JP4096794B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー複写機やカラープリンタとして用いられる画像形成装置及び該画像形成装置を用いた画像形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
非磁性一成分現像方式としては、トナー搬送部材、トナー層規制部材及びトナー補給補助部材を備え、且つトナー補給補助部材とトナー搬送部材、及びトナー層規制部材とトナー搬送部材がそれぞれ当接している現像装置を用いて薄層化させた非磁性トナーを静電潜像形成体表面に供給して潜像を現像する方式(以後、該現像方式を非磁性一成分現像方式と云う)が知られている(特許文献1、2)。この方式では非磁性トナーとトナー搬送部材やトナー層規制部材との摩擦帯電によって非磁性トナーを帯電させている。
【0003】
しかし、上記した如く、この非磁性一成分現像方式では、弾性体より構成される現像剤搬送部材と感光体とを接触させた状態で、現像剤搬送部材表面にトナー層を薄層で形成させ、接触現像を行うのが一般的である。そのためトナー層は薄層で均一に形成することが必要となり、また、帯電性に関しても二成分現像剤とは異なり、電荷付与部材としてのキャリアがないことから、現像剤搬送部材等との摩擦帯電で均一な帯電を素早く立ち上げる必要がある。
【0004】
このため、非磁性一成分現像方式として種々のトナー面からの改善や、現像方式での改善が提案されている。例えば、非磁性一成分現像方式に用いる非磁性トナーとして、形状係数や個数粒度分布の変動係数を特定の範囲に制御した非磁性トナーを用いることが提案されている(特許文献3)。しかしながら、これまでの公開技術では、尚、帯電量の分布が広く、「文字チリ」が発生したり、現像されたトナー像の転写性が不十分で「周期性の画像欠陥」が発生しやすいという問題があった。
【0005】
一方、近年複写機やプリンタにおいても、カラー画像を求める傾向が強い。実用的に価値の高いカラー画像形成方法を通常よく用いられる呼称で大別すると、転写ドラム方式、中間転写方式、KNC方式(感光体上に多色重ね合わせ画像を作り一括転写する方式)、タンデム方式の4種類がある。
【0006】
無論これらは異なる観点から付けられた呼称であるから、例えば中間転写方式であり且つタンデム方式といったものが当然存在する。このタンデム方式のカラー画像形成装置は、高画質のフルカラー画像が得られることで知られている。この方式ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応したそれぞれの感光体で、トナー画像を形成し、中間転写体上にカラー重ね合わせ像を造り、転写材に一括転写するものである。
【0007】
このタンデム方式のカラー画像形成では、トナー画像を各感光体から中間転写体に転写する一次転写と中間転写体から記録紙へ転写する二次転写の2段階の転写工程が入るため、しばしば、トナー画像の転写不良に伴う画像不良が発生しやすい。
【0008】
又、この中間転写体を用いたタンデムカラー画像形成装置にトナー濁度を規定した非磁性一成分現像剤を用いた画像形成装置が提案されている(特許文献4)。しかしながら該画像形成装置は前記した非磁性一成分現像剤の帯電性の改良と一次転写、二次転写を含めた転写性の改良を同時に達成したカラー画像については十分な記載がなく、これまで十分に満足できるカラー画像を作製することができないでいる。
【0009】
例えば、感光体から中間転写体へのトナーの転写不良では、画像濃度の低下、転写抜け等の画像不良が発生しやすい。一方、中間転写体から記録紙へのトナーの転写不良では転写抜けや鮮鋭性の低下、中間転写体上へのトナーフィルミングに伴う周期性の画像欠陥等が報告されている。
【0010】
この「転写抜け」や「周期性の画像欠陥」の原因となる転写性の改善やトナーフィルミングの防止、或いはクリーニング不良を改善するために、電子写真感光体の表面層に微粒子を含有させて、表面に凹凸をつけ、感光体表面のトナーの付着力を低減し、転写性を改良したり、ブレードとの摩擦力を低減させるなどの技術が検討されてきた。例えば、感光層にアルキルシルセスキオキサン樹脂微粒子を含有させることが報告されている(特許文献5)。しかし、アルキルシルセスキオキサン樹脂微粒子は吸湿性があり、高湿環境下では感光体の表面の濡れ性、即ち表面エネルギーが大きくなり、転写性が低下しやすいといった問題が発生する。一方、感光体表面を低表面エネルギー化するために、フッ素樹脂粉体を含有させた電子写真感光体が報告されている。しかしながらフッ素樹脂粉体では十分な表面強度が得られず、感光体表面の傷に起因したスジ故障は発生し易く、画像ボケも発生しやすいという問題があった(特許文献6)。
【0011】
一方、中間転写体の転写性を改善する為には、中間転写体に固形の潤滑剤を供給し、中間転写体の表面エネルギーを低下させる技術が公開されている(特許文献7、8、9)。しかしながら、このような中間転写体の表面を制御するだけでは、2回の転写工程を有する中間転写体を用いた画像形成方式のトータルの転写性の改良には、尚不十分であり、特に高温高湿や長期のコピー画像の形成等に対しては尚一層の改善が必要であることが見出された。
【0012】
一方、電子写真プロセスに目を向けると潜像画像形成方式は、ハロゲンランプを光源とするアナログ画像形成とLEDやレーザを光源とするデジタル方式の画像形成に大別される。最近はパソコンのプリンターとして、また通常の複写機においても画像処理の容易さや複合機への展開の容易さからデジタル方式の潜像画像形成方式が急激に主流となりつつある。
【0013】
デジタル方式の画像形成では、コピーのみならず、オリジナル画像を作製する使用法が多くなり、デジタル方式の電子写真画像形成はより高画質が要求される傾向にある。
【0014】
即ち、非磁性一成分現像方式で且つ中間転写体を用いた画像形成方式では電子写真感光体及びトナーの特性を中間転写方式に改良することにより、一次転写と二次転写の両方トータルのトナーの転写性を改善する事が必要である。
【0015】
【特許文献1】
特開昭63−271374号公報
【0016】
【特許文献2】
特許2774534号公報
【0017】
【特許文献3】
特開2001−272810号公報
【0018】
【特許文献4】
特開2001−222129号公報
【0019】
【特許文献5】
特開平5−181291号公報
【0020】
【特許文献6】
特開昭63−56658号公報
【0021】
【特許文献7】
特開平6−337598号公報
【0022】
【特許文献8】
特開平6−332324号公報
【0023】
【特許文献9】
特開平7−271142号公報
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するためになされた。本発明の目的は、非磁性一成分の現像方式で且つ中間転写体を用いた画像形成装置を用いて良好なカラーの電子写真画像を提供することであり、特に多数枚の画像形成において、非磁性一成分の現像方式で且つ中間転写体を用いたカラー画像に発生しやすい、文字チリ、転写抜け、周期性の画像欠陥の発生を防止し、鮮鋭性が良好で鮮やかな色相のカラー画像を再現する電子写真方式の画像形成装置、画像形成方法を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明の非磁性一成分の現像方式で且つ中間転写体を用いるカラー画像を形成する画像形成装置において、現像時のトナーの帯電性及び感光体から中間転写体へのカラートナー像の一次転写性、及び中間転写体上に重ねあわされた各色トナー像の記録材への二次転写性について詳しく検討した結果、各色トナーの遊離外添剤の量が、トナーの帯電性及び一次転写性及び二次転写性に、特に中間転写体から記録紙への二次転写性に大きく関与していることを見出し、本発明を完成した。即ち、各色トナーの遊離外添剤の指数と関係するトナー濁度に、特定の関係を持たせることにより、トナーの帯電性、転写性を改善し、文字チリや転写抜け等の画像欠陥が少なく、鮮鋭性が良好なカラーの電子写真画像を形成することができことを見出した。
【0026】
即ち、本発明の目的は下記構成の何れかを採ることにより達成される。
1.電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を有する画像形成ユニットを複数配列して設け、該複数の画像形成ユニット毎に色相が異なる非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感光体上にトナー像を形成し、該トナー像を順次電子写真感光体から中間転写体上に重ね合わせて転写し、該中間転写体上でカラートナー像を形成する一次転写手段及び該中間転写体上のカラートナー像を記録材に転写する二次転写手段を有する画像形成装置において、該複数の画像形成ユニットの現像手段に用いられる下記で定義される各色トナーの濁度が60未満であり、且つ各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が5〜45の範囲内にあり、且つ複数の画像形成ユニットの現像手段の1つに、濁度が20未満の黒色系トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
濁度;HAZE値=拡散成分/全透過成分の百分率で定義される。
トナーの濁度測定方法;トナー5.0gを界面活性剤(洗浄力ファミリー;花王(株)製)1mlの入った水溶液50mlに分散させ、遠心分離器(2000rpm:10分間)を用いて分離する。トナー成分は沈殿するため、遊離成分である上澄み液を採取する。これを日本電色(株)製COH−300Aを用いて、入射光に対する全透過成分の内の拡散成分の割合を算出したHAZE値(百分率:但し%は省略する)をトナーの濁度とする。
【0027】
2.電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を有する画像形成ユニットを複数配列して設け、該複数の画像形成ユニット毎に色相が異なる非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感光体上にトナー像を形成し、該トナー像を順次電子写真感光体から中間転写体上に重ね合わせて転写し、該中間転写体上でカラートナー像を形成する一次転写手段及び該中間転写体上のカラートナー像を記録材に転写する二次転写手段を有する画像形成装置において、該複数の画像形成ユニットの少なくとも1つの電子写真感光体の表面層がフッ素系樹脂粒子を含有しており、該複数の画像形成ユニットの現像手段に用いられる下記で定義される各色トナーの濁度が60未満であり、且つ各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が5〜45の範囲内にあり、且つ複数の画像形成ユニットの現像手段の1つに、濁度が20未満の黒色系トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
濁度;HAZE値=拡散成分/全透過成分の百分率で定義される。
トナーの濁度測定方法;トナー5.0gを界面活性剤(洗浄力ファミリー;花王(株)製)1mlの入った水溶液50mlに分散させ、遠心分離器(2000rpm:10分間)を用いて分離する。トナー成分は沈殿するため、遊離成分である上澄み液を採取する。これを日本電色(株)製COH−300Aを用いて、入射光に対する全透過成分の内の拡散成分の割合を算出したHAZE値(百分率:但し%は省略する)をトナーの濁度とする。
【0028】
3.電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を有する画像形成ユニットを複数配列して設け、該複数の画像形成ユニット毎に色相が異なる非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感光体上にトナー像を形成し、該トナー像を順次電子写真感光体から中間転写体上に重ね合わせて転写し、該中間転写体上でカラートナー像を形成する一次転写手段及び該中間転写体上のカラートナー像を記録材に転写する二次転写手段を有する画像形成装置において、該複数の画像形成ユニットの少なくとも1つに、電子写真感光体の表面に表面エネルギー低下剤を供給する剤付与手段を有し、該複数の画像形成ユニットの現像手段に用いられる下記で定義される各色トナーの濁度が60未満であり、且つ各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が5〜45の範囲内にあり、且つ複数の画像形成ユニットの現像手段の1つに、濁度が20未満の黒色系トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
濁度;HAZE値=拡散成分/全透過成分の百分率で定義される。
トナーの濁度測定方法;トナー5.0gを界面活性剤(洗浄力ファミリー;花王(株)製)1mlの入った水溶液50mlに分散させ、遠心分離器(2000rpm:10分間)を用いて分離する。トナー成分は沈殿するため、遊離成分である上澄み液を採取する。これを日本電色(株)製COH−300Aを用いて、入射光に対する全透過成分の内の拡散成分の割合を算出したHAZE値(百分率:但し%は省略する)をトナーの濁度とする。
【0029】
4.電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を有する画像形成ユニットを複数配列して設け、該複数の画像形成ユニット毎に色相が異なる非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感光体上にトナー像を形成し、該トナー像を順次電子写真感光体から中間転写体上に重ね合わせて転写し、該中間転写体上でカラートナー像を形成する一次転写手段及び該中間転写体上のカラートナー像を記録材に転写する二次転写手段を有する画像形成装置において、該複数の画像形成ユニットの現像手段に用いられる下記で定義される各色トナーの濁度が60未満であり、各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が5〜45の範囲内にあり、且つ複数の画像形成ユニットの現像手段の1つに、濁度が20未満の黒色系トナーを用い、且つ各色トナーの粒度分布がトナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおいて、最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上であることを特徴とする画像形成装置。
濁度;HAZE値=拡散成分/全透過成分の百分率で定義される。
トナーの濁度測定方法;トナー5.0gを界面活性剤(洗浄力ファミリー;花王(株)製)1mlの入った水溶液50mlに分散させ、遠心分離器(2000rpm:10分間)を用いて分離する。トナー成分は沈殿するため、遊離成分である上澄み液を採取する。これを日本電色(株)製COH−300Aを用いて、入射光に対する全透過成分の内の拡散成分の割合を算出したHAZE値(百分率:但し%は省略する)をトナーの濁度とする。
【0030】
5.各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が10〜35であることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0031】
6.複数の画像形成ユニットが4つの画像形成ユニットであり、黒色系トナーを有する画像形成ユニット、黄色系トナーを有する画像形成ユニット、マゼンタ色系トナーを有する画像形成ユニット及びシアン色系トナーを有する画像形成ユニットからなることを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0033】
7.前記1〜6のいずれか1項に記載の画像形成装置を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
【0034】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
本発明の非磁性一成分現像剤とは、現像剤成分が基本的に非磁性のトナーから構成され且つキャリヤー成分も含有しない現像剤を意味する。
【0035】
本発明においてトナーの濁度は以下のように定義され、測定することが出来る。
【0036】
濁度;HAZE値=拡散成分/全透過成分の百分率で定義される。
トナーの濁度測定方法;トナー5.0gを界面活性剤(洗浄力ファミリー;花王(株)製)1mlの入った水溶液50mlに分散させ、遠心分離器(2000rpm:10分間)を用いて分離する。トナー成分は沈殿するため、遊離成分である上澄み液を採取する。これを日本電色(株)製COH−300Aを用いて、入射光に対する全透過成分の内の拡散成分の割合を算出したHAZE値(百分率:但し%は省略する)をトナーの濁度とする。
【0037】
トナーの濁度の値が大きい場合は、外添剤等の微粒子の遊離成分が多いことを意味する。
【0038】
本発明では、複数の画像形成ユニットの現像手段に用いられる各色トナーの濁度が60未満であり、且つ各色トナー間の濁度の差の内、最大の差(即ち、各色トナー間の濁度差の最大値)が5〜45の範囲内にあるトナー群を用いることにより、中間転写体に重ね合わされたカラートナー像の記録紙への転写性が顕著に改善され、転写抜け、文字チリや、中間転写体上のトナーフィルミング等による周期性の画像欠陥を著しく改善でき、鮮鋭性が良好で、色相が鮮やかなカラー画像を形成することができる。
【0039】
即ち、各色トナーの濁度が60以上だと、微粒子の遊離成分が多いために、感光体及び中間転写体上で遊離成分が飛散し、文字チリや鮮鋭性の低下を発生しやすい。また、遊離した成分が感光体表面に多く付着し、ブラックスポット(苺状の斑点画像)等の画像欠陥が発生しやすい。又、各色トナーの濁度が60未満でも、各色トナー間の濁度の差が最大5未満では、感光体から中間転写体へのトナーの転写性の低下及び中間転写体から記録紙への転写性が低下しやすく、転写抜け、カラー画像の画像濃度の低下、鮮鋭性の低下等を発生しやすい。一方、各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が45より大きいと各トナー間の帯電量のバランス制御が難しく成りやすく、文字チリが発生しやすく、鮮鋭性の劣化を生じやすい。
【0040】
各色トナーの濁度は60未満だが、好ましくは50未満、最も好ましくは40未満である。一方、各色トナー間の濁度の差の内、最大の差は5〜45の範囲内にあるが、より好ましくは10〜35の範囲内である。
【0041】
本発明の各色トナーとしては、黒色系トナー、黄色系トナー、マゼンタ色系トナー、シアン色系トナーの4色のトナー群を用いることが好ましい。4色のトナーを用いることにより、文字画像及びカラー画像の両方の画像を鮮明に且つ色鮮やかに作製することができる。
【0042】
又、各色トナーの内、黒トナーの濁度は20未満である。黒トナーの濁度が20未満であることにより、文字を主体とした画像の鮮鋭性が良好に形成されやすい。
【0043】
又、カラー画像の内、最大濁度のトナーは黄色系のトナーであるのが好ましい。黄色系のトナーは濁度が大きくなっても、比較的鮮鋭性の低下、色相の低下を起こしにくい。
【0044】
トナーの濁度を前記定義と測定方法に従って60未満の範囲に制御し、且つ各色トナー間の濁度の差の内、最大の差を5〜45の範囲内にする為には、トナーの表面に付着する外添剤粒子の種類の選択と該外添剤粒子(以下単に外添剤とも云う)のトナー表面への固着度合いを制御する事が重要である。
【0045】
本発明に好ましく用いられる外添剤の数平均粒子径は、0.05〜0.5μmである。
【0046】
外添剤の粒径が0.05μmより小さい場合は、トナー感光体間の物理的付着力が軽減されない為に転写性が落ち、結果的に画像濃度の低下を招く。
【0047】
粒径が0.5μmより大きい場合は、一旦付着した外添剤が現像器内の撹拌等のストレスにより容易に離脱し遊離するため、遊離量が現像器内で蓄積されるため、現像器内で再凝集し、転写時に核となり、転写抜けを生じる。また、遊離した成分が感光体表面に多く付着するため、感光体表面へのフィルミングが発生しやすくなる。
【0048】
外添剤のトナーへの添加量は、着色粒子(外添剤添加前のトナー)100質量部に対し、0.05〜5.0質量部(以後、特に断らない限り「部」とは、「質量部」を示す)が好ましく、特には1.0〜4.0部が好ましい。
【0049】
0.05部より少ないと物理的付着力の低減効果が得られないために転写性の低下を招きやすい。5.0部より多いとトナー表面に過剰の外添剤が存在するために、現像器内の撹拌等のストレスにより容易に離脱し遊離傾向がある。そのため、遊離したものが現像器内で蓄積され、現像器内で再凝集し核となり、これが現像されたトナー像に混入すると転写時に転写抜けを生じやすい。また、遊離した成分が感光体表面に多く付着するため、感光体表面へのトナーフィルミングが発生しやすくなる。
【0050】
外添剤の着色粒子への付着状態を制御する方法としては限定されず、一般的に用いられている微粒子の外添装置、トナー表面に固定又は固着する装置のすべてを用いることが出来る。
【0051】
固定化の具体的な装置としてはヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー、TURBO SPHEREミキサー等を使用することができる。中でもヘンシェルミキサーは、外添剤の混合処理と固定処理を同一の装置で行えること、また撹拌混合の容易性や外部からの加熱の容易性などの観点で好適に使用することができる。
【0052】
上記固定処理時の混合方法としては、撹拌羽根の先端の周速が5〜50m/sで処理されることが望ましい。好ましくは10〜40m/sで処理されることが望ましい。また、予備混合を行い樹脂粒子表面に外添剤を均一に付着させることが好ましく、温度の制御方法としては、外部より温水等を用いて必要な温度に調整することが好ましい。
【0053】
温度の測定方法は、トナーが撹拌混合されている状態でトナーが流動している部位の温度を測定するものである。また、固定処理後に冷水を流通させ、冷却、解砕工程を行うことが好ましい。
【0054】
外添剤の着色粒子表面への固定化の度合いを制御する方法としては、Tg−20≦(撹拌混合温度)≦Tg+20の温度条件で着色粒子と外添剤を撹拌混合し、機械的衝撃力を付与しながら、任意の時間の調整によって、着色粒子表面に外添剤粒子を均一に付着させることができる。
【0055】
ここで言うTgとはトナー又は該トナーを構成する結着樹脂のガラス転移温度を指す。ガラス転移温度は、DSC7示差走査カロリーメーター(パーキンエルマー社製)を用いて測定した。測定方法は、10℃/minで0℃から200℃へ昇温し、ついで、10℃/minで200℃から0℃へ冷却して前履歴を消した後、10℃/minで0℃から200℃へ昇温し、セカンドヒートの吸熱ピーク温度を求め、Tgとした。吸熱ピークが複数有る場合は、主吸熱ピークの温度をTgとした。
【0056】
トナー又は該トナーを構成する結着樹脂のTgとしては40〜70℃が好ましく使用される。40℃より小さいとトナーの保存性が悪く、凝集してしまう。70℃より大きいと定着性、生産性の観点から好ましくない。
【0057】
流動性付与の観点から、外添剤の付着制御後に更に外添剤を外添してもよいが、前記トナーとしての濁度が本発明の範囲内に入ることが必要である。
【0058】
前記外添剤の数平均粒子径の測定方法については、透過型電子顕微鏡観察によって観察し、画像解析によって測定されたものを用いて表示した。
【0059】
前記外添剤の組成としては特に限定されず、任意の外添剤を用いることが出来る。
【0060】
例えば、無機の外添剤としては各種無機酸化物、窒化物、ホウ化物等が好適に使用される。例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等が挙げられる。
【0061】
更に、上記無機外添剤に疎水化処理をおこなったものでもよい。疎水化処理を行う場合には、各種チタンカップリング剤、シランカップリング剤等のいわゆるカップリング剤によって疎水化処理することが好ましく、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の高級脂肪酸金属塩によって疎水化処理したものも好ましく使用される。
【0062】
また、樹脂外添剤を用いる場合も、特にその組成が限定されるものでは無い。一般的にはビニル系の有機外添剤粒子やメラミン・ホルムアルデヒド縮合物、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン等の外添剤粒子が好ましい。この理由としては乳化重合法や懸濁重合法等の製造方法によって容易に製造することが可能であるからである。
【0063】
次に本発明に好ましく用いられるトナーについて記載する。
本発明の現像剤は、基本的に前記した非磁性のトナー成分から構成される。
【0064】
本発明の用いられるトナーの粒径は、個数平均粒径で3〜8μmのものが好ましい。この粒径は、重合法によりトナー粒子を形成させる場合には、後に詳述するトナーの製造方法において、凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、または融着時間、さらには重合体自体の組成によって制御することができる。
【0065】
個数平均粒径が3〜8μmであることにより、感光体に付着してフィルミングを発生させる付着力の大きいトナー微粒子が少なくなり、また、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。
【0066】
本発明に用いられるトナーの粒度分布は、トナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおいて、最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上であるトナーであることが好ましい。
【0067】
相対度数(m1)と相対度数(m2)との和(M)が70%以上であることにより、トナー粒子の粒度分布の分散が狭くなるので、当該トナーを画像形成工程に用いることにより、前記トナー画像の一次転写性及び二次転写性を良好にし、選択現像の発生を確実に抑制することができる。
【0068】
本発明において、前記の個数基準の粒度分布を示すヒストグラムは、自然対数lnD(D:個々のトナー粒子の粒径)を0.23間隔で複数の階級(0〜0.23:0.23〜0.46:0.46〜0.69:0.69〜0.92:0.92〜1.15:1.15〜1.38:1.38〜1.61:1.61〜1.84:1.84〜2.07:2.07〜2.30:2.30〜2.53:2.53〜2.76・・・)に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムであり、このヒストグラムは、下記の条件に従って、コールターマルチサイザーにより測定されたサンプルの粒径データを、I/Oユニットを介してコンピュータに転送し、当該コンピュータにおいて、粒度分布分析プログラムにより作製されたものである。
【0069】
〔測定条件〕
(1)アパーチャー:100μm
(2)サンプル調製法:電解液〔ISOTON R−11(コールターサイエンティフィックジャパン社製)〕50〜100mlに界面活性剤(中性洗剤)を適量加えて攪拌し、これに測定試料10〜20mgを加える。この系を超音波分散機にて1分間分散処理することにより調製する。
トナーの個数平均粒径、体積平均粒径および粒度分布は、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザー、SLAD1100(島津製作所社製レーザ回折式粒径測定装置)等を用いて測定することができる。コールターカウンターTA−II及びコールターマルチサイザーではアパーチャー径=100μmのアパーチャーを用いて2.0〜40μmの範囲における粒径分布を測定し求めたものである。
【0070】
このようなトナーを製造する方法としては特に限定されるものでは無い。しかしながら、重合法トナー(重合トナーとも云う)が製造方法として簡便である点と、粉砕トナーに比較して均一性に優れる点等で好ましい。
【0071】
重合トナーとはトナー用バインダーの樹脂の生成とトナー形状がバインダー樹脂の原料モノマーの重合、及びその後の化学的処理により形成されるて得られるトナーを意味する。より具体的には懸濁重合、乳化重合等の重合反応と必要により、その後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られるトナーを意味する。重合トナーは原料モノマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布、及び形状が均一なトナーが得られる。
【0072】
いずれにしろ、粉砕法トナーであれ重合法トナーであれ上記本発明の要件を満たすものであれば、本発明の目的を達成できる。
《本発明に使用されるトナーの構成、及び製造方法》
本発明に使用されるトナーの製造方法は、最も一般的に用いられている粉砕法、即ちバインダー樹脂と着色剤、その他必要により添加される種種の添加剤を混練粉砕後分級して作製しても良いし、離型剤、着色剤を含有した樹脂粒子を媒体中で合成作製して製造してもよい。
【0073】
水系媒体中で融着させる方法として、例えば特開昭63−186253号公報、同63−282749号公報、特開平7−146583号公報等に記載されている方法や、樹脂粒子を塩析/融着させて形成する方法等をあげることができる。
【0074】
ここで用いられる樹脂粒子は重量平均粒径50〜2000nmが好ましく、これらの樹脂粒子は乳化重合、懸濁重合、シード重合等のいずれの造粒重合法によっても良いが、好ましく用いられるのは乳化重合法である。
【0075】
以下、樹脂の製造に用いられる単量体は、いずれの製造方法においても、従来公知の重合性単量体を用いることができる。また、要求される特性を満たすように、1種または2種以上のものを組み合わせて用いることができる。
【0076】
バインダー樹脂としては特に限定されるものではなく、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、エポキシ樹脂等、一般的に知られているバインダー樹脂を使用することができる。
【0077】
スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル樹脂を構成する樹脂としては、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレンの様なスチレンあるいはスチレン誘導体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル誘導体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル等のアクリル酸エステル誘導体等が具体的に樹脂を構成する単量体として挙げられ、これらは単独あるいは組み合わせて使用することができる。
【0078】
その他のビニル系重合体の具体的例示化合物としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、弗化ビニル、弗化ビニリデン等のハロゲン系ビニル類、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等のビニルケトン類、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物、ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、メタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N−オクタデシルアクリルアミド等のアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体がある。これらビニル系単量体は単独あるいは組み合わせて使用することができる。
【0079】
さらに、スチレン−アクリル系樹脂(ビニル系樹脂)で含カルボン酸重合体を得るための単量体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、α−エチルアクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、マレイン酸モノブチルエステル、マレイン酸モノオクチルエステル、ケイ皮酸無水物、アルケニルコハク酸メチルハーフエステル等が挙げられる。
【0080】
さらに、ジビニルベンゼン、エチレングルコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート等の架橋剤を添加してもよい。
【0081】
また、ポリエステル樹脂としては、2価以上のカルボン酸と2価以上のアルコール成分を縮合重合させて得られる樹脂である。2価のカルボン酸の例としてはマレイン酸、フマール酸、シトラコ酸、イタコン酸、グルタコ酸、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、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸等が挙げられ、これらの酸無水物も使用することができる。
【0082】
また、ポリエステル樹脂を構成する2価のアルコール成分の例としては、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のエーテル化ビスフェノール、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、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4,ブテンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタングリコール、1,6−ヘキサングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、ビスフェノールZ、水素添加ビスフェノールA等をあげることができる。
【0083】
また、ポリエステル樹脂として架橋構造を有するものとしては、下記3価のカルボン酸、例えば1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸等があげられ、これらの酸無水物、あるいは多価アルコール成分、具体的にはソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタトリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等を添加することで架橋ポリエステル樹脂とすることもできる。
【0084】
本発明において、黒色系トナー(以下、トナーBkとも称する)、黄色系トナー(以下、トナーYとも称する)、マゼンタ色系トナー(以下、トナーMとも称する)、シアン色系トナー(以下、トナーCとも称する)中に用いられる着色剤としては無機顔料、有機顔料を挙げることができる。
【0085】
無機顔料としては、従来公知のものを用いることができる。具体的な無機顔料を以下に例示する。
【0086】
黒色系の顔料としては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック等を用いる。
【0087】
これらの無機顔料は所望に応じて単独または複数を選択併用する事が可能である。また顔料の添加量は重合体に対して2〜20質量%であり、好ましくは3〜15質量%が選択される。
【0088】
有機顔料としても従来公知のものを用いることができる。具体的な有機顔料を以下に例示する。
【0089】
マゼンタまたはレッド用の顔料(マゼンタ色系)としては、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222等が挙げられる。
【0090】
オレンジまたはイエロー用の顔料(黄色系)としては、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。
【0091】
グリーンまたはシアン用の顔料(シアン色系)としては、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
【0092】
これらの有機顔料は所望に応じて単独または複数を選択併用する事が可能である。また顔料の添加量は重合体に対して2〜20質量%であり、好ましくは3〜15質量%が選択される。
【0093】
着色剤は表面改質して使用することもできる。その表面改質剤としては、従来公知のものを使用することができ、具体的にはシランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等が好ましく用いることができる。
【0094】
本発明で得られたトナーには、流動性の改良やクリーニング性の向上などの目的で、いわゆる外添剤を添加して使用することができる。これら外添剤としては前記に記したように、特に限定されるものでは無く、種々の無機粒子、有機粒子及び滑剤を使用することができる。
【0095】
又、前記外添剤粒子とは別に、滑剤を外添剤としてトナーに添加してもよい。滑剤には、例えばステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウム等の塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、リノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩、リシノール酸の亜鉛、カルシウムなどの塩等の高級脂肪酸の金属塩が挙げられる。
【0096】
これら滑剤の添加量は、トナーに対して0.1〜5質量%程度が好ましい。
トナー化工程は上記で得られたトナー粒子を、例えば流動性、帯電性、クリーニング性の改良を行うことを目的として、前述の外添剤を添加してもよい。外添剤の添加方法としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの種々の公知の混合装置を使用することができる。
【0097】
トナーは、バインダー樹脂、着色剤以外にトナー用添加剤として種々の機能を付与することのできる材料を加えてもよい。具体的には離型剤、荷電制御剤等が挙げられる。
【0098】
尚、離型剤としては、種々の公知のもので、具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフィン系ワックスや、これらの変性物、カルナウバワックスやライスワックス等の天然ワックス、脂肪酸ビスアミドなどのアミド系ワックスなどをあげることができる。これらは離型剤粒子として加えられ、樹脂や着色剤と共に塩析/融着させることが好ましいことはすでに述べた。
【0099】
荷電制御剤も同様に種々の公知のもので、且つ水中に分散することができるものを使用することができる。具体的には、ニグロシン系染料、ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、サリチル酸金属塩あるいはその金属錯体等が挙げられる。
【0100】
《現像剤》
本発明に適用される現像剤は、非磁性一成分現像剤として前記トナーをそのまま現像剤として用いる。
【0101】
次に、本発明に用いられる感光体について詳細に説明する。
本発明の画像形成装置に用いられる電子写真感光体は無機感光体、有機感光体のいずれを用いてもよいが、潜像形成の際に、像露光に用いられるレーザ光への感色性、生産性の良好さ等から有機感光体が好ましい。
【0102】
ここで、有機感光体とは電子写真感光体の構成に必要不可欠な電荷発生機能及び電荷輸送機能の少なくとも一方の機能を有機化合物に持たせて構成された電子写真感光体を意味し、公知の有機電荷発生物質又は有機電荷輸送物質から構成された感光体、電荷発生機能と電荷輸送機能を高分子錯体で構成した感光体等公知の有機電子写真感光体を全て含有する。
【0103】
本発明の画像形成装置に用いられる電子写真感光体は感光体表面を低表面エネルギーの物性にし、感光体から中間転写体へのトナーの転写性を向上させることが好ましい。このための方策として、1つは、本発明では感光体の表面層をフッ素系樹脂粒子を含有させた表面層にすること、他の1つは感光体の表面に表面エンルギー低下剤を供給することにより、感光体の表面エネルギーを小さくし、感光体から中間転写体へのトナーの転写性を良好にすることができる。この感光体の表面エネルギーを低下させることと、前記したトナー濁度を調製したトナー群を用いることを併用することにより、中間転写体を用いた画像形成装置のトナーの一次転写性と二次転写性の両方の転写効率を挙げ、その相乗効果により、文字画像、カラー画像とも鮮鋭性が良好で、且つ色相再現が良好なカラーの電子写真画像を提供することができる。
【0104】
又、本発明の電子写真感光体は表面エネルギーを低下させることにより、表面層は水に対する接触角が90°以上であることが好ましい。水に対する接触角が90°以上にすることによりトナー等のクリーニング性を改善すると共に、感光体から中間転写体へのトナーの転写性を良好にすることができる。
【0105】
上記フッ素系樹脂粒子としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニル、ポリ四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリ四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリエチレン−三フッ化エチレン共重合体、ポリ四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等の樹脂粒子を挙げることができ、体積平均粒径で0.05〜10μmが好ましく、より好ましくは0.1〜5μmである。又、本発明の感光体に含有するフッ素系樹脂粒子の量は、感光体の表面層のバインダー樹脂に対して、好ましくは0.1〜90質量%、より好ましくは1〜50質量%であり、0.1%未満の場合は感光層に十分な耐刷性や潤滑性を付与することができず、前記トナーの一次転写性の改善が小さく、画像濃度の低下、転写抜け、鮮鋭性の劣化等が発生しやすい。90質量%を超えると表面層の形成が困難に成りやすい。
【0106】
なお、上記フッ素系樹脂粒子の体積平均粒径はレーザ回折/散乱式粒度分布測定装置「LA−700」(堀場製作所(株)社製)により測定される。又、感光体の表面接触角は、純水に対する接触角を接触角計(CA−DT−A型:協和界面科学社製)を用いて20℃50%RHの環境下で測定する。
【0107】
次に、表面エネルギー低下剤について、記載する。ここで表面エネルギー低下剤とは電子写真感光体の表面に付着し、電子写真感光体の表面エネルギーを低下させる物質を云い、具体的には表面に付着することにより、電子写真感光体の表面の接触角(純水に対する接触角)を1°以上増加させる材料を云う。
【0108】
ところで、表面エネルギー低下剤としては脂肪酸金属塩が挙げられる。
又、表面エネルギー低下剤としては、電子写真感光体の表面の接触角(純水に対する接触角)を1°以上増加させる材料であれば、脂肪酸金属塩等の材料に限定されない。
【0109】
本発明に用いられる表面エネルギー低下剤としては、感光体表面への延展性及び均一な膜形成性能を有する材料として脂肪酸金属塩が最も好ましい。該脂肪酸金属塩は、炭素数10以上の飽和又は不飽和脂肪酸の金属塩が好ましい。たとえばステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸インジウム、ステアリン酸ガリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ナトリウム、パルチミン酸アルミニウム、オレイン酸アルミニウム等が挙げられ、より好ましくはステアリン酸金属塩である。
【0110】
上記脂肪酸金属塩の中でも特にフローテスターの流出速度が高い脂肪酸金属塩は劈開性が高く、本発明の前記感光体表面でより効果的に脂肪酸金属塩の層を形成することができる。流出速度の範囲としては1×10-7以上1×10-1以下が好ましく、5×10-4以上1×10-2以下であると最も好ましい。フローテスターの流出速度の測定は島津フローテスター「CFT−500」(島津製作所(株)製)を用いて測定した。
【0111】
次に、本発明の画像形成装置の構成について記載する。
本発明の非磁性一成分現像方式に用いる現像装置(現像手段)について説明する。本発明に用いる現像装置は、トナー搬送部材、トナー層規制部材及びトナー補給補助部材を備え、且つトナー補給補助部材とトナー搬送部材、及びトナー層規制部材とトナー搬送部材がそれぞれ当接している装置が好ましい。その装置を使用してトナー搬送部材上に非磁性トナーを薄層化させ、該薄層化されたトナー層を電子写真感光体と接触させて、感光体上の静電潜像を現像することが好ましい。
【0112】
トナー搬送部材は非磁性一成分トナーを電子写真感光体に接触させて供給すので、弾性を有する部材が好ましい。トナー搬送部材が弾性を有することで、電子写真感光体に接触させた状態でその弾性によって充分な現像領域を確保しやすい。
【0113】
本発明において、トナー搬送部材にはウレタンゴム、シリコーンゴムのローラーや、ニッケルの無端ベルト状部材の内部にスポンジローラーを内包したもの等を使用することができる。
【0114】
トナー層規制部材はトナー搬送部材に対してトナーを均一に塗布するとともに摩擦帯電を付与する機能を有するものである。このものは、ウレタンゴム、金属板等の弾性体が用いられ、これをトナー搬送部材に当接してトナーの薄層をトナー搬送部材上に形成する。薄層化された層とは現像領域にてトナーが最大で10層、好ましくは5層以下重なって形成される層である。なお、トナー層規制部材はトナー搬送部材に対して0.1N/cmから5.0N/cmの圧力で当接されていることが好ましい。さらに好ましくは0.2〜4.0N/cmである。この圧力が0.1N/cm未満の場合にはトナー搬送が不均一となり、搬送ムラを発生しやすくなり、画像に白スジがでる問題を発生しやすい。また、トナー搬送部材は10〜50mmの径を有するものが好ましい。
【0115】
トナー補給補助部材はトナー搬送部材に対してトナーを安定に供給するためのユニットである。このものとしては、撹拌羽根の付いた水車状のローラーあるいはスポンジ状のローラーを使用することができる。このものはトナー搬送部材に対して直径が0.2倍から1.5倍の範囲のものが好ましい。この径が小さすぎるとトナーの供給が不十分となり、また大きすぎる場合には供給過多となりいずれもトナー供給が安定化せず、スジ状の画像不良を引き起こしやすい。
【0116】
又、電子写真感光体は、具体的にはセレンや砒素セレンなどの無機感光体や、アモルファスシリコン感光体、有機感光体をあげることができる。特に好ましいものは、有機感光体であり電荷輸送層と電荷発生層を積層構造としたものが好ましい。
【0117】
図1は本発明の非磁性一成分現像方式の現像装置(現像手段)4の概要断面図である。
【0118】
図1においてトナータンク46に内蔵された非磁性一成分トナー45は、トナー補給補助部材としての撹拌羽根44により、同じくトナー補給補助部材としてのスポンジローラー43上に強制的に搬送供給される。こうしてスポンジローラー上に組込まれたトナーはこのスポンジローラー43の矢印方向の回転によりトナー搬送部材としての現像スリーブ(ゴムローラ等で作製されている)41上に搬送され、この現像スリーブ41との摩擦によりその表面に静電的、且つ物理的に吸着される。一方、こうして現像スリーブ41上に付着したトナーはこの現像スリーブ41の矢印方向の回転及びトナー層厚規制部材としてのスチール製弾性ブレード42により均一に薄層化されると共に摩擦帯電する。次に現像スリーブ41上のトナー薄層は静電潜像担持体としての有機感光体ドラム(感光体)1の表面と接触または近接により潜像が現像される。
【0119】
なお本発明方法で用いられる現像装置は図1のものに限定されないことは勿論である。
【0120】
図2は、本発明の一実施の形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。
【0121】
このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部(画像形成ユニット)10Y、10M、10C、10Bkと、無端ベルト状中間転写体ユニット7と、給紙搬送手段21及び定着手段24とから成る。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
【0122】
イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y、クリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1M、帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写手段としての一次転写ローラ5M、クリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1C、帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写手段としての一次転写ローラ5C、クリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する画像形成部10Bkは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1Bk、帯電手段2Bk、露光手段3Bk、現像手段4Bk、一次転写手段としての一次転写ローラ5Bk、クリーニング手段6Bkを有する。図1に記載された現像装置(現像手段)は、上記現像手段4Y、4M、4C、4Bkの各現像手段に用いられる。
【0123】
無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の第2の像担持体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。
【0124】
画像形成部10Y、10M、10C、10Bkより形成された各色の画像は、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された記録材(定着された最終画像を担持する支持体:例えば普通紙、透明シート等)としての用紙Pは、給紙手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A、22B、22C、22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ5Aに搬送され、用紙P上に二次転写してカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Pは、定着手段24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
【0125】
一方、二次転写手段としての二次転写ローラ5Aにより用紙Pにカラー画像を転写した後、用紙Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。
【0126】
画像形成処理中、一次転写ローラ5Bkは常時、感光体1Bkに圧接している。他の一次転写ローラ5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに圧接する。
【0127】
二次転写ローラ5Aは、ここを用紙Pが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状中間転写体70に圧接する。
【0128】
また、装置本体Aから筐体8を支持レール82L、82Rを介して引き出し可能にしてある。
【0129】
筐体8は、画像形成部10Y、10M、10C、10Bkと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とから成る。
【0130】
画像形成部10Y、10M、10C、10Bkは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y、1M、1C、1Bkの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット7が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット7は、ローラ71、72、73、74を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体70、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bk、及びクリーニング手段6Aとから成る。
【0131】
図3は中間転写体のクリーニング手段の一例である。
中間転写体のクリーニング手段6Aは図3で示されるように支軸63の周りに回転可能に制御されるブラケット62に取り付けられたブレード61で構成され、バネ荷重或いは重り荷重を変えることにより、ローラ71へのブレード押圧力を調整することが出来るようにしてある。
【0132】
筐体8の引き出し操作により、画像形成部10Y、10M、10C、10Bkと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とは、一体となって、本体Aから引き出される。
【0133】
筐体8の図示左側の支持レール82Lは、無端ベルト状中間転写体70の左方で、定着手段24の上方空間部に配置されている。筐体8の図示右側の支持レール82Rは、最下部の現像手段4Bkの下方付近に配置されている。支持レール82Rは、現像手段4Y、4M、4C、4Bkを筐体8に着脱する動作に支障を来さない位置に配置されている。
【0134】
筐体8の感光体1Y、1M、1C、1Bkの図示右方は、現像手段4Y、4M、4C、4Bkにより囲まれ、図示下方は、帯電手段2Y、2M、2C、2Bk、及びクリーニング手段6Y、6M、6C、6Bk等により囲まれ、図示左方は、無端ベルト状中間転写体70により囲まれている。
【0135】
その中で感光体、クリーニング手段及び帯電手段等は一つの感光体ユニットを形成し、現像手段及びトナー補給装置等は一つの現像ユニットを形成している。
【0136】
図4は感光体と無端ベルト状中間転写体と一次転写ローラとの位置関係を示す配置図である。一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkを中間転写体としての無端ベルト状中間転写体70の背面から各感光体1Y、1M、1C、1Bkへ押圧するが、図4の配置図にも示すように、押圧しない時の中間転写体としての無端ベルト状中間転写体70と各感光体1Y、1M、1C、1Bkとの接触点よりも感光体回転方向下流側に一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkを配置し各感光体1Y、1M、1C、1Bkへ押圧する。このとき中間転写体としての無端ベルト状中間転写体70は各感光体1Y、1M、1C、1Bkの外周に沿うように曲げられ、感光体と無端ベルト状中間転写体70の接触領域の最も下流側に一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkが配置される構成となる。
【0137】
図5はバックアップローラと無端ベルト状中間転写体と二次転写ローラとの位置関係を示す配置図である。二次転写ローラ5Aは図5の配置図にも示すように、該二次転写ローラ5Aで押圧しない時の中間転写体としての無端ベルト状中間転写体70とバックアップローラ74との接触中央部よりもバックアップローラ74の回転方向上流側に配置されていることが望ましい。
【0138】
中間転写体は、ポリイミド、ポリカーボネート、PVdF等の高分子フィルムや、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の合成ゴムにカーボンブラック等の導電性フィラーを添加して導電化したもの等が用いられ、ドラム状、ベルト状どちらでもよいが、装置設計の自由度の観点からベルト状が好ましい。
【0139】
又、中間転写体の表面は、適当に粗面化されていることが好ましい。中間転写体の十点表面粗さRzを0.5〜2μmにすることにより、感光体に供給された表面エネルギー低下剤を中間転写体表面に取り込み、中間転写体上のトナー付着力を低下させ、中間転写体から記録材へのトナーの二次転写の転写率を向上させることが容易になる。この場合、中間転写体の十点表面粗さRzが感光体の十点表面粗さRzより、大きい方が効果が大きい傾向にある。
【0140】
本発明は電子写真感光体の表面に表面エネルギー低下剤を付与しながら、電子写真感光体上の潜像を現像し、トナー像として顕像化することを特徴とするが、表面エネルギー低下剤を感光体に付与する方法は、現像剤に表面エネルギー低下剤を混合して、現像剤から感光体に付与する方法もあるが、本発明ではこのような方法とは異なる方法を用いることが好ましい。即ち、表面エネルギー低下剤を現像剤に混合する場合は、該混合により、トナーの帯電特性、流動性等の現像特性に影響を与え、十分な混合量を達成することが困難であり、又、本発明のトナーとの関係でいえば、現像剤に表面エネルギー低下剤を混合することにより、転写抜けや、文字チリの発生防止効果が著しく低下しやすく、以下に記すような現像剤混合とは異なる手段、方法を用いることが好ましい。
【0141】
即ち、本発明は電子写真感光体の表面に表面エネルギー低下剤を供給する剤付与手段を有することが好ましい。剤付与手段は電子写真感光体周辺の適当な位置に設置することができるが、設置空間を有効利用するには、図2記載の帯電手段、現像手段、クリーニング手段の一部を利用して、設置しても良い。以下、クリーニング手段に剤付与手段を併用した例を挙げる。
【0142】
図6は本発明の感光体に設置されるクリーニング手段の構成図である。
該クリーニング手段は図2の6Y、6M、6C、6Bk等のクリーニング手段として用いられる。図6のクリーニングブレード66Aが支持部材66Bに取り付けられている。該クリーニングブレードの材質としてはゴム弾性体が用いられ、その材料としてはウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロピレンゴム、ブタジエンゴム等が知られているが、これらの内、ウレタンゴムは他のゴムに比して摩耗特性が優れている点で特に好ましい。
【0143】
一方、支持部材66Bは板状の金属部材やプラスチック部材で構成される。金属部材としてはステンレス鋼板、アルミ板、或いは制震鋼板等が好ましい。
【0144】
本発明において、感光体表面に圧接するクリーニングブレードの先端部は、感光体の回転方向と反対方向(カウンター方向)に向けて負荷をかけた状態で圧接することが好ましい。図6に示すようにクリーニングブレードの先端部は感光体と圧接するときに、圧接面を形成することが好ましい。
【0145】
クリーニングブレードの感光体への当接荷重P、当接角θの好ましい値としては、P=5〜40N/m、θ=5〜35°である。
【0146】
当接荷重Pはクリーニングブレード66Aを感光体ドラム1に当接させたときの圧接力P′の法線方向ベクトル値である。
【0147】
又当接角θは感光体の当接点Aにおける接線Xと変形前のブレード(図面では点線で示した)とのなす角を表す。66Eは支持部材を回転可能にする回転軸であり、66Gは荷重バネを示す。
【0148】
又、前記クリーニングブレードの自由長Lは図6に示すように支持部材66Bの端部Bの位置から変形前のブレードの先端点の長さを表す。該自由長の好ましい値としてはL=6〜15mm、である。クリーニングブレードの厚さtは0.5〜10mmが好ましい。ここで、本発明のクリーニングブレードの厚さとは図6に示すように支持部材66Bの接着面に対して垂直な方向を示す。
【0149】
図6のクリーニング手段には剤付与手段を兼ねたブラシロール66Cが用いられている。該ブラシロールは感光体1に付着したトナーの除去、クリーニングブレード66Aで除去されたトナーの回収機能と共に、表面エネルギー低下剤を感光体に供給する剤付与手段としての機能を有する。即ち該ブラシロールは感光体1と接触し、その接触部においては感光体と進行方向が同方向に回転し、感光体上のトナーや紙粉を除去すると共に、クリーニングブレード66Aで除去されたトナーを搬送し、搬送スクリュー66Jに回収する。この間の経路はブラシロール66Cに除去手段としてのフリッカ66Iを当接させることにより、感光体1からブラシロール66Cに転移したトナー等の除去物を除去することが好ましい。更にこのフリッカに付着したトナーをスクレーパ66Dで除去し、トナーを搬送スクリュー66Jに回収する。回収されたトナーは廃棄物として外部に取り出されるか、或いはトナーリサイクル用のリサイクルパイプ(図示せず)を経由して現像器に搬送され再利用される。フリッカ66Iの材料としてはステンレス、アルミニウム等の金属管が好ましく用いられる。一方、スクレーパ66Dとしては、リン青銅板、ポリエチレンテレフタレート板、ポリカーボネート板等の弾性板が用いられ、先端がフリッカの回転方向に対し鋭角を形成するカウンター方式で当接させるのが好ましい。
【0150】
又、表面エネルギー低下剤(ステアリン酸亜鉛等の固形素材)66Kはブラシロールにバネ荷重66Sで押圧されて取り付けられており、ブラシは回転しながら、該表面エネルギー低下剤を擦過して、感光体の表面に表面エネルギー低下剤を供給する。
【0151】
ブラシロール66Cとしては導電性又は半導電性体のブラシロールが用いられる。
【0152】
本発明で用いられるブラシロールのブラシ構成素材は、任意のものを用いることができるが、疎水性で、かつ誘電率が高い繊維形成性高分子重合体を用いるのが好ましい。このような高分子重合体としては、例えばレーヨン、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエステル、メタクリル酸樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂、ポリビニルアセタール(例えばポリビニルブチラール)等が挙げられる。これらのバインダ樹脂は単独であるいは2種以上の混合物として用いることができる。特に、好ましくはレーヨン、ナイロン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリプロピレンである。
【0153】
また、前記ブラシは、導電性又は反導電性のものが用いられ、構成素材にカーボン等の低抵抗物質を含有させ、任意の比抵抗に調整したものが使用できる。
【0154】
ブラシロールのブラシ毛の比抵抗は、常温常湿(温度26℃、相対湿度50%)で、長さ10cmの1本のブラシ毛の両端に500Vの電圧を印加した状態で測定して、101Ωcm〜106Ωcmの範囲内のものが好ましい。
【0155】
即ち、ブラシロールはステンレス等の芯材に101Ωcm〜106Ωcmの比抵抗を持つ導電性又は半導電性のブラシ毛を用いることが好ましい。101Ωcmよりも比抵抗が低いと、放電によるバンディング等が発生しやすくなる。また、106Ωcmよりも高いと、感光体との電位差が低くなって、クリーニング不良が発生しやすくなる。
【0156】
ブラシロールに用いるブラシ毛1本の太さは、5〜20デニールが好ましい。5デニールに満たないと、十分な擦過力が無いため表面付着物を除去できない。また、20デニールより大きいと、ブラシが剛直になるため感光体の表面を傷つける上に摩耗を進行させ、感光体の寿命を低下させる。
【0157】
ここでいう「デニール」とは、前記ブラシを構成するブラシ毛(繊維)の長さ9000mの質量をg(グラム)単位で測定した数値である。
【0158】
前記ブラシのブラシ毛密度は、4.5×102/cm2〜2.0×104/cm2(1平方センチあたりのブラシ毛数)である。4.5×102/cm2に満たないと、剛直度が低く擦過力が弱い上に、擦過にムラができ、付着物を均一に除去することができない。2.0×104/cm2より大きいと、剛直になって擦過力が強くなるために感光体を摩耗させ、感度低下によるカブリや傷による黒スジ等の不良画像が発生する。
【0159】
本発明で用いられるブラシロールの感光体に対する食い込み量は0.4〜1.5mmに設定されるのが好ましく、0.5〜1.2mmがより好ましい。この食い込み量は、感光体ドラムとブラシロールの相対運動によって発生するブラシにかかる負荷を意味する。この負荷は、感光体ドラムから見れば、ブラシから受ける擦過力に相当し、その範囲を規定することは、感光体が適度な力で擦過されることが必要であることを意味する。
【0160】
この食い込み量とはブラシを感光体に当接したとき、ブラシ毛が感光体表面で曲がらずに、直線的に内部に進入したと仮定した時の内部への食い込み長さを云う。
【0161】
表面エネルギー低下剤が供給された感光体ではブラシによる感光体表面の擦過力が小さいため、食い込み量が、0.4mmより小さいと、トナーや紙粉などの感光体表面へのフィルミングを抑制することができず、画像上でムラなどの不良が発生する。一方、1.5mmより大きいと、ブラシによる感光体表面の擦過力が大きすぎるために、感光体の摩耗量が大きくなり、感度低下によるカブリが発生したり、感光体表面に傷が発生し、画像上にスジ故障が発生したりして問題である。
【0162】
本発明のブラシロールに用いられるロール部の芯材としては、主としてステンレス、アルミニウム等の金属、紙、プラスチック等が用いられるが、これらにより限定されるものではない。
【0163】
本発明で用いられるブラシロールは円柱状の芯材の表面に接着層を介してブラシを設置した構成であることが好ましい。
【0164】
ブラシロールは、その当接部分が感光体の表面と同方向に移動するように回転するのが好ましい。該当接部分が逆方向に移動すると、感光体の表面に過剰なトナーが存在した場合に、ブラシロールにより除去されたトナーがこぼれて記録材や装置を汚す場合がある。
【0165】
感光体とブラシロールとが前記のように、同方向に移動する場合に、両者の表面速度比は1対1.1〜1対2の範囲内の値であることが好ましい。ブラシロールの回転速度が感光体よりも遅いとブラシロールのトナー除去能力が低下するためにクリーニング不良が発生しやすく、感光体よりも速いとトナー除去能力が過剰となってブレードバウンディングやめくれが発生しやすくなる。
【0166】
【実施例】
次に、本発明の態様を具体的に説明するが、本発明の構成はこれに限られるものではない。
〔非磁性一成分現像剤の作製〕
トナーの作製
(トナー1Bk、1Ya、1Yb、1M、1Cの作製)
n−ドデシル硫酸ナトリウム0.90kgと純水10.0リットルを入れ攪拌溶解した。この溶液に、リーガル330R(キャボット社製カーボンブラック)1.20kgを徐々に加え、1時間よく攪拌した後に、サンドグラインダー(媒体型分散機)を用いて、20時間連続分散した。このものを「着色剤分散液1」とする。
【0167】
また、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.055kgとイオン交換水4.0リットルとからなる溶液を「アニオン界面活性剤溶液A」とする。
【0168】
ノニルフェノールポリエチレンオキサイド10モル付加物0.014kgとイオン交換水4.0リットルとからなる溶液を「ノニオン界面活性剤溶液B」とする。
【0169】
過硫酸カリウム223.8gをイオン交換水12.0リットルに溶解した溶液を「開始剤溶液C」とする。
【0170】
温度センサー、冷却管、窒素導入装置を付けた容積100リットルのGL(グラスライニング)反応釜に、WAXエマルジョン(数平均分子量3000のポリプロピレンエマルジョン:数平均一次粒子径=120nm/固形分濃度=29.9%)3.41kgと「アニオン界面活性剤溶液A」全量と「ノニオン界面活性剤溶液B」全量とを入れ、攪拌を開始した。次いで、イオン交換水44.0リットルを加えた。
【0171】
加熱を開始し、液温度が75℃になったところで、「開始剤溶液C」全量を滴下して加えた。その後、液温度を75℃±1℃に制御しながら、スチレン12.1kgとアクリル酸n−ブチル2.88kgとメタクリル酸1.04kgとt−ドデシルメルカプタン548gとを滴下しながら投入した。滴下終了後、液温度を80℃±1℃に上げて、6時間加熱攪拌を行った。ついで、液温度を40℃以下に冷却し攪拌を停止し、ポールフィルターで濾過してラテックスを得た。これを「ラテックス−A」とする。
【0172】
なお、ラテックス−A中の樹脂粒子のガラス転移温度は57℃、軟化点は121℃、分子量分布は、重量平均分子量=1.27万、重量平均粒径は120nmであった。
【0173】
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.055kgをイオン交換純水4.0リットルに溶解した溶液を「アニオン界面活性剤溶液D」とする。
【0174】
また、ノニルフェノールポリエチレンオキサイド10モル付加物0.014kgをイオン交換水4.0リットルに溶解した溶液を「ノニオン界面活性剤溶液E」とする。
【0175】
過硫酸カリウム(関東化学社製)200.7gをイオン交換水12.0リットルに溶解した溶液を「開始剤溶液F」とする。
【0176】
温度センサー、冷却管、窒素導入装置、櫛形バッフルを付けた100リットルのGL反応釜に、WAXエマルジョン(数平均分子量3000のポリプロピレンエマルジョン:数平均一次粒子径=120nm/固形分濃度 29.9%)3.41kgと「アニオン界面活性剤溶液D」全量と「ノニオン界面活性剤溶液E」全量とを入れ、攪拌を開始した。
【0177】
次いで、イオン交換水44.0リットルを投入した。加熱を開始し、液温度が70℃になったところで、「開始剤溶液F」を添加した。ついで、スチレン11.0kgとアクリル酸n−ブチル4.00kgとメタクリル酸1.04kgとt−ドデシルメルカプタン9.02gとをあらかじめ混合した溶液を滴下した。滴下終了後、液温度を72℃±2℃に制御して、6時間加熱攪拌を行った。さらに、液温度を80℃±2℃に上げて、12時間加熱攪拌を行った。液温度を40℃以下に冷却し攪拌を停止した。ポールフィルターで濾過し、この濾液を「ラテックス−B」とする。
【0178】
なお、ラテックス−B中の樹脂粒子のガラス転移温度は58℃、軟化点は132℃、分子量分布は、重量平均分子量=24.5万、重量平均粒径は110nmであった。
【0179】
塩析剤としての塩化ナトリウム5.36kgをイオン交換水20.0リットルに溶解した溶液を「塩化ナトリウム溶液G」とする。
【0180】
フッ素系ノニオン界面活性剤1.00gをイオン交換水1.00リットルに溶解した溶液を「ノニオン界面活性剤溶液H」とする。
【0181】
温度センサー、冷却管、窒素導入装置、粒径および形状のモニタリング装置を付けた100リットルのSUS反応釜に、上記で作製したラテックス−A=20.0kgとラテックス−B=5.2kgと着色剤分散液1=0.4kgとイオン交換水20.0kgとを入れ攪拌した。ついで、40℃に加温し、塩化ナトリウム溶液G、イソプロパノール(関東化学社製)6.00kg、ノニオン界面活性剤溶液Hをこの順に添加した。その後、10分間放置した後に、昇温を開始し、液温度85℃まで60分で昇温し、85±2℃にて0.5〜3時間加熱攪拌して塩析/融着させながら粒径成長させた(塩析/融着工程)。次に純水2.1リットルを添加して粒径成長を停止させ、融着粒子分散液を作製した。
【0182】
温度センサー、冷却管、粒径および形状のモニタリング装置を付けた5リットルの反応容器に、上記で作製した融着粒子分散液5.0kgを入れ、液温度85℃±2℃にて、0.5〜15時間加熱攪拌して形状制御した(形状制御工程)。その後、40℃以下に冷却し攪拌を停止した。次に遠心分離機を用いて、遠心沈降法により液中にて分級を行い、目開き45μmの篩いで濾過し、この濾液を会合液とする。ついで、ヌッチェを用いて、会合液よりウェットケーキ状の非球形状粒子を濾取した。その後、イオン交換水により洗浄した。この非球形状粒子をフラッシュジェットドライヤーを用いて吸気温度60℃にて乾燥させ、ついで流動層乾燥機を用いて60℃の温度で乾燥させた。得られた着色粒子の100質量部に、疎水性シリカ(疎水化度=75/数平均一次粒子径=12nm)を0.5質量部、及び0.05μmの酸化チタン0.25質量部添加し、ヘンシェルミキサーの周速を40m/s、52℃で10分間混合し「トナー1Bk」を得た。
【0183】
トナー1Bkの製造において、カーボンブラックの代わりにC.I.ピグメントイエロー185を使用した以外同様にして「トナー1Ya」を得た。又、ヘンシェルミキサーの周速を少し遅くして、「トナー1Yb」を得た。
【0184】
トナー1Bkの製造において、カーボンブラックの代わりにC.I.ピグメントレッド122を使用した以外同様にして「トナー1M」を得た。
【0185】
トナー1Bkの製造において、カーボンブラックの代わりにC.I.ピグメントブルー15:3を使用した以外同様にして「トナー1C」を得た。トナー1Bk、1Ya、1M、1Cのトナーの個数平均粒径、M(m1+m2)の測定結果を表1に、トナー濁度の測定結果を表2に示す。又、トナー1Ybの個数平均粒径、M(m1+m2)はトナー1Yaとほとんど同じであった。
(トナー2Bk、2Ya〜2Yf、2M、2Cの作製)
前記トナー1Bk、1Y、1M、1Cの作製において、疎水性シリカ(疎水化度=75/数平均一次粒子径=12nm)を疎水性シリカ(疎水化度=77/数平均一次粒子径=20nm)に変更し、ヘンシェルミキサーの周速、及び時間を変更した以外は、同様にしてトナー2Bk、2Ya〜2Yf、2M、2Cを作製した。トナー2Bk、2Ya〜2Yf、2M、2Cの濁度の測定結果を表2に示す。尚、これらのトナーのトナーの個数平均粒径、M(m1+m2)は基本的にトナー1Bk、1Ya、1M、1Cの各色に対応したそれら(トナーの個数平均粒径、M(m1+m2))の測定結果とほとんど同じであった。
(トナー3Bk、3Ya〜3Yd、3M、3Cの作製)
前記トナー1Bk、1Y、1M、1Cの作製において、疎水性シリカ(疎水化度=75/数平均一次粒子径=12nm)を0.5質量部から1.8質量部に変更し、ヘンシェルミキサーの周速及び混合時間を変更した以外は、同様にしてトナー3Bk、3Ya〜3Yd、3M、3Cを作製した。トナー3Bk、3Ya〜3Yd、3M、3Cの濁度の測定結果を表2に示す。尚、これらのトナーの個数平均粒径、M(m1+m2)は基本的にトナー1Bk、1Ya、1M、1Cの各色に対応したそれらの測定結果とほとんど同じであった。
(トナー4Bk、4Ya〜4Yc、4M、4Cの作製)
前記トナー1Bk、1Y、1M、1Cの作製において、疎水性シリカ(疎水化度=75/数平均一次粒子径=12nm)を0.5質量部から疎水性シリカ(疎水化度=77/数平均一次粒子径=20nm)を1.8質量部に変更し、ヘンシェルミキサーの周速及び混合時間を変更した以外は、同様にしてトナー4Bk、4Ya〜4Yc、4M、4Cを作製した。トナー4Bk、4Ya〜4Yc、4M、4Cの濁度の測定結果を表2に示す。尚、これらのトナーの個数平均粒径、M(m1+m2)は基本的にトナー1Bk、1Ya、1M、1Cの各色に対応したそれらの測定結果とほとんど同じであった。
(トナー5Bk、5Y、5Ma〜5Mc、5Cの作製)
前記トナー1Bk、1Y、1M、1Cの作製において、疎水性シリカ(疎水化度=75/数平均一次粒子径=12nm)を0.5質量部から疎水性シリカ(疎水化度=77/数平均一次粒子径=20nm)を3.3質量部に変更し、ヘンシェルミキサーの周速及び混合時間を変更した以外は、同様にしてトナー5Bk、5Y、5Ma〜5Mc、5Cを作製した。トナー5Bk、5Y、5Ma〜5Mc、5Cの濁度の測定結果を表2に示す。尚、これらのトナーの個数平均粒径、M(m1+m2)は基本的にトナー1Bk、1Ya、1M、1Cの各色に対応したそれらの測定結果とほとんど同じであった。
(トナー6Bk、6Y、6M、6Ca〜6Ccの作製)
前記トナー1Bk、1Y、1M、1Cの作製において、ヘンシェルミキサーの周速及び混合時間を変更した以外は、同様にしてトナー6Bk、6Y、6M、6Ca〜6Ccを作製した。トナー6Bk、6Y、6M、6Ca〜6Ccの濁度の測定結果を表2に示す。尚、トナーの個数平均粒径、M(m1+m2)は基本的にトナー1Bk、1Ya、1M、1Cの各色に対応したそれらの測定結果とほとんど同じであった。
【0186】
上記で得られた各色トナーは、そのまま本発明の非磁性一成分現像剤として後記する評価に使用した。
【0187】
【表1】
【0188】
【表2】
【0189】
〔感光体の作製〕
下記のごとくして、実施例に用いる感光体を作製した(各実施例の感光体は各画像ユニット共、同じ種類の感光体を用いる為、計4本以上を作製した)。
【0190】
感光体1の作製
下記中間層塗布液を調製し、洗浄済み円筒状アルミニウム基体上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥膜厚0.3μmの中間層を形成した。
【0191】
〈中間層(UCL)塗布液〉
ポリアミド樹脂(アミランCM−8000:東レ社製) 60g
メタノール 1600ml
下記塗布液成分を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を浸漬塗布法で塗布し、前記中間層の上に乾燥膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
【0192】
〈電荷発生層(CGL)塗布液〉
Y型チタニルフタロシアニン(Cu−Kα特性X線によるX線回折の
最大ピーク角度が2θで27.3) 60g
シリコーン樹脂溶液(KR5240、15%キシレン−ブタノール溶液
:信越化学社製) 700g
2−ブタノン 2000ml
下記塗布液成分を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
【0193】
〈電荷輸送層(CTL)塗布液〉
電荷輸送物質(4−メトキシ−4′−(4−メチル−α−フェニルスチリル)
トリフェニルアミン) 200g
ビスフェノールZ型ポリカーボネート
(ユーピロンZ300:三菱ガス化学社製) 300g
ヒンダードアミン(サノールLS2626:三共社製) 3g
1,2−ジクロロエタン 2000ml
感光体2の作製
感光体1の作製において、電荷輸送層までは同様に塗布した。
【0194】
〈表面保護層〉
電荷輸送物質(4−メトキシ−4′−(4−メチル−α−フェニルスチリル)
トリフェニルアミン) 200g
ビスフェノールZ型ポリカーボネート
(ユーピロンZ300:三菱ガス化学社製) 300g
ヒンダードアミン(サノールLS2626:三共社製) 3g
コロイダルシリカ(30%メタノール溶液) 8g
ポリテトラフルオロエチレン樹脂粒子(平均粒径0.5μm) 100g
1−ブタノール 50g
を混合し、溶解して表面保護層塗布液を調製した。この塗布液を前記電荷輸送層の上に浸漬塗布法で塗布し、100℃、40分の加熱硬化を行い乾燥膜厚4μmの表面保護層を形成し、感光体2を作製した。
【0195】
実施例1(表面層にフッソ系樹脂粒子を含有する感光体2を用いた例)
〈評価〉
各実施例、比較例において、表2に示す組み合わせの現像剤群(トナー群)を用い、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各現像手段(図1記載の現像手段)を有し、図2記載の中間転写体を有するデジタル複写機に搭載し、オリジナル画像に白地部、Bk及びY、M、Cのソリッド(べた)画像部、文字画像部、ハーフトーン画像を有するA4画像を常温常湿(20℃、50%RH)下、1万枚印刷し評価した。評価項目、評価方法、評価基準を下記に記載する。
【0196】
文字チリ
文字画像を形成し、目視及び20倍ルーペにて文字周辺のトナーチリを観察し、以下の基準で評価した。
【0197】
◎:ルーペ観察でも、文字周辺のトナーチリが観察されない(良好)
○:目視では判別できないが、ルーペでは文字周辺のトナーチリが観察される(実用上問題ない)
×:目視で文字周辺のトナーチリが観察され、文字の鮮鋭性が劣る(実用上問題あり)
転写抜け
濃度0.4のハーフトーン画像を転写紙(坪量200g/m2)の両面に形成し、転写抜けによるホワイトスポットの発生を目視にて評価した。
【0198】
◎◎:まったく転写抜けない(非常に良好)
◎:画像100枚あたり裏面のみ1〜2個の転写抜けが存在するものの凝視しなければ判別できない(良好)
○:画像50枚あたり1〜4個の転写抜けが存在するものの凝視しなければ判別できない(実用上問題ない)
×:画像50枚あたり、表裏関係なく、5個以上の明瞭な転写抜けが存在する(実用上問題あり)
ブラックスポット
ハーフトーン画像に、周期性が感光体の周期と一致し、ブラックスポット(苺状のスポット画像)がA4サイズ当たり何個あるかで判定した。
【0199】
◎:0.4mm以上のブラックスポットの発生頻度:全ての複写画像が3個/A4以下(良好)
○:0.4mm以上のブラックスポットの発生頻度:4個/A4以上、15個/A4以下が1枚以上発生(実用上問題なし)
×:0.4mm以上のブラックスポットの発生頻度:16個/A4以上が1枚以上発生(実用上問題有り)
画像濃度
画像濃度の測定は、各色のべた部を濃度計「RD−918」(マクベス社製)を使用し、記録紙をゼロとした相対反射濃度で測定した。
【0200】
◎:Bk、及びY、M、Cのソリッド(べた)画像部の各濃度が1.2以上
(良好)
○:Bk、及びY、M、Cのソリッド(べた)画像部の各濃度が0.8以上
(実用上問題なし)
×:Bk、及びY、M、Cのソリッド(べた)画像部の各濃度が0.8未満
(実用上問題あり)
(鮮鋭性)
画像の鮮鋭性は、低温低湿(10℃20%RH)、高温高湿(30℃80%RH)の両環境において画像を出し、文字潰れで評価した。3ポイント、5ポイントの文字画像を形成し、下記の判断基準で評価した。
【0201】
◎:3ポイント、5ポイントとも明瞭であり、容易に判読可能
○:3ポイントは一部判読不能、5ポイントは明瞭であり、容易に判読可能
×:3ポイントは殆ど判読不能、5ポイントも一部あるいは全部が判読不能
中間転写体を有するデジタル複写機のプロセス条件
画像形成のライン速度L/S:180mm/s
感光体(60mmφ)の帯電条件:非画像部の電位は、電位センサで検知し、フィードバック制御できるようにし、その制御可能範囲は−500V〜−900Vであり、全露光した場合の感光体の表面電位は−50〜0Vの範囲にした。
【0202】
像露光光:半導体レーザ(波長:780nm)
中間転写体:シームレスの無端ベルト状中間転写体70を用い、半導電樹脂製のベルトで体積抵抗率が1×108Ω・cm、Rzが0.9μmのものを用いた。
【0203】
一次転写条件
一次転写ローラ(図2の5Y、5M、5C、5Bk(各6.05mmφ)):芯金に弾性ゴムを付した構成:表面比抵抗1×106Ω、転写電圧印加
二次転写条件
中間転写体としての無端ベルト状中間転写体70とそれを挟み込むようにバックアップローラ74と二次転写ローラ5Aが配置され、バックアップローラ74の抵抗値が1×106Ωであり、二次転写手段としての二次転写ローラの抵抗値が1×106Ωであり定電流制御(約80μA)をするようにしてある。
【0204】
定着はローラ内部にヒータを配置した定着ローラによる熱定着方式である。
中間転写体と感光体との最初の接触点から次色感光体との最初の接触点までの中間転写体上での距離Yは95mmにした。
【0205】
駆動ローラ71、ガイドローラ72、73及び二次転写のためのバックアップローラ74の外周長さ(円周長さ)を31.67mm(=95mm/3)にし、テンションローラ76の外周長さを23.75mm(=95mm/4)にした。
【0206】
そして、一次転写ローラの外周長さを19mm(=95mm/5)にした。
感光体のクリーニング条件
クリーニングブレード:ウレタンゴムブレードを感光体回転方向にカウンター方式で当接した。
【0207】
中間転写体のクリーニング条件
クリーニングブレード:ウレタンゴムブレードを中間転写体進行方向にカウンター方式で当接した。
【0208】
結果を表3に示す。
【0209】
【表3】
【0210】
上記表3より、本発明の要件を満足する現像剤群、即ち、各色トナー間の濁度の差が最大5〜45の範囲にあり、且つ複数の画像形成ユニットの現像手段の1つに、濁度が20未満の黒色系トナーを用いた非磁性一成分現像剤群(No.2、3、4、5、6、7、9、10、11、19、20)は文字チリ、転写抜け、ブラックスポット、画像濃度、鮮鋭性とも実用範囲以上の良好な評価を達成しているのに対し、本発明外の非磁性一成分現像剤群(No.1、8、12、15、18、21)では、各色トナー間の濁度の差が4.1のNo.1ではトナーの流動性が十分でなく、転写抜け、画像濃度、鮮鋭性が低下し、濁度の差が47のNo.8、No.21では帯電量のバランスの不安定さから、文字チリ(カラーの文字チリ)が多く、鮮鋭性が低下している。No.21では、転写抜けも発生している。又、各色トナーのいずれかの濁度が60以上の非磁性一成分現像剤群(No.12、No.15、No.18)は遊離外添剤が過多となり、ブラックスポットが多発して鮮鋭性が低下している。又、濁度が20以上の黒色系トナーを用いた非磁性一成分現像剤群(No.13、14、16、17)は他の本願発明内の現像剤群に比し、文字チリの改善度が小さい。又、本発明の要件を満たす前記非磁性一成分現像剤群の中でも、各色トナー間の濁度の差が最大10〜35で且つ黒トナーの濁度が20未満の非磁性一成分現像剤群(No.4、5、6、9、10、20)は改善効果が顕著である。
【0211】
実施例2(感光体1を用い、表面エネルギー低下剤を供給した例)
上記実施例1の中間転写体を有するデジタル複写機のプロセス条件中の感光体のクリーニング装置を図6に示した剤付与手段を兼ねたブラシロールを持つクリーニング手段に変更し、表面エネルギー低下剤のステアリン酸亜鉛を図6の66Kに設置して、感光体表面にブラシロールを介してステアリン酸亜鉛を供給しながら、実施例1と同様に表2に示す非磁性一成分現像剤群(トナー群)を用いて評価した。評価項目、評価方法、評価基準も実施例1と同様にした。
【0212】
図6の剤付与手段を有するクリーニング手段のクリーニング条件
クリーニングブレード:ウレタンゴムブレードを感光体回転方向にカウンター方式で当接した。
【0213】
クリーニングブラシ:導電性アクリル樹脂、ブラシ毛密度(3×103/cm2)、食い込み量を1.0mmに設定した。
【0214】
上記の条件での評価をした。その結果、実施例1とほぼ同一の評価結果が得られた。即ち、感光体の表面層がフッ素系樹脂粒子を含有していなくても、感光体表面に表面エネルギー低下剤を供給することにより、実施例1と同様の効果が得られる。
【0215】
実施例3(トナーの粒度分布を変更した例)
(トナー7Bk、7Y、7M、7Cの作製)
前記トナー2Bk、2Yb、2M、2Cのトナー製造において、遠心沈降法による液中の分級のレベルを変えて、M(m1+m2)等を変えた以外は、同様にしてトナー7Bk、7Y、7M、7Cを作製した。トナー7Bk、7Y、7M、7Cのトナーの個数平均粒径、M(m1+m2)及びトナー濁度を表4に示す。
【0216】
これらのトナーの各トナーをそのまま評価用の非磁性一成分現像剤7Bk、7Y、7M、7Cとした現像剤22群を作製した。
(トナー8Bk、8Y、8M、8Cの作製)
前記トナー2Bk、2Yb、2M、2Cのトナー製造において、遠心沈降法による液中の分級のレベルを変えて、M(m1+m2)等を変えた以外は、同様にしてトナー8Bk、8Y、8M、8Cを作製した。トナー8Bk、8Y、8M、8Cのトナーの個数平均粒径、M(m1+m2)及びトナー濁度を表4に示す。
【0217】
これらのトナーの各トナーをそのまま評価用の非磁性一成分現像剤8Bk、8Y、8M、8Cとした非磁性一成分現像剤23群を作製した。
【0218】
【表4】
【0219】
実施例1の現像剤4群(トナー2Bk、2Yb、2M、2C)の代わりに非磁性一成分現像剤22群、23群を用いた他は、実施例1と同様にして評価を行った。その結果を表5に示す。
【0220】
【表5】
【0221】
表5より、前記トナー粒子の相対度数の和(M)が70%以上で且つ濁度が20未満の黒色系トナーを用いた現像剤22群は、(M)が70%未満で且つ濁度が20以上の黒色系トナーを用いた現像剤23群に比し、評価項目の改善度が優れていることが見られる。
【0222】
【発明の効果】
本発明を用いることにより、非磁性一成分現像方式で且つ中間転写体を用いた電子写真方式のカラー画像の改善を達成でき、トナー転写の低下から発生する転写抜けや文字チリ等の画像欠陥を防止でき、且つ画像濃度や鮮鋭性が良好なカラー画像を形成できる電子写真方式の画像形成装置、画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の非磁性一成分現像方式の現像装置(現像手段)の概要断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。
【図3】中間転写体のクリーニング手段の一例である。
【図4】感光体と無端ベルト状中間転写体と一次転写ローラとの位置関係を示す配置図である。
【図5】バックアップローラと無端ベルト状中間転写体と二次転写ローラとの位置関係を示す配置図である。
【図6】本発明の感光体に設置されるクリーニング手段の構成図である。
【符号の説明】
1、1Y、1M、1C、1Bk 感光体
2Y、2M、2C、2Bk 帯電手段
3Y、3M、3C、3Bk 露光手段
4、4Y、4M、4C、4Bk 現像手段
5A 二次転写ローラ(二次転写手段)
5Y、5M、5C、5Bk 一次転写ローラ(一次転写手段)
6A、6Y、6M、6C、6Bk クリーニング手段
7 無端ベルト状中間転写体ユニット
10Y、10M、10C、10Bk 画像形成部(画像形成ユニット)
61 ブレード
62 ブラケット
63 支軸
70 無端ベルト状中間転写体
Claims (7)
- 電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を有する画像形成ユニットを複数配列して設け、該複数の画像形成ユニット毎に色相が異なる非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感光体上にトナー像を形成し、該トナー像を順次電子写真感光体から中間転写体上に重ね合わせて転写し、該中間転写体上でカラートナー像を形成する一次転写手段及び該中間転写体上のカラートナー像を記録材に転写する二次転写手段を有する画像形成装置において、該複数の画像形成ユニットの現像手段に用いられる下記で定義される各色トナーの濁度が60未満であり、且つ各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が5〜45の範囲内にあり、且つ複数の画像形成ユニットの現像手段の1つに、濁度が20未満の黒色系トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
濁度;HAZE値=拡散成分/全透過成分の百分率で定義される。
トナーの濁度測定方法;トナー5.0gを界面活性剤(洗浄力ファミリー;花王(株)製)1mlの入った水溶液50mlに分散させ、遠心分離器(2000rpm:10分間)を用いて分離する。トナー成分は沈殿するため、遊離成分である上澄み液を採取する。これを日本電色(株)製COH−300Aを用いて、入射光に対する全透過成分の内の拡散成分の割合を算出したHAZE値(百分率:但し%は省略する)をトナーの濁度とする。 - 電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を有する画像形成ユニットを複数配列して設け、該複数の画像形成ユニット毎に色相が異なる非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感光体上にトナー像を形成し、該トナー像を順次電子写真感光体から中間転写体上に重ね合わせて転写し、該中間転写体上でカラートナー像を形成する一次転写手段及び該中間転写体上のカラートナー像を記録材に転写する二次転写手段を有する画像形成装置において、該複数の画像形成ユニットの少なくとも1つの電子写真感光体の表面層がフッ素系樹脂粒子を含有しており、該複数の画像形成ユニットの現像手段に用いられる下記で定義される各色トナーの濁度が60未満であり、且つ各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が5〜45の範囲内にあり、且つ複数の画像形成ユニットの現像手段の1つに、濁度が20未満の黒色系トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
濁度;HAZE値=拡散成分/全透過成分の百分率で定義される。
トナーの濁度測定方法;トナー5.0gを界面活性剤(洗浄力ファミリー;花王(株)製)1mlの入った水溶液50mlに分散させ、遠心分離器(2000rpm:10分間)を用いて分離する。トナー成分は沈殿するため、遊離成分である上澄み液を採取する。これを日本電色(株)製COH−300Aを用いて、入射光に対する全透過成分の内の拡散成分の割合を算出したHAZE値(百分率:但し%は省略する)をトナーの濁度とする。 - 電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を有する画像形成ユニットを複数配列して設け、該複数の画像形成ユニット毎に色相が異なる非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感光体上にトナー像を形成し、該トナー像を順次電子写真感光体から中間転写体上に重ね合わせて転写し、該中間転写体上でカラートナー像を形成する一次転写手段及び該中間転写体上のカラートナー像を記録材に転写する二次転写手段を有する画像形成装置において、該複数の画像形成ユニットの少なくとも1つに、電子写真感光体の表面に表面エネルギー低下剤を供給する剤付与手段を有し、該複数の画像形成ユニットの現像手段に用いられる下記で定義される各色トナーの濁度が60未満であり、且つ各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が5〜45の範囲内にあり、且つ複数の画像形成ユニットの現像手段の1つに、濁度が20未満の黒色系トナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
濁度;HAZE値=拡散成分/全透過成分の百分率で定義される。
トナーの濁度測定方法;トナー5.0gを界面活性剤(洗浄力ファミリー;花王(株)製)1mlの入った水溶液50mlに分散させ、遠心分離器(2000rpm:10分間)を用いて分離する。トナー成分は沈殿するため、遊離成分である上澄み液を採取する。これを日本電色(株)製COH−300Aを用いて、入射光に対する全透過成分の内の拡散成分の割合を算出したHAZE値(百分率:但し%は省略する)をトナーの濁度とする。 - 電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を有する画像形成ユニットを複数配列して設け、該複数の画像形成ユニット毎に色相が異なる非磁性一成分現像剤を用いて電子写真感光体上にトナー像を形成し、該トナー像を順次電子写真感光体から中間転写体上に重ね合わせて転写し、該中間転写体上でカラートナー像を形成する一次転写手段及び該中間転写体上のカラートナー像を記録材に転写する二次転写手段を有する画像形成装置において、該複数の画像形成ユニットの現像手段に用いられる下記で定義される各色トナーの濁度が60未満であり、各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が5〜45の範囲内にあり、且つ複数の画像形成ユニットの現像手段の1つに、濁度が20未満の黒色系トナーを用い、且つ各色トナーの粒度分布がトナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおいて、最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上であることを特徴とする画像形成装置。
濁度;HAZE値=拡散成分/全透過成分の百分率で定義される。
トナーの濁度測定方法;トナー5.0gを界面活性剤(洗浄力ファミリー;花王(株)製)1mlの入った水溶液50mlに分散させ、遠心分離器(2000rpm:10分間)を用いて分離する。トナー成分は沈殿するため、遊離成分である上澄み液を採取する。これを日本電色(株)製COH−300Aを用いて、入射光に対する全透過成分の内の拡散成分の割合を算出したHAZE値(百分率:但し%は省略する)をトナーの濁度とする。 - 各色トナー間の濁度の差の内、最大の差が10〜35であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 複数の画像形成ユニットが4つの画像形成ユニットであり、黒色系トナーを有する画像形成ユニット、黄色系トナーを有する画像形成ユニット、マゼンタ色系トナーを有する画像形成ユニット及びシアン色系トナーを有する画像形成ユニットからなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像形成装置を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
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