧印加電極を備える。そして、第一電圧印加電極における円柱状電極部及びリング状電極部と第二電圧印加電極との間にベルトを挟持し、第一電圧印加電極における円柱状電極部と第二電圧印加電極との間に電圧V(V)を印加した時に流れる電流I(A)を測定し、下記式により、ベルトの体積抵抗率ρv(Ωcm)を算出する。ここで、下記式中、tは、ベルトの厚さを示す。
式ρv=19.6×(V/I)×t
なお、体積抵抗率は、円形電極(三菱油化(株)製ハイレスターIPのURプローブ:円柱状電極部Cの外径Φ16mm、リング状電極部Dの内径Φ30mm、外径Φ40mm)を用い、22℃/55%RH環境下、電圧500V、10秒印加後の電流値を求め算出する。
また、上記式に示される19.6の数値は、抵抗率に変換するための電極係数であり、円柱状電極部の外径d(mm)、試料の厚さt(cm)より、πd/4tとして算出される。また、ベルトの厚さは、サンコー電子社製渦電流式膜厚計CTR−1500Eを使用し測定する。
中間転写ベルトの厚さ(平均厚さ)は0.05mm以上0.5mm以下が好ましく、より好ましくは0.06mm以上0.30mm以下、さらに好ましくは0.06mm以上0.15mm以下である。
〔二次転写手段〕
ついで、本実施形態に係る画像形成装置における二次転写手段について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体に対してトナー画像を二次転写する際の圧力を可変可能な圧力可変手段を備えていてもよい。
より具体的には、表面平滑性が高い高平滑記録媒体に対してトナー画像を二次転写する際には高平滑記録媒体と中間転写体との接触領域での圧力を低め、表面平滑性が低い低平滑記録媒体に対してトナー画像を二次転写する際には低平滑記録媒体と中間転写体との接触領域での圧力を高めるよう、二次転写手段での二次転写の際の圧力(例えば中間転写と二次転写ロールとの接触圧)を可変可能な圧力可変手段を備えていてもよい。
また、二次転写手段は、記録媒体の表面平滑性に関する情報を取得する情報取得手段を有し、かつ圧力可変手段が情報取得手段による情報に基づいて二次転写の際の圧力を調整する手段であってもよい。
ここで、画像形成装置においては、記録媒体汎用性や高画質化の要請から、記録媒体の種類(例えば表面に凹凸を有する記録媒体と表面の平滑性が高い記録媒体など)によらずに、高い転写効率を実現し得る技術が求められている。これに対し、画像形成装置が上記の圧力可変手段を備えることで、記録媒体の表面形状つまり凹凸を有するか有しないか(つまり平滑性が低いか高いか)に応じたニップ幅が二次転写部にて形成される。そのため、凹凸を有する(つまり平滑性が低い)記録媒体であっても凹凸の凹部内にまで中間転写体からの圧力が十分に掛かるため、記録媒体の種類によらず安定な転写性能が得られる。
ただし、上記圧力可変手段を備えた画像形成装置において、二次転写部での環境温度(通常は室温(例えば20℃)から60℃の範囲)での粘弾性が高過ぎるトナーや、低過ぎるトナーを用いた場合、画像において白抜け及び色抜けの画像欠陥が発生することがあった。しかし、本実施形態では前述の特定のトナーを用いており、つまり適度な粘弾性を有するトナーを用いる。そのため、画像形成装置が圧力可変手段を備えていても、表面に凹凸を有する記録媒体に画像を形成した際における白抜け及び色抜けの発生が抑制される。
(圧力可変手段)
次に、圧力可変手段について、一例を挙げて説明する。
図2は、図1に示す画像形成装置が二次転写手段に備える圧力可変装置40の構成を示す模式図である。
この圧力可変装置40は、二次転写ロール26を中間転写ベルト20の支持ロール24に巻き付いているベルト部分へ接触させるための加圧力を二次転写ロール26に付与するものである。圧力可変装置40は、二次転写ロール26の回転軸両端部を回転自在に支持する二次転写ユニット41を保持する加圧台42を備えている。この加圧台42は、二次転写ロール26の回転軸に平行な加圧台回転軸43を中心にして回転可能に構成されている。
加圧台42は、加圧台回転軸43よりも二次転写ロール26が配置されている側(図中右側)において、弾性部材としてのバネ部材である引張バネ44及び圧縮バネ45の付勢力を受けて、加圧台回転軸43回りの回転力が生じる構成となっている。この回転力により、二次転写ロール26が中間転写ベルト20に接触し、二次転写ロール26と中間転写ベルト20との間に転写ニップ圧を生じさせる。
第一加圧手段である引張バネ44は、加圧台42を上方から引っ張るように配置されており、加圧台42に対して付勢力を作用させるものである。一方、第二加圧手段である圧縮バネ45は、加圧台42を下方から押し上げるように配置されており、圧縮バネ45の下端位置が、加圧アーム246の回転角度によって上下方向に変位可能に構成されている。この加圧アーム246は、回転駆動源248によって加圧アーム回転軸247を中心に回転駆動するものであり、図示しない制御部により回転駆動源248を制御することで、加圧アーム246が停止する回転角度位置を切り替えることができる。
圧力可変装置40では、二次転写ロール26の軸方向の一端側に設けられる一組の引張バネ44及び圧縮バネ45の付勢力で、当該一端側の加圧力を切り替えることができる。圧縮バネ45の下端には、加圧ステー249が取り付けられており、加圧アーム246が加圧ステー249を上方に押し上げることで、圧縮バネ45による付勢力が加圧台42に作用する構成となっている。
また、圧力可変装置40では、加圧アーム246を図3に示すような回転角度位置(第二回転角度)で停止させた退避状態とすることで、加圧アーム246が圧縮バネ45の下端に取り付けられた加圧ステー249から離れ、圧縮バネ45の圧縮量がゼロ(自然長)となる。このとき、圧縮バネ45の付勢力は加圧台42に作用しないので、当該一端側の加圧力は、引張バネ44のみの付勢力となる。
一方、加圧アーム246を図2に示すような回転角度位置(第一回転角度)で停止させた圧縮バネ加圧状態においては、加圧アーム246が圧縮バネ45の下端に取り付けられた加圧ステー249を押し上げる。これにより、圧縮バネ45が圧縮され、圧縮バネ45の付勢力が加圧台42に作用する。このとき、圧縮バネ45の付勢力によって加圧力が加圧台42に付与される。したがって、二次転写ロール26の一端側に生じる加圧力は、引張バネ44の付勢力と、圧縮バネ45の付勢力とを加算した値となる。
圧力可変装置40によれば、エンボス紙のような表面凹凸の大きな記録紙P(つまり表面平滑性が低い低平滑記録媒体)へ画像形成を行う場合には、二次転写ロール26の幅方向に並べるように配置された二つの加圧アーム246を図2に示す第一回転角度にする。これにより、高い加圧力で二次転写ロール26を中間転写ベルト20へ接触させることができ、記録媒体の凹凸の凹部内にまで中間転写体からの圧力が十分に掛かるため、安定な転写性能が得られる。
また、圧力可変装置40によれば、コート紙のような表面凹凸の小さな記録紙P(つまり表面平滑性が高い高平滑記録媒体)へ画像形成を行う場合には、二つの加圧アーム246を図3に示す第二回転角度にする。これにより、低い加圧力で二次転写ロール26を中間転写ベルト20へ接触させることができ、安定な転写性能が得られる。
(情報取得手段)
次に、情報取得手段について説明する。
情報取得手段としては、まず第1の態様として、画像形成装置の使用者が記録媒体の表面平滑性に関する情報を入力する手段が挙げられる。
即ち、記録紙Pとして、コート紙などの表面平滑性に優れた高平滑記録媒体を用いる場合には、入力手段から高平滑モードとする情報を入力する(例えば操作画面の高平滑モードボタンを押下する)。これに対し、記録紙Pとして、エンボス紙などの表面平滑性に劣る低平滑記録媒体を用いる場合には、入力手段から低平滑モードとする情報を入力する(例えば操作画面の低平滑モードボタンを押下する)。
つまり、入力手段(例えば操作画面)は、次のような情報を取得することが可能な情報取得手段として機能する。即ち、トナー像の二次転写対象となる記録紙Pについて、少なくとも、表面平滑性に優れた高平滑記録媒体であるのか、あるいは高平滑記録媒体よりも表面平滑性が劣る低平滑記録媒体であるのかを把握することが可能な情報である。
入力手段(例えば操作画面)から得られた情報に基づき、図示しない制御部では、高平滑記録媒体にトナー像を二次転写するための高平滑モードと、低平滑記録媒体にトナー像を二次転写するための低平滑モードとで転写モードを切り替える。例えば、操作画面から高平滑モードボタンが押下された場合には、転写モードを高平滑モードに設定する。一方、操作画面から低平滑モードボタンが押下された場合には、転写モードを低平滑モードに設定する。
なお、上記第1の態様に係る情報取得手段を有する場合、表面平滑性が高い高平滑記録媒体と表面平滑性が低い低平滑記録媒体とを区別する方法としては、例えば記録紙Pの種類によって判断する方法が挙げられる。
また、情報取得手段としては、第2の態様として、記録紙Pの表面平滑性を検知する平滑性検知センサーを備える手段が挙げられる。
平滑性検知センサーは、例えば反射型光学センサーからなり、発光素子から発した光を給紙路内の記録紙Pに向けて照射し、記録紙Pの表面で正反射した正反射光を受光素子によって受光する。コート紙等の高平滑記録媒体の表面で得られる正反射光量は、エンボス紙等の低平滑記録媒体の表面で得られる正反射光量よりも多くなる。
平滑性検知センサーは、給紙路内の二次転写位置よりも前の領域に設置される。また、平滑性検知センサーは、図示しない制御部に電気的に接続され、制御部は画像形成装置の主電源が投入された直後の装置起動時に、平滑性検知センサーの校正を実施してもよい。具体的には、発光素子を点灯させて発光素子からの光を白色の案内板の表面で反射させる状態で、求められる正反射光量が得られるように発光素子の発光量(供給電圧)を調整する。このときの供給電圧値を記憶回路に記憶しておき、以降、平滑性検知センサーによって記録紙Pの表面における正反射光量を検知するときには、記憶回路に記憶してある供給電圧値と同じ値の電圧を発光素子に供給する。
画像形成が開始されると、定められたタイミングで給紙路内に送り出された記録紙Pが、平滑性検知センサーに対向する。この状態で、制御部は平滑性検知センサーにより記録媒体表面で得られる正反射光量を検知する。そして、その検知結果が定められた閾値を上回った場合に、記録紙Pを高平滑記録媒体であると判定して、上述した高平滑モードを実施する。一方、正反射光量が定められた閾値を上回らなかった場合には、記録紙Pを低平滑記録媒体であると判定して、上述した低平滑モードを実施する。
そして、画像形成装置が図2及び図3に示す圧力可変装置40を備える場合、低平滑モードが実施されると、圧力可変装置40の加圧アーム246の回転角度位置を図2に示す第一回転角度にするように加圧アーム246の回転駆動源248が制御される。これにより、二次転写ロール26は高い加圧力で中間転写ベルト20へ接触し、高い二次転写ニップ圧が得られる。その後、画像形成動作が開始され、エンボス紙のような表面凹凸の大きな記録紙Pに対して、凹凸の凹部内にまで中間転写体からの圧力が十分に掛かるため、安定な転写性能が得られる。
一方、高平滑モードが実施されると、圧力可変装置40の加圧アーム246の回転角度位置を図3に示す第二回転角度にするように加圧アーム246の回転駆動源248が制御される。これにより、二次転写ロール26は低い加圧力で中間転写ベルト20へ接触し、低い二次転写ニップ圧が得られる。その後、画像形成動作が開始され、コート紙のような表面凹凸の小さな平滑紙に対して、安定な転写性能が得られる。
なお、上記第2の態様に係る情報取得手段を有する場合、表面平滑性が高い高平滑記録媒体と表面平滑性が低い低平滑記録媒体とを区別する方法としては、例えば平滑性検知センサーによる検知結果が定められた閾値を上回るか、上回らないかによって判断する方法が挙げられる。
なお、図示しない制御部は、本実施形態に係る画像形成装置の各部の動作を制御するように構成されている。
具体的には、図示しないが、制御部は、例えば、コンピュータとして構成され、CPU(Central Processing Unit)、各種メモリ[例えばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、不揮発性メモリ]、及び入出力インターフェース(I/O)がバスを介して各々接続された構成となっている。
CPUは、例えば、各種メモリに記憶されているプログラムを実行し、画像形成装置の各部の動作を制御する。なお、CPUが実行するプログラムを記憶するための記憶媒体は、各種メモリに限定されない。例えば、フレキシブルディスクやDVDディスク、光磁気ディスクやUSBメモリ(ユニバーサルシリアルバスメモリ)等(不図示)であってもよいし、通信手段(不図示)に接続された他の装置の記憶装置であってもよい。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
また、トナーの粘度、最大吸熱ピーク温度、及び、各波数における吸光度については、前述した方法により測定した。
(現像剤A1〜A13、及び、B1〜B3)
−スチレンアクリル樹脂粒子分散液の調製−
<樹脂粒子分散液(1)の作製>
スチレン:200部
n−ブチルアクリレート:50部
アクリル酸:1部
β−カルボキシエチルアクリレート:3部
プロパンジオールジアクリレート:1部
2−ヒドロキシエチルアクリレート:0.5部
ドデカンチオール:1部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸アンモニウム6部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が75℃になるまで加熱し、30分間重合した。
次に、
スチレン:110部
n−ブチルアクリレート:50部
β−カルボキシエチルアクリレート:5部
1,10−デカンジオールジアクリレート:2.5部
ドデカンチオール:2部
上記の原料を混合した混合液を入れて乳化し、乳化液を上記フラスコに120分間添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、重量平均分子量32,000、ガラス転移温度53℃、体積平均粒径240nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。前記樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(1)とした。
<樹脂粒子分散液(2)の作製>
スチレン:200部
n−ブチルアクリレート:50部
アクリル酸:1部
β−カルボキシエチルアクリレート:3部
プロパンジオールジアクリレート:1部
2−ヒドロキシエチルアクリレート:0.5部
ドデカンチオール:1.5部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸アンモニウム6部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が75℃になるまで加熱し、30分間重合した。
次に、
スチレン:110部
n−ブチルアクリレート:50部
β−カルボキシエチルアクリレート:5部
1,10−デカンジオールジアクリレート:2.5部
ドデカンチオール:2.5部
上記の原料を混合した混合液を入れて乳化し、乳化液を上記フラスコに120分間添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、重量平均分子量30,000、ガラス転移温度53℃、体積平均粒径220nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。前記樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(2)とした。
<樹脂粒子分散液(3)の作製>
スチレン:200部
n−ブチルアクリレート:50部
アクリル酸:1部
β−カルボキシエチルアクリレート:3部
プロパンジオールジアクリレート:1部
2−ヒドロキシエチルアクリレート:0.5部
ドデカンチオール:1.5部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸アンモニウム7部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が80℃になるまで加熱し、30分間重合した。
次に、
スチレン:110部
n−ブチルアクリレート:50部
β−カルボキシエチルアクリレート:5部
1,10−デカンジオールジアクリレート:2.5部
ドデカンチオール:3.0部
上記の原料を混合した混合液を入れて乳化し、乳化液を上記フラスコに120分間添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、重量平均分子量28,000、ガラス転移温度53℃、体積平均粒径230nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。前記樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(3)とした。
<樹脂粒子分散液(4)の作製>
スチレン:200部
n−ブチルアクリレート:50部
アクリル酸:1部
β−カルボキシエチルアクリレート:3部
プロパンジオールジアクリレート:1部
2−ヒドロキシエチルアクリレート:0.5部
ドデカンチオール:2.0部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸アンモニウム7.5部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が85℃になるまで加熱し、30分間重合した。
次に、
スチレン:110部
n−ブチルアクリレート:50部
β−カルボキシエチルアクリレート:5部
1,10−デカンジオールジアクリレート:2.5部
ドデカンチオール:3.5部
上記の原料を混合した混合液を入れて乳化し、乳化液を上記フラスコに120分間添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、重量平均分子量26,500、ガラス転移温度53℃、体積平均粒径210nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。前記樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(4)とした。
<樹脂粒子分散液(5)の作製>
スチレン:200部
n−ブチルアクリレート:50部
アクリル酸:1部
β−カルボキシエチルアクリレート:3部
プロパンジオールジアクリレート:1部
2−ヒドロキシエチルアクリレート:0.5部
ドデカンチオール:0.8部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸アンモニウム5.5部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が85℃になるまで加熱し、30分間重合した。
次に、
スチレン:110部
n−ブチルアクリレート:50部
β−カルボキシエチルアクリレート:5部
1,10−デカンジオールジアクリレート:2.5部
ドデカンチオール:1.7部
上記の原料を混合した混合液を入れて乳化し、乳化液を上記フラスコに120分間添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、重量平均分子量36,000、ガラス転移温度53℃、体積平均粒径260nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。前記樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(5)とした。
<マゼンタ着色粒子分散液の調製>
・C.I.Pigment Red 122:50部
・イオン系界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製):5部
・イオン交換水:220部
上記成分を混合し、アルティマイザ((株)スギノマシン製)により240MPaで10分処理し、マゼンタ着色粒子分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
<離型剤粒子分散液(1)の調製>
・エステルワックス(日油(株)製WEP−2):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2.5部
・イオン交換水:250部
上記材料を混合して120℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径330nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(1)(固形分量29.1%)を得た。
<離型剤粒子分散液(2)の調製>
・フィッシャートロプシュワックス(日本精鑞(株)製HNP−9):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2.5部
・イオン交換水:250部
上記材料を混合して120℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径340nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(2)(固形分量29.2%)を得た。
<離型剤粒子分散液(3)の調製>
・パラフィンワックス(日本精鑞(株)製FNP0090):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2.5部
・イオン交換水:250部
上記材料を混合して120℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径360nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(3)(固形分量29.0%)を得た。
<離型剤粒子分散液(4)の調製>
・ポリエチレンワックス(東洋アドレ(株)製ポリワックス725):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2.5部
・イオン交換水:250部
上記材料を混合して100℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径370nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(4)(固形分量29.3%)を得た。
<トナーA1の製法>
イオン交換水:400部
樹脂粒子分散液(3):200部
マゼンタ着色粒子分散液:40部
離型剤粒子分散液(2):12部
離型剤粒子分散液(3):24部
上記成分を、温度計、pH計、撹拌機を具備した反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数150rpmにて、30分間保持した。
ホモジナイザー(IKAジャパン(株)製:ウルトラタラクスT50)で分散しながら、ポリ塩化アルミニウム(PAC、王子製紙(株)製:30%粉末品)2.1部をイオン交換水100部に溶解させたPAC水溶液を添加した。その後、50℃まで昇温し、コールターマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、コールター社製)にて粒径を測定し、体積平均粒径を5.0μmとした。その後樹脂粒子分散液(1)115部を追添加し、凝集粒子の表面に樹脂粒子を付着(シェル構造)させた。
続いて、10質量%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70:キレスト(株)製)を20部加えた後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、昇温速度を0.05℃/分にして91℃まで昇温し、91℃で3時間保持した後、得られたトナースラリーを85℃まで冷却し、1時間保持した。その後25℃まで冷却してマゼンタトナーを得た。これを更にイオン交換水にて再分散し、ろ過することを繰り返して、ろ液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで洗浄を行った後、40℃のオーブン中で5時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル(株)製、RY50)を1.5部と、疎水性酸化チタン(日本アエロジル(株)製、T805)を1.0部とを、サンプルミルを用いて10,000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、トナーA1(静電荷像現像用トナーA1)を調製した。得られたトナーA1の体積平均粒子径は5.7μmであった。
<現像剤A1の作製>
トナーA1:8部とキャリア:92部とをVブレンダーにて混合し、現像剤A1(静電荷像現像剤A1)を作製した。
<現像剤A2〜A13、並びに、B1及びB2の作製>
使用する樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液、凝集剤量、合一温度、保持温度、保持時間を表1のように変更したこと以外、トナーA1と同様にして、トナーA2〜A13、並びに、トナーB1及びB2のマゼンタトナーをそれぞれ得た。
また、得られたトナーをそれぞれ用いたこと以外、現像剤A1と同様の方法で、現像剤A2〜A13、並びに、現像剤B1及びB2の静電荷像現像剤をそれぞれ作製した。
<現像剤B3の作製>
使用する樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液、凝集剤量、合一温度、保持温度、保持時間を表1のように変更したこと以外、トナーA1と同様にして、トナーB3のマゼンタトナーを得た。
また、得られたトナーを用いたこと以外、現像剤A1と同様の方法で、現像剤B3の静電荷像現像剤を作製した。
(中間転写ベルトA1〜A4の作製)
中間転写ベルトとして、互いにマイクロゴム硬度の異なる4種類のベルトA1〜A4を用意した。これらは何れも、ポリイミド樹脂層である厚み60μmの基層上に、さらにアクリルゴム層中に平均粒径1.5μmのメラミン粒子を分散させた厚み390μmの弾性層を被覆して構成した。
なお、弾性層に含有させるメラミン粒子の量を変更することで、外周表面のマイクロゴム硬度が異なる4種類のベルトA1〜A4を作成した。
前述の方法で測定した各中間転写ベルトA1〜A4の外周表面のマイクロゴム硬度を、下記表2及び表3に示す。
〔実施例1〜52、及び、比較例1〜12〕
市販の電子写真複写機(Docu Centre Color450、富士ゼロックス(株)製)に対し、表2及び表3に示す現像剤を現像器に充填し、且つ表2及び表3に示す中間転写ベルトを装着した。
(評価)
・高温高湿環境
各実施例及び比較例の電子写真複写機により、高温高湿(28℃、85%RH)環境で、エンボス紙(凹凸を有する記録媒体、特種東海製紙株式会社製、製品名:レザック(登録商標)66)に、低密度の画像(平均画像密度=0.5%)を、1000枚出力した。なお、表面平滑性が低い低平滑記録媒体に対する転写モードを想定し、二次転写位置でのエンボス紙と中間転写ベルトとのニップ圧力を通常時の1.2倍に設定した。
・低温低湿環境
各実施例及び比較例の電子写真複写機により、低温低湿(10℃、15%RH)環境で、エンボス紙(凹凸を有する記録媒体、特種東海製紙株式会社製、製品名:レザック(登録商標)66)に、高密度の画像平均画像密度=50%を、1000枚出力した。なお、表面平滑性が低い低平滑記録媒体に対する転写モードを想定し、二次転写位置でのエンボス紙と中間転写ベルトとのニップ圧力を通常時の1.2倍に設定した。
<白抜け(画像欠陥)評価>
高温高湿環境、及び低温低湿環境のそれぞれで出力された画像のうち最後の画像について、下記の基準で白抜けの発生度合いを評価した。
A(◎):白抜けが目視でもルーペ観察でも確認されなかった。
B(○):白抜けが目視では確認できないが、ルーペ観察(拡大率200倍)では1視野(1000μm×1000μm)に10箇所未満の軽微な抜けが確認された。
C(△):白抜けが目視では確認できないが、ルーペ観察では1視野に10箇所以上の軽微な抜けが確認された。
D(×):白抜けが目視で確認された(便宜的に100と記載)。
前記表より、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上、且つ(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きいとの要件を満たすトナーを用いた各実施例の画像形成装置では、これらの少なくとも一つの要件を満たさないトナーを用いた各比較例の画像形成装置に比べ、白抜けの画像欠陥が抑制されている。
(現像剤A101〜A113、及び、B101〜B103)
−非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製−
<樹脂粒子分散液(101)の作製>
内部を乾燥させた三口フラスコに、テレフタル酸ジメチル60部と、フマル酸ジメチル74部と、ドデセニルコハク酸無水物30部と、トリメリット酸22部と、プロピレングリコール138部と、ジブチルすずオキサイド0.3部と、を添加し、窒素雰囲気下で、反応により生成された水は系外へ除去しながら、185℃で3時間反応させた。その後、徐々に減圧しながら240℃まで温度を上げて、更に4時間反応させた後、冷却した。こうして、重量平均分子量が39,000の非晶性ポリエステル樹脂(101)を作製した。
ついで、不溶分を除去した後の非晶性ポリエステル樹脂(101)200部と、メチルエチルケトン100部と、イソプロピルアルコール35部と、10質量%アンモニア水溶液7.0部と、をセパラブルフラスコに入れ、十分に混合、溶解した後、40℃で加熱撹拌しながら、イオン交換水を送液ポンプを用いて送液速度8g/分で滴下した。液が均一に白濁した後、送液速度15g/分に上げて転相させ、送液量が580部になったところで滴下を止めた。その後、減圧下で溶剤除去を行い、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(101)(樹脂粒子分散液(101))を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒子径は170nm、樹脂粒子の固形分濃度は35%であった。
<樹脂粒子分散液(102)〜(105)の調製>
表4の条件に変更した以外は、樹脂粒子分散液(101)と同様にし、樹脂粒子分散液(102)〜(105)を得た。
<トナーA101の製法>
イオン交換水:400部
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(103):200部
マゼンタ着色粒子分散液:40部
離型剤粒子分散液(2):12部
離型剤粒子分散液(3):24部
上記成分を、温度計、pH計、撹拌機を具備した反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数150rpmにて、30分間保持した。
ホモジナイザー(IKAジャパン(株)製:ウルトラタラクスT50)で分散しながら、ポリ塩化アルミニウム(PAC、王子製紙(株)製:30%粉末品)2.1部をイオン交換水100部に溶解させたPAC水溶液を添加した。その後、50℃まで昇温し、コールターマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、コールター社製)にて粒径を測定し、体積平均粒径を4.9μmとした。その後非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(101)115部を追添加し、凝集粒子の表面に樹脂粒子を付着(シェル構造)させた。
続いて、10質量%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70:キレスト(株)製)を20部加えた後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、昇温速度を0.05℃/分にして91℃まで昇温し、91℃で3時間保持した後、得られたトナースラリーを85℃まで冷却し、1時間保持した。その後25℃まで冷却してマゼンタトナーを得た。これを更にイオン交換水にて再分散し、ろ過することを繰り返して、ろ液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで洗浄を行った後、40℃のオーブン中で5時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル(株)製、RY50)を1.5部と、疎水性酸化チタン(日本アエロジル(株)製、T805)を1.0部とを、サンプルミルを用いて10,000rpmで30秒間混合ブレンドした。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、トナーA101(静電荷像現像用トナーA101)を調製した。得られたトナーA101の体積平均粒子径は5.8μmであった。
<現像剤A101の作製>
トナーA101:8部とキャリア:92部とをVブレンダーにて混合し、現像剤A101(静電荷像現像剤A101)を作製した。
<現像剤A102〜A113、並びに、B101及びB102の作製>
使用する樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液、凝集剤量、合一温度、保持温度、保持時間を表5のように変更したこと以外、トナーA101と同様にして、トナーA102〜A113、並びに、トナーB101及びB102のマゼンタトナーをそれぞれ得た。
また、得られたトナーをそれぞれ用いたこと以外、現像剤A101と同様の方法で、現像剤A102〜A113、並びに、現像剤B101及びB102の静電荷像現像剤をそれぞれ作製した。
<現像剤B103の作製>
使用する樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液、凝集剤量、合一温度、保持温度、保持時間を表5のように変更したこと以外、トナーA101と同様にして、トナーB103のマゼンタトナーを得た。
また、得られたトナーを用いたこと以外、現像剤A101と同様の方法で、現像剤B103の静電荷像現像剤を作製した。
〔実施例101〜152、及び、比較例101〜112〕
市販の電子写真複写機(Docu Centre Color450、富士ゼロックス(株)製)に対し、表6及び表7に示す現像剤を現像器に充填し、且つ表6及び表7に示す中間転写ベルトを装着した。
(評価)
前記同様、高温高湿環境及び低温低湿環境において、<白抜け(画像欠陥)評価>の評価を実施した。
前記表より、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上、且つ(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きいとの要件を満たすトナーを用いた各実施例の画像形成装置では、これらの少なくとも一つの要件を満たさないトナーを用いた各比較例の画像形成装置に比べ、白抜けの画像欠陥が抑制されている。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
40 圧力可変装置
41 二次転写ユニット
42 加圧台
43 加圧台回転軸
44 引張バネ
45 圧縮バネ
246 加圧アーム
247 加圧アーム回転軸
248 回転駆動源
249 加圧ステー
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (13)

  1. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    トナー粒子及び外添剤を含む静電荷像現像用トナーであって、T1=60℃におけるトナーの粘度ηをη(T1)、T2=90℃におけるトナーの粘度ηをη(T2)、T3=130℃におけるトナーの粘度ηをη(T3)としたとき、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.14以下であり、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.15以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が大きい値である静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
    外周表面のマイクロゴム硬度が45以上65以下である中間転写体と、
    前記像保持体の表面に形成された前記トナー画像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、
    前記中間転写体の表面に転写された前記トナー画像を記録媒体に二次転写する二次転写手段と、
    を有する画像形成装置。
  2. 前記静電荷像現像用トナーは、T0=40℃におけるトナーの粘度ηをη(T0)としたとき、(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が−0.12以上であり、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)よりも(lnη(T0)−lnη(T1))/(T0−T1)が大きい値である請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記静電荷像現像用トナーは、(lnη(T1)−lnη(T2))/(T1−T2)が−0.16以下である請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記静電荷像現像用トナーは、(lnη(T2)−lnη(T3))/(T2−T3)が−0.13以上である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記静電荷像現像用トナーが離型剤を含有し、
    前記静電荷像現像用トナー中の前記離型剤のアスペクト比が5以上の個数をa、5より下の個数をbとしたとき、1.0<a/b<8.0である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記静電荷像現像用トナーが離型剤を含有し、
    前記静電荷像現像用トナー中の前記離型剤のアスペクト比が5以上の面積をc、5より下の面積をdとしたとき、1.0<c/d<4.0である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記静電荷像現像用トナーは、最大吸熱ピーク温度が70℃以上100℃以下である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記静電荷像現像用トナーは、最大吸熱ピーク温度が75℃以上95℃以下である請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 前記静電荷像現像用トナーは、結着樹脂として、スチレンアクリル樹脂を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  10. 前記静電荷像現像用トナーは、結着樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  11. 前記中間転写体は、外周表面のマイクロゴム硬度が50以上65以下である請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  12. 前記記録媒体の表面平滑性に関する情報を取得する情報取得手段と、
    前記情報取得手段による前記情報に基づいて、表面平滑性が高い高平滑記録媒体に対して前記トナー画像を二次転写する際には前記高平滑記録媒体と前記中間転写体との接触領域での圧力を低め、表面平滑性が低い低平滑記録媒体に対して前記トナー画像を二次転写する際には前記低平滑記録媒体と前記中間転写体との接触領域での圧力を高めるよう、前記二次転写手段での二次転写の際の圧力を可変可能な圧力可変手段と、
    を有する請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  13. 前記中間転写体は、外周表面を構成する層が弾性材料を含有する層である請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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