(57)【要約】【課題】オフセットの発生を抑制し、最下層のトナーの用紙への定着強度の増強を図ること。【解決手段】複数の画像形成ステーションを備えた画像形成装置において、像形成体上に複数のトナーを重ね合わせた際、最上層が球形トナーであり、最下層が扁平形状トナーであり、前記球形トナーは、投影面積が最大となる方向から見たときの平均円相当径ｄ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均厚みｔ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均円相当径ｄ（μｍ）と平均厚みｔ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄ／ｔが０．９〜１．１であり、前記扁平形状トナーは、投影面積が最大となる方向から見たときの平均円相当径ｄ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均厚みｔ（μｍ）が０．１〜１μｍであり、平均円相当径ｄ（μｍ）と平均厚みｔ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄ／ｔが３〜２００であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像形成ステーションを備えた画像形成装置において、
像形成体上に複数のトナーを重ね合わせた際、最上層が球形トナーであり、最下層が扁平形状トナーであり、前記球形トナーは、投影面積が最大となる方向から見たときの平均円相当径ｄ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均厚みｔ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均円相当径ｄ（μｍ）と平均厚みｔ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄ／ｔが０．９〜１．１であり、前記扁平形状トナーは、投影面積が最大となる方向から見たときの平均円相当径ｄ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均厚みｔ（μｍ）が０．１〜１μｍであり、平均円相当径ｄ（μｍ）と平均厚みｔ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄ／ｔが３〜２００であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
最下層トナー顔料が白色である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
プロセスカラーを用いてプロセスブラックを出力する請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画像形成ステーションのそれぞれにおいて形成された色トナー像を順次用紙に重ねて転写した後に一括して定着させるカラー画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のカラー画像形成装置では、帯電工程、露光工程、現像工程及び転写工程からなる画像形成プロセスにより、感光体の表面に光書込みによって静電潜像を形成し、静電潜像を顕像化したトナー像を用紙に転写した後に定着させる。１枚の用紙に対して、減法混色の三原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の３色トナー、並びに、文字や画像黒色部分の印字（印刷、画像、形成）に用いられるブラック（Ｂｋ）のトナーの合計４種類のトナーを重ねて転写する。
【０００３】
このような画像形成装置は、２色なら２層、３色なら３層と、未定着のトナー像を順次用紙上に積層して転写していくので、各色トナーが積層された部分でトナー像の一部が定着ローラに付着して用紙上から剥ぎとられ、定着ローラの回転で再び用紙上の他の部分に付着するというオフセットが発生する。このオフセットには、大別してコールドオフセットとホットオフセットとがある。通常、図２（Ａ）に示す用紙Ｐ上の未定着トナーＴを定着ローラＲで溶融圧着すると、未定着トナーＴの溶融粘度が十分低くなり、図２（Ｄ）に示すように、トナー表面が滑らかな状態となる。
【０００４】
これに対して、コールドオフセットは、図２（Ｂ）に示すように、定着ローラＲの温度が低い領域でトナーＴが充分溶融しておらず、定着ローラＲ側にのみ付着している状態である。ホットオフセットは、図２（Ｅ）に示すように、定着ローラＲの温度が高い領域で溶融トナーＴの弾性が低下し、トナーＴが定着ローラＲにも一部が分かれて付着している状態である。
【０００５】
また、２色以上のトナーの積層部分では、最上層のトナーが定着装置から受ける熱量よりも下層側トナーが受ける熱量が低下するので、フルカラー画像形成を行うと、最下層のトナーまで充分に加熱・溶融されず、図２（Ｃ）に示すように、完全には溶融していないトナーＴが用紙Ｐに付着した状態となることもある。その場合、最下層トナーの用紙Ｐへの定着強度が不充分となり、印字物を折り曲げたりした場合に印字部分で最下層トナー毎に用紙Ｐから剥離・分離するおそれがある。
【０００６】
このような、課題を解決するものとして、特許文献１、特許文献２には、カラー画像形成装置において、トナーの軟化点温度（固体相から相が変化するガラス移転点温度と流動相に変化する溶融点温度とのほぼ中間点の温度）を、画像形成部の上流側から下流側へ至るにつれて、順次高くなるように設定する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６２−６１１４７号公報
【特許文献２】特開２００１−３０５８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
多段式に配置される画像形成部におけるそれら４色の各色トナーの配置順は、いくつもあり、黒トナーを最初（最上流）に配置する場合もあれば、最後（最下流）に配置する場合もある。そして、このような４色構成のカラー画像形成装置において、上記のように各トナーの軟化点温度を順次下流に行く程高くする方法によれば、つまり、各トナーの軟化点温度を順次上流側程低くする方法によれば、基準となる最下流のトナーの軟化点温度には上限があるから最上流のトナーの軟化点温度が極めて低くなってしまう。
【０００９】
このように、トナーの軟化点が低くなると、トナーの保存中、あるいは装置が休止中に、トナーにブロッキング（固結）現象が生じやすいという問題がある。製品寿命後半につれ、トナー変質が起こりやすくなる。また、互いに軟化点温度が異なる４種類のトナーを管理するのは、あまり実用的ではない。
【００１０】
本発明の目的は、上記実情に鑑みてなされたものであり、オフセットが発生し難く、最下層のトナーの定着性を強化できるカラー画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
複数の画像形成ステーションを備えた画像形成装置において、
像形成体上に複数のトナーを重ね合わせた際、最上層が球形トナーであり、最下層が扁平形状トナーであり、前記球形トナーは、投影面積が最大となる方向から見たときの平均円相当径ｄ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均厚みｔ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均円相当径ｄ（μｍ）と平均厚みｔ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄ／ｔが０．９〜１．１であり、前記扁平形状トナーは、投影面積が最大となる方向から見たときの平均円相当径ｄ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均厚みｔ（μｍ）が０．１〜１μｍであり、平均円相当径ｄ（μｍ）と平均厚みｔ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄ／ｔが３〜２００であることを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、用紙上における転写後の画像の最下層が扁平形状トナーであることにより、球形トナーに比べて低い温度で用紙に定着することができる。なぜならば、扁平形状トナーは、熱定着時の熱をトナー粒子の扁平な面で受け、厚みが薄いため熱効率大となるからである。そして、最上層に球形トナーを配置することにより、トナー自体の軟化点温度を同一のまま、最上層と最下層の軟化特性に差を作り出すことができる。そのため、定着性を維持しつつ、ホットオフセットを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る画像形成装置によれば、この構成においては、最下層のトナーが溶融し易く、用紙との結合強度が確保され、充分な定着強度が得られ、かつ最上層のトナーが最下層に比べて溶融しにくいため、ホットオフセットを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施例１〜４の概略図である。
【図２】オフセット現象の説明図である。
【図３】本発明を適用可能な、電子写真画像形成装置の画像形成装置本体及びプロセスカートリッジの断面図である。
【図４】トナー形状の概念図である。
【図５】実施例１〜４における形状が異なるトナー毎の定着強度を示す図である。
【図６】比較例１〜５における形状が異なるトナー毎の定着強度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
＜電子写真画像形成装置＞
次に、電子写真画像形成装置（画像形成装置）の一実施例の全体構成について説明する。
【００１７】
図３は、本実施例の画像形成装置１００の断面図である。
【００１８】
本実施例の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザービームプリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。
【００１９】
画像形成装置１００は、複数の画像形成部としてのプロセスカートリッジ７が、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するためのＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。
【００２０】
プロセスカートリッジ７は、画像形成装置本体に設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ７は全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。また、現像装置４が単独で画像形成装置本体に着脱可能な構成としても良い。
【００２１】
感光体ドラム１は、図示しない駆動手段（駆動源）により回転駆動される。感光体ドラム１の周囲にはスキャナユニット（露光装置）３０が配置されている。スキャナユニット３０は、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段である。４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録材である用紙Ｐに転写するための中間転写体としての中間転写ベルト３１が配置されている。
【００２２】
中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト３１は、全ての感光体ドラム１に当接し、図示矢印Ｂ方向（反時計方向）に循環移動（回転）する。
【００２３】
中間転写ベルト３１の内周面側には、各感光体ドラム１に対向するように、一次転写手段としての、４個の一次転写ローラ３２が並設されている。そして、一次転写ローラ３２に、図示しない一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト３１上に転写（一次転写）される。
【００２４】
又、中間転写ベルト３１の外周面側において二次転写手段としての二次転写ローラ３３が配置されている。そして、二次転写ローラ３３に、図示しない二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト３１上のトナー像が用紙Ｐに転写（二次転写）される。例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト３１上に各色のトナー像が順次に重ね合わせて一次転写される。
【００２５】
その後、中間転写ベルト３１の移動と同期が取られて用紙Ｐが二次転写部へと搬送される。そして、用紙Ｐを介して中間転写ベルト３１に当接している二次転写ローラ３３の作用によって、中間転写ベルト３１上の４色トナー像は、一括して用紙Ｐ上に二次転写される。
【００２６】
トナー像が転写された用紙Ｐは、定着手段としての定着装置３４に搬送される。定着装置３４において用紙Ｐに熱及び圧力を加えられることで、用紙Ｐにトナー像が定着される。
【００２７】
＜トナー＞
本発明に係わるトナーの粒子は、球形トナーは、投影面積が最大となる方向から見たときの平均円相当径ｄ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均厚みｔ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均円相当径ｄ（μｍ）と平均厚みｔ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄ／ｔが０．９〜１．１であり，前記扁平形状トナーは、投影面積が最大となる方向から見たときの平均円相当径ｄ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均厚みｔ（μｍ）が０．１〜１μｍであり、平均円相当径ｄ（μｍ）と平均厚みｔ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄ／ｔが３〜２００である。
【００２８】
図４は、本発明に係わるトナーの一例を示す模式図である。図４のｄはトナーの投影面積が最大となる方向から見た時の円相当径、ｔはトナーの投影方向に対して垂直な方向から見たトナーの最大厚みを表す。
【００２９】
（トナー粒子の形状測定）
本発明でいうトナーの投影面積が最大となる方向から見たときの平均円相当径ｄ及び平均厚みｔは、例えば以下の方法により測定することが出来る。即ち、上記平均円相当径ｄ及び平均厚みｔは、該トナーを平滑な測定面上に横たわるように均一に分散付着させ、該トナーの粒子５００個について、カラーレーザー顕微鏡「ＶＫ−８５００」（株式会社キーエンス製）により５００倍に拡大して、該５００個のトナー粒子の円相当径ｄ´及び最大厚みｔ´を測定し、それらの算術平均値から求めることが出来る。
【００３０】
又、本発明に係わるトナーにおいては、投影面積が最大となる方向から見たときのトナーの形状（以下扁平面の形状という）は、下記式（３）で示される形状係数の平均値（平均円形度）が０．９５〜１．００であることが好ましく、０．９８〜１．００がさらに好ましい。
式（３）  形状係数＝（円相当径から求めた円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
さらに形状係数の分布がシャープであることが好ましく、円形度の標準偏差は０．１０以下、下記式（４）で算出される形状係数のＣＶ値は１０％未満が好ましい。
式（４）  ＣＶ値＝（円形度の標準偏差）／（平均円形度）×１００
なお上記形状係数は、５００個の樹脂粒子について、走査型電子顕微鏡により５００倍に拡大した樹脂粒子の写真を撮影し、画像解析装置「ＳＣＡＮＮＩＮＧＩＭＡＧＥ  ＡＮＡＬＹＳＥＲ」（日本電子社製）を使用して写真画像の解析を行って円形度を測定し、その算術平均値を求めることにより算出することが出来る。又、簡便な測定方法としては、「ＦＰＩＡ−１０００」（東亜医用電子株式会社製）により測定することも出来る。
【００３１】
本発明に係わるトナーの製造方法は、従来公知の手法で得られたトナー粒子に熱と機械的な剪断力を付与して扁平化処理を施して製造することができる。実施例のトナー粒子の扁平化処理は、トナー粒子を分散した水系媒体に熱と機械的な剪断力を加えることにより扁平化処理を行っている。具体的には、懸濁重合法において重合工程後の重量平均径６．０μｍのトナー水分散液３００ｇをトナーのガラス転移点以上である６０℃で加熱した。次に湿式分散機として粒径５００μｍのジルコニアビーズを投入したラボスターミニＬＭＺ０１５（アシザワ・ファインテック社製）を用いて２５８５ｒｐｍの回転数でトナー分散液循環時の流量は５００ｍｌ／分にて５分間処理を行った。
【００３２】
扁平化処理終了後、トナー粒子分散液を冷却し、扁平化処理されたトナー粒子を濾過、乾燥し、従来公知の分級機を用いて分級を行った。更にトナー１００質量部に対し、シリカ微粒子（ＲＹ２００：日本アエロジル社製）１．５質量部を混合し、トナー（Ａ）を得た。
【００３３】
本発明に係わるトナーの形状は、扁平化処理前のトナー母体粒子としての樹脂粒子の粒径及び形状と、その後の扁平化処理工程における扁平化の度合いによってほぼ一義的に決定され、扁平化の度合は扁平化処理時間を変化させることによって容易に制御することが出来る。
上記で得られたトナー粒子はそのまま使用してもよいが、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することが好ましい。外添剤の添加方法としては、例えば、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型混合機等の種々の公知の混合装置を使用することが出来る。
【００３４】
＜現像剤配置について＞
本実施例では、複数色のトナーを使用する画像形成装置１００において、画像形成装置１００が収容する現像剤のトナーを扁平形状トナーにし、下流側に配置される現像装置ＳＫに収容する現像剤のトナーを球形トナーにする。
【００３５】
この場合、画像形成ステーションの最下流位置に配置される現像装置ＳＫに収容されるとトナーが転写後には、最下層になるが、この層を構成するトナーが扁平形状なため、定着処理が行わる際に、最下層のトナーが溶融しやすく、用紙との結合が強固になり、十分な定着強度を確保することができる。
【００３６】
さらに、用紙の最下層が扁平形状トナーなため、用紙の凹凸を埋め、下層表面の平滑性を向上するため発色性が向上する。また画像ステーションの最上流位置に配置する現像装置が白色であれば、カラー画像の色再現性に優れたものとなる。
【００３７】
具体的には、図３に示すように画像形成ステーションの最下層位置に配置する現像装置ＳＫが収容するトナーの平均円相当径ｄ（μｍ）が３〜２０μｍであり、平均厚みｔ（μｍ）が０．１〜１μｍであり、それ以外の現像装置ＳＹ〜ＳＣに収容するトナーは平均円相当径ｄ（μｍ）が５〜１０μｍであり、平均厚みｔ（μｍ）が３〜２０μｍである。平均円相当径ｄ及び平均厚みｔは、例えば以下の方法により測定することが出来る。即ち、上記平均円相当径ｄ及び平均厚みｔは、該トナーを平滑な測定面上に横たわるように均一に分散付着させ、該トナーの粒子５００個について、カラーレーザー顕微鏡「ＶＫ−８５００」（株式会社キーエンス製）により５００倍に拡大して、該５００個のトナー粒子の円相当径ｄ´及び最大厚みｔ´を測定し、それらの算術平均値から求めることが出来る。
【００３８】
カラー画像を形成した場合、トナー層の積層部分で温度勾配が発生し、最下層のトナーでは十分な熱量が得られないが、上記の設定により、少ない熱量でもトナーが溶融しやすくなり、用紙の結合強度が確保され、十分な定着強度を得ることができる。
【００３９】
次に、実施例および、比較例について説明する。
【００４０】
上記のようなカラー画像形成装置において、形状の異なる数種類のトナーを用い、フルカラー画像を形成した場合における定着強度、色再現性について、検証した。
【００４１】
実施例１〜４および比較例についての実験結果を図５および図６に示す。図５はブラック現像剤のトナーの形状を変化させながら、ガラス転移温度Ｔｇを統一して、フルカラー画像形成を行い、その定着強度を検討したものである。実施例１〜４における現像剤のＴｇは５５℃に統一している。トナーが定着された用紙を折り曲げ、定着層の剥離の発生有無から定着強度を判断した。
【００４２】
実施例１〜４のいずれの場合においても、定着強度、色再現性共に良好な結果が得られた。特に実施例２，４のように厚みが薄いトナーの方が、厚いトナーよりも良好な結果が得られた。
【００４３】
複数色のトナーが積層されると、各色の境界で温度ギャップがあるため、同じように定着ローラで加熱しても積層部分の最上層では温度勾配が発生して伝達熱量が異なり、最下層ではこれよりも少ない熱量しか受けない。このため、最下層のトナー層まで十分に溶融せず、トナー層と用紙のとの結合状態が弱くなると考えられる。
【００４４】
このため、最下層となるトナーの形状を扁平形状にした場合、最下層に伝わる熱量が少なくても、十分に溶融できるようにする。また、最上層が球形なため、溶融しすぎることがない。
【００４５】
これにより、最下層のトナーと用紙との結合が強固になり、十分な強度を確保し、ホットオフセットを抑制できることが分かった。
【００４６】
本実施例では、最下層のトナー以外は最上層と同じ設定にしているが、これに限るものではなく、中間層のトナーは最下層と同じ形状でも構わない。また、中間層がなくても構わない。
【００４７】
本実施例では、タンデム型を用いているが、これに限らず、ロータリー型や、二色プリンタでも構わない。各色のトナー像を一括して転写ベルトに転写しているが、直接用紙に転写しても良い。
【００４８】
また、本実施例に記載されている構成部品の機能、材質、形状その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００４９】
＜比較例＞
図６は比較例として検討したものである。比較例１は全てのトナーの形状を同じにし、比較例２〜５はトナー形状の関係を実施例１〜４と逆にしたものである。
【００５０】
上記したように、積層部分では温度勾配が発生するため、最下層の受ける熱量が少なく、トナー層が充分に溶融せず、したがってトナー層と用紙との結合状態が弱いので定着強度が劣っている。また最上層のトナーは扁平形状であるため、溶融しやすく定着ローラにトナーが付着し、ホットオフセットが発生した。
【符号の説明】
【００５１】
１  感光体ドラム、７  プロセスカートリッジ、３０  スキャナユニット、
３１  中間転写ベルト、３２  一次転写ローラ、３３  二次転写ローラ、
３４  定着装置、１００  画像形成装置、Ｔ  トナー、Ｐ  用紙、
Ｒ  定着ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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