JP5371218B2

JP5371218B2 - 電子写真カラー画像形成装置

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Publication number: JP5371218B2
Application number: JP2007225901A
Authority: JP
Inventors: 洋司植田; 孝幸佐藤
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: JP2009058757A

Description

本発明は、電子写真カラー画像形成装置に関し、特に、稜線及び頂点を丸めた八面体磁性粒子を含有する磁性トナーを使用する中間転写式電子写真カラー画像形成装置に関する。

カラー画像形成装置としては、１つ又は複数の感光体上に現像されたトナー像を中間転写体上に順次一次転写した後、中間転写体上のトナーを一括して用紙上に二次転写するという方式がある。前者は１つの感光体の周りに４つの現像装置（ブラック、シアン、マゼンタおよびイエロー）を配置したものであり、一般的にはワンドラム方式のカラー画像形成方式と称され、また、後者は感光体に帯電、現像、クリーニングといったプロセス手段を備えた感光体ユニットを現像剤の色を変更した４つのユニット（ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各現像装置を備えた感光体ユニット）を用意し、これらの感光体ユニットを中間転写体（中間転写ベルト）上に並べて配置したものであり、一般的にはタンデム方式のカラー画像形成方式と称されている。

ところで、上述した中間転写体を用いたカラー画像形成方式において、カラー画像を形成する順序としては必ずしも統一されてはいないが、２番目以降に現像されるトナーにより最初のトナー画像の影響が少ない（混色に強い）との理由から、中間点転写体上に最初に転写されるトナー像はブラック（黒色）とされるものが提案されている（特許文献１）。
しかし、中間転写体を用いた方式では、最上流の現像器（例えば黒色）によって一次転写されたトナーは、２色目、３色目、４色目の一次転写電界も受けることになり、その間にトナーのチャージアップが生じる。トナーがチャージアップすると、静電吸着力により中間転写体の表面に強く貼り付き、二次転写が困難になる。このため、最初に現像に供されるトナーの帯電量（絶対値）を最後に現像に供されるトナーの帯電量（絶対値）よりも小さくすることでこのチャージアップを防止して良好な転写を得ようとした提案もなされている（特許文献２）。
特開２００２−２２９３４４号公報（段落００８５）特開２００５−０３１３７４号公報

しかしながら、トナーの帯電特性を現像に供せられるトナーの順に異なるように設計することは必ずしも容易なことではない。
一方、トナーの帯電量をあらかじめ現像の順序を考慮した調整を行うことなく使用する場合には、このチャージアップ量は一次転写電圧が高くなるにつれて、大きくなる。また、一次転写に必要な一次転写電圧は、１色目よりも２色目、２色目よりも３色目と順に高くなる。これは、トナー同士の静電的な斥力等が生じる為である。そのため、複数の感光体を用いた中間転写方式（タンデム方式）の場合は、１色目よりも２色目、２色目よりも３色目と順に一次転写電圧を上げるように制御することにより、一次転写を確実に行い、かつ必要以上にチャージアップをしないようにするという方法をとることにより、問題をある程度解決できている。

ところが、感光体が一つであり、中間転写体が接地されており、一次転写電圧を感光体に印加する方式の場合は、色によって一次転写電圧を変えようとすると、下流の色を現像している最中に一次転写電圧を変えることになる。現像電圧は一次転写電圧を基準として印加されている為、現像が不安定になり横筋が発生する。また、この方式のメリットは、感光体や露光装置が一つで済むことにより、コストを押さえたマシンを作れることにあるが、複雑な制御を入れる必要があり、ハードウエアの負担が増え、コストアップにつながってしまう。したがって、色によって一次転写電圧を変えるのは望ましくない。

そこで、本発明の課題は、タンデム方式やワンドラム方式といった中間転写方式の電子写真カラー画像形成装置において、最初に現像される色のトナーの過剰帯電や過剰放電を防止し、色によって１次転写電圧を変化させることなく、最初に現像される色（黒色）のトナーの二次転写性能を向上させることである。

上述した課題を解決するため、本発明では、ひとつ又は複数の感光体による中間転写式カラー画像形成装置において、各色のうち最初に現像される色のトナーに分散される磁性粉は、その形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点及び各稜線が曲面状であり、投影像の外周部に直線とみなせる部分を有し、各色のうち最初に現像される色以外のトナーは、前記磁性粉を含有しない。

本発明では、第４に、前記磁性粉が、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトからなる。

本発明では、第５に、前記磁性粉の平均粒子径が、０．０１〜０．５０μｍである。

本発明では、第６に、前記バインダ樹脂中に、３５〜６０質量％の磁性粉を分散する。

本発明では、第７に、前記黒色のトナー像を前記中間転写体上に最初に転写する。

第８に、本発明の現像手段は第７に所謂ハイブリッド現像器であり、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤からなる磁気ブラシを形成し第１の直流交流重畳電圧を印加された磁気ローラと、前記磁気ブラシの中のトナーのみの薄層を形成し、第２の直流交流重畳電圧を印加された現像ロールとを備え、前記現像ロール上のトナー薄層を前記感光体に飛翔させて静電潜像を現像する。

本発明によれば、第１に、最初に現像される黒色トナーが過剰帯電も過剰放電もしないため、最初に現像されるトナーの二次転写性能を向上することが出来る。また、色によって１次転写電圧を変える必要がなくなる。

本発明によれば、第２に、最初に現像される黒色トナーが過剰帯電も過剰放電もしないため、最初に現像されるトナーの二次転写性能を向上することが出来る。また、色によって１次転写電圧を変える必要がなくなる。

本発明によれば、第３に、Ｙ、Ｍ、Ｃトナーに磁性粉を含まないため、濁りのない純粋な色彩が保障される。

本発明によれば、第４に、稜線及び頂点を丸めた丸八面体磁性粒子が容易に得られる。

本発明によれば、第５に、平均粒子径を、所定下限以上とすることにより帯電不測を防止し、所定上限以下とすることにより、トナー粒子の表面に露出する割合が減少することによるトナーのチャージアップを防止する。これにより、トナー像の二次転写効率が向上する。

本発明によれば、第６に、トナー中の磁性粉の割合を、所定下限以上とすることにより現像ローラ中の固定磁石による磁性トナーの保持を確実にし、所定上限以下とすることにより磁性トナーを保持する力が強すぎるために生じる画像濃度の低下を防止する。

本発明によれば、第７に、中間転写体に直接接触する黒色トナーが過剰帯電しないため、中間転写退場のトナー像を記録体上へ良好に二次転写することができる。

本発明によれば、第８に、静電潜像が高品質のトナー像として現像される。

本発明によれば、中間転写方式の電子写真カラー画像形成装置において、最初に現像される色のトナーの過剰帯電や過剰放電を防止することができ、色によって１次転写電圧を変化させることなく、最初に現像される色（黒色）のトナーの二次転写性能を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等に特定的な記載があっても、本発明をそれに限定する趣旨ではない。

本発明は、中間転写式カラー画像形成装置において、稜線と頂点を丸めた丸八面体磁性粒子を分散させたトナーを使用することにより、１次及び二次転写を安定化する。そこで、ひとつの感光体を使用する中間転写式カラー画像形成装置、複数の感光体を使用する中間転写式カラー画像形成装置、１成分ジャンピング現像器、丸八面体磁性粒子の概念図及びＴＥＭ写真についてこの順に説明したあと、実施例について説明する。

［ひとつの感光体を使用する中間転写式カラー画像形成装置］
図１を参照して説明する。この装置では、一つの感光体ドラム１０の周囲にＢ（黒）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）用の現像器を配置する。最初の画像形成は、Ｂにして行われ、現像器Ｂにより、黒色トナー像が感光体ドラム上に形成される。黒色トナーは最も混色に強いからである。黒色トナー像は、中間転写ドラム５１上に転写される。転写が済んだら、感光体ドラム１０は、クリーニングブレード３でクリーニングされ、残留電位を除電ランプ４で除去し、帯電手段１により一様帯電されて、次のイエロー色のトナー像形成の準備が完了する。こうして、中間転写体５１上に、４色のトナー像が重ね合わされる。この重ね合わせトナー像は、転写手段５２により用紙Ｐなどの記録体上に転写され、定着手段（加熱ローラ６、加圧ローラ７）により、定着される。

［複数の感光体を使用する中間転写式カラー画像形成装置］
図２を参照して説明する。この装置では、エンドレス中間転写ベルと１上に、画像形成手段ＩＭＢ（黒）、ＩＭＣ（シアン）、ＩＭＭ（マゼンタ）、ＩＭＹ（イエロー）用の画像形成部を配置する。各画像形成部は、感光体ドラムＰＣ，現像手段ＤＥＶ，１次転写ローラを含む。ただし、１次転写ローラはエンドレス中間転写ベルト１を挟んで感光体ドラムＰＣの反対側に配置する。なお、各画像形成手段における帯電手段・除電手段は図示を省略した。まず、最初の画像形成は、最上流のＩＭＢにより行われ、黒色トナー像が感光体ドラムＰＣ上に形成される。黒色トナーは最も混色に強いからである。黒色トナー像は、エンドレス中間転写ベルト１上に転写され、転写が済んだら、次のＩＭＣにより、シアントナー像が黒トナー像の上に重ね合わされる。こうして４色のトナー像がエンドレス中間転写ベルト１上で重ねあわされた後、例えば、テンションベルトＴＲ３の位置で、二次転写ローラにより用紙Ｐなどの記録体上に転写される。最後に、重ね合わせトナー像は、図示しない定着手段により定着され、カラー画像のハードコピーが得られる。これで、転写ベルト１は、画像形成の役割を終えているが、次回の画像形成プロセスに備えて、例えばテンションローラＴＲ１の位置で、１次転写ベルト１上の残留トナーがクリーニング手段（クリーニングローラ２、転写バイアス電圧印加用電源３）によりクリーニングされる。

［ハイブリッド現像器］
図３を参照して説明する。丸八面体磁性粒子を含有するトナーは、過剰放電も過剰帯電も生じないが、ハイブリッド現像器と併用すれば、さらに帯電特性が安定し、１次転写に好適である。ハイブリッド現像器では、磁気ロール２１上にはトナーとキャリアからなる穂立ち（磁気ブラシ）が形成される。ここに、磁気ロールは内部に複数の磁石を固定し、スリーブが回転するものであり、磁力により、スリーブ表面に穂立ちが形成される。穂立ち中のトナーは、図示しない攪拌ミキサーとパドルミキサーによって攪拌帯電される。穂立ち（磁気ブラシ）は、穂切りブレード２４によって層規制され、磁気ロール２１と現像ロール２０間の電位差Δの絶対値によって現像ロール２０にトナーのみの薄層を形成する。

現像ロール２０上のトナーの薄層は現像材の抵抗や現像ロール２０と磁気ロール２１の回転速度差などによっても変化するが、上記の電位差によっても制御することが可能である。Δの絶対値を大きくすると現像ロール２０上のトナーの層が厚くなり、Δの絶対値を小さくすると薄い層になる。Δの絶対値の範囲は、１００ｖから２５０ｖ程度が適切である。

帯電されたトナーは、感光体ドラム３との間の直流重畳交流バイアスを印加させることで現像される。トナーの飛散を防ぐために、交流は現像の直前に印加する。現像残のトナーは掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく、磁気ロール２１上の磁気ブラシが現像ロール２０上のトナー層に接触し、各ロールの周速差によるブラシ効果と磁気ブラシの現像材をミキサーでの攪拌による現像材の入れ替えによって、容易にトナーの回収と入れ替えを可能にする。この時、磁気ブラシの幅が、現像ロール２０上のトナーを回収する幅である為、現像ロール２０の幅を磁気ブラシの幅より短くすることにより確実に未回収領域をなくすことができる。そうすることにより、磁気ブラシ領域外の現像ロールスリーブに付着するトナーがなくなり、両端部のトナー飛散をなくすことが可能となる。現像剤の入れ替えを促進するための方法として、磁気ロールの回転速度を現像ロールの速度に対し、１．０から２．０倍に設定し現像ロール上のトナーを回収すると共に適切なトナー濃度に設定された現像材を現像ロールに供給することで均一なトナー層を形成することが可能になる。また、均一な画像濃度を維持するためには、現像タイミング以外の時間において現像ロールと磁気ロール間の電位差Δを同電位にすることで、トナーに負担をかけず現像ロール上のトナーを磁気ロールに回収することが有効である。

感光体３に感光材料として、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体を用いた場合、その表面の露光後電位は１０Ｖ以下の非常に低い特徴を有しているが、その膜厚を薄くすると飽和帯電電位が低下し、絶縁破壊に至る耐電圧が低下する。その一方、潜像形成した時の感光体３の表面の電荷密度は向上し、現像性能は向上する傾向がある。この特性は誘電率が約１０程度と高いａ−Ｓｉ感光体では２５μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下の場合に特に顕著である。現像バイアスＤＣは１５０Ｖ以下、さらに好ましくは１００Ｖ以下、ＡＣ成分としてＶ_Ｐ−Ｐ５００〜２０００Ｖ、周波数が１〜３ｋＨｚに設定し現像することが可能である。

感光体３として、正帯電の有機感光体（ＯＰＣ）を用いた場合は、残留電位を１００Ｖ以下にするために、感光層の膜厚を２５μｍ以上に設定し、電荷発生材料の添加量を増やすことが特に重要である。特に単層構造のＯＰＣは感光層の中に電荷発生材を添加することから感光層の膜減りによっても感度が変化が少なく、有利である。この場合でも現像バイアスＤＣは４００Ｖ以下、さらに好ましくは３００Ｖ以下に設定することがトナーに強い電界をかけることを防止する意味でも好ましい。この様に現像バイアスを低く設定することは、薄膜のａ−Ｓｉ感光体の絶縁破壊を抑制するとともに、トナーの過剰帯電を防止し、現像の履歴現象の発生を抑止するのに有効である。また、現像ロール２０上に１０〜１００μｍ、好ましくは３０〜７０μｍのトナー層を形成し、現像ロール２０と感光体３とのギャップを１５０〜４００μｍ、好ましくは２００〜３００μｍとし、この空間を直流と交流電界によってトナーを感光体ドラム３に向けて飛翔させる。

次に、トナー成分にしたがって、磁性粉、バインダ樹脂、電荷制御材、ワックス、トナーの製造の順に説明する。

［磁性粉］
磁性粉として、丸八面体形状を有する磁性粉を用いることを特徴とする。
すなわち、上記磁性粉は、図４の概念図や、図５に示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて撮影した写真（投影像）に見るように、八面体を基本として、その頂点と稜線が曲面状であり、電荷の放出点となる尖った頂点や稜線が存在しないことが特徴である。また、頂点と稜線が曲面状であるといっても、その曲率半径が大きすぎて、隣り合う頂点や稜線の曲面が繋がってしまって、投影像の外周部に直線とみなせる部分を有しない、球形に近いものではなく、図４、図５に見るように、投影像の外周には直線とみなせる部分が残っており、八面体としての特徴を残していることも特徴である。

上記磁性粉は、平均粒子径が０．０１〜０．５０μｍである必要がある。平均粒子径が０．０１μｍ未満である磁性粉は、トナー粒子の表面に露出する割合が増加し、露出した磁性粉から電荷が放出されて磁性トナーの帯電不足を招く結果、画像濃度が低下するという問題がある。一方、平均粒子径が０．５０μｍを超える磁性粉は、逆に、トナー粒子の表面に露出する割合が減少し、露出した磁性粉から放出される電荷が少なくなって磁性トナーのチャージアップを招く結果、特に画像形成を繰り返した際に画像濃度が低下するという問題がある。なお、効果のバランスを考慮すると、磁性粉の平均粒子径は、上記の範囲内でも特に、０．０５〜０．３５μｍであるのが好ましく、０．１５〜０．３０μｍであるのがさらに好ましい。磁性粉の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡によって撮影した写真（倍率１万倍）を４倍に拡大して、写真に写された３００個の磁性粉について測定したマーチン径（円相当径）の平均値である。

磁性粉としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属やその合金、またはこれらの元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金、もしくは二酸化クロム等からなるものを挙げることができ、中でもフェライト、マグネタイトからなる磁性粉が好ましい。特に、磁性トナーに良好な磁気特性を付与することを考慮すると、磁性粉としては、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトによって形成した磁性粉を用いるのが好ましい。

［磁性粒子の製造方法の一例］
例えば、１．５ｍｏｌ／リットルのＦｅ^２+を含む硫酸第一鉄塩水溶液２６．７リットルを、あらかじめ反応容器中に準備した３．４Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２５．９リットル（Ｆｅ^２+に対し１．１０当量に相当する）に加え、９０℃に加熱して、ｐＨを１０．５に維持しながら、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩懸濁液を生成する。次に、上記懸濁液の液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を８０分間に亘って吹き込んで、第一鉄塩の酸化反応率が６０％になるまで酸化反応させる。次に、上懸濁液に、そのｐＨが６．５になるように、硫酸水溶液を添加した後、液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を５０分間に亘って吹き込んで、懸濁液中にマグネタイト粒子を生成させる。次に、上記マグネタイト粒子を含む懸濁液に、そのｐＨが１０．５になるように、水酸化ナトリウム水溶液を添加した後、液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を２０分間に亘って吹き込んだ後、生成したマグネタイト粒子を常法により水洗し、濾別し、乾燥したのち、マグネタイト粒子の凝集物を粉砕する。そうすると、粒子形状が、八面体を基本とし、その頂点および稜線が曲面状であるマグネタイト粒子からなる磁性粒子（丸八面体磁性粒子）が合成される。

そして、上記の合成反応を行う際に、水酸化アルカリ水溶液、もしくは水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩反応水溶液に、水可溶性ケイ酸塩等の水溶性の各種金属化合物を、各々の金属に換算して、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の割合で加えると、合成される磁性粉は、上で述べた、Ｆｅに対して、上記所定の割合でＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトからなるものとすることができる。

[磁性トナーにおける磁性粉の割合]
磁性粉の、トナー粒子中に占める割合は、３５〜６０質量％であるのが好ましく、３５〜５５質量％であるのがさらに好ましい。磁性粉の割合がこの範囲未満では、現像剤担持体に内蔵した固定磁石の磁力によって、当該現像剤担持体の表面に磁性トナーの薄層を保持する効果が低下するため、特に画像形成を繰り返した際に地カブリが発生するおそれがある。また、配合割合がこの範囲を超える場合には、逆に、現像剤担持体の表面に磁性トナーの薄層を保持する効果が強くなり過ぎるため、画像濃度が低下するおそれがある。また、相対的にバインダ樹脂の割合が低下するため、磁性トナーの、紙等の被印刷物の表面への定着性が低下したり、耐久性が低下したりするおそれもある。

磁性粉は、バインダ樹脂中に良好に分散させることを考慮すると、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、各種脂肪酸などの表面処理剤で表面処理を施してもよい。このうち、特に、シラン系カップリング剤が好ましく、その具体的化合物としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシランなどが挙げられる。

［バインダ樹脂］
バインダ樹脂としては、例えばポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂等が挙げられ、特にポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましい。

通常の画像形成装置において用いる熱定着手段によって、紙等の被印刷物の表面に良好に定着させることを考慮すると、ポリエステル系樹脂の軟化点は、８０〜１５０℃であるのが好ましく、９０〜１４０℃であるのがさらに好ましい。

バインダ樹脂は、その一部が架橋構造を有しているのが好ましい。一部に架橋構造を導入することによって、定着性を低下させることなく、磁性トナーの保存安定性や形態保持性、耐久性等を向上させることができる。バインダ樹脂の一部を架橋構造とするためには、架橋剤を添加して樹脂を架橋させたり、熱硬化性樹脂を配合したりすればよい。

熱硬化性樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂や、シアネート樹脂等の１種または２種以上が挙げられる。

バインダ樹脂のガラス転移温度Ｔｇは、５０〜６５℃であるのが好ましく、５０〜６０℃であるのがさらに好ましい。ガラス転移温度がこの範囲未満では、トナー粒子同士が融着しやすくなって保存安定性が低下するおそれがある。また、樹脂の強度が低いため、潜像保持体の表面に付着して離れなくなる、トナー付着を生じるおそれもある。また、逆にガラス転移温度がこの範囲を超える場合には、紙等の被印刷物の表面への定着性が低下するおそれがある。

なお、バインダ樹脂のガラス転移温度は、例えば示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定した吸熱曲線における、比熱の変化点から求めることができる。具体的には、例えば、セイコーインスツルメンツ社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−６２００を用い、測定試料１０ｍｇをアルミパン中に入れると共に、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲２５〜２００℃、昇温速度１０℃／分で、常温、常圧下で測定を行って、得られた吸熱曲線における比熱の変化点から、バインダ樹脂のガラス転移温度を求めることができる。

磁性トナーには、例えば着色剤、電荷制御剤、ワックス等の、従来公知の種々の添加剤を含有させることもできる。このうち着色剤としては、色調を調整するためにカーボンブラック等の顔料や、アシッドバイオレット等の染料が挙げられる。着色剤の、トナー粒子中に占める割合は、０．５〜５質量％程度であるのが好ましい。

［電荷制御剤］
電荷制御剤は、磁性トナーの帯電レベルや帯電立ち上がり特性（短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標）を向上させると共に、耐久性や安定性を向上させるために配合される。電荷制御剤には、正帯電性のものと負帯電性のものとがあり、磁性トナーの帯電極性に合わせて、そのいずれか一方が配合される。

正帯電性の電荷制御剤としては、例えばピリダジン、ピリミジン、ピラジンなどが挙げられる。

また、正帯電性の電荷制御剤としては、４級アンモニウム塩を有する樹脂またはオリゴマー、カルボン酸塩を有する樹脂またはオリゴマー、カルボキシル基を有する樹脂またはオリゴマー等を使用することもできる。

負帯電性の電荷制御剤としては、例えば、有機金属錯体やキレート化合物が有効であり、中でもアセチルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体または塩が好ましく、特にサリチル酸系金属錯体または塩が好ましい。このうち、アセチルアセトン金属錯体としては、例えばアルミニウムアセチルアセトナート、鉄（ＩＩ）アセチルアセトナート等が挙げられる。またサリチル酸系金属錯体または塩としては、例えば３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸クロム等が挙げられる。

電荷制御剤の、トナー粒子中に占める割合は、０．５〜１５質量％であるのが好ましく、０．５〜８．０質量％であるのがさらに好ましく、０．５〜７．０質量％であるのが特に好ましい。電荷制御剤の割合がこの範囲未満では、磁性トナーに安定した帯電特性を付与することが困難となり、画像濃度が低くなったり、耐久性が低下したりするおそれがある。逆に、上記の範囲を超える場合には、磁性トナーの耐環境性、特に高温高湿下での帯電不良、画像不良を生じやすい。また、バインダ樹脂に対する分散不良が起こりやすいことから、地カブリの原因となったり、分散されずに凝集した電荷制御剤が感光体を汚染したりするおそれもある。

［ワックス］
ワックスは、磁性トナーの、紙等の被印刷物の表面への定着性を向上させたり、定着時の磁性トナーが、画像形成装置の定着ローラ等に付着するオフセットを防止して、耐オフセット性を向上させたり、定着ローラ等に付着した磁性トナーが、被印刷物の表面に再付着して画像を汚す、像スミアリングを防止したりするために配合される。

ワックスの、トナー粒子中に占める割合は、１〜５質量％であるのが好ましい。ワックスの割合がこの範囲未満では、磁性トナーの対オフセット性を向上させたり、像スミアリングを防止したりする効果が不十分になるおそれがあり、逆にこの範囲を超える場合には、トナー同士が融着しやすくなって、保存安定性が低下するおそれがある。

［磁性トナーの製造］
磁性トナーは、上記の各成分を、ヘンシェルミキサー等のかく拌混合機を使用して混合し、次いで押出機等の混練機を用いて混練したのち、冷却し、さらに粉砕すると共に、必要に応じて分級することで製造される。また上記の各成分を湿式混合してもよい。かくして製造される本発明の磁性トナーは、体積基準の中心粒径が５〜１０μｍであるのが好ましい。

また、製造された磁性トナーは、流動性や保存安定性、潜像保持体の表面からのクリーニング除去しやすさを示すクリーニング性等を向上させるため、その表面を、必要に応じて、例えばコロイダルシリカ、疎水性シリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子（外添剤、通常は、平均粒径が１．０μｍ以下）によって表面処理してもよい。表面処理は、磁性トナーと外添剤とを乾式混合するのが好ましく、特に外添剤がトナー粒子の表面に埋め込まれるのを防止するために、ヘンシェルミキサーやナウターミキサー等を使用して混合するのが好ましい。外添剤の添加量は、トナー粒子に対して０．２〜１０．０質量％であるのが好ましい。また外添剤は、必要に応じて、アミノシラン、シリコーンオイル、シラン系カップリング剤（ヘキサメチルジシラザン等）、チタン系カップリング剤等によって表面処理しても良い。

磁性トナーは、特に、磁性１成分ジャンピング現像方法により、静電潜像を保持する潜像保持体と、固定磁石を内蔵して回転し、その表面に、磁性トナーの薄層が形成される現像剤担持体とを、薄層と潜像保持体とが接触しないように間隙を保持して対峙させた状態で、薄層から、磁性トナーを潜像保持体の表面に飛翔させて、静電潜像をトナー像に顕像化した後、形成したトナー像を紙等の被印刷物の表面に転写し、定着して画像形成する画像形成方法に使用するのが好ましい。

［磁気キャリア］
キャリア芯材の材質としては、特に制限はなく、電子写真用二成分系キャリアとして公知のものが使用可能である。たとえば、フェライト、マグネタイト、及び鉄，ニッケル、コバルト等の金属、先に示す金属等と、銅，亜鉛、アンチモン、アルミニウム、鉛、スズ、ビスマス、ベリリウム、マンガン、マグネシウム、セレン、タングステン、ジルコニウム、バナジウム等の金属との合金または混合物、先に示すフェライト等と、酸化鉄，酸化チタン，酸化マグネシウム等の金属酸化物、窒化クロム，窒化バナジウム等の窒化物、炭化ケイ素，炭化タングステン等の炭化物との混合物、および強磁性フェライト等を挙げることができる。

キャリア表面を被覆する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂；ポリスチレン、アクリル、（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及び、ポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂又は、その変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。

以下、実施例について説明する。

[トナーの製造]
まず、本発明に用いる結着樹脂を次のようにして製造した。温度計、撹拌機、窒素導入管のついた反応器中にキシレン３００質量部を入れ、窒素気流下で、スチレン８４５質量部、アクリル酸ｎ−ブチル１５５質量部の混合モノマーとジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキサイド（重合開始剤）８．５質量部とキシレン１２５質量部の混合溶液を用いて、１７０℃で３時間かけて滴下した。滴下後、１７０℃で１時間反応させ、重合を完了した。その後、脱溶剤して結着樹脂を得た。

[黒色トナー]
黒色トナーは、上記で得た結着樹脂４９質量部に,前述した合成方法により製造した丸八面体磁性粒子（個数平均粒径０．２５μm）４５質量部、離型剤としてのワックス（サゾールワックスＨ１、サゾール社製）３質量部、正電荷制御剤として４級アンモニウム塩（ボントロンＰ−５１、オリエント化学社製）３質量部を、ヘンシェルミキサーにて混合した後、２軸押出機にて溶融混練したのち冷却し、ハンマーミルにて粗粉砕した。機械式粉砕機にてさらに微粉砕したものを気流式分級機により分級し、体積平均粒径８．０μmの磁性トナー粒子を得た。得られた黒色磁性トナー粒子トナー粒子１００重量部に対してシリカ微粒子を０．７重量部、酸化チタンを０．８重量部添加し、ヘンシェルミキサーで３０００ｒｐｍ、１０分間混合処理を施し本発明の黒色トナーとした。比較用の黒色トナーとしては、本発明の黒色トナーで使用した磁性体粒子に代えて同じ個数平均粒径を有する球状フェライト、尖った頂点や稜線が存在する一般的な八面体フェライトを用いた黒色トナー（球）および黒色トナー（八面体）を準備した。

[カラートナー]
一方、カラートナーは、結着樹脂としてスチレン８０質量部、及び２-エチルヘキシルメタクリレート２０質量部、着色剤としてＴｏｎｅｒＭａｇｅｎｔａＥ０２（クラリアントジャパン社製）５質量部、オフセット防止剤として低分子量ポリプロピレン３質量部、電荷制御剤（ボントロンＳ−３４）２質量部、架橋剤としてジビニルベンゼン１質量部の混合溶液をボールミルにて十分に分散させた後に重合開始剤２，２-アゾビス（２，４-ジメチルバレロニトリル）を２質量部加え、それをイオン交換水４００質量部に加え、更に懸濁安定剤として第三リン酸カルシウム５質量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．１質量部を加え、ＴＫホモミキサ（特殊機化工業社製）を用いて、回転数５０００ｒｐｍで４５分間攪拌し、窒素雰囲気下、７０℃、１００ｒｐｍで１０時間重合反応させた後、酸洗浄を行い、第三リン酸カルシウムを除去した体積平均粒径７．５μｍトナー母粒子分散液を得た。この分散液をろ過、洗浄、乾燥してマゼンタのカラートナー粒子を得た。

このトナー粒子１００重量部に対して、シリカ微粒子を１．２重量部、酸化チタンを１．４重量部添加し、ヘンシェルミキサーで６０００ｒｐｍ、３０分間混合してマゼンタの非磁性カラートナーを作製した。
また、着色剤としてＴｏｎｅｒＭａｇｅｎｔａＥ０２（クラリアントジャパン社製）に代えてＴｏｎｅｒＣｙａｎＢＧ（クラリアントジャパン社製）、ＴｏｎｅｒＹｅｌｌｏｗＨＧ（クラリアントジャパン社製）を用い、上記マゼンタのカラートナーと同様にして、それぞれシアンおよびイエローの非磁性カラートナーを作製した。

[実験１]
図１に示されたワンドラム方式のカラーＭＦＰである京セラミタ製ＫＭ−Ｃ８５０改造機（中間転写ドラムのクリーニング機構としてブレードタイプに変更し、現像部として最初の現像を行う現像器として上記黒色トナーを使用した一成分磁性現像装置、二番目の現像を行う現像器として、上記シアントナーを、表面にシリコン樹脂コートを施したフェライトキャリア（平均粒子径５０μｍ）とトナー濃度が８重量％となるように混合して得られた二成分現像器、三番目の現像を行う現像器として上記マゼンタトナーを使用し、シアントナーと同様の条件でキャリアを混合した二成分現像器および最後の現像を行う現像器として上記イエロートナーを使用し、シアントナーと同様の条件でキャリアを混合した二成分現像器とした）を用いて画像出力を行い、最初の現像器に本発明の黒色トナー（丸八面体）および比較のための黒色トナー（球）および黒色トナー（八面体）を使用して、転写性能の確認を行った。
実験結果を図６、図７の表に示す。

[実験２]
図２に示されたタンデム方式のカラープリンタである京セラミタ製ＬＳ−Ｃ５０１６Ｎ改造機（４つの画像形成手段はすべて図３に示したようなハイブリッド現像方式を採用し、画像形成の順番としてＩＭＢ／黒、ＩＭＣ／シアン、ＩＭＭ／マゼンタ及びＩＭＹ／イエロー）を用いて、転写性能の確認を行った。
なお、この実験２では、本発明の黒色トナー（丸八面体）、比較用黒色トナー（球）および比較用黒色トナー（八面体）は、キャリアとして表面にシリコン樹脂コートを施したフェライトキャリア（平均粒子径４０μｍ）と混合（トナー濃度１０重量％）しハイブリッド現像装置にて画像形成を行った。一方、シアン、マゼンタおよびイエローの各カラートナーについても、シリコン樹脂コートを施したフェライトキャリア（平均粒子径４０μｍ）と混合（トナー濃度１０重量％）しハイブリッド現像装置にて画像形成を行ったが同様の結果が得られた。結果を図８および図９に示す。

図６，８は、１色目のトナー（黒色）に含まれる磁性粉として、丸八面体、球体、八面体のそれぞれを用いた場合の、二次転写直前の１色目のトナーの帯電量と二次転写効率を示す。八面体や丸八面体にすることにより、チャージアップが抑えられ、二次転写効率が上がることが分かる。

図７，９は、１色目のトナーに含まれる磁性粉として、丸八面体、球体、八面体のそれぞれを用いた場合において、初期と１０万印字した後の中間転写体表面の反射を画像濃度センサーで測定し、変化量を比較した結果を示す。中間転写体の表面に傷がつくと反射が弱くなり、電圧が下がる。八面体のものは、１０万枚印字後の出力電圧が下がっている事から、中間転写体の表面に傷が付いてしまったと考えられる。球状、丸八面体のものも、０．７Ｖ下がっている事から若干傷が付いていると考えられるが問題のないレベルである。

図６、図７及び図８、図９に示した実験結果によれば、二次転写効率及び１０万枚印字後の出力電圧（画像濃度）が共に良好であるのは、丸八面体の場合だけであることが分かる。

本発明は、稜線及び頂点を丸めた八面体磁性粒子を含有する磁性トナーを使用する中間転写式電子写真カラー画像形成装置に利用可能である。

ひとつの感光体を使用する中間転写式画像形成装置の概念図である。複数の感光体を使用する中間転写式画像形成装置の概念図である。ハイブリッド現像器の概念図である。稜線及び頂点を丸めた丸八面体の概念図である。丸八面体のＴＥＭ写真である。ワンドラム方式のカラープリンタを使用したときの磁性粉の形状と二次転写効率との関係を示す表である。ワンドラム方式のカラープリンタを使用したときの磁性粉の形状と１０万枚印字後の画像濃度との関係を示す表である。タンデム方式のカラープリンタを使用したときの磁性粉の形状と二次転写効率との関係を示す表である。タンデム方式のカラープリンタを使用したときの磁性粉の形状と１０万枚印字後の画像濃度との関係を示す表である。

符号の説明

１帯電手段
２露光手段
Ｂ黒トナー像形成手段
Ｙイエロートナー像形成手段
Ｍマゼンタトナー像形成手段
Ｃシアントナー像形成手段
３クリーニング手段
４除電手段
５１中間転写体
５２中間転写ローラ
６加熱ローラ
７加圧ローラ

Claims

複数色のトナーを使用し、
ひとつ又は複数の感光体上に順次各色のトナー像を形成し、
前記各色のトナー像を中間転写体上に順次転写することにより前記各色のトナー像を前記転写体上で重ね合わせ、
当該重ね合せトナー像を記録体上に転写し、
前記記録体上の前記重ね合わせトナー像を前記記録体上に定着するカラー画像形成装置において、
前記各色のうち最初に現像される色の前記トナーは、バインダ樹脂中に磁性粉を分散したものであり、
前記磁性粉は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、前記八面体の各頂点及び各稜線が曲面状であり、投影像の外周部に直線とみなせる部分を有し、
前記各色のうち最初に現像される色以外の前記トナーは、前記磁性粉を含有しないことを特徴とするカラー画像形成装置。
前記磁性粉は、９０原子％以上で９９．９原子％以下のＦｅに対して、０．１原子％以上で１０原子％以下のＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、及びＳｉから選ばれる少なくとも１つの原子を含むマグネタイトであることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
前記磁性粉の平均粒子径が、０．０１〜０．５０μｍであることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
前記トナー中に、３５〜６０質量％の磁性粉を分散させることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
前記黒色のトナー像を前記中間転写体上に最初に転写することを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
前記感光体上の静電潜像を前記トナーで現像する現像手段は、
トナーと磁気キャリアとからなる２成分現像剤からなる磁気ブラシを形成し、第１の直流交流重畳電圧を印加される磁気ローラと、
前記磁気ブラシの中のトナーのみの薄層を形成し、第２の直流交流重畳電圧を印加される現像ロールとを備え、
前記現像ロール上のトナー薄層を前記感光体に飛翔させて前記静電潜像を現像することを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。