JP6683172B2 - 画像形成装置、画像形成方法及びコンピュータープログラム - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施形態では、二成分現像方式が採用された画像形成装置を例に挙げて、画像形成装置、画像形成方法、及びコンピュータープログラムを順に説明する。
図1を用いて、第1の実施形態に係る画像形成装置の構成を説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置10は、タンデム方式の電子写真装置である。詳しくは、画像形成装置10は、各色に対応した画像形成部10A〜10Dと、露光装置17と、転写ベルト21と、二次転写ローラー23と、定着装置25と、機内温度検知部29とを備える。画像形成部10A〜10Dは、各々、現像装置11と、像担持体13と、帯電装置15と、一次転写ローラー19と、クリーニング部材27とを備える。また、画像形成装置10は、制御部51を備える。制御部51については、後述する。
第1配置位置:現像ローラー121の回転方向R11における規制極127Bと現像主極127Cとの間
第2配置位置:現像ローラー121の回転方向R11における現像主極127Cと搬送極127Dとの間
場合Y11:第1検知温度が第1温度超であると第1判定部553が判定した場合
場合Y12:温度差が第2温度以上であると第2判定部555が判定した場合
画像形成装置10を用いた画像形成方法では、要求信号が入力されると、印刷ジョブを実行する。また、必要に応じて、図7に示す処理を行う。より具体的には、要求信号が入力されると、印刷ジョブ実行プログラムを実行する。要求信号が入力されたときに加熱制御プログラムを実行した場合には、トナー供給許可部557がトナーの供給を許可した後に、印刷ジョブ実行プログラムを実行する。まず、図7に示す処理を説明する。
画像形成装置10の制御に係る機能は、コンピュータープログラム(ソフトウェア)によって実現されてもよい。本実施形態に係るコンピュータープログラムは、画像形成装置10を構成するコンピューターに、印刷ジョブ制御プログラムを実行させる。
前述の第1の実施形態では、二成分現像方式が採用された画像形成装置を例に挙げて、画像形成装置、画像形成方法、及びコンピュータープログラムを順に説明した。本発明の第2の実施形態では、タッチダウン現像法を採用した画像形成装置を例に挙げて、画像形成装置、画像形成方法、及びコンピュータープログラムを順に説明する。以下では、前述の第1の実施形態との相違点を主に説明する。
図8は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置60は、タンデム方式の電子写真装置である。詳しくは、画像形成装置60は、各色に対応した画像形成部60A〜60Dと、露光装置17と、転写ベルト21と、二次転写ローラー23と、定着装置25と、機内温度検知部29とを備える。画像形成部60A〜60Dは、各々、現像装置61と、像担持体13と、帯電装置15と、一次転写ローラー19と、クリーニング部材27とを備える。また、画像形成装置60は、制御部51を備える。
第3配置位置:現像ローラー621の回転方向R11において現像主極627Bよりも上流側
第4配置位置:現像ローラー621の回転方向R11において現像主極627Bよりも下流側
本実施形態に係る画像形成方法では、要求信号が入力されると、印刷ジョブを実行する。また、必要に応じて、図7に示す処理を行う。より具体的には、要求信号が入力されると、印刷ジョブ実行プログラムを実行する。要求信号が入力されたときに加熱制御プログラムを実行した場合には、トナー供給許可部557がトナーの供給を許可した後に、印刷ジョブ実行プログラムを実行する。以下では、現像工程を説明する。
本実施形態では、画像形成装置60の制御に係る機能は、コンピュータープログラム(ソフトウェア)によって実現されてもよい。本実施形態に係るコンピュータープログラムは、画像形成装置60を構成するコンピューターに、印刷ジョブ制御プログラムを実行させる。本実施形態における印刷ジョブ制御プログラムについては、前述の第1の実施形態で説明したとおりである。
実験例では、前述の第1の実施形態に係る画像形成装置10の作用及び効果を検証し、前述の第2の実施形態に係る画像形成装置60の作用及び効果を検証した。
以下では、外添剤粒子の製造方法、外添剤粒子の物性値の測定方法、及び現像剤の製造方法を順に説明する。
攪拌機、冷却管、温度計、及び窒素導入管を備えた四つ口フラスコ(容量:1000mL)に、600gのイオン交換水と、100gのメタクリル酸ブチル(BMA)と、20gのスチレンと、35gのジビニルベンゼン(DVB、架橋剤)と、15gのベンゾイルパーオキサイド(BPO、重合開始剤)と、6gのカチオン界面活性剤(花王株式会社製「コータミン(登録商標)24P」、成分:ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド25質量%水溶液)とを、攪拌しながら、入れた。フラスコに窒素ガスを供給しながら、且つフラスコの内容物を攪拌しながら、フラスコ内の温度を90℃に昇温させた。窒素ガスの供給とフラスコの内容物の攪拌とを継続しながら、3時間にわたってフラスコ内の温度を90℃に保った。フラスコ内の温度を90℃に保っている間に、フラスコの内容物を反応(重合反応)させた。このようにして、樹脂粒子のエマルションを得た。得られたエマルションを乾燥して、樹脂粒子(粉体)を得た。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、得られた樹脂粒子の個数平均一次粒子径を測定した。測定された個数平均一次粒子径は、140nmであった。また、得られた樹脂粒子は、シャープな粒度分布を有していた。より具体的には、得られた樹脂粒子は、約140nmの粒子径を有する樹脂粒子のみを実質的に含んでいた。
ブロッキング率=100×吸引後の樹脂粒子の質量/吸引前の樹脂粒子の質量
まず、トナー母粒子を製造した。詳しくは、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製)を用いて、100質量部のポリエステル樹脂(酸価:5.6mgKOH/g、融点:105℃)と、4質量部の着色剤(C.I.ピグメントブルー15:3、成分:銅フタロシアニン顔料)と、5質量部の離型剤(日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP−3」、成分:エステルワックス、溶融温度:73℃)と、1質量部の電荷制御剤(オリヱント化学工業株式会社製「BONTRON(登録商標)P−51」、成分:4級アンモニウム塩)とを、混合した。得られた混合物を、2軸押出機(株式会社池貝「PCM−30型」)を用いて、溶融混練して溶融混練物を得た。得られた溶融混練物を、機械式粉砕機(フロイント・ターボ株式会社「ターボミル」)を用いて、粉砕し、粉砕物を得た。得られた粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社「エルボージェット」)を用いて、分級した。このようにして、体積中位径(D50)が6.8μmであるトナー母粒子を得た。
前述の方法で得られた現像剤を用いて、実験例1に係る画像形成装置と実験例2に係る画像形成装置と比較例1に係る画像形成装置と比較例2に係る画像形成装置とを、各々、製造した。
実験例1に係る画像形成装置と実験例2に係る画像形成装置と比較例1に係る画像形成装置と比較例2に係る画像形成装置とを用いて、トナーの帯電量とかぶり濃度とを評価した。
まず、温度10℃且つ湿度10%RHの環境下において、画像形成装置の第2搬送路から現像剤を取り出した。その後、次に示す方法でトナーの帯電量を算出した。詳しくは、Q/mメーター(トレック社製「MODEL 210HS−1」)の測定セルに、0.10gの評価対象(第2搬送路から取り出した現像剤)を入れた。評価対象のうちトナーのみを、篩(金網)を介して、10秒間吸引した。下記式に基づいて、トナーの帯電量[単位:μC/g]を算出した。このようにして、初期のトナー帯電量を算出した。
トナーの帯電量[単位:μC/g]=吸引されたトナーの総電気量[単位:μC]/吸引されたトナーの質量[単位:g]
まず、温度10℃且つ湿度10%RHの環境下において、画像形成装置を用いて、A4サイズの普通紙に対して、印字率100%の評価用画像を印刷した。その後、カラー反射濃度計(伊原電子工業株式会社製「R710」)を用いて、評価用画像の空白部の反射濃度を測定した。そして、下記式に基づいて、かぶり濃度(FD)を算出した。このようにして、初期のかぶり濃度(FD)を算出した。
FD=(空白部の反射濃度)−(未印刷紙の反射濃度)
表1に、画像形成装置の評価結果を示す。表1において、ΔCには、下記式で算出された数値を記す。
ΔC=(耐刷後のトナー帯電量)−(初期のトナー帯電量)
以下、図面を参照することなく、本実施形態における現像剤の好ましい製造方法を説明する。本実施形態における現像剤の製造方法は、好ましくはトナーの製造工程を含み、より好ましくは混合工程をさらに含む。
トナーの製造工程は、トナー母粒子の製造工程と、樹脂粒子の製造工程と、外添工程とを含むことが好ましい。同時に製造された複数のトナー粒子は、互いに略同一の構成を有すると考えられる。
トナー母粒子の製造工程は、好ましくはトナーコアの製造工程を含み、より好ましくはシェル層の形成工程をさらに含む。トナーコアの製造工程とシェル層の形成工程とを順に行えば、カプセルトナーを製造できる。トナーコアの製造工程を行った後、シェル層の形成工程を行わなければ、非カプセルトナーを製造できる。ここで、カプセルトナーは、トナーコアと、トナーコアの表面に形成されたシェル層とを備える。非カプセルトナーは、トナーコアを備えるが、シェル層を備えない。非カプセルトナーでは、トナーコアがトナー母粒子に相当する。
樹脂粒子の製造工程は、樹脂粒子の分散液の調製工程と、樹脂粒子の分散液の乾燥工程とを含むことが好ましい。
外添工程では、混合機(例えば、日本コークス工業株式会社製のFMミキサー)を用いて、得られた粉体(複数の樹脂粒子)とトナー母粒子とを混合することが好ましい。これにより、トナー母粒子の表面には、樹脂粒子が付着する。こうして、トナー粒子を多数含むトナーが得られる。
混合工程では、得られたトナーとキャリアとを混合して攪拌することが好ましい。このとき、トナー粒子は、100質量部のキャリア粒子に対して、好ましくは1質量部以上20質量部以下添加され、より好ましくは3質量部以上15質量部以下添加される。また、混合機(例えば、ボールミル、ナウターミキサー又はロッキングミキサー等)を用いて、トナー粒子とキャリア粒子との混合及び攪拌を行うことができる。このようにして、現像剤が得られる。
本実施形態における現像剤を構成する材料としては、例えば、以下に示す材料が挙げられる。以下では、化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。化合物名の後に「系」を付けて重合体名を表す場合には、重合体の繰返し単位が化合物又はその誘導体に由来することを意味する。また、アクリル及びメタクリルを包括的に「(メタ)アクリル」と総称する場合がある。また、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルを包括的に「(メタ)アクリロニトリル」と総称する場合がある。
(結着樹脂)
トナーコアでは、通常、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナーコア全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。
ポリエステル樹脂は、1種以上のアルコールと1種以上のカルボン酸との共重合体である。ポリエステル樹脂を合成するためのアルコールとしては、例えば以下に示す2価アルコール又は3価以上のアルコールを使用できる。2価アルコールとしては、例えば、ジオール類又はビスフェノール類を使用できる。ポリエステル樹脂を合成するためのカルボン酸としては、例えば以下に示す2価カルボン酸又は3価以上のカルボン酸を使用できる。
離型剤は、例えば、正帯電性トナーの定着性又は耐高温オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーコアのカチオン性を強めるためには、カチオン性を有するワックスを用いてトナーコアを作製することが好ましい。
電荷制御剤は、例えば、正帯電性トナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。正帯電性トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルに正帯電性トナーを帯電可能か否かの指標になる。トナーコアに正帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナーコアのカチオン性を強めることができる。トナーコアに負帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナーコアのアニオン性を強めることができる。
着色剤としては、正帯電性トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。正帯電性トナーを用いて高画質の画像を形成するためには、着色剤の量が、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
シェル層は、熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。シェル層が含有する熱可塑性樹脂としては、例えば、前述の(結着樹脂)に記載の熱可塑性樹脂を使用できる。
樹脂粒子を構成する樹脂は、架橋アクリル酸系樹脂と架橋スチレン−アクリル酸系樹脂とのうちの少なくとも1つであることが好ましい。架橋アクリル酸系樹脂と架橋スチレン−アクリル酸系樹脂とは、各々、帯電性に優れる。また、架橋アクリル酸系樹脂と架橋スチレン−アクリル酸系樹脂とは、各々、メラミン樹脂に比べ、微粒子を作製し易い。より好ましくは、樹脂粒子を構成する樹脂は、架橋スチレン−アクリル酸系樹脂である。
キャリア粒子は、キャリアコアで構成されてもよいし、キャリアコアとコート層とを有してもよい。
11,61 現像装置
13 像担持体
13s 像担持体の表面
29 機内温度検知部
55 印刷ジョブ制御部
121,621 現像ローラー
121s,621s 現像ローラーの表面
127,627 マグネットロール
127C 現像主極
141 加熱器
151 第1温度検知部
161 第2温度検知部
551 加熱制御部
553 第1判定部
555 第2判定部
557 トナー供給許可部
559 第3判定部
611 磁気ローラー
611s 磁気ローラーの表面
627B 現像主極
M 記録媒体
P1 第1位置
P2 第2位置
Claims (8)
- 印刷ジョブの要求に基づいて前記印刷ジョブを実行する画像形成装置であって、
前記印刷ジョブは、現像剤を用いて記録媒体に画像を形成することであり、
前記画像形成装置は、前記現像剤を含み、
前記現像剤は、トナーと、前記トナーを摩擦により正に帯電させるキャリアとを、含み、
前記トナーは、複数のトナー粒子を含み、
前記トナー粒子は、各々、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着する外添剤とを、含み、
前記外添剤は、複数の樹脂粒子を含み、
前記トナー母粒子と、前記樹脂粒子とは、各々、前記キャリアよりも強い正帯電性を有し、
前記画像形成装置は、
静電潜像を表面に保持する像担持体と、
前記静電潜像を現像する現像装置と、
前記画像形成装置内の温度を検知する機内温度検知部と、
前記印刷ジョブの実行を制御する印刷ジョブ制御部と、
を、さらに備え、
前記現像装置は、
前記現像剤を収容する収容部と、
前記像担持体と対向し、前記現像剤又は前記トナーを表面に担持する現像ローラーと、
前記現像装置内の第1位置でのトナー温度を上昇させる加熱器と、
前記第1位置でのトナー温度を検知する第1温度検知部と、
前記現像装置内の第2位置での現像剤温度を検知する第2温度検知部と、
を有し、
前記第1位置は、前記現像ローラーの表面のうち、前記像担持体に対向する部位であり、
前記第2位置は、前記収容部内の部位であり、
前記印刷ジョブ制御部は、
前記加熱器の電源の入切を制御する加熱制御部と、
前記第1温度検知部で検知されたトナー温度に基づいて、前記加熱制御部が前記加熱器の電源をONにした後における前記第1位置でのトナー温度が第1温度超であるか否かを判定する第1判定部と、
前記第1温度検知部で検知されたトナー温度と前記第2温度検知部で検知された現像剤温度とに基づいて、前記加熱制御部が前記加熱器の電源をONにした後における前記第1位置でのトナー温度と前記加熱制御部が前記加熱器の電源をONにした後における前記第2位置での現像剤温度との温度差が第2温度以上であるか否かを判定する第2判定部と、
前記第1温度検知部で検知されたトナー温度が前記第1温度超であると前記第1判定部が判定した場合に、又は前記温度差が前記第2温度以上であると前記第2判定部が判定した場合に、前記現像ローラーから前記像担持体への前記トナーの供給を許可するトナー供給許可部と、
前記機内温度検知部で検知された温度に基づいて、前記印刷ジョブの要求時における前記画像形成装置内の温度が第3温度以下であるか否かを判定する第3判定部と、
を有し、
前記加熱制御部は、
前記機内温度検知部で検知された温度が前記第3温度以下であると前記第3判定部が判定した場合に、前記加熱器の電源をONにし、
前記第1温度検知部で検知されたトナー温度が前記第1温度超であると前記第1判定部が判定した場合に、又は前記温度差が前記第2温度以上であると前記第2判定部が判定した場合に、前記加熱器の電源をONからOFFへ切り換え、
前記印刷ジョブの要求時は、前記画像形成装置の電源をONにした時と前記画像形成装置が省電力モードから復帰した時とのうちの少なくとも1つであり、
前記第1温度は、20℃以上27℃以下の温度範囲から選ばれる温度であり、
前記第2温度は、3℃以上7℃以下の温度範囲から選ばれる温度であり、
前記第3温度は、5℃以上15℃以下の温度範囲から選ばれる温度である、画像形成装置。 - 前記第1温度検知部は、前記第1位置に存在するトナーのうち前記現像ローラーの径方向外側端部に存在するトナーの温度を検知する、請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記現像ローラーは、マグネットロールを有し、
前記マグネットロールは、前記像担持体と対向する現像主極を有し、
前記加熱器は、前記現像ローラーの周囲に設けられ、
前記現像主極を前記現像ローラーの回転方向の基点としたとき、前記加熱器は、前記現像ローラーの回転方向において前記現像主極よりも上流側に設けられている、請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記第1温度検知部は、前記現像ローラーの回転方向において前記現像主極よりも下流側に設けられている、請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記第1温度は、25℃であり、
前記第2温度は、4℃であり、
前記第3温度は、10℃である、請求項1〜4の何れか一項に記載の画像形成装置。 - 温度160℃且つ圧力0.1kgf/mm2での5分間加圧後における前記樹脂粒子のブロッキング率が、目開き75μmのメッシュによる測定で15質量%以上40質量%以下であり、
前記樹脂粒子の個数平均一次粒子径が、50nm以上150nm以下である、請求項1〜5の何れか一項に記載の画像形成装置。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載の画像形成装置を用いて前記印刷ジョブを実行する画像形成方法であって、
前記印刷ジョブの要求時における前記画像形成装置内の温度が前記第3温度以下であると判定された場合に、前記加熱器の電源をONにすることと、
前記加熱器の電源をONにした後における前記第1位置でのトナー温度が前記第1温度超であるか否かを判定することと、
前記温度差が前記第2温度以上であるか否かを判定することと、
前記加熱器の電源をONにした後における前記第1位置でのトナー温度が前記第1温度超であると判定された場合に、又は前記温度差が前記第2温度以上であると判定された場合に、前記加熱器の電源をONからOFFへ切り換えるとともに、前記現像ローラーから前記像担持体への前記トナーの供給を許可することと、
を含む、画像形成方法。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載の画像形成装置を構成するコンピューターに、
前記印刷ジョブの要求時における前記画像形成装置内の温度が前記第3温度以下であると判定された場合に、前記加熱器の電源をONにすることと、
前記加熱器の電源をONにした後における前記第1位置でのトナー温度が前記第1温度超であるか否かを判定することと、
前記温度差が前記第2温度以上であるか否かを判定することと、
前記加熱器の電源をONにした後における前記第1位置でのトナー温度が前記第1温度超であると判定された場合に、又は前記温度差が前記第2温度以上であると判定された場合に、前記加熱器の電源をONからOFFへ切り換えるとともに、前記現像ローラーから前記像担持体への前記トナーの供給を許可することと、
を実行させる、コンピュータープログラム。
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