JP6604233B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
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装置と、
扁平状の金属顔料を含む光輝性トナーを有する静電荷像現像剤を収容する収容部と、前記像保持体に対向し且つ間隔を設けて配置され、前記像保持体と対向する現像領域に前記静電荷像現像剤を搬送して、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部材と、前記現像部材に直流電圧を印加する電圧印加部と、を有する現像装置と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
前記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装置と、
を備え、
前記光輝性トナーの1個当たりの電荷量をQ[C/個]、前記現像部材による前記静電荷像現像剤の搬送量をM[g/m2]、前記像保持体と前記現像部材との間隔をL[μm]としたとき、下記式(1)〜式(3)の関係を満たす画像形成装置。
式(1): 0.6×10−13C/個≦Q≦3.0×10−13C/個
式(2): 150g/m2≦M≦300g/m2
式(3): 0.8≦M/L≦1.4
前記扁平状の金属顔料が、平均長軸長さ5μm以上12μm以下、かつ平均厚み0.01μm以上0.5μm以下の顔料である請求項1に記載の画像形成装置。
前記光輝性トナーの体積平均粒子径が、8μm以上15μm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。
現像装置は、静電荷像現像剤を収容する収容部と、前記像保持体に対向し且つ間隔を設けて配置され、前記像保持体と対向する現像領域に前記静電荷像現像剤を搬送して、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部材と、前記現像部材に直流電圧を印加する電圧印加部と、を有する。
そして、光輝性トナーの1個当たりの電荷量をQ[C/個]、現像部材による静電荷像現像剤の搬送量をM[g/m2]、像保持体と現像部材との間隔をL[μm]としたとき、下記式(1)〜式(3)の関係を満たす
式(1): 0.6×10−13C/個≦Q≦3.0×10−13C/個
式(2): 150g/m2≦M≦300g/m2
式(3): 0.8≦M/L≦1.4
式(11): 1.0×10−13C/個≦Q≦2.5×10−13C/個
式(12): 175g/m2≦M≦275g/m2
式(13): 0.85≦M/L≦1.3
光輝性トナーの1個当たりの電荷量Qの測定方法は、次の通りである。
両端に金網を配置した円筒形のファラデーゲージ内に現像剤を入れる。このとき金網の目開きは現像剤内のキャリア粒径より細かい目開きとなっており、トナーのみ外部に取り出せる状態としておき、高圧ガスを用いてキャリア表面からトナーを分離する。このとき発生する電荷量をエレクトロメータで測定し、分離したトナーの重量で割ることにより、重量あたりの電荷量(C/g)を測定する。この重量あたりの電荷量を用いて、トナーの粒径、比重、により重量あたりの個数を算出し、トナー一個あたりの電荷量を導出する。
現像部材による静電荷像現像剤の搬送量Mの測定方法は、次の通りである。
現像部材表面に搬送される現像剤を、一定面積の吸引用マスク冶具を用いてマスキングし、マスキングされた範囲内の現像剤を、吸引ポンプ先端に取り付けた現像剤吸引用の冶具により吸引する。吸引前後の冶具重量で搬送量を算出し、マスキングの面積により単位面積あたりの重量とする。
中間転写方式の装置の場合、転写装置は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、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装置と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写装置と、を有する構成が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置10には、図1に示すように、例えば、電子写真感光体(像保持体の一例;以下「感光体」と称する)12が設けられている。感光体12は、円柱状とされ、モータ等の駆動部27にギア等の駆動力伝搬部材(不図示)を介して連結されており、当該駆動部27により、黒点で示す回転軸の周りに回転駆動される。図1に示す例では、矢印A方向に回転駆動される。
感光体12は、例えば、導電性基体と、この導電性基体上に形成された下引き層と、この下引き層の上に形成された感光層と、を有する。この感光層は、電荷発生層と電荷輸送層との2層構造であってもよい。感光層は、有機感光層であってもよいし、無機感光層であってもよい。感光体12は、感光層上に保護層を設けた構成であってもよい。
帯電装置15は、感光体12の表面を帯電する。帯電装置15は、例えば、感光体12表面に接触または非接触で設けられ、感光体12の表面を帯電する帯電部材14、及び帯電部材14に帯電電圧を印加する電源28(帯電部材用の電圧印加部の一例)を備えている。電源28は、帯電部材14に電気的に接続されている。
静電荷像形成装置16は、帯電された感光体12の表面に静電荷像を形成する。具体的には、例えば、静電荷像形成装置16は、画像形成装置10に設けられた制御装置36に電気的に接続されており、制御装置36により駆動制御されて、帯電部材14により帯電された感光体12の表面に、形成する対象となる画像の画像情報に基づいて変調された光Lを照射して、感光体12上に画像情報の画像に応じた静電荷像を形成する。
現像装置18は、例えば、静電荷像形成装置16による光Lの照射位置より感光体12の回転方向下流側に設けられている。現像装置18内には、現像剤を収容する収容部18Bを有している。この収容部18Bには、扁平金属顔料を含む光輝性トナー(以下、単に「トナー」とも称する)を有する現像剤が収容されている。トナーは、例えば、現像装置18内で帯電された状態で収容されている。なお、扁平金属顔料を含む光輝性トナーの詳細について後述する。
ここで、現像部材18Aに印加する直流電圧(絶対値)は、ジャミングの発生抑制、定着画像の光輝性向上の観点から、50V以上600V以下が好ましく、100V以上500V以下がより好ましい。
転写装置31は、例えば、現像部材18Aの配設位置より感光体12の回転方向下流側に設けられている。転写装置31は、例えば、感光体12の表面に形成されたトナー画像を記録媒体30Aへ転写する転写部材20と、転写部材20に転写電圧を印加する電源30と、を備えている。転写部材20は、例えば、円柱状とされており、感光体12との間で記録媒体30Aを挟んで搬送する。転写部材20は、例えば、電源30に電気的に接続されている。
クリーニング装置22は、転写領域32Aより感光体12の回転方向下流側に設けられている。クリーニング装置22は、トナー画像を記録媒体30Aに転写した後に、感光体12に付着した残留トナーをクリーニングする。クリーニング装置22では、残留トナー以外にも、紙粉等の付着物をクリーニングする。
除電装置24は、例えば、クリーニング装置22より感光体12の回転方向下流側に設けられている。除電装置24は、トナー画像を転写した後、感光体12の表面を露光して除電する。具体的には、例えば、除電装置24は、画像形成装置10に設けられた制御装置36に電気的に接続されており、制御装置36により駆動制御されて、感光体12の全表面(具体的には例えば画像形成領域の全面)を露光して除電する。
定着装置26は、例えば、転写領域32Aより記録媒体30Aの搬送経路34の搬送方向下流側に設けられている。定着装置26は、定着部材26Aと定着部材26Aに接触して配置される加圧部材26Bとを有し、定着部材26Aと加圧部材26Bとの接触部で記録媒体30A上に転写されたトナー画像を定着する。具体的には、例えば、定着装置26は、画像形成装置10に設けられた制御装置36に電気的に接続されており、制御装置36により駆動制御されて、記録媒体30A上に転写されたトナー画像を熱及び圧力によって記録媒体30Aに定着する。
具体的には、例えば、定着装置26は、定着部材26Aとして、定着ロール又は定着ベルトと、加圧部材26Bとして、加圧ロール又は加圧ベルトとを備える周知の定着装置が適用される。
制御装置36は、装置全体の制御及び各種演算を行うコンピュータとして構成されている。具体的には、図示しないが、制御装置は、例えば、CPU(中央処理装置; Central Processing Unit)、各種プログラムを記憶したROM(Read Only Memory)、プログラムの実行時にワークエリアとして使用されるRAM(Random Access Memory)、各種情報を記憶する不揮発性メモリ、及び入出力インターフェース(I/O)を備えている。CPU、ROM、RAM、不揮発性メモリ、及びI/Oの各々は、バスを介して接続されている。
本実施形態に係る画像形成装置10の動作の一例について説明する。なお、画像形成装置10の各種動作は、制御装置36において実行する制御プログラムにより行われる。
まず、感光体12の表面が帯電装置15により帯電される。静電荷像形成装置16は、帯電された感光体12の表面を画像情報に基づいて露光する。これにより、感光体12上に画像情報に応じた静電荷像が形成される。現像装置18では、トナーを含む現像剤により、感光体12の表面に形成された静電荷像が現像される。これにより、感光体12の表面に、トナー画像が形成される。転写装置31では、感光体12の表面に形成されたトナー画像が記録媒体30Aへ転写される。記録媒体30Aに転写されたトナー画像は、定着装置26により定着される。一方、トナー画像を転写した後の感光体12の表面が、クリーニング装置22によりクリーニング(清掃)され、除電装置24により除電される。
以下、光輝性トナーを含む現像剤について説明する。まず、光輝性トナーについて説明する。
光輝性トナーは、扁平状の金属顔料(以下「金属顔料」とも称する)を含有する。具体的には、光輝性トナーは、金属顔料を含有するトナー粒子を含む。光輝性トナーは、金属顔料を含有するトナー粒子を含むことにより、光を反射して光輝性を呈する。ここで「光輝性」とは、光輝性トナーにより形成された画像を視認した際に、金属光沢のごとき輝きを有することを表す。
ここで「光輝性」について更に詳しく説明する。
光輝性トナーは、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であることが好ましい。
ここで、まず入射角および受光角について説明する。本実施形態において変角光度計による測定の際には、入射角を−45°とするが、これは光沢度の広い範囲の画像に対して測定感度が高いためである。また、受光角を−30°および+30°とするのは、光輝感のある画像と光輝感のない画像を評価するのに最も測定感度が高いためである。
本実施形態においては、比(A/B)を測定するに際し、まず「ベタ画像」を以下の方法により形成する。試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)社製DocuCentre−III C7600の現像器に充填し、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、定着温度190℃、定着圧力4.0kg/cm2にて、トナー載り量が4.5g/m2のベタ画像を形成する。尚、前記「ベタ画像」とは印字率100%の画像を指す。
次に、光輝性トナーの組成について説明する。
光輝性トナーは、金属顔料を含有するトナー粒子を含んでいる。また、光輝性トナーは、必要に応じて、外添剤を含んでいてもよい。金属顔料を含有するトナー粒子は、金属顔料と結着樹脂とを含んでいる。また、必要に応じて、離型剤やその他添加剤を含んでいてもよい。以下、金属顔料、結着樹脂、離型剤及びその他添加剤について説明する。
金属顔料としては、例えば、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、亜鉛などの金属粉末等が挙げられる。また、金属顔料の表面をシリカ、アルミナ及びチタニアからなる群より選択される少なくとも一種の金属酸化物により被覆された被覆顔料を用いてもよい。
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(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。
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。
その他の添加剤としては、例えば、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。
次に、トナー粒子の形状について説明する。上記の通り、金属顔料を含有するトナー粒子は、金属顔料の形状に依拠して「扁平形状」である。
円形度=円相当径周囲長/周囲長=[2×(Aπ)1/2]/PM
(上式においてAは投影面積、PMは周囲長を表す。)
上記式により円形度を求め、それらを平均した値を平均円形度とした。
特に、光輝性トナー粒子の体積平均粒子径は、ジャミングの発生抑制、定着画像の光輝性向上の観点から、8μm以上15μm以下が好ましい。
光輝性トナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して外添剤を添加することで作製してもよい。トナー粒子の製造方法は特に限定されず、公知である混練・粉砕法等の乾式法や、乳化凝集法や溶解懸濁法等の湿式法等によって作製される。
現像剤は、上記の光輝性トナーを少なくとも含む。現像剤は、光輝性トナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、光輝性トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤であってもよい。
(結着樹脂の合成)
・アジピン酸ジメチル:74部
・テレフタル酸ジメチル:192部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:216部
・エチレングリコール:38部
・テトラブトキシチタネート(触媒):0.037部、
・結着樹脂:160部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
・カルナバワックス(東亜化成(株)製、RC−160):50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1.0部
・イオン交換水:200部
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):1.5部
・イオン交換水:900部
・樹脂粒子分散液: 380部
・離型剤分散液: 72部
・金属顔料粒子分散液: 140部
加熱処理後のトナー粒子100部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル社製、RY50)を1.5部と疎水性酸化チタン(日本アエロジル社製、T805)を1.0部とを、サンプルミルを用いて10000rpm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光輝性トナー(1)を作製した。
・フェライト粒子(体積平均粒子径:35μm):100部
・トルエン:14部
・パーフルオロオクチルエチルアクリレート/メチルメタクリレート共重合体:1.6部
・カーボンブラック(商品名:VXC−72、キャボット社製):0.12部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒子径:0.3μm、トルエン不溶):0.3部
前記トナー:36部と前記キャリア:414部とを、2リットルのVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して現像剤を作製した。
光輝性トナー(1)の作製において、アルミニウム顔料(金属顔料)の平均長軸長さを10.3μm、平均厚みを0.32μmに変更した以外は、光輝性トナー(1)と同様にして、光輝性トナー(2)を作製した。
光輝性トナー(2)の体積平均粒子径は13.7μm、光輝性トナー(2)の平均長軸長さは17.0μm、光輝性トナー(2)の平均厚みは2.3μm、光輝性トナー(2)の平均円形度は0.56であった。また、光輝性トナー(2)の1個当たりの電荷量Qは、2.4×10−13C/個であった。
そして、光輝性トナー(2)を用いて、現像剤(1)と同様にして、現像剤(2)を作製した。
光輝性トナー(1)の作製において、アルミニウム顔料(金属顔料)の平均長軸長さを12.0μm、平均厚みを0.5μmに変更した以外は、光輝性トナー(1)と同様にして、光輝性トナー(3)を作製した。
光輝性トナー(3)の体積平均粒子径は15.0μm、光輝性トナー(3)の平均長軸長さは20μm、光輝性トナー(3)の平均厚みは3.0μm、光輝性トナー(3)の平均円形度は0.5であった。また、光輝性トナー(3)の1個当たりの電荷量Qは、3.0×10−13C/個であった。
そして、光輝性トナー(3)を用いて、現像剤(1)と同様にして、現像剤(3)を作製した。
光輝性トナー(1)の作製において、アルミニウム顔料(金属顔料)の平均長軸長さを5.0μm、平均厚みを0.01μmに変更した以外は、光輝性トナー(1)と同様にして、光輝性トナー(4)を作製した。
光輝性トナー(4)の体積平均粒子径は8.0μm、光輝性トナー(4)の平均長軸長さは7.0μm、光輝性トナー(4)の平均厚みは1.0μm、光輝性トナー(4)の平均円形度は0.9であった。また、光輝性トナー(4)の1個当たりの電荷量Qは、0.6×10−13C/個であった。
そして、光輝性トナー(4)を用いて、現像剤(1)と同様にして、現像剤(4)を作製した。
光輝性トナー(1)の作製において、アルミニウム顔料(金属顔料)の平均長軸長さを6.4μm、平均厚みを0.07μmに変更した以外は、光輝性トナー(1)と同様にして、光輝性トナー(5)を作製した。
光輝性トナー(5)の体積平均粒子径は9.3μm、光輝性トナー(5)の平均長軸長さは12.0μm、光輝性トナー(5)の平均厚みは1.2μm、光輝性トナー(5)の平均円形度は0.78であった。また、光輝性トナー(5)の1個当たりの電荷量Qは、1.2×10−13C/個であった。
そして、光輝性トナー(5)を用いて、現像剤(1)と同様にして、現像剤(5)を作製した。
光輝性トナー(1)の作製において、アルミニウム顔料(金属顔料)の平均長軸長さを7.1μm、平均厚みを0.09μmに変更した以外は、光輝性トナー(1)と同様にして、光輝性トナー(6)を作製した。
光輝性トナー(6)の体積平均粒子径は11.0μm、光輝性トナー(6)の平均長軸長さは10.5μm、光輝性トナー(6)の平均厚みは1.4μm、光輝性トナー(6)の0.72であった。また、光輝性トナー(6)の1個当たりの電荷量Qは、1.6×10−13C/個であった。
そして、光輝性トナー(6)を用いて、現像剤(1)と同様にして、現像剤(6)を作製した。
光輝性トナー(1)の作製において、アルミニウム顔料(金属顔料)の平均長軸長さを4.0μm、平均厚みを0.09μmに変更した以外は、光輝性トナー(1)と同様にして、光輝性トナー(7)を作製した。
光輝性トナー(7)の体積平均粒子径は7.0μm、光輝性トナー(7)の平均長軸長さは6μm、光輝性トナー(7)の平均厚みは1.2μm、光輝性トナー(7)の平均円形度は0.9であった。また、光輝性トナー(7)の1個当たりの電荷量Qは、0.5×10−13C/個であった。
そして、光輝性トナー(7)を用いて、現像剤(1)と同様にして、現像剤(7)を作製した。
光輝性トナー(1)の作製において、アルミニウム顔料(金属顔料)の平均長軸長さを14μm、平均厚みを0.09μmに変更した以外は、光輝性トナー(1)と同様にして、光輝性トナー(8)を作製した。
光輝性トナー(8)の体積平均粒子径は18.0μm、光輝性トナー(8)の平均長軸長さは22.5μm、光輝性トナー(8)の平均厚みは1.4μm、光輝性トナー(8)の平均円形度は0.72であった。また、光輝性トナー(8)の1個当たりの電荷量Qは、4.7×10−13C/個であった。
そして、光輝性トナー(6)を用いて、現像剤(1)と同様にして、現像剤(8)を作製した。
富士ゼロックス社製の画像形成装置「富士ゼロックス製 Color 1000Press改造機(現像部材に印加する直流電圧を400Vに設定)」の現像器に、表1〜表2に示す現像剤を充填した。そして、表1〜表2に従って、現像部材による現像剤の搬送量M[g/m2]、感光体(像保持体)と現像部材との間隔L[μm]を設定した画像形成装置を、各例の画像形成装置とした。
この画像形成装置を用いて、定着温度190℃、定着圧力4.0kg/cm2にて定着の定着条件で、用紙搬送方向に沿った帯状のベタ画像(トナー載り量(トナーの現像量)が4.5g/m2のベタ画像)を4A紙(OKトップコート128、王子製紙(株)社製)に1000枚出力した。そして、下記評価を実施した。
定着画像の光輝性(FI値)の測定を、次の通り実施した。形成したベタ画像の対象領域に対し、変角光度計として日本電色工業社製の分光式変角色差計GC5000Lを用いて、ベタ画像への入射角−45°の入射光を入射し、受光角+30°における反射率Aと受光角−30°における反射率Bを測定する。尚、反射率Aおよび反射率Bは、400nmから700nmの範囲の波長の光について20nm間隔で測定を行い、各波長における反射率の平均値とした。これらの測定結果から比(A/B)を算出し、光輝性(FI値)を測定した。
−評価基準−
A(◎):FI値7.0以上
B(○):FI値6.0〜7.9
C(△):FI値5.0〜5.9
D(×):FI値5.0未満
ジャミングの評価を、次の通り実施した。
富士ゼロックス製Color 1000 Press改造機を用いて、A3サイズJ紙へ、画像密度30%の全面ハーフトーン画像を1000枚連続通紙し、ハーフトーン画像上の白抜け、白筋及び、1000枚通紙後の現像部材上の現像剤搬送状態を目視確認した。評価基準は以下の通り
−評価基準−
A(◎): 画質上、現像部材上いずれも問題なし
B(○): 画質上問題ないが、現像部材上にジャミング発生の兆しあり
C(△): 画質上極軽微な白抜け、白筋発生
D(×): 画質上白抜け、白筋発生
12 感光体
14 帯電部材
15 帯電装置
16 静電荷像形成装置
18 現像装置
18A 現像部材
20 転写部材
22 クリーニング装置
24 除電装置
26 定着装置
30A 記録媒体
31 転写装置
36 制御装置
Claims (3)
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
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装置と、
扁平状の金属顔料を含む光輝性トナーを有する静電荷像現像剤を収容する収容部と、前記像保持体に対向し且つ間隔を設けて配置され、前記像保持体と対向する現像領域に前記静電荷像現像剤を搬送して、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部材と、前記現像部材に直流電圧を印加する電圧印加部と、を有する現像装置と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
前記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装置と、
を備え、
前記光輝性トナーの1個当たりの電荷量をQ[C/個]、前記現像部材による前記静電荷像現像剤の搬送量をM[g/m2]、前記像保持体と前記現像部材との間隔をL[μm]としたとき、下記式(1)〜式(3)の関係を満たす画像形成装置。
式(1): 0.6×10−13C/個≦Q≦3.0×10−13C/個
式(2): 150g/m2≦M≦300g/m2
式(3): 0.8≦M/L≦1.4 - 前記扁平状の金属顔料が、平均長軸長さ5μm以上12μm以下、かつ平均厚み0.01μm以上0.5μm以下の顔料である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記光輝性トナーの体積平均粒子径が、8μm以上15μm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。
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