特許第6575146号(P6575146)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6575146
(24)【登録日】2019年8月30日
(45)【発行日】2019年9月18日
(54)【発明の名称】画像形成装置及び画像形成方法
(51)【国際特許分類】
   G03G 9/097 20060101AFI20190909BHJP
   G03G 9/08 20060101ALI20190909BHJP
   G03G 15/16 20060101ALI20190909BHJP
【FI】
   G03G9/097 365
   G03G9/08
   G03G9/08 381
   G03G15/16
【請求項の数】4
【全頁数】30
(21)【出願番号】特願2015-110343(P2015-110343)
(22)【出願日】2015年5月29日
(65)【公開番号】特開2016-224250(P2016-224250A)
(43)【公開日】2016年12月28日
【審査請求日】2018年2月28日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005496
【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】太田 直己
(72)【発明者】
【氏名】北島 克之
【審査官】 小川 亮
(56)【参考文献】
【文献】 特開2015−059949(JP,A)
【文献】 特開2013−218293(JP,A)
【文献】 特開2012−013859(JP,A)
【文献】 特開2007−192952(JP,A)
【文献】 特開2014−160208(JP,A)
【文献】 特開2009−237166(JP,A)
【文献】 特開2011−090180(JP,A)
【文献】 特開2014−209188(JP,A)
【文献】 特開2001−318507(JP,A)
【文献】 特開平10−133413(JP,A)
【文献】 特開2011−047987(JP,A)
【文献】 特開2002−014515(JP,A)
【文献】 特開2013−077018(JP,A)
【文献】 特開2004−145243(JP,A)
【文献】 特開2007−114804(JP,A)
【文献】 特開2008−170627(JP,A)
【文献】 特開2013−015830(JP,A)
【文献】 特開平11−327201(JP,A)
【文献】 特開平09−292722(JP,A)
【文献】 特開2016−224188(JP,A)
【文献】 特開2016−070983(JP,A)
【文献】 特開2016−070984(JP,A)
【文献】 特開2016−070986(JP,A)
【文献】 特開2016−070988(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2007/0166635(US,A1)
【文献】 米国特許出願公開第2013/0244157(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03G 9/097
G03G 9/08
G03G 15/16
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤を収容し、該現像剤により前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
表面にトナー像が転写される中間転写体と、
前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、
前記中間転写体の表面に転写された前記トナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、
一次転写手段よりも中間転写体の回転方向上流側に設けられ、前記一次転写手段による一次転写位置まで、前記電子写真感光体の表面の一部と前記中間転写体の表面の一部とが沿うように、当該電子写真感光体及び当該中間転写体の少なくとも一方を案内する案内手段と、
を備え、
前記トナーが、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含み、前記結着樹脂を含む海部と、前記離型剤を含む島部と、を持つ海島構造を有し、下記式(1)で示される前記離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の最頻値が0.75以上0.95以下であり、前記偏在度Bの分布の歪度が−1.10以上−0.50以下であり、前記偏在度Bの分布の尖度が−0.20以上+1.50以下であり、且つ、
前記結着樹脂となる第1樹脂粒子が分散された第1樹脂粒子分散液、及び前記着色剤の粒子が分散された着色剤粒子分散液を混合し、得られた混合分散液中で各粒子を凝集させ、第1凝集粒子を形成する工程、前記第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液を得た後、前記結着樹脂となる第2樹脂粒子及び前記離型剤の粒子が分散された混合分散液を、該混合分散液中の離型剤粒子の濃度を次第に高めながら、前記第1凝集粒子分散液に順次添加して、前記第1凝集粒子の表面に更に前記第2樹脂粒子及び前記離型剤粒子を凝集して、第2凝集粒子を形成する工程、及び、前記第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、前記第2凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程を経て得られたトナー粒子、又は、前記結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液、及び前記着色剤の粒子が分散された着色剤粒子分散液を混合し、得られた混合分散液中で、各粒子を凝集させる工程、前記各粒子の凝集過程で、前記混合分散液に対して、添加速度を次第に速めつつ若しくは離型剤粒子の濃度を高めながら、前記離型剤の粒子が分散された離型剤粒子分散液を添加し、更に各粒子の凝集を進行させて、凝集粒子を形成する工程、及び、前記凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程を経て得られたトナー粒子を経て得られたトナー粒子を含み、
前記案内手段によって、前記電子写真感光体の表面の一部と前記中間転写体の表面の一部とが沿う距離が、5mm以上10mm以下である、画像形成装置。
式(1): 偏在度B=2d/D
(式(1)中、Dはトナーの断面観察におけるトナーの円相当径(μm)を示す。dは、トナーの断面観察におけるトナーの重心から離型剤を含む島部の重心までの距離(μm)を示す。)
【請求項2】
前記電子写真感光体の回転速度が300mm/s以上である請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
電子写真感光体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写工程と、
前記中間転写体の表面に転写された前記トナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写工程と、
前記一次転写工程前に、当該一次転写工程における一次転写位置まで、前記トナー像が形成された前記電子写真感光体の表面の一部と中間転写体の表面の一部とを該トナー像を介して沿わせる案内工程と、
を有し
前記トナーが、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含み、前記結着樹脂を含む海部と、前記離型剤を含む島部と、を持つ海島構造を有し、下記式(1)で示される前記離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の最頻値が0.75以上0.95以下であり、前記偏在度Bの分布の歪度が−1.10以上−0.50以下であり、前記偏在度Bの分布の尖度が−0.20以上+1.50以下であり、且つ、
前記結着樹脂となる第1樹脂粒子が分散された第1樹脂粒子分散液、及び前記着色剤の粒子が分散された着色剤粒子分散液を混合し、得られた混合分散液中で各粒子を凝集させ、第1凝集粒子を形成する工程、前記第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液を得た後、前記結着樹脂となる第2樹脂粒子及び前記離型剤の粒子が分散された混合分散液を、該混合分散液中の離型剤粒子の濃度を次第に高めながら、前記第1凝集粒子分散液に順次添加して、前記第1凝集粒子の表面に更に前記第2樹脂粒子及び前記離型剤粒子を凝集して、第2凝集粒子を形成する工程、及び、前記第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、前記第2凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程を経て得られたトナー粒子、又は、前記結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液、及び前記着色剤の粒子が分散された着色剤粒子分散液を混合し、得られた混合分散液中で、各粒子を凝集させる工程、前記各粒子の凝集過程で、前記混合分散液に対して、添加速度を次第に速めつつ若しくは離型剤粒子の濃度を高めながら、前記離型剤の粒子が分散された離型剤粒子分散液を添加し、更に各粒子の凝集を進行させて、凝集粒子を形成する工程、及び、前記凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程を経て得られたトナー粒子を経て得られたトナー粒子を含み、
前記案内工程において、前記電子写真感光体の表面の一部と前記中間転写体の表面の一部とが沿う距離が、5mm以上10mm以下である、画像形成方法。
式(1): 偏在度B=2d/D
(式(1)中、Dはトナーの断面観察におけるトナーの円相当径(μm)を示す。dは、トナーの断面観察におけるトナーの重心から離型剤を含む島部の重心までの距離(μm)を示す。)
【請求項4】
前記電子写真感光体の回転速度が300mm/s以上である請求項に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真法による画像の形成は、感光体表面を全体に帯電させた後、この感光体表面に、画像情報に応じたレーザ光により露光して静電潜像を形成し、次いでこの静電潜像を、トナーを含む現像剤で現像してトナー像を形成し、最後にこのトナー像を記録媒体表面に転写及び定着することにより行われる。
【0003】
電子写真法を用いた画像形成装置としては、例えば、特許文献1には、「バックアップローラーを含む複数の支持ローラーと、前記複数の支持ローラーにループ状に張架され、外表面にトナー像を担持する転写ベルトと、前記転写ベルトを介して前記バックアップローラーに圧接され、前記転写ベルトとの間に転写ニップを形成する転写ローラーと、を備え、前記転写ニップに用紙を通紙させることにより、前記転写ベルトに担持されているトナー像を前記用紙に転写させる画像形成装置であって、前記転写ニップの用紙搬送方向上流側に、前記転写ベルトの内表面に近接する第1の状態と前記第1の状態よりも前記転写ベルトの内表面からの離間距離が大きい第2の状態とに切り替え可能に配置される規制部材と、画像形成に用いられる用紙に応じて、前記規制部材の状態を前記第1の状態又は第2の状態に切り替える制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2013−246253号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の課題は、一次転写位置まで、トナー像が形成された電子写真感光体の表面の一部と中間転写体の表面の一部とをトナー像を介して沿わせる案内手段を備えた中間転写方式の画像形成装置において生じる、中間転写体表面へのトナーの固着(以下、「中間転写ベルトへのフィルミング」とも称する)を抑制することを課題とする。
より詳細には、上記の構成の画像形成装置において、離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の最頻値が0.75未満のトナーを備えた場合と比較して、トナー中の離型剤の含有量を増やさずとも、中間転写体表面へのトナーの固着(中間転写体へのフィルミング)を抑制しうる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題は、以下の手段により解決される。
【0007】
<1>に係る発明は、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤を収容し、該現像剤により前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
表面にトナー像が転写される中間転写体と、
前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、
前記中間転写体の表面に転写された前記トナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、
一次転写手段よりも中間転写体の回転方向上流側に設けられ、前記一次転写手段による一次転写位置まで、前記電子写真感光体の表面の一部と前記中間転写体の表面の一部とが沿うように、当該電子写真感光体及び当該中間転写体の少なくとも一方を案内する案内手段と、
を備え、
前記トナーが、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含み、前記結着樹脂を含む海部と、前記離型剤を含む島部と、を持つ海島構造を有し、下記式(1)で示される前記離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の最頻値が0.75以上0.95以下であり、前記偏在度Bの分布の歪度が−1.10以上−0.50以下である、画像形成装置である。
式(1): 偏在度B=2d/D
(式(1)中、Dはトナーの断面観察におけるトナーの円相当径(μm)を示す。dは、トナーの断面観察におけるトナーの重心から離型剤を含む島部の重心までの距離(μm)を示す。)
【0008】
<2>に係る発明は、
前記電子写真感光体の回転速度が300mm/s以上である<1>に記載の画像形成装置である。
【0009】
<3>に係る発明は、
前記案内手段によって、前記電子写真感光体の表面の一部と前記中間転写体の表面の一部とが沿う距離が、5mm以上10mm以下である<1>又は<2>に記載の画像形成装置である。
【0010】
<4>に係る発明は、
前記トナーにおける前記偏在度Bの分布の尖度が−0.20以上+1.50以下である<1><3>のいずれか1項に記載の画像形成装置である。
【0011】
<5>に係る発明は、
電子写真感光体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写工程と、
前記中間転写体の表面に転写された前記トナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写工程と、
前記一次転写工程前に、当該一次転写工程における一次転写位置まで、前記トナー像が形成された前記電子写真感光体の表面の一部と中間転写体の表面の一部とを該トナー像を介して沿わせる案内工程と、
を有し
前記トナーが、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含み、前記結着樹脂を含む海部と、前記離型剤を含む島部と、を持つ海島構造を有し、下記式(1)で示される前記離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の最頻値が0.75以上0.95以下であり、前記偏在度Bの分布の歪度が−1.10以上−0.50以下である、画像形成方法である。
式(1): 偏在度B=2d/D
(式(1)中、Dはトナーの断面観察におけるトナーの円相当径(μm)を示す。dは、トナーの断面観察におけるトナーの重心から離型剤を含む島部の重心までの距離(μm)を示す。)
【0012】
<6>に係る発明は、
前記電子写真感光体の回転速度が300mm/s以上である<5>に記載の画像形成方法である。
【0013】
<7>に係る発明は、
前記案内工程において、前記電子写真感光体の表面の一部と前記中間転写体の表面の一部とが沿う距離が、5mm以上10mm以下である<5>又は<6>に記載の画像形成方法である。
【0014】
<8>に係る発明は、
前記トナーにおける前記偏在度Bの分布の尖度が−0.20以上+1.50以下である<5><7>のいずれか1項に記載の画像形成方法である。
【発明の効果】
【0015】
<1>、又はに係る発明によれば、離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の最頻値が0.75未満のトナーを備えた場合と比較して、トナー中の離型剤の含有量を増やさずとも、中間転写体へのフィルミングを抑制しうる画像形成装置が提供される。
【0016】
<4>に係る発明によれば、離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の尖度が−0.20未満又は−0.50超の場合と比較して、中間転写体へのフィルミングの抑制と定着時の離型性の発現との釣合いが良化する画像形成装置が提供される。
【0017】
<5>、又はに係る発明によれば、離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の最頻値が0.75未満のトナーを備えた場合と比較して、トナー中の離型剤の含有量を増やさずとも、中間転写体へのフィルミングを抑制しうる画像形成方法が提供される。
【0018】
<8>に係る発明によれば、離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の尖度が−0.20未満又は−0.50超の場合と比較して、中間転写体へのフィルミングの抑制と定着時の離型性の発現との釣合いが良化する画像形成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1】本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図2】本実施形態における案内手段の配置形態を示す概略構成図である。
図3】パワーフィード添加法を説明するための模式図である。
図4】本実施形態に係るトナーにおける離型剤ドメインの偏在度Bの分布の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
【0021】
〔画像形成装置/画像形成方法〕
本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真感光体(以降、単に「感光体」と称することがある)と、電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、後述する特定トナーを含む現像剤を収容し、現像剤により前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、表面にトナー像が転写される中間転写体と、電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、一次転写手段よりも中間転写体の回転方向上流側に設けられ、一次転写手段による一次転写位置まで、電子写真感光体の表面の一部と中間転写体の表面の一部とが沿うように、電子写真感光体及び中間転写体の少なくとも一方を案内する案内手段と、を備える。
【0022】
従来、中間転写方式の画像形成装置において、一次転写時のトナーの飛び散りを抑制する点から、一次転写の前に、即ち、一次転写電圧が印加される前に、トナー像が形成された電子写真感光体と中間転写体とをトナー像を介して沿わせる案内手段を備えることが知られている。
このような案内手段を備える画像形成装置では、一次転写前から一次転写時までの間、電子写真感光体と中間転写体とがトナー像を介して接触している状態となる。このように、案内手段を有しない場合よりも、中間転写体とトナー像とが接している時間が長いため、中間転写体が高温となったとき、更に、トナーが高温となったとき、中間転写体表面にトナーが固着する、中間転写体へのフィルミングが生じてしまうことがある。
なお、中間転写体が高温となるのは、両面印刷により、高温となった用紙(特に厚紙)と中間転写体とが接触することによるものが多い。また、トナーが高温となるのは、夏休みなど、現像手段の内部でトナーが高温保管されたことによるものが多い。
この中間転写体へのフィルミングを抑制するためには、例えば、トナー中の離型剤の含有量を増加させる方法がある。離型剤は、熱により気化(揮発)し、その後、画像形成装置内で冷却されることで固化して、粉じんとなることがある。単にトナー中の離型剤の含有量を増やすと、離型剤のトナー表面の露出量が増えたりなどして、この粉じんが増えてしまう。
そこで、内部のみに離型剤を含むトナーに対し、トナー中の離型剤の含有量を増やさずとも、中間転写体へのフィルミングを抑制する方法が望まれているのが現状である。
【0023】
本実施形態に係る画像形成装置は、以下に示す特定トナーを含む現像剤を備えた画像形成装置である。
特定トナーは、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含み、結着樹脂を含む海部と、離型剤を含む島部と、を持つ海島構造を有し、下記式(1)で示される前記離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の最頻値が0.75以上0.95以下であり、前記偏在度Bの分布の歪度が−1.10以上−0.50以下である。
式(1): 偏在度B=2d/D
(式(1)中、Dはトナーの断面観察におけるトナーの円相当径(μm)を示す。dは、トナーの断面観察におけるトナーの重心から離型剤を含む島部の重心までの距離(μm)を示す。)
【0024】
特定トナーにおいて、離型剤を含む島部(以下、「離型剤ドメイン」とも称する)の偏在度Bは、トナーの重心から、離型剤ドメインの重心がどれだけ離れているかを示す指標である。この偏在度Bは、値が大きい程、離型剤ドメインがトナー表面近くに存在することを示し、値が小さい程、離型剤ドメインがトナー中心近くに存在することを示す。そして、偏在度Bの分布の最頻値は、トナーの径方向において、離型剤ドメインの存在が最も多い部位を示している。一方、偏在度Bの分布の歪度は、分布の左右対称性を示している。具体的には、偏在度Bの分布の歪度は、最頻値からの分布の裾引きの程度を示している。つまり、偏在度Bの分布の歪度は、離型剤ドメインが、トナーの径方向において、最も多い部位からどの程度の分布で存在しているかを示している。
【0025】
即ち、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の最頻値が0.75以上0.95以下の範囲内であるとは、トナーの表層部近くに離型剤ドメインが最も多く存在していることを示している。そして、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の歪度が−1.10以上−0.50以下の範囲内にあるとは、離型剤ドメインが、トナー表層部から内部に向かって、勾配を持って分布していることを示している(図4参照)。
【0026】
このように、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の最頻値及び歪度が上記範囲を満たす特定トナーは、離型剤ドメインが表層部近くに最も多く存在しつつ、勾配をもってトナー内部から表層部近くに分布しているトナーである。離型剤ドメインの分布にこのような勾配を持つトナーは、低い圧力にてトナー表層部近くの離型剤が染み出し易く、高い圧力を受けるとトナー表層部近くの離型剤及びトナー内部の離型剤も染み出す性質を持つ。つまり、離型剤ドメインの濃度勾配を持つトナーは、圧力に応じて、離型剤の染み出す量が制御される。
【0027】
この性質を持つ特定トナーは、一次転写手段等により低い圧力がかかると、トナー表層部近くの離型剤の一部が染み出し、離型性が発現して、中間転写体へのフィルミングが抑制される。なお、特定トナーは、表層部近くのみではなく、内部にまで離型剤が含まれていることから、低い圧力がかかった際に、離型剤が染み出し過ぎることをも抑制しうる。
一方、定着時には、特定トナーは高い圧力を受けるため、トナー表層部近くの離型剤に加えトナー内部の離型剤も染み出して、十分な離型性を発揮しうる。
【0028】
ここで、中間転写体へのフィルミングの抑制の点からは、表層部のみに離型剤があるトナーであってもよいが、そのトナーでは、離型剤のトナー表面の露出量が増えてしまうこともあり、粉じんが増加するものと考えられる。また、表層部のみに離型剤があるトナーの場合、定着時のトナーの溶融性が低下することもあり、定着不良を起こす可能性がある。
【0029】
以上のように、本実施形態に係る画像形成装置においては、離型剤ドメインに濃度勾配を持たせた特定トナーを備えることで、定着時の離型性を確保しつつ、中間転写体へのフィルミングを抑制しうる。
特に、特定トナーは、離型剤ドメインに濃度勾配を持たせることで、内部のみに離型剤を含むトナーに対して離型剤の含有量を増やす必要がないため、離型剤に由来する粉じんも増加し難い。
また、前述した案内手段を有する画像形成装置であるため、一次転写時のトナーの飛び散りも抑制され、高品質の画像をも形成しうる。
【0030】
本実施形態に係る画像形成装置では、電子写真感光体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、特定トナーを含む現像剤により、電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写工程と、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写工程と、一次転写工程前に、一次転写手段による一次転写位置まで、トナー像が形成された前記電子写真感光体の表面の一部と中間転写体の表面の一部とを該トナー像を介して沿わせる案内工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
【0031】
(画像形成装置の構成)
本実施形態に係る画像形成装置には、記録媒体の表面に転写されたトナー像を定着する定着手段を備える装置;トナー像の転写後、帯電前に電子写真感光体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置;トナー像の転写後、帯電前の電子写真感光体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置、電子写真感光体の温度を上昇させ、相対温度を低減させるための電子写真感光体加熱部材を備える装置等の周知の画像形成装置の構成が適用される。
【0032】
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、電子写真感光体を備える部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、電子写真感光体以外に、例えば、帯電手段、静電潜像形成手段、及び現像手段からなる群から選択される少なくとも1つの手段を備えてもよい。
【0033】
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
【0034】
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
【0035】
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ロール22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。なお、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の感光体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーを含む現像剤が収容されている。また、現像装置4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーの供給がなされる。
【0036】
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
【0037】
第1のユニット10Yは、感光体1Yを有している。
ここで、感光体1Yの回転速度(即ち、感光体1Yの表面の移動速度)は、形成する画像や記録媒体種類等に応じて設定されるが、高速の画像形成が望まれることから、300mm/s以上であることが好ましく、500mm/s以上であることがより好ましく、500mm/s以上750mm/s以下がより好ましい。
このような高速の回転速度であると、両面印刷の際、片面の画像形成終了後、もう片面の画像形成まで記録媒体が高温のまま搬送されることになり、中間転写体へのフィルミングが起き易いが、本実施形態では、特定トナーを含む現像剤と組み合わせることで、中間転写体へのフィルミングを抑制しうる。
【0038】
感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像して、トナー像を形成する現像装置(現像手段の一例)4Y、トナー像が形成された電子写真感光体の表面の一部に、該トナー像を介して中間転写ベルト20の表面の一部を沿わせるガイドロール(案内手段の一例)9Y、一次転写電圧を印加し、感光体1Yと中間転写ベルト20とに介在するトナー像を中間転写ベルト20上に一次転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存する残留物を除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが、順に配置されている。
【0039】
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写電圧を印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する一次転写電圧を可変する。
【0040】
ガイドロール9Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、中間転写ベルト20の一部を変形させて、中間転写ベルト20の表面の一部を感光体1Yの表面の一部に沿わせている。
ここで、図2を用いて、案内手段の配置形態の一例をより詳細に説明する。図2は、画像形成ユニット10Yにおけるガイドロール9Yの配置形態を示す概略構成図である。
図2に示すように、ガイドロール9Yは、中間転写ベルト20の回転方向上流側(図2中の矢印方向上流側)において、一次転写ロール5Yの上流側に配置されており、感光体1Yの外周の一部に沿うように中間転写ベルト20を変形させている。この時、感光体1Yと中間転写ベルト20とには、現像されたトナー像Tが介在しており、中間転写ベルト20の熱がトナー像Tへと伝わる。
ここで、感光体1Yの表面の一部と中間転写ベルト20の表面の一部とが沿う距離(図2中のd:感光体1Yの表面において、トナー像Tを介して中間転写ベルト20と接触している距離であって、転写ロール5Yによる圧接部(一次転写位置)までの距離)としては、感光体1Yの回転速度、感光体の外径等に応じて、決定すればよいが、5mm以上が好ましく、5mm以上10mm以下がより好ましい。
【0041】
本実施形態では、第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kの全てが案内手段(ガイドロール9Y、9M、9C、9K)を有しているが、このような案内手段を備えたユニットにおいて、現像装置に収容する現像剤として特定トナーを含む現像剤を適用するのがよい。
このような構成のユニットであることで、中間転写体(中間転写ベルト20)へのフィルミングが抑制される。
【0042】
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
【0043】
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー像として可視像化(現像)される。
【0044】
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の静電潜像にイエロートナーが静電的に付着し、静電潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で回転し、感光体1Y上に現像されたトナー像は、ガイドロール9Yにて変形された中間転写ベルト20と接触しつつ、続いて、予め定められた一次転写位置(転写ロール5Yによる圧接部(ニップ部))へ搬送される。
【0045】
感光体1Y上のイエロートナー像が一次転写位置まで搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写電圧が印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー像に作用され、感光体1Y上のトナー像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留した残留物は感光体クリーニング装置6Yで除去され、残留物のうちトナーは回収される。
【0046】
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写電圧も、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
【0047】
第1乃至第4のユニットを通して中間転写ベルト20上に多重転写された4色のトナー像は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ロール24と中間転写ベルト20のトナー像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写位置へと至る。
一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが圧接した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写電圧が支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー像に作用され、中間転写ベルト20上の4色のトナー像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写電圧は二次転写位置の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
【0048】
この後、記録紙Pは定着ロール対(定着手段の一例)28の圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
なお、定着手段による定着温度は、感光体の回転速度(感光体の表面の移動速度)及びトナーの種類に応じて決定される。通常、感光体の回転速度が早いほど、トナーを十分に溶融するように定着温度を高くすることが好ましい。しかしながら、本実施形態にてトナー像を形成している特定トナーは、トナー表層部近くから内部に離型剤が含まれていることでトナーの溶融性が高く、例えば、定着温度を低温とした場合であっても、定着不良を起こし難い。また、定着温度を低くすることで、粉じんの低減も望めることから、本実施形態では、定着手段による定着温度を190℃以下とすることが好ましく、160℃以上190℃以下とすることがより好ましい。
【0049】
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
【0050】
ここで、図1及び図2では、ドラム状(円筒状)の感光体と、ベルト状の中間転写体と、を備えた例を挙げて説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
例えば、ベルト状の感光体とドラム状の中間転写体とを組み合わせた構成であってもよいし、ベルト状の感光体とベルト状の中間転写体とを組み合わせた構成であってもよい。
前者の場合、案内手段は、ドラム状の中間転写体の外周に沿うようにベルト状の感光体を変形させればよい。
また、後者の場合、ベルト状の感光体とベルト状の中間転写体との少なくとも一方を変形させて、ベルト状の感光体の外周とベルト状の中間転写体の外周とを沿うようにすればよい。
【0051】
続いて、本実施形態に係る画像形成装置を構成する各要素(感光体、帯電手段、静電潜像形成手段、現像手段、一次及び二次転写手段、中間転写体、現像剤)についてより具体的に説明する。
なお、部材の符号は省略して説明する。
【0052】
[感光体]
本実施形態における感光体は、公知の電子写真感光体が適用される。
感光体としては、前述のように、図1及び図2に示すようなドラム状(円筒状)であってもよいし、ベルト状であってもよい。
感光体は、導電性基体の外周面に感光層を備えるものであって、感光層の他、必要に応じて、導電性基体と感光層との間に設ける下引層、下引層と感光層との間に設ける中間層、感光層の表面に設ける保護層を有していてもよい。
また、感光層は、電荷発生能を有する電荷発生層と電荷輸送能を有する電荷輸送層とを含む機能分離型(複層型)の感光層であってもよいし、電荷発生能と電荷輸送能とを合わせ持つ機能一体型(単層型)の感光層であってもよい。
【0053】
[帯電手段]
図1に示す画像形成装置においては、帯電手段として、帯電ロール2Y、2M、2C、2Kを用いているが、この形態に限定されるものではない。
帯電手段の他の例としては、例えば、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が使用されてもよい。
また、非接触方式のロール帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等が用いられてもよい。
【0054】
[静電潜像形成手段]
図1に示す画像形成装置においては、静電潜像形成手段として、レーザ光線3Y、3M、3C、3Kを照射しうる露光装置3を用いているが、この形態に限定されるものではない。
静電潜像の形成には、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を発する光源が用いられる。この際、光源から発せされる光の波長は、電子写真感光体の分光感度領域内とする。感光体の表面に、定められた像様の静電潜像を形成しうる光学系機器等が挙げられる。
半導体レーザ光の波長としては、780nm付近に発振波長を有する近赤外が主流である。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザや青色レーザとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザも利用してもよい。また、カラー画像形成のためにはマルチビームを出力し得るタイプの面発光型のレーザ光源も有効である。
【0055】
[現像手段]
現像手段としては、例えば、感光体に現像剤を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置が挙げられる。
現像装置としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて選択される。例えば、一成分現像剤又は二成分現像剤を、ブラシ、ロール等を用いて感光体に付着させる機能を有する公知の現像装置等が挙げられる。中でも、現像剤を表面に保持した現像ロールを用いるものが好ましい。
ここで、現像手段(現像装置)に使用される現像剤は、後述する特定トナー単独の一成分現像剤であってもよいし、特定トナーとキャリアとを含む二成分現像剤であってもよい。また、現像剤は、磁性であってもよいし、非磁性であってもよい。
【0056】
[案内手段]
案内手段としては、図1に示す画像形成装置においては、中間転写ベルト20の内側に配置されたガイドロール9Y、9M、9C、9Kを用いているが、この形態に限定されるものではない。
また、案内手段の形状としては、ロール状に限定されず、プレート状(板状)円弧状等が挙げられる。
前述したように、案内手段は、感光体及び中間転写体の少なくとも一方を変形させ、一次転写前に両者を沿わせられればよいため、案内手段の配置位置は、感光体及び中間転写体の形状に応じて、決定されればよい。案内手段の配置位置は、中間転写体の内側に限定されず、感光体の内側であってもよく、中間転写体の内側及び感光体の内側の両方であってもよい。
なお、上述した案内手段は、一次転写時のトナーの飛び散りを抑制するために設けられたものであるが、本実施形態に係る画像形成装置は、二次転写時のトナーの飛び散りを抑制するために、同様の構成を有する案内手段を備えていてもよい。
【0057】
[一次及び二次転写手段]
一次及び二次転写手段としては、図1に示す画像形成装置においては、中間転写ベルト20を用いた中間転写方式が採用されており、一次転写ロール5Y、5M、5C、5K、及び、二次転写ロール26を用いているが、この形態に限定されるものではない。
一次及び二次転写手段の他の例としては、例えば、転写コロトロンや転写ロール等を用いた直接転写方式、記録媒体を静電的に吸着して搬送し感光体上のトナー像を転写する転写ベルト方式を利用した転写手段などが挙げられる。
一次及び二次転写手段には、例えば、ロールの他、ベルト、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が使用される。
【0058】
[中間転写体]
中間転写体としては、図1に示す画像形成装置においては、中間転写ベルト200を用いているが、実施形態はこれに限定されるものではない。
中間転写体の形態の別の例としては、ドラム状のものが挙げられる。
中間転写ベルトの場合、半導電性を付与した、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ゴム等を含むものが使用される。
【0059】
[特定トナーを含む現像剤]
本実施形態に係る画像形成装置に収容される現像剤は、以下に示す特定トナーを含む。
まず、特定トナーについて説明する。
特定トナーは、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含み、結着樹脂を含む海部と離型剤を含む島部とを持つ海島構造を有する。
そして、この海島構造において、式(1)で示される離型剤を含む島部の偏在度Bの分布の最頻値は0.75以上0.95以下であり、偏在度Bの分布の歪度は−1.10以上−0.50以下である。
式(1): 偏在度B=2d/D
(式(1)中、Dはトナーの断面観察におけるトナーの円相当径(μm)を示す。dは、トナーの断面観察におけるトナーの重心から離型剤を含む島部の重心までの距離(μm)を示す。)
【0060】
特定トナーは、上記構成により、前述した通り、トナー表層部近くに存在する離型剤の一部が中間転写体へのフィルミングを抑制し、また、トナー表層部近くからトナー内部にかけて含まれる離型剤が、定着時の離型性を発現させる。
【0061】
なお、従来、溶剤中に溶解した結着樹脂と離型剤との親疎水性差を利用し、離型剤の位置を表面付近に配置するトナー(特開2004−145243等)、結着樹脂の極性に近い部位と離型剤の極性に近い部位を併せ持つ偏在制御樹脂を用いた混練粉砕製法により、離型剤の位置を表面付近に配置するトナー(特開2011−158758等)などが知られている。しかし、いずれものトナーも、材料の物性によってトナー内での離型剤の位置を制御しているものであり、トナーの離型剤ドメインの分布に勾配を持たせられない。
【0062】
以下、特定トナーの詳細について説明する。
【0063】
特定トナーは、結着樹脂を含む海部と離型剤を含む島部とを持つ海島構造を有する。つまり、特定トナーは、結着樹脂の連続相中に離型剤が島状に存在する海島構造を有する。
【0064】
海島構造を有するトナーにおいて、離型剤ドメイン(離型剤を含む島部)の偏在度Bの分布の最頻値は、0.75以上0.95以下であり、0.80以上0.95以下が好ましく、0.85以上0.90以下がより好ましい。
最頻値が0.75以上であることで、離型剤ドメインがトナーの表層部近くに存在することになり、中間転写体へのフィルミングを抑制しうる。また、最頻値が0.95以下であることで、離型剤ドメインがトナー表面に露出し難くなり、圧力が加わってはじめて離型剤の染み出しが生じるようになることから、中間転写体へのフィルミングの抑制のために離型剤を効率的に使用しうる。
【0065】
離型剤ドメイン(離型剤を含む島部)の偏在度Bの分布の歪度は、−1.10以上−0.50以下であり、−1.00以上−0.60以下が好ましく、−0.95以上−0.65以下がより好ましい。
歪度が−1.10以上−0.50以下であることで、中間転写体へのフィルミングを抑制しつつ、定着時の離型性が発現される。
【0066】
離型剤ドメイン(離型剤を含む島部)の偏在度Bの分布の尖度は、中間転写体へのフィルミングの抑制と定着時の離型性の発現の点から、−0.20以上+1.50以下が好ましく、−0.15以上+1.40以下がより好ましく、−0.10以上+1.30以下が更に好ましい。
なお、尖度とは偏在度Bの分布の頂点(つまり分布の最頻値)の尖りを示す指数である。そして、尖度が上記範囲とは、偏在度Bの分布において、頂部(最頻値)が過剰に尖っておらず、尖りつつも適度に湾曲した分布となって状態を示している。このため、圧力に応じたトナーからの離型剤の染み出し量の変化がなだらかとなり、中間転写体へのフィルミングの抑制と定着時の離型性の発現との釣合いが良化する。
【0067】
ここで、トナーの海島構造の確認方法について説明する。
トナーの海島構造は、例えば、トナー(トナー粒子)の断面を透過型電子顕微鏡により観察する方法、トナー粒子の断面に四酸化ルテニウムによる染色を行い、走査型電子顕微鏡により観察する方法によって確認する。トナーの断面における離型剤ドメインがより鮮明に観察できる点で、走査型電子顕微鏡により観察する方法が好ましい。走査型電子顕微鏡としては、当業者の間でよく知られた機種であればよく、例えば、日立ハイテク社製SU8020、日本電子社製JSM−7500F等が挙げられる。
具体的な、観察方法は、次の通りである。まず、測定対象となるトナー(トナー粒子)をエポキシ樹脂に包埋した後、エポキシ樹脂を硬化する。ダイヤモンド刃を備えたミクロトームによって、この硬化物を薄片化し、トナーの断面が露出した観察試料を得る。薄片の観察試料に対し、四酸化ルテニウムにより染色を施し、走査型電子顕微鏡によりトナーの断面を観察する。この観察方法によって、トナーの断面には、染色度の違いにより、結着樹脂の連続相中に対し、輝度差(コントラスト)がある離型剤が島状に存在する海島構造が観察される。
【0068】
次に、離型剤ドメインの偏在度Bの測定方法について説明する。
離型剤ドメインの偏在度Bの測定は、次の通り行う。まず、海島構造の確認方法を利用し、トナー(トナー粒子)1個の断面が視野に入る倍率で画像を記録する。記録された画像について、画像解析ソフト(三谷商事社製WinROOF)を用いて、0.010000μm/pixel条件で画像解析を行う。この画像解析により、包埋に用いたエポキシ樹脂とトナーの結着樹脂との輝度差(コントラスト)により、トナーの断面の形状を抽出する。抽出されたトナーの断面の形状に基づいて、投影面積を求める。そして、この投影面積から、円相当径を求める。円相当径は、式:2√(投影面積/π)により算出する。求めた円相当径を、トナーの断面観察におけるトナーの円相当径Dとする。
一方、抽出されたトナーの断面の形状に基づいて、重心位置を求める。続けて、結着樹脂と離型剤の輝度差(コントラスト)により、離型剤ドメインの形状を抽出し、離型剤ドメインの重心位置を求める。この各重心位置は、具体的には、抽出されたトナー、又は、離型剤ドメインの領域に対し、領域内の画素数をn、各画素のxy座標をx、y(i=1,2,…,n)とし、重心のx座標は各x座標値の合計をnで割った値、重心のy座標は各y座標値の合計をnで割った値として求める。そして、トナーの断面の重心位置と離型剤ドメインの重心位置との距離を求める。求めた距離を、トナーの断面観察におけるトナーの重心から離型剤を含む島部の重心までの距離dとする。
最後に、各円相当径D及び距離dから、式(1):偏在度B=2d/Dにより、離型剤ドメインの偏在度Bを求める。そして、一個のトナー(トナー粒子)の断面に存在する複数の離型剤ドメインについて、各々、上記同様の操作を行って、離型剤ドメインの偏在度Bを求める。
【0069】
次に、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の最頻値の算出方法について説明する。
まず、既述の離型剤ドメインの偏在度Bの測定をトナー(トナー粒子)200個について行う。得られた各離型剤ドメインの偏在度Bのデータを、0から0.01刻みのデータ区間で統計解析処理を行い、偏在度Bの分布を求める。得られた分布の最頻値、すなわち、離型剤ドメインの偏在度Bの分布で最も多く現れるデータ区間の値を求める。そして、このデータ区間の値を、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の最頻値とする。
【0070】
次に、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の歪度の算出方法について説明する。
まず、既述通り、離型剤ドメインの偏在度Bの分布を求める。求めた下記式に基づいて、偏在度Bの分布の歪度を求める。なお、下記式において、歪度をSk、離型剤ドメインの偏在度Bのデータ数をn、各離型剤ドメインの偏在度Bのデータの値をx(i=1,2,…,n)、離型剤ドメインの偏在度Bのデータ全体の平均値をx(上方にバーを付したx)、離型剤ドメインの偏在度Bのデータ全体の標準偏差をsとする。
【0071】
【数1】
【0072】
次に、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の尖度の算出方法について説明する。
まず、既述通り、離型剤ドメインの偏在度Bの分布を求める。求めた下記式に基づいて、偏在度Bの分布の尖度を求める。なお、下記式において、尖度をKu、離型剤ドメインの偏在度Bのデータ数をn、各離型剤ドメインの偏在度Bのデータの値をx(i=1,2,…,n)、離型剤ドメインの偏在度Bのデータ全体の平均値をx(上方にバーを付したx)、離型剤ドメインの偏在度Bのデータ全体標準偏差をsとする
【0073】
【数2】
【0074】
なお、特定トナーにおいて、離型剤ドメインの偏在度Bの分布特性を満たす方法については、特定トナーの製造方法で説明する。
【0075】
以下、特定トナーの構成成分について説明する。
特定トナーは、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含む。具体的には、トナーは、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を有する。トナーは、トナー粒子の表面に付着する外添剤を有していてもよい。
【0076】
−結着樹脂−
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。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0077】
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
【0078】
ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
【0079】
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0080】
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば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、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0081】
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
【0082】
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
【0083】
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下が更に好ましい。
【0084】
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0085】
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
【0086】
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
【0087】
−離型剤−
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。
【0088】
これらの中でも、離型剤としては、炭化水素系ワックス(炭化水素を骨格として有するワックス)が好ましい。炭化水素系ワックスは、離型剤ドメインを形成し易く、また、定着時に速やかにトナー(トナー粒子)表面に染み出し易いため、好適である。
【0089】
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
【0090】
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、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。
【0091】
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
【0092】
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
【0093】
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
【0094】
トナー粒子の形状係数SF1としては、110以上150以下が好ましく、120以上140以下がより好ましい。
【0095】
なお、形状係数SF1は、下記式により求められる。
式:SF1=(ML/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
【0096】
(外添剤)
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
【0097】
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
【0098】
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
【0099】
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
【0100】
(特定トナーの製造方法)
次に、特定トナーの製造方法について説明する。
特定トナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
【0101】
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
【0102】
特に、上述した離型剤ドメインの偏在度Bの分布特性を満たすトナー(トナー粒子)を得る点から、トナー粒子は、次に示す凝集合一法により製造することがよい。
【0103】
具体的には、各分散液を準備する工程(分散液準備工程)と、
結着樹脂となる第1樹脂粒子が分散された第1樹脂粒子分散液、及び着色剤の粒子(以下「着色剤粒子」とも称する)が分散された着色剤粒子分散液を混合し、得られた分散液中で、各粒子を凝集させ、第1凝集粒子を形成する工程(第1凝集粒子形成工程)と、
第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液を得た後、結着樹脂となる第2樹脂粒子及び離型剤の粒子(以下「離型剤粒子」とも称する)が分散された混合分散液を、混合分散液中の離型剤粒子の濃度を次第に高めながら、第1凝集粒子分散液に順次添加して、第1凝集粒子の表面に更に第2樹脂粒子及び離型剤粒子を凝集して、第2凝集粒子を形成する工程(第2凝集粒子形成工程)と、
第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、
を経て、トナー粒子を製造することが好ましい。
【0104】
なお、トナー粒子の製造方法は、上記に限られない。例えば、樹脂粒子分散液、及び着色剤粒子分散液を混合し、得られた混合分散液中で、各粒子を凝集させる。次に、その凝集過程で、混合分散液に対して、添加速度を次第に速めつつ又は離型剤粒子の濃度を高めながら、離型剤粒子分散液を添加し、更に各粒子の凝集を進行させて、凝集粒子を形成する。そして、その凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成してもよい。
【0105】
以下、各工程の詳細について説明する。
【0106】
−各分散液準備工程−
まず、凝集合一法で使用する各分散液と準備する。具体的には、結着樹脂となる第1樹脂粒子が分散された第1樹脂粒子分散液、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、結着樹脂となる第2樹脂粒子が分散された第2樹脂粒子分散液、及び離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
なお、各分散液準備工程において、第1樹脂粒子と第2樹脂粒子とを「樹脂粒子」と称して説明する。
【0107】
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
【0108】
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0109】
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0110】
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(所謂、転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
【0111】
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下が更に好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
【0112】
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
【0113】
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
【0114】
−第1凝集粒子形成工程−
次に、第1樹脂粒子分散液と、着色剤粒子分散液と、を混合する。
そして、この混合分散液中で、第1樹脂粒子と着色剤粒子とをヘテロ凝集させて、第1樹脂粒子と着色剤粒子とを含む第1凝集粒子を形成する。
【0115】
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、第1樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、第1樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、第1凝集粒子を形成する。
第1凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
【0116】
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
【0117】
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、第1樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
【0118】
−第2凝集粒子形成工程−
次に、第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液を得た後、第2樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された混合分散液を、混合分散液中の離型剤粒子の濃度を次第に高めながら、第1凝集粒子分散液に順次添加する。
なお、第2樹脂粒子は第1樹脂粒子と同種であってもよいし、異種であってもよい。
【0119】
そして、第1凝集粒子、第2樹脂粒子、及び離型剤粒子が分散された分散液中で、第1凝集粒子の表面に第2樹脂粒子及び離型剤粒子を凝集する。具体的には、例えば、第1凝集粒子形成工程において、第1凝集粒子が目的とする粒径に達したときに、第1凝集粒子分散液に、離型剤粒子の濃度を次第に高めながら、第2樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された混合分散液を添加し、この分散液に対して、第2樹脂粒子のガラス転移温度以下で加熱を行う。
そして、分散液のpHを、例えば6.5以上8.5以下程度の範囲にすることにより、凝集の進行を停止させる。
【0120】
この工程を経て、第1凝集粒子の表面に第2樹脂粒子及び離型剤粒子が付着した凝集粒子を形成する。つまり、第1凝集粒子の表面に、第2樹脂粒子及び離型剤粒子の凝集物が付着した第2凝集粒子を形成する。このとき、第2樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された混合分散液を、混合分散液中の離型剤粒子の濃度を次第に高めながら、第1凝集粒子分散液に順次添加しているため、第1凝集粒子の表面には、粒子径方向外側に向かって、離型剤粒子の濃度(存在率)が次第に大きくなって、第2樹脂粒子及び離型剤粒子の凝集物が付着する。
【0121】
ここで、混合分散液の添加方法としては、パワーフィード添加法を利用することがよい。このパワーフィード添加法を利用することで、混合分散液中の離型剤粒子の濃度を次第に高めながら、混合分散液を第1凝集粒子分散液に添加することができる。
【0122】
以下、図を参照しつつ、パワーフィード添加法を利用した混合分散液の添加方法について説明する。
【0123】
図3には、パワーフィード添加法に用いる装置を示している。なお、図3中、311は、第1凝集粒子分散液を示し、312は、第2樹脂粒子分散液を示し、313は、離型剤粒子分散液を示している。
【0124】
図3に示す装置は、第1凝集粒子が分散されて第1凝集粒子分散液を収容している第1収容槽321と、第2樹脂粒子が分散された第2樹脂粒子分散液を収容している第2収容槽322と、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を収容している第3収容槽323と、を有している。
【0125】
第1収容槽321と第2収容槽322とは、第1送液管331で連結されている。第1送液管331の経路途中には、第1送液ポンプ341が介在している。第1送液ポンプ341の駆動により、第2収容槽322に収容された分散液は、第1送液管331を通じて、第1収容槽321に収容された分散液へ送液される。
第1収容槽321には、第1撹拌装置351が配置されている。第1撹拌装置351の駆動により、第2収容槽322に収容された分散液を第1収容槽321に収容された分散液へ送液したとき、第1収容槽321において各分散液が撹拌及び混合される。
【0126】
第2収容槽322と第3収容槽323とは、第2送液管332で連結されている。第2送液管332の経路途中には、第2送液ポンプ342が介在している。第2送液ポンプ342の駆動により、第3収容槽323に収容された分散液は、第2送液管332を通じて、第2収容槽322に収容された分散液へ送液される。
第2収容槽322には、第2撹拌装置352が配置されている。第2撹拌装置352の駆動により、第3収容槽323に収容された分散液を第2収容槽322に収容された分散液へ送液したとき、第2収容槽322において各分散液が撹拌及び混合される。
【0127】
図3に示す装置では、まず、第1収容槽321において、第1凝集粒子形成工程を実施して、第1凝集粒子分散液を作製し、第1収容槽321に第1凝集粒子分散液を収容する。なお、別の槽で、第1凝集粒子形成工程を実施して、第1凝集粒子分散液を作製した後、第1凝集粒子分散液を第1収容槽321に収容してもよい。
【0128】
この状態で、第1送液ポンプ341及び第2送液ポンプ342を駆動する。この駆動により、第2収容槽322に収容された第2樹脂粒子分散液を、第1収容槽321に収容された第1凝集粒子分散液へ送液する。そして、第1撹拌装置351の駆動により、第1収容槽321において各分散液が撹拌及び混合される。
一方、第3収容槽323に収容された離型剤粒子分散液を第2収容槽322に収容された第2樹脂粒子分散液へ送液する。そして、第2撹拌装置352の駆動により、第2収容槽322において各分散液が撹拌及び混合される。
【0129】
このとき、第2収容槽322に収容された第2樹脂粒子分散液には、離型剤粒子分散液が順次送液され、次第に離型剤粒子の濃度が高まってゆく。このため、第2収容槽322には、第2樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された混合分散液が収容されることになり、この混合分散液が第1収容槽321に収容された第1凝集粒子分散液に送液される。そして、この混合分散液の送液は、混合分散液中の離型剤粒子分散液の濃度が高まりつつ、しかも連続的に行われる。
【0130】
このように、パワーフィード添加法を利用することにより、第1凝集粒子分散液に、離型剤粒子の濃度を次第に高めながら、第2樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された混合分散液を添加することができる。
そして、パワーフィード添加法において、第2収容槽322及び第3収容槽323に収容された各分散液の送液開始時期及び送液速度を調整することにより、トナーの離型剤ドメインの分布特性が調整される。また、パワーフィード添加法において、第2収容槽322及び第3収容槽323に収容された各分散液の送液中に、送液速度を調整することによっても、トナーの離型剤ドメインの分布特性が調整される。
【0131】
具体的には、例えば、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の最頻値は、第3収容槽323から第2収容槽322に離型剤粒子分散液が送液し終わる時期によって調整される。より具体的には、例えば、第2収容槽322から第1収容槽321への送液が終わる前に、第3収容槽323から第2収容槽322への離型剤粒子分散液の送液が終わると、その時点以上には、第2収容槽322の混合分散液中の離型剤粒子の濃度が上昇しない。これにより、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の最頻値は、小さくなる。
【0132】
また、例えば、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の歪度は、第2収容槽322及び第3収容槽323から各分散液を送液する時期及び第2収容槽322から第1収容槽321に分散液を送液する送液速度によって調整される。より具体的には、例えば、第3収容槽323からの離型剤粒子分散液の送液開始時期及び第2収容槽322からの分散液の送液開始時期を早め、第2収容槽322からの分散液の送液速度を低下すると、形成される凝集粒子において、粒子のより内側から外側まで離型剤粒子が配置された状態となる。これにより、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の歪度は、大きくなる。
【0133】
また、例えば、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の尖度は、第3収容槽323からの離型剤粒子分散液の送液速度を送液中に変化させることによって調整される。より具体的には、例えば、第3収容槽323から離型剤粒子分散液を送液中に、その送液速度のみを速くすると、その時点から第2収容槽322中の分散液の離型剤粒子の濃度が高まる。このため、形成される凝集粒子において、粒子の径方向において、ある領域(ある深さ部分)に離型剤粒子が多く配置された状態となる。これにより、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の尖度は、大きくなる。
【0134】
なお、以上説明したパワーフィード添加法は、上記手法に限定されるわけではない。例えば、1)別途、第2樹脂粒子分散液を収容した収容槽と、第2樹脂粒子及び離型剤粒子分散液が分散された混合分散液を収容槽とを設け、送液速度を変えつつ各収容槽から各分散液を第1収容槽321へ送液する方法、別途、離型剤粒子分散液を収容した収容槽と、第2樹脂粒子及び離型剤粒子分散液が分散された混合分散液を収容した収容槽とを設け、送液速度を変えつつ各収容槽から各分散液を第1収容槽321へ送液する方法など、種々の方法を採用してもよい。
【0135】
以上により、第1凝集粒子の表面に第2樹脂粒子及び離型剤粒子が付着するようにして凝集した第2凝集粒子が得られる。
【0136】
−融合・合一工程−
次に、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して、例えば、第1及び第2樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば第1及び第2樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、第2凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
【0137】
以上の工程を経て、トナー粒子が得られるが、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の最頻値を0.95以下とするためには、以下のような方法であることが好ましい。
即ち、第2凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該第2凝集粒子分散液と、結着樹脂となる第3樹脂粒子が分散された第3樹脂粒子分散液と、を更に混合し、第2凝集粒子の表面に更に第3樹脂粒子を付着するように凝集して、第3凝集粒子を形成する工程と、第3凝集粒子が分散された第3凝集粒子分散液に対して加熱をし、第3凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造する方法である。
この操作により、第3の樹脂粒子のみによる被覆層が形成され、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の最頻値は0.95以下となる。
なお、第3凝集粒子は、第1樹脂粒子及び第2樹脂粒子と同種であってもよいし、異種であってもよい。
【0138】
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
【0139】
そして、特定トナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動師分機、風力師分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
【0140】
<現像剤>
現像剤は、前述した特定トナーを少なくとも含むものである。
現像剤は、特定トナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、特定トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
【0141】
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア、及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
【0142】
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
【0143】
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、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、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
【0144】
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
【0145】
二成分現像剤における、特定トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、特定トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
【0146】
以上、図面を参照して、本実施形態に係る画像形成装置について一例を挙げて説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【0147】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、「部」とは、特に断りがない限り、「質量部」を意味する。
【0148】
<樹脂粒子分散液の調製>
〔樹脂粒子分散液(1)の調製〕
・テレフタル酸 :30モル部
・フマル酸 :70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 :5モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 :95モル部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ、及び精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間を要して温度を210℃まで上げ、上記材料100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して230℃まで温度を上げ、該温度で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。こうして、重量平均分子量18,500、酸価14mgKOH/g、ガラス転移温度59℃のポリエステル樹脂(1)を合成した。
【0149】
温度調節手段及び窒素置換手段を備えた容器に、酢酸エチル40部及び2−ブタノール25部を投入し、混合溶剤とした後、ポリエステル樹脂(1)100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10質量%アンモニア水溶液(樹脂の酸価に対してモル比で3倍量相当量)を入れて30分間攪拌した。
次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を攪拌しながらイオン交換水400部を2部/分の速度で滴下し、乳化を行った。滴下終了後、乳化液を室温(20℃乃至25℃)に戻し、攪拌しつつ乾燥窒素により48時間バブリングを行うことにより、酢酸エチル及び2−ブタノールを1,000ppm以下まで低減させ、体積平均粒径200nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。該樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液(1)とした。
【0150】
<着色剤粒子分散液の調製>
〔着色剤粒子分散液(1)の調製〕
・シアン顔料 C.I.Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン DIC社製、商品名:FASTOGEN BLUE LA5380) :70部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK) :5部
・イオン交換水 :200部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて10分間分散した。分散液中の固形分量が20質量%となるようイオン交換水を加え、体積平均粒径190nmの着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液(1)を得た。
【0151】
<離型剤粒子分散液の調製>
〔離型剤粒子分散液(1)の調製〕
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製 HNP−9) :100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部
・イオン交換水 :350部
上記材料を混合して100℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径200nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(1)(固形分量20質量%)を得た。
【0152】
<特定トナーを含む現像剤(1)の作製>
〔トナー粒子(1)の調製〕
丸型ステンレス製フラスコと容器AとをチューブポンプAで接続し、チューブポンプAの駆動により容器Aに収容した収容液をフラスコへ送液し、容器Aと容器BとをチューブポンプBで接続し、チューブポンプBの駆動により容器Bに収容した収容液を容器Aへ送液する装置(図3参照)を準備した。そして、この装置を用いて、以下の操作を実施した。
【0153】
・樹脂粒子分散液(1) :500部
・着色剤粒子分散液(1) :40部
・アニオン性界面活性剤(TaycaPower) :2部
上記材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10質量%の硝酸水溶液30部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で1℃/30分のペースで温度を上げながら、凝集粒子の粒径を成長させた。
一方、ポリエステル製ボトルの容器Aに樹脂粒子分散液(1)150部を入れ、同じく容器Bに離型剤粒子分散液(1)を25部入れた。次に、チューブポンプAの送液速度を0.70部/1分、チューブポンプBの送液速度を0.14部/1分に設定し、凝集粒子形成中の丸型ステンレス製フラスコ内の温度が37.0℃に到達した時点からチューブポンプA及びBを駆動させ、各分散液の送液を開始した。これにより、離型剤粒子の濃度を次第に高めながら、樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された混合分散液を容器Aから凝集粒子形成中の丸型ステンレス製フラスコへ送液した。
そして、フラスコへの各分散液の送液が完了し、フラスコ内の温度が48℃になった時点から30分保持し、第2凝集粒子を形成させた。
【0154】
その後、樹脂粒子分散液(1)50部を緩やかに追加して1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径6.0μmのトナー粒子(1)を得た。
【0155】
〔特定トナー(1)の調製〕
トナー粒子(1)100部と、ジメチルシリコーンオイル処理シリカ粒子(日本アエロジル社製RY200)0.7部と、をヘンシェルミキサー(周速30m/秒、3分)を用いて混合し、特定トナー(1)を得た。
【0156】
〔現像剤(1)の調製〕
・フェライト粒子(平均粒径50μm) 100部
・トルエン 14部
・スチレン/メチルメタクリレート共重合体(共重合比15/85) 3部
・カーボンブラック 0.2部
フェライト粒子を除く上記成分をサンドミルにて分散して分散液を調製し、この分散液をフェライト粒子とともに真空脱気型ニーダに入れ、攪拌しながら減圧し乾燥させることによりキャリアを得た。
そして、上記キャリア100部に対して、特定トナー(1)8部を混合し、現像剤(1)を得た。
【0157】
<比較用トナーを含む現像剤(C1)の調製>
トナー粒子(1)の調製において、チューブポンプAの送液速度を0.55部/1分、チューブポンプBの送液速度を0.11部/1分に設定し、フラスコ内の温度が30.0℃に到達した時点から、チューブポンプA及びBを駆動させた以外は同様にして、トナー粒子(C1)を得た。得られたトナー粒子(C1)は体積平均粒径5.2μmであった。
そして、トナー粒子(C1)を用いて、特定トナー(1)の調製と同様にして、比較用トナー(C1)を作製し、続いて、比較用トナー(C1)を用いて、現像剤(1)の調製と同様にして、現像剤(C1)を得た。
【0158】
<各種測定>
得られた現像剤のトナーについて、離型剤ドメインの偏在度Bの分布の最頻値、歪度、及び尖度を既述の方法に従って測定した。その結果を表1に示す。
【0159】
<評価>
前述した現像剤を現像装置内に収容し、富士ゼロックス社製D136 Printerに、中間転写ベルトを変形させて感光体に沿わせるように案内するガイドロールを備えた改造機を用意した。
ここで、画像形成の際の感光体の表面の回転速度は600mm/s又とし、定着手段による定着温度は175℃とした。
また、ガイドロールにより、電子写真感光体の表面の一部と中間転写体の表面の一部とが沿う距離は、10mmであった。
【0160】
〔中間転写体へのフィルミングの評価〕
上記の画像形成装置を、40℃で1ヶ月放置した。
放置後、28℃85%RHの環境下において、A4サイズの用紙を用い、画像濃度15%の画像を10万枚、連続で両面印刷した。
10万枚の両面印刷後、中間転写ベルト表面を目視で観察し、フィルミングの発生の有無を確認した。結果を表1に示す。
【0161】
【表1】
【0162】
上記結果から、本実施例では、比較例とは異なり、中間転写体へのフィルミングが未発生であることが分かる。
ここで、特定トナーと比較用トナーとでは離型剤の含有量が同等であるため、本実施例の画像形成装置においては、トナー中の離型剤の含有量を増やさずとも、中間転写体へのフィルミングが抑制されることが分かる。
【符号の説明】
【0163】
1Y、1M、1C、1K 電子写真感光体
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
9Y、9M、9C、9K ガイドロール(案内手段の一例)
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
図1
図2
図3
図4