JP4004433B2

JP4004433B2 - カラー画像形成方法

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Publication number: JP4004433B2
Application number: JP2003143348A
Authority: JP
Inventors: 良彰赤澤; 利香林
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Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2007-11-07
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機及びプリンタ等の画像形成装置において、電気的潜像又は磁気的潜像を、粉末状トナーにより現像して可視化し、転写媒体（用紙等）上に転写した後、加熱定着するカラー画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機及びプリンタ等の電子写真の分野においては、マシンの小型化、高速化及び高画質化を目指した開発が行われている。小型化に関しては、現像システム及び定着システムを始めとする電子写真プロセスの各分野において検討がなされているが、現像剤の分野で見ると、トナーホッパー等の現像剤充填部分の低容量化、長寿命化の実現が望まれており、その実現の為、少ないトナー量で多くの印刷が可能なトナーの開発が望まれている。
【０００３】
また、高画質化に関しては、現像剤であるトナーの粒度（粒子の大きさ）、電気的特性等を制御し鮮明な画像を得る方法、トナーの発色性、透明性、隠蔽性などの色特性等を制御し鮮明な画像を得る方法、及びトナー中の着色剤含有量を上げる等の試みにより高濃度な画像を得る方法等がなされて来ている。
一方、液体状の記録材（インク）を用いた平板印刷画像においては、電子写真画像と比較して印刷媒体上の記録材の厚みがなく、かつ均質で高濃度な画像が提供される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４２３２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子写真のフルカラー画像では、通常、イエロー、マジェンタ、シアンの各プロセス色トナーと黒トナーとを用い、これらを組み合わせて印刷することにより種々の色再現を達成している。その為、再現される色によって印刷画像の記録材（トナー）の厚みの差が大きく、これらの反射の違いにより平板印刷画像との差異を感ずることになるという問題がある。
この為、電子写真において均質で鮮明な高画質画像を得る為には、厚みのない画像を形成し、かつ所望の画像濃度を得ることが必要である。
【０００６】
しかし、従来に比してより少ないトナー量で十分な画質の画像を形成するには、画像表面の凹凸を抑制し、平滑でかつ均一な画像層を形成することが望ましい。特に、ＰＰＣ（Plain Paper Copy）用の普通紙のような紙繊維が紙面上で絡み合い凹凸を形成しているような場合には、これらの凹凸の状態に応じて適切な画像を形成しなければならないという問題がある。
【０００７】
特許文献１には、ベルト定着方式において、定着画像の表面粗さＲｚが８μｍより小さく、定着画像の表面凹凸のうち最も高い凸部箇所の高さＲmax と表面粗さＲｚとの差が１０μｍを超えないことを特徴とするフルトナー定着方式が開示されている。しかし、さらに詳細には、この開示によって記されている形成画像は、紙面上のトナー付着量が０．９ｍｇ／ｃｍ² 以上の場合であり、トナーを十分に溶融させた通常の定着状態においては、容易に達成され得るものであり、低トナー付着量で画像特性を満足するソリッド画像（べた画像）形成部の状態については記されていない。
【０００８】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、普通紙上に少ないトナー量で画像形成を行った場合でも、所定の画像濃度を得ることが出来、また再現される色毎に形成される画像のトナー層厚の違いによる反射の差が小さく、少ないトナー量で高濃度な画像が得られ、均質で良好な色再現を可能にするカラー画像形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明で使用する転写媒体は所謂電子写真印刷用普通紙であり、その算術平均表面粗さは５〜７μｍである。算術平均表面粗さが７μｍを超える転写媒体上では、トナー層が紙面上で均質な画像層を形成することが困難である為、適切な画像を得ることは難しい。また、本発明記載の転写媒体に代えて、算術平均表面粗さが５μｍ以下である樹脂コート層を有するコート紙、アート紙等、特殊な紙を用いることで、より鮮明な画像を得ることが出来るが、本発明では、特殊な紙を用いることなく、少量のトナーで鮮明な画像を得ることを目的としている。
【００１０】
本発明に係るカラー画像形成方法は、結着樹脂及び着色顔料を含み、該着色顔料を７．５重量％〜２０重量％有し、体積平均粒径Ｄが３〜６．５μｍであるトナーを用い、算術平均表面粗さＲｐが５〜７μｍである転写媒体上に、前記トナーの付着量Ｍが０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ² で画像を形成し、ソリッド画像部の算術平均表面粗さＲｓが、Ｒｓ／Ｒｐ≦０．６×Ｄ／（１０Ｍ／ρ）（ρはトナーの真比重[ｇ／ｃｍ³ ]）の関係式を満たすように定着させることを特徴とする。
【００１１】
このカラー画像形成方法では、転写媒体上に形成された定着後のトナー画像（ソリッド画像（べた画像））の表面粗さを、画像形成前の転写媒体の表面粗さに対して所定の範囲内に制御し、また、トナー中の顔料濃度及びトナーの溶融特性を適切に設計することにより、少ないトナー量で高濃度かつ鮮明な画像を得ることが出来る。
【００１２】
詳しくは、少なくとも結着樹脂及び着色顔料からなり、組成物中に７．５重量％〜２０重量％の顔料を有し、体積平均粒径Ｄが３〜６．５μｍであるトナーを用いて、転写媒体表面上に形成された定着後の単色ソリッド画像（べた画像）部の算術平均表面粗さＲｓと、転写媒体の算術平均表面粗さＲｐ（但し、Ｒｐは５μｍ〜７μｍ）との比であるＲｓ／Ｒｐが、トナーの体積平均粒径Ｄと、単位面積当たりのトナーの付着量Ｍから計算される画像層の厚み１０Ｍ／ρ（但し、ρはトナーの真比重[ｇ／ｃｍ³ ]）との比であるＤ／（１０Ｍ／ρ）の０．６倍以下にすることにより、少ないトナー量で形成された画像であっても、所望の画像濃度を得ることが出来る。
【００１３】
転写媒体の平均表面粗さと定着後画像の平均表面粗さとの比がＤ／（１０Ｍ／ρ）の０．６倍を超える場合、少ないトナー量の画像においては、形成画像の平滑性が劣ると共に、転写媒体表面の凹凸の影響をより助長することとなり、十分な画像濃度及び適度な光沢を得ることが出来なくなる。
【００１４】
本発明では、近年の電子写真装置の小型化、高画質化の要望に応え、現像剤充填部分の低容量化、長寿命化を実現すべく、０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ² の少ないトナー付着量で画像を形成する。０．２ｍｇ／ｃｍ² に満たないトナー付着量で、算術平均表面粗さが５〜７μｍの普通紙上に画像を形成した場合、粉末状トナーでは十分に紙面を覆うことが出来ず、適切な画像を得ることは難しい。また、０．４ｍｇ／ｃｍ² を超えるトナー付着量で、画像を形成した場合、単色での発色性等には優れるが、グリーン及びブルー等の二次色を始めとするフルカラー画像形成時には、異なる色のトナーを積層させて発色させる為、再現させる色によって画像層の厚みが変わり、印刷画像面に大きな光沢差を生じることとなり望ましくない。
【００１５】
本発明においては、より少ないトナー量で形成画像が十分に発色する為には、トナー組成中に含まれる着色剤である顔料の濃度が７．５〜２０重量％であることが望ましい。トナー組成中の顔料濃度が７．５重量％に満たない場合、転写媒体を覆うトナー画像層の厚みで発色に必要な十分な分光反射特性が得られず、十分な光学濃度が得られない。また２０重量％を超えると、定着時に溶融する樹脂成分が減少する為、定着特性が劣化し、望ましい画像状態が得られなかったり、透明度の低下による二次色再現性の劣化を引き起こし望ましくない。
【００１６】
具体的には、形成される画像の厚み、即ち、少ないトナー量で形成される画像においては、トナー組成物中に含まれる顔料を増加させることが望ましい。より詳しくは、画像形成に用いられるトナー量が０．３ｍｇ／ｃｍ² である場合では７．５〜１５重量％、０．２ｍｇ／ｃｍ² である場合では１０〜２０重量％程度が望ましい。
【００１７】
本発明に係るカラー画像形成方法は、前記トナーは、３〜１０重量％の離型剤を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るカラー画像形成方法では、トナーの組成物中にワックス類等の離型剤を３〜１０重量％含有させることで、画像を転写媒体上に定着させる定着部材にオイルを供給することなく、所望の画像を形成することが出来る。トナー組成物の離型剤が３重量％に満たない場合は、定着部材からの剥離性に劣り、所謂オフセットを引き起こすので適当でない。また、１０重量％を超える場合は、保存安定性に劣るので実用的でない。
【００１９】
本発明に係るカラー画像形成方法は、前記トナーは、その１／２が軟化し流出する１／２フロー軟化点温度が９５℃〜１３０℃であることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーの特性として、１／２フロー軟化点温度Ｔｍが９５℃から１３０℃になるように設計することが望ましい。Ｔｍが９５℃に満たない場合には、保存安定性に劣り、現像装置内におけるストレス等により帯電付与部材への融着等を引き起こす可能性があり望ましくない。また、Ｔｍが１３０℃を超えると、溶融不足による定着性の劣化、及び所望の色特性が得られない等の問題を引き起こす可能性がある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーは、結着樹脂及び着色顔料を含み、必要に応じて帯電制御剤やワックス類等を添加して製造される。
【００２６】
本発明に係るカラー画像形成方法のトナーに用いる結着樹脂としては、公知の樹脂を含む広い範囲から選択出来る。例えば、ポリスチレンやスチレン−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリビニルブチラール樹脂等を挙げることが出来、これらの樹脂のうちの何れかが、単独で又は２種類以上の併用で用いられる。
また、これらの樹脂は、合成段階から結晶性ワックス類及び非相溶性物質を予め微分散されたものでも良い。中でも、特に、樹脂弾性等の熱的性質に優れたポリエステル樹脂又はポリエーテルポリオール樹脂を主成分として構成されることが望ましい。
【００２７】
本発明に係るカラー画像形成方法のトナーに用いられる着色用イエロー顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７のジスアゾ顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４又は９７のモノアゾ顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９３又は１２８の縮合アゾ顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８０又は１９４のベンズイミダゾロン顔料等を挙げることが出来る。着色用マジェンタ顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２又は２０２のキナクリドン顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７のレーキアゾ顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９，１９０又は２２４のペリレン顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１８４又は１８５のナフトール−ベンズイミダゾロン顔料等を挙げることが出来る。着色用シアン顔料としては、公知のフタロシアニン顔料を挙げることが出来るが、特にＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：４等を用いることが出来る。黒トナー用の着色剤としては、種々のカーボンブラック等公知のものを用いることが出来る。
【００２８】
本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーには、結着樹脂及び着色剤以外の添加剤、例えば帯電制御剤及びワックス類等を含んでも良い。トナー用の帯電制御剤としては、正帯電性であれば４級アンモニウム塩、負帯電性であればアルキルサリチル酸の金属塩等に代表される無色の帯電制御剤を使用することが望ましい。
また、ワックス類には、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成ワックス、カルナバワックス、ライスワックス等の天然ワックス、シリコーン系、高級脂肪酸、ポリオレフィン系、低分子重合体等が好適に用いられ、これらの１種類又は２種類以上を添加して使用することが出来る。
【００２９】
本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーの製造方法は、結着樹脂、着色剤、又は予め結着樹脂中に着色剤を予備分散させた所謂マスターバッチ組成物等の主成分に、必要に応じて帯電制御剤、ワックス類及び分散剤等の添加材料を混合機で乾式混合した後、熱溶融混練して均一分散させ、粉砕し分級する工程で行なわれる。
混合機は、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）、スーパーミキサー（川田社製）、メカノミル（岡田精工社製）等のヘンシェルタイプの混合装置、オングミル（ホソカワミクロン社製）、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所製）、コスモシステム（川崎重工業社製）等の装置を用いれば良い。
【００３０】
混練機は、ＴＥＭ−１００Ｂ（東芝機械製），ＰＣＭ−６５／８７（池貝製）等の１軸若しくは２軸のエクストルーダー、又はニーディックス（三井鉱山社製）等のオープンロール方式のものを用いれば良い。特に溶融混練操作においては、添加剤を効率良く分散させる為に、溶融時の樹脂粘度が下がり過ぎないよう、低温度での高シェア混練が望ましく、特にオープンロール方式のもの等が望ましい。
【００３１】
トナー粒子の粉砕には、ジェット気流を用いた衝突式気流粉砕機、機械式粉砕機等を用いることが出来、風力等による分級を施して所定粒度（粒子の大きさ）に調整する。
また、本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーは、水溶液中又は溶剤中で粒子を生成する懸濁法、乳化凝集法、液中乾燥法等のいわゆる重合法により得ることも出来る。
このようにして製造されたトナー粒子は、体積平均粒径が３〜６．５μｍで、粒度分布はよりシャープな分布を有するものが良いが、通常の粉砕法で得られる粒度のものが使用出来る。具体的には、体積平均粒径Ｄ５０に対し、０．５×Ｄ５０以下の粒子が２０ｐｏｐ％以下、２×Ｄ５０以上の粒子が２ｖｏｌ％以下であるように調整することが望ましい。
【００３２】
トナー粒子には、用途に応じて、流動化剤、帯電調整・表面抵抗調製剤等の外添を施して使用すれば良い。これらに使用する無機微粉体としては、例えば、シリカ微粉体、酸化チタン微粉体、アルミナ微粉体等を挙げられることが出来る。また、無機微粉体は、必要に応じて、疎水化及び帯電性コントロールを行なう目的でシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、又はその他の有機ケイ素化合物のような処理剤で処理されていることも好ましい。処理剤は２種類以上使用しても良い。
他の添加剤としては、例えばテフロン（登録商標）、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデン、シリコーンオイル粒子（約４０％のシリカ含有）のような滑剤が好適に用いられる。また、トナー粒子と逆極性の白色微粒子を現像性向上剤として少量用いても良い。
【００３３】
以下に、本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーの製造方法を、それを示す図１のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、結着樹脂として、ガラス転移温度Ｔｇ＝６０℃、１／２フロー軟化温度Ｔｍ＝１１０℃のポリエステル樹脂、予め結着樹脂中に４０重量％の濃度で予備混練分散させた各色顔料の混練物、及び帯電制御剤をヘンシェルミキサーに投入し、１０分間混合した原材料混合物を得る（Ｓ２）。
【００３４】
製造するトナーの所望の顔料濃度に応じて、各組成材料は、下記に示す条件を満たす量をそれぞれ投入する。
トナー中顔料濃度Ｃ重量％のトナーを製造する場合の原材料投入量は、
結着樹脂ポリエステル系樹脂（９６−Ｙ）重量部
顔料混練物Ｙ重量部
カルナバワックス（軟化点８３℃）４重量部
帯電制御剤アルキルサリチル酸金属塩２重量部
但し、Ｃ／１００＝０．４×Ｙ／１００を満たす。
【００３５】
尚、顔料は、マジェンタ顔料としてＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２を、シアン顔料としてＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５−３を、イエロー顔料としてＣ．Ｉ．ピグメントイエロー７４を用い、トナー中顔料濃度を７．５重量％〜２０重量％に調整し原材料混合サンプルを得る。
また、結着樹脂の１／２フロー軟化点温度Ｔｍは、高化式フローテスター（（株）島津製作所製、ＣＦＴ−５００）を用い、サンプルの半分が流出する温度を測定したものである（試料：１ｇ、昇温速度：６℃／分、荷重：２０ｋｇ／ｃｍ² 、ノズル：１ｍｍφ×１ｍｍ）。
【００３６】
得られた原材料は、三井鉱山（株）製ニーディックスＭＯＳ１４０−８００の混練機で溶融混練分散させる（Ｓ４）。
本実施の形態１における混練条件は、フロントロールの供給側温度７５℃、排出側温度５０℃、バックロールの供給側温度、排出側温度共に２０℃、フロントロール回転数７５ｒｐｍ、バックロール回転数６０ｒｐｍ、原材料供給速度１０ｋｇ／ｈである。尚、全てのサンプルで混練分散工程における赤外線非接触温度計による混練材料の温度は、何れの混練ポイントにおいても１２０℃以下である。
【００３７】
尚、溶融混練分散には、図２に示す混練分散処理装置（混練機）を使用しても良い。この混練分散処理装置１は、加熱手段２を備え外周面に螺旋状に複数の溝３が形成された第１混練ロール４と、冷却手段５を備え外周面に螺旋状に複数の溝６が形成された第２混練ロール７とを備えている。
第１混練ロール４及び第２混練ロール７は、外形が略直方体で一面にのみ開口部を有する中空容器であるケーシング８の第１側壁９と、第１側壁９に対向する第２側壁１０との内面側に、図示しない軸受によって回転自在に支持されている。第１混練ロール４と第２混練ロール７とは、互いに相手ロールに臨む外周面同士により間隙が形成され、また、それぞれの軸線が同一平面内で平行になるように配置されている。
【００３８】
第１混練ロール４及び第２混練ロール７は、歯車等を介して電動機等の駆動手段にそれぞれ接続される。これによって、第１混練ロール４と第２混練ロール７とは、矢符１１と矢符１２とで示すそれぞれ異なる方向、即ち互いに逆方向に軸線回りに回転する。
第１混練ロール４が備える加熱手段２は、第１混練ロール４を加熱する加熱媒体である例えば温水又は温オイル等を供給する第１供給源１５と、加熱媒体を供給する配管路１６ａ，１６ｂと、配管路１６ａに設けられ加熱媒体の供給量を調整する流量調整弁１７と、第１供給源１５に設けられ加熱媒体を加熱するヒータ１９と、第１混練ロール４の混合物の供給側である一端部２１の温度を検出する温度センサ１３ａ、及び混合物の排出側である他端部２２の温度を検出する温度センサ１３ｂと、温度センサ１３ａ，１３ｂの検出出力に応答して、ヒータ１９への通電をオン／オフ制御する第１制御装置１４とを含んでいる。
【００３９】
第１混練ロール４の内部には、加熱媒体を流動させる為の液密空間が形成され、更にその液密空間に対する供給口と排出口とが形成され、供給口に配管路１６ａが接続され、排出口に配管路１６ｂが接続されている。これによって、加熱手段２の構成により第１混練ロール４を加熱することが出来る。
温度センサ１３ａ，１３ｂは、接触式又は放射温度計のような非接触式の何れであっても良く、この温度センサ１３ａ，１３ｂの検出出力に応答する第１制御装置１４の制御動作により、第１混練ロール４の一端部２１及び他端部２２の温度を所望の値に保持することが可能になる。
【００４０】
第２混練ロール７が備える冷却手段５は、第２混練ロール７を冷却する冷却媒体である例えば水等を供給する第２供給源２３と、冷却媒体を供給する配管路２４ａ，２４ｂと、配管路２４ａに設けられ冷却媒体の供給量を調整する流量調整弁２５と、第２供給源２３に設けられ冷却媒体を冷却するクーラント２６と、第２混練ロール７の一端部２７の温度を検出する温度センサ２９ａ、及び他端部２８の温度を検出する温度センサ２９ｂと、温度センサ２９ａ，２９ｂの検出出力に応答しクーラント２６の動作を制御する第２制御装置３０とを含んでいる。
【００４１】
第１混練ロール４と同様に、第２混練ロール７の内部には、冷却媒体を流動させる為の液密空間が形成され、更にその液密空間に対する供給口と排出口とが形成され、供給口に配管路２４ａが接続され、排出口に配管路２４ｂが接続されている。これによって、冷却手段２の構成により第２混練ロール７を冷却することが出来る。温度センサ２９ａ，２９ｂの検出出力に応答する第２制御装置３０の制御動作により、第２混練ロール７の一端部２７及び他端部２８の温度を所望の値に保持することが可能になる。
【００４２】
上述したような構成の混練分散処理装置１では、第１及び第２混練ロール４，７により形成された間隙付近に、少なくとも結着樹脂と着色用イエロー顔料とを含む混合物が、例えば投入装置１８から供給される。互いに逆方向に周速度差を設けて軸線まわりに回転する第１及び第２混練ロール４，７は、外周面にそれぞれ形成された溝３，６により、投入装置１８から供給された混合物に高い剪断応力を加えながら混練する。
【００４３】
第１混練ロール４の溝３及び第２混練ロール７の溝６により、混合物は、一端部２１，２７から他端部２２，２７に向う矢符３１が示す方向に搬送されながら、順次圧縮、溶融、均質分散の過程を経る途上において、剪断作用を幾度も受けるので、着色用顔料が結着樹脂中に分散される。このとき、第１混練ロール４の温度制御を行うことにより、混合物の温度は、結着樹脂を構成する主たる成分樹脂、即ちポリエステル樹脂又はポリエーテルポリオール樹脂のガラス転移温度Ｔｇの２倍以下に保持される。尚、溶融混練分散処理された混合物は、矢符３２に示す方向に、第１及び第２混練ロール４，７の間隙から排出される。
【００４４】
このようにして得られた混練物は、冷却（Ｓ６）、粗砕（Ｓ８）の工程を経て、ジェット式粉砕機によって微粉砕した（Ｓ１０）後、風力分級を行い（Ｓ１２）、コールターマルチサイザーIIで粒度を確認しながら、３μｍ〜６．５μｍの所定の体積平均粒径で、各々０．５×Ｄ５０以下の粒子が２０ｐｏｐ％以下、２×Ｄ５０以上の粒子が２ｖｏｌ％以下の粒度分布を有するトナー粉末に調整する。
【００４５】
得られたトナー粒子１００重量％と、シランカップリング剤及びジメチルシリコーンオイルで表面処理している疎水性シリカ微粉体（ＢＥＴ比表面積１２０ｍ² ／ｇ）１．０重量％とを混合して、負摩擦帯電性のトナーを調製し、図３に示すトナーＴＭ−２〜ＴＭ−５，ＴＣ−１，ＴＣ−２，ＴＹ−１を得た（Ｓ１４）。
得られた各トナーを、シリコンコートされた平均粒径６０μｍのフェライトコアキャリアに、トナー濃度が５重量％となるようにそれぞれ調整して混合し、２成分の現像剤とした。
【００４６】
シャープ社製ＡＲ−Ｃ２８０を用いてシャープ社製専用紙（品番：ＳＦ−４ＡＭ３）上に所定のトナー付着量になるように調整して２０ｍｍ×５０ｍｍのソリッド画像（べた画像）を印字させ、加熱定着ローラ径が４０ｍｍ、加圧ローラとのニップ幅が６ｍｍで、プロセススピードが１１７ｍｍ／ｓｅｃのオイルレス外部定着機を用い、トナーＴＭ−１〜５、ＴＣ−１、ＴＣ−２、ＴＹ−１で得られた画像サンプルは加熱ローラ表面温度１８０℃、それ以外のトナーＴＭ−２，３で得られた画像サンプルは１６０℃で定着させ、評価画像を作成した。尚、本実施の形態１で用いた転写紙の算術平均表面粗さは５．５μｍであった。
【００４７】
画像を作成する転写紙及び作成した画像サンプルの紙面上の算術平均表面粗さは、キーエンス社製超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５５０で、２０倍の対物レンズを用いて画像を測定し、ＶＫ−８５５０専用計測ソフトを用いて、測定画像の任意の場所、方向に長さ５００μｍの範囲で計測した凹凸形状より算出した。これらの計測を異なる任意の部分２０ヶ所で行い、それぞれの計測で得られた算術平均表面粗さ２０点の平均値を代表値として採用した。尚、本測定における各計測で得られる算術平均表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４表面粗さ−定義に準じた計算式を用いて算出されたものである。
【００４８】
また、画像サンプルの光学濃度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８分光測色濃度計により測定し、各色に対して得られた光学濃度が、マジェンタ画像の場合１．２以上、シアン画像の場合１，４以上、イエロー画像の場合１．０以上であれば、良好と判断した。
その結果、図３に示すように、０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ² の低トナー量で形成した何れの画像サンプルにおいても、所望の画像濃度が得られ、このときの転写紙及び形成画像の算術平均表面粗さの比Ｒｓ／Ｒｐは、Ｄ／（１０Ｍ／ρ）で計算される比（但し、ρ＝１．１ｇ／ｃｍ³ ）の０．６倍以下であった。
【００４９】
また、トナーＴＭ−２，３をシャープ推奨紙（品番：Hammermill-10326-7）上に所定のトナー付着量になるように調整して、２０ｍｍ×５０ｍｍのソリッド画像を印字させ、定着温度１６０℃で定着させた画像を用いて、同様に評価を行った。尚、本実験例で用いた転写紙の算術平均表面粗さは６．１μｍであった。
これらの画像サンプルにおいても、図３に示すように、所望の画像濃度が得られ、このときの転写紙及び形成画像の算術平均表面粗さの比Ｒｓ／Ｒｐは、Ｄ／（１０Ｍ／ρ）で計算される比（但し、ρ＝１．１ｇ／ｃｍ³ ）の０．６倍以下であった。
【００５０】
（比較例１）
実施の形態１で作成したトナーＴＭ−２，４を、シャープ社製専用紙（品番：SF-4AM3）上に所定のトナー付着量になるように調整して、２０ｍｍ×５０ｍｍのソリッド画像を印字させ、定着温度を１４０℃として実施の形態１と同様に評価画像を作成し、評価を行った。
その結果、図４に示すように、本比較例１で得られた何れの画像サンプルも所望の画像濃度が得られず、このときの転写紙及び形成画像の算術平均表面粗さの比Ｒｓ／Ｒｐは、Ｄ／（１０Ｍ／ρ）で計算される比（但し、ρ＝１．１ｇ／ｃｍ³ ）の０．６倍を超えていた。
【００５１】
実施の形態２．
トナー中の顔料濃度Ｃを１０重量％、ワックス添加量Ｘを３重量％、１０重量%にする以外は実施の形態１と同様にしてトナーを製造し、図５に示す重量平均粒径６．５μｍのトナーＴＭ−６、７を得た。
尚、トナーＴＭ−６、７の組成は、以下の割合になるように調整した。
結着樹脂ポリエステル系樹脂（８８−Ｗ）重量部
顔料混練物２５重量部
カルナバワックス（軟化点８３℃）Ｘ重量部
帯電制御剤アルキルサリチル酸金属塩２重量部
但し、Ｃ／１００＝０．４×Ｙ／１００を満たす。
【００５２】
得られたトナーを用いて、実施の形態１と同様の条件で、シャープ社製専用紙（品番：ＳＦ−４ＡＭ３）でトナー付着量０．３ｍｇ／ｃｍ² となるように調整し、作成した画像サンプルを評価すると共に、実施の形態１で用いたオイルレス定着器を用いて、トナーＴＭ−２と共にホットオフセット性評価及び高温保存安定性試験を行った。
【００５３】
ホットオフセット性評価は、シャープ社製専用紙（品番：ＳＦ−４ＡＭ３）の通紙方向の紙先端部分の１０ｍｍから２０ｍｍの間で、トナー付着量０．３ｍｇ／ｃｍ² となるように調整して、幅１０ｍｍの未定着帯状ソリッド画像を形成し、定着温度を変化させる以外は実施の形態１と同様の条件で定着させた場合の、定着ローラ上のトナー汚れの発生有無を確認した。トナー汚れの発生する定着温度が１８０℃未満の場合、オイルレス定着器への適用は望ましくないと判断した。
【００５４】
保存安定性試験は、得られたトナー１５０ｇを５００ｍｌボトルに密閉し、５０℃の恒温槽で４８時間放置し、８時間の常温冷却後に、ロータップを用いて目開き１００μｍのメッシュを通過させ、メッシュ上に残存したトナーの量が１ｇ以下であれば良好と判断した。
その結果、図５に示すように、何れのトナーにおいても所望の画像を得ることが出来たと共に、オイルレス定着器においても十分なホットオフセット性能を示し、高温保存安定性にも優れていた。
【００５５】
（比較例２）
ワックス添加量Ｘを２重量％、１５重量％とする以外は実施の形態２と同様に図５に示すトナーＴＭ−８，９を製造し、実施の形態２と同様の評価を行った。その結果は、図５に示すように、ワックス添加量が２重量％のトナーにおいては、十分なホットオフセット性能を示さず、また、ワックス添加量が１５重量％のトナーにおいては、保存安定性試験においてブロッキングが発生し、望ましくないものであった。
【００５６】
実施の形態３．
トナー組成中の結着樹脂に、ガラス転移温度Ｔｇ＝６０℃、１／２フロー軟化点温度Ｔｍ＝９５℃，１３０℃のポリエステル樹脂を使用し、マジェンタ顔料Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２を１０重量％にする以外は実施の形態１と同様にしてトナーを製造し、図６に示すトナーＴＭ−１０，１１を得た。
得られたトナーＴＭ−１０，１１を用いて、実施の形態１と同様の条件でトナー付着量０．３ｍｇ／ｃｍ² となるように調整し、作成した画像サンプルを評価すると共に、得られたトナーＴＭ−１０，１１の定着強度試験を行ったところ、図６に示すように、何れも良好な結果を示した。
【００５７】
画像サンプルの定着強度試験は、印字面を中にして折り曲げた後、８５０ｇのローラを一定加圧になるように一往復転がすことにより、折り曲げ部分に荷重を与え、折り曲げ部分の印字紙上トナー層を所定のハケで５回こすり払うことにより実施した。
ここで、折り曲げ部分に出来たライン幅を目視することにより、次の４段階に分けて読み取った。
○：幅が約０．３ｍｍ未満でかなり細く、トナー層がよく溶融し定着している。
△：幅が約０．５ｍｍ程度で実用上問題ないレベル。
×：幅が広くかなり乱れており、トナー層が定着していない。
【００５８】
（比較例３）
トナー組成中の結着樹脂に、ガラス転移温度Ｔｇ＝６０℃、１／２フロー軟化点温度Ｔｍ＝８９℃，１４０℃のポリエステル樹脂を使用する以外は、実施の形態３と同様にしてトナーを製造し、図６に示すトナーＴＭ−１２，１３を得て評価を行った。
その結果は、図６に示すように、それぞれ保存安定性又は定着強度試験において、十分な性能を満たしておらず、望ましくないものであった。
【００５９】
実施の形態４．
図７は、本発明に係るカラー画像形成方法の実施の形態４に好適に使用される画像形成装置の正面から見た縦断面を示す模式的断面図である。この画像形成装置１００は、給紙トレイ５０、排紙トレイ６３、定着ユニット５２、画像形成部９０、転写搬送ベルトユニット４８及び温湿度センサ５３を備えている。
給紙トレイ５０は、画像形成装置１００の下段に設けられ、画像を記録する為の用紙を蓄積し、排紙トレイ６３は、画像形成装置１００の中段左側部に設けられ、印刷済みの用紙をフェイスアップで載置する。
【００６０】
定着ユニット５２は、排紙トレイ６３に近接して、用紙の流れの上流側に設けられ、ヒートローラ６１及び加圧ローラ６２を有している。ヒートローラ６１の温度は、図示しない温度検出器の検出値に基づき、所定の温度になるように制御されている。ヒートローラ６１及び加圧ローラ６２は、トナー像が転写された用紙を挟んで回転し、ヒートローラ６１の熱により、用紙にトナー像を熱圧着させ定着させる。
【００６１】
画像形成部９０は、定着ユニット５２の用紙の流れの上流側、画像形成装置１００の中段に設けられており、用紙の流れに沿って並設されたブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色用の４つの画像形成ステーション（画像形成手段）から構成されている。４つの画像形成ステーションは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いて多色画像を形成する為に、各色に応じた４種類の潜像を形成するように、それぞれ露光ユニット４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ、現像器４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ、感光体ドラム４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ、クリーナユニット４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ、及び帯電器４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの４つの部材を備えている。尚、上記ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）に対応するように付加している。
【００６２】
尚、以下では、各色に応じて設けられた上記４つの部材のうち、特定の色に対応する部材を指定する場合を除いて、各色に対して設けられた部材をまとめて、露光ユニット４１、現像器４２、感光体ドラム４３、クリーナユニット４４、帯電器４５と記載する。
露光ユニット４１は、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（Electro Luminescence），ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の書込みヘッド、又はレーザ照射部、反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）であり、ここではＬＳＵを用いている。露光ユニット４１は、入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム４３上に画像データに応じた静電潜像を形成する。
【００６３】
現像器４２は、感光体ドラム４３上に形成された静電潜像を、上記各色の本発明に係るトナーにより顕像化する。
感光体ドラム４３は、各画像形成ステーションの中心部に配置され、その周面に、入力された画像データに応じた静電潜像やトナー像を形成する。
クリーナユニット４４は、感光体ドラム４３の周面上に形成された静電潜像が現像され、転写された後に、感光体ドラム４３の周面上に残留したトナーを除去・回収する。
【００６４】
帯電器４５は、感光体ドラム４３の周面を所定の電位に均一に帯電させる。帯電器４５は、感光体ドラム４３に接触するローラ型又はブラシ型の他に、感光体ドラム４３に接触しないチャージャ型等が用いられる。
転写搬送ベルトユニット４８は、各感光体ドラム４３の下方に配置され、転写ベルト４７、用紙の下流側で転写ベルト４７を張架する転写ベルト駆動ローラ７１、用紙の上流側で転写ベルト４７を張架する転写ベルトテンションローラ７３、転写ベルト４７の中間部に設けられた転写ベルト従動ローラ７２，７４、各感光体ドラム４３の下部に接するように設けられた各転写ローラ４６（４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ）、及び転写ベルト４７の復側の下方に設けられた転写ベルトクリーニングユニット４９を備えている。
【００６５】
尚、以下では、各色に対応した４つの転写ローラ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄをまとめて転写ローラ４６と記載する。
転写ローラ４６は、転写ベルトユニット４８のハウジングに回転可能に支持されており、直径８〜１０ｍｍの金属軸をベースとし、その表面は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合体）又は発泡ウレタン等の導電性の弾性材によって覆われている。転写ローラ４６は、この導電性の弾性材により、用紙に対して、トナーの帯電極性とは逆極性の高電圧を均一に印加することが出来、感光体ドラム４３の周面に形成されたトナー像を、転写ベルト４７上に吸着されて搬送される用紙（転写媒体）に転写する。
【００６６】
転写ベルト４７は、厚さ１００μｍ程度のポリカーボネイト、ポリイミド、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン重合体、エチレンテトラルフルオロエチレン重合体等のフィルムで無端状に形成され、感光体ドラム４３及び転写ローラ４６間を通過するように張架されている。この転写ベルト４７上又は転写ベルト４７上に吸着されて搬送される用紙上に、感光体ドラム４３で形成された各色のトナー像を順次転写することにより、多色トナー像を形成する。
【００６７】
転写ベルトクリーニングユニット４９は、転写ベルト４７上のプロセス制御用のトナー、及び感光体ドラム４３との接触により転写ベルト４７に付着したトナーを除去し回収する。
温湿度センサ５３は、画像形成装置１００内の温度や湿度を検出し、急激な温度変化及び湿度変化がないプロセス部近傍に設置されている。
【００６８】
このような構成の画像形成装置１００の画像形成ステーションでは、露光ユニット４１が、入力された画像データに基づいて、所定のタイミングで露光することにより、感光体ドラム４３上に静電潜像が形成される。次いで、現像部４２により静電潜像が顕像化した本発明に係るトナーによるトナー像が形成され、このトナー像が転写ベルト４７上に吸着されて搬送される用紙上に転写される。
転写ベルト４７は、転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７３、転写ベルト従動ローラ７２，７４及び転写ローラ４６により回転駆動しているので、各色成分のトナー像が、転写ベルト４７上に吸着されて搬送される用紙上に、順次重ねて転写され、多色トナー像が形成される。
【００６９】
以下に、このような構成の画像形成装置１００による本発明に係るカラー画像形成方法について説明する。
画像形成装置１００は、画像データが入力されると、入力された画像データに応じて、露光ユニット４１が露光し、感光体ドラム４３上に静電潜像を形成する。現像器２は、この静電潜像を本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーによるトナー像に現像する。
【００７０】
一方、給紙トレイ５０に蓄積された用紙は、ピックアップローラ５６により、一枚ずつ分離されて用紙搬送経路Ｓに搬送され、レジストローラ５４で一旦保持される。レジストローラ５４は、図示しないレジスト前検知スイッチの検知信号に基づき、感光体ドラム４３上のトナー像の先端が、用紙の画像形成領域の先端に合うように制御されたタイミングにより、用紙を感光体ドラム４３の回転に合わせて転写ベルト４７へ搬送する。用紙は、転写ベルト４７上に吸着されて搬送される。
【００７１】
感光体ドラム４３から用紙へのトナー像の転写は、転写ベルト４７を介して感光体ドラム４３に対向して設けられた転写ローラ４６により行われる。転写ローラ４６には、トナーとは逆極性を有する高電圧が印加されており、これによって、用紙にトナー像が転写される。転写ベルト４７により搬送される用紙には、各色に応じた４種類のトナー像が順次重ねられる。
その後、用紙は、定着ユニット５２に搬送され、熱圧着により用紙上にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙トレイ６３へ搬送される。
【００７２】
用紙へのトナー像の転写が終了すると、クリーナユニット４４が、感光体ドラム４３に残留したトナーの回収・除去を行う。また、転写ベルトクリーニングユニット４９は、転写ベルト４７に付着したトナーの回収・除去を行って、一連の画像形成動作を終了する。
尚、本実施の形態は、転写ベルト４７上に用紙を担持し、各感光体ドラム４３に形成されたトナー像を、用紙上で重ね合わせる直接転写方式のカラー画像形成方法であるが、本発明は、転写ベルト上に各感光体ドラムに形成されたトナー像を重ね転写した後、用紙に一括して再度転写して多色画像を形成する中間転写方式のカラー画像形成方法にも適用可能であり、本実施の形態と同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
本発明に係るカラー画像形成方法によれば、普通紙上に少ないトナー量で画像形成を行った場合でも、所定の画像濃度を得ることが出来、また再現される色毎に形成される画像のトナー層厚の違いによる反射の差が小さく、少ないトナー量で高濃度な画像が得られ、均質で良好な色再現を可能にするカラー画像形成方法を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーの製造方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図２】本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーの製造方法の実施の形態に使用される混練分散処理装置を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーを示す一覧図表である。
【図４】本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナーに対する比較例を示す一覧図表である。
【図５】本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナー、及びそれに対する比較例を示す一覧図表である。
【図６】本発明に係るカラー画像形成方法に用いるトナー、及びそれに対する比較例を示す一覧図表である。
【図７】本発明に係るカラー画像形成方法の実施の形態に好適に使用される画像形成装置の縦断面を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１混練分散処理装置
２加熱手段
３，６溝
４第１混練ロール
５冷却手段
７第２混練ロール
８ケーシング
１３ａ，１３ｂ，２９ａ，２９ｂ温度センサ
１４第１制御装置
１５第１供給源
１６ａ，１６ｂ，２４ａ，２４ｂ配管路
１９ヒータ
２３第２供給源
２６クーラント
３０第２制御装置
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ露光ユニット
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ現像器
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ感光体ドラム
４４ａ，４４ｂ、４４ｃ、４４ｄクリーナユニット
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ帯電器
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ転写ローラ
７７転写ベルト
５３湿温度センサ
９０画像形成部
１００画像形成装置

Claims

結着樹脂及び着色顔料を含み、該着色顔料を７．５重量％〜２０重量％有し、体積平均粒径Ｄが３〜６．５μｍであるトナーを用い、算術平均表面粗さＲｐが５〜７μｍである転写媒体上に、前記トナーの付着量Ｍが０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ² で画像を形成し、ソリッド画像部の算術平均表面粗さＲｓが、Ｒｓ／Ｒｐ≦０．６×Ｄ／（１０Ｍ／ρ）（ρはトナーの真比重[ｇ／ｃｍ³ ]）の関係式を満たすように定着させることを特徴とするカラー画像形成方法。
前記トナーは、３〜１０重量％の離型剤を有する請求項１記載のカラー画像形成方法。
前記トナーは、その１／２が軟化し流出する１／２フロー軟化点温度が９５℃〜１３０℃である請求項１又は２記載のカラー画像形成方法。