(57)【要約】【課題】普通紙上で適度な光沢性を有し、高画質な定着画像を実現できる画像形成方法を提供する。【解決手段】感光体に静電潜像を形成後、現像剤で可視像を生成し、普通紙に転写・加熱定着を行う画像形成方法において、密度がρ［ｇ／ｃｍ３］である現像剤を付着量Ｍ  （×１０−３  ［ｇ／ｃｍ２］）で定着し、画像表面の算術平均粗さをＲａ（×１０−４  ［ｃｍ］）としたとき、Ｒａ＜  １０  αＭ／ρ（ただし、α＜１．１  ）を満たすことを特徴とする画像形成方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に静電潜像を形成後、現像剤で可視像を生成し、普通紙に転写・加熱定着を行う画像形成方法において、密度がρ［ｇ／ｃｍ３］である現像剤を付着量Ｍ  （×１０−３  ［ｇ／ｃｍ２］）で定着し、画像表面の算術平均粗さをＲａ（×１０−４  ［ｃｍ］）としたとき、
Ｒａ＜  １０  αＭ／ρ（ただし、α＜１．１  ）
を満たすことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成方法において、α≦０．９であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成方法において、０．５≦α≦０．９であることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電現像法等に用いられる電子写真用トナーを用いた画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真法においては、感光体上に形成された潜像を可視化するために、現像装置において所定の帯電性を有したトナーが現像され、定着システムにて加熱、加圧されて用紙に定着、固定化されることで複写画像が得られる。通常の定着システムあるいは定着手段は加熱定着ローラーと圧力ローラーの組み合わせからなる定着装置であり、複写を重ねることによる該定着・加圧ローラーへのトナーのオフセット現像による汚れ、またはキャリアやほこりによる汚れが発生する。そのローラー等の定着部の汚れを除去するために、定着手段は各種のクリーニングブラシ等を装備することが多い。
【０００３】
一方、画像を形成する現像剤としては、トナーとキャリアからなる２成分現像剤及びトナーのみからなる１成分現像剤が用いられている。トナーには上記の定着部におけるオフセット現象を防止する目的で、トナー中の結着樹脂の分子量調整をしたり、各種のワックスを含有したりすることが行われている。
【０００４】
一般的な定着システムとしては、ヒートローラー、圧力ローラーおよびクリーニングローラーからなり、これらの配置、ヒートローラーと圧力ローラーとの接触面積或いは定着領域（ニップ幅）、加圧条件、定着温度、ヒートローラーと圧力ローラーの表面性、材質またプロセススピード等の設定により定着条件が決定される。このような定着装置においては、限られた定着時間内でオフセットが生じないような定着温度範囲と加圧条件を最適化している。
【０００５】
近年、モノクロ電子写真からフルカラー対応電子写真における高速化技術が進み、より一層の高精細化、高画質化が求められている。一般に、フルカラー電子写真では、少なくとも３色のトナーを印刷紙面上に重ね合わせることにより、多色像を得ることが知られている。この原理において、トナー層は必然的に厚みを増し、嵩高くなり、印刷紙面内で画像の光沢分布が生じてしまうために画質が低下するという問題が生じている。
【０００６】
画像の光沢性は、トナー層の表面状態の影響を受ける。このような問題点を解決するために、例えば下記特許文献１に記載されているように、複数の有色トナー層を画像部として転写体上に定着し、非画像部に透明トナーを用いて定着させることにより、定着された層における表面平均粗さＲａが０．０＜Ｒａ＜１．５μｍおよび／または最大表面粗さＲｍａｘを０．０＜Ｒｍａｘ＜１０μｍとすることを特徴とする多色画像形成方法が提案されている。これにより印刷や銀塩写真同様の適度な光沢を有し、粒状性がよい高画質画像を再現することが可能であるとしている。しかしながら、透明トナー層のはいった現像機を新たに複写機内部に設置することは装置全体の大型化につながり生産性が悪くなりコストがかかってしまう。
【０００７】
また、例えば下記特許文献２では、透明トナー層を設けない定着後ベタ画像の表面粗さのうち、二乗平均粗さＲＭＳがＲＭＳ≦５．０μｍ、１５．０μｍ≦ＲＭＳの範囲にあることを特徴とする画像形成方法が提案されている。これにより、粒状度を向上（小さく）させて画質の悪化を防止することが可能であるとしている。しかし、前記記載の発明では、あくまでも粒状度をできるだけ低く抑えられるような平均粗さの数値範囲を限定するものである。また、付着量に関する情報はとくに明記されていない。
【０００８】
画像構造を決定付ける因子として、転写材自身の表面粗さも極めて重要となる。今日使われている普通紙は表面平滑性が十分でないものが多い。紙表面凹部にトナーが入り込むと定着時に十分な熱と圧がかかりにくくコールドオフセットになり、また、紙表面凸部にトナーが付着するとそこでは十分に溶融し、溶融しすぎるとかえって定着ローラーにホットオフセットしてしまう。したがって、このような転写材の表面が比較的粗いような紙であっても、複数の現像剤を重ね合わせて現像するカラートナー画像形成方法において、適度なトナー層構造を形成し適度な光沢を有する画像を得ることは重要である。
【０００９】
通常、広面積を有する画像〈ベタ〉の場合、画像部の光沢は紙の下地の光沢と一致した方が自然な印象を与える。光沢の強さは、鏡面光沢Ｇでパーセント表示され、Ｇ＝（ＩＰ／ＩＳ）×１００    （ＩＰ：画像の正反射光量、ＩＳ：基準面の正反射光量）で表され、通常６０度の入射角の鏡面光沢が使われる。前記記載のとおり、転写材はある程度の表面粗さを有するので、紙面上においてトナー画像表面の光沢分布は、表面粗さ分布を与える。特に、トナーの付着量が小さくなるにつれ、紙の露出部分が画像表面に現れるため画像表面の凹凸状態は非常に悪くなる。
【００１０】
通常、トナー層厚み（「画像厚み」とよばれる）は、トナーの粒子径を７〜８μｍとしても、電子写真方式においては、複数の現像剤が重なることで、トナー層厚みは十数μｍ程度に達してしまう。オフセット印刷では最大でも数μｍ以内であるため、高画質の画像を達成するには画像厚みを小さくする必要がある。そこで、発明者らは次のような現像剤と転写材の付着について理想的な状態を想定した。トナーは真球とし、転写材の表面凹凸が全くない状態で、トナーが転写材中に全く浸透も起こさず現像されるものと仮定する。このときトナーの体積変化がないとしたとき、ある付着量Ｍ  （×１０−３  ［ｇ／ｃｍ２］）で転写し定着したときの理想的なトナー層厚みは１０Ｍ／ρ［μｍ］で表される。しかしながら、コーティング層がない普通紙の場合では、トナーは幾分、紙繊維内部に浸透した形で定着されることが予想される。トナーの主成分である樹脂と紙繊維成分のセルロースの親和力に依存してトナーの定着状態が決定される。したがって、紙の凹凸を考慮すると、上記記載のトナー層厚みよりも小さくなることが十分に考えられる。適度な光沢を有するには定着強度が十分で浸透している方が望ましいが、浸透しすぎると顔料が紙面内部に入り込み、均一なトナー層を紙面上に形成できないので望ましくない。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−３１２１６６号公報
【特許文献２】
特開２００２−３２８５５１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、普通紙上で適度な光沢性を有し、高画質な定着画像を提供できる電子写真用カラートナーを用いた画像形成方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために、感光体に静電潜像を形成後、現像剤で可視像を生成し、普通紙に転写・加熱定着を行う画像形成方法において、現像剤の密度をρ［ｇ／ｃｍ３］、付着量Ｍ  （×１０−３  ［ｇ／ｃｍ２］）で定着させたときの画像形成状態を考察するため、次のような仮定をした。
（１）現像剤（トナー）は真球である。
（２）転写材は、表面凹凸が全くない状態である。
（３）トナーが転写材中に全く浸透も起こさず現像されるものとする。
（４）トナーは定着前後で体積変化がないとする。
このとき、理想的なトナー層厚みは１０Ｍ／ρ［μｍ］で表すことができる。
【００１４】
実際には、トナーは重合法ではなく粉砕法トナーを用いており、上記（１）で仮定した真球ではなく異形であるため、定着時における転写材とトナー間の空隙率は少なくてすむと考えられトナー同士は密接に接しやすい。紙の凹凸は、比較的大きく、算術平均粗さは少なくとも２μｍ以上に達するため、上記（２）で仮定したような凹凸の全くない平滑な紙よりも比表面積は大きい。また、トナーの主成分は樹脂であり、十分に加熱・加圧された場合、転写材主成分であるセルロース成分との親和力は比較的良いものであり、紙繊維との定着強度は十分保たれている。したがって、実際のトナー層厚みは、付着量によって決まると考えられ上記の理想的な厚みにほぼ近い。
【００１５】
一般に、画像形成状態を考察するうえで、上記記載のトナー層厚みに加え、トナー層表面の粗さも重要な物理的因子となる。付着量がある程度必要以上満たしていれば、トナーは転写材を十分にカバーできるので、トナー層表面の粗さは厚みよりも十分小さいものが得られ適度な光沢度が達成される。
【００１６】
本発明では、ある表面粗さを有する普通紙転写材に、現像剤を転写・定着させ、トナー層表面の算術平均粗さをＲａ［μｍ］としたとき、これら特定の関係を満たしていれば適度の光沢性が得られることを見出し本発明に到達した。ここで、付着量が小さくなると、トナー層表面の粗さは紙の表面粗さに近づく。
【００１７】
そこで本発明者らは、前記記載のような表面平滑性の良くない普通紙転写材上にトナー層構造を形成したときに、トナー層の表面粗さが、特定の関係を達成し、複数の構成トナーを均一に重ね合せることによる画像構造を形成することで、適度な光沢を有する画像が得られることを見出した。即ち、従来の技術に対して、樹脂粘度を調節することによりさらに低付着量の画像にたいしてトナー層表面粗さを小さくすることができ、適度な光沢度を有する画像が得られることを見出した。
【００１８】
具体的には、本発明は画像形成方法の発明であり、感光体に静電潜像を形成後、現像剤で可視像を生成し、普通紙に転写・加熱定着を行う画像形成方法において、密度がρ［ｇ／ｃｍ３］である現像剤を付着量Ｍ  （×１０−３  ［ｇ／ｃｍ２］）で定着し、画像表面の算術平均粗さをＲａ（×１０−４  ［ｃｍ］）としたとき、
Ｒａ＜  １０  αＭ／ρ（ただし、α＜１．１  ）
を満たすことを特徴とする。ここで、トナーの溶融状態によりトナー層の厚みは変化し、αの値が上記記載の範囲では溶融状態が比較的悪い場合を含んでいる。
【００１９】
そこで、上記の画像形成方法において、α≦０．９であることが好ましい。α≦０．９であれば、トナーの溶融状態が良くなり、よりよい光沢性が得られる。さらに、０．５≦α≦０．９であれば、トナーが紙繊維とよくなじみ、定着性のよい画像形成状態が達成され、適度の光沢が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳述する。本発明のトナーは少なくとも結着樹脂および着色顔料から構成され、必要に応じて帯電制御剤やＷＡＸ類等を添加して製造される。
【００２１】
本発明のトナーに用いる結着樹脂としては公知の樹脂を含む広い範囲から選択できる。例えば、ポリスチレンやスチレン−アクリル酸エステル共重合体などのスチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、およびポリビニルブチラール樹脂等が挙げられ、これらの樹脂のうちのいずれかが単独であるいは２種以上の樹脂が併用して用いられる。またこれらの樹脂は、合成段階から結晶性ＷＡＸ類や非相溶性物質を予め微分散されたものでもよい。中でも特に樹脂弾性等の熱的性質に優れたポリエステル樹脂あるいはポリエーテルポリオール樹脂を主成分として構成されることが望ましい。
【００２２】
前記電子写真用トナーに使用される着色剤としては、トナーに一般に用いられている公知の顔料を採用することができる。具体的には、例えばマジェンタ顔料としては、着色用マジェンタ顔料が、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２あるいは２０２のキナクリドン顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７のレーキアゾ顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、１９０あるいは２２４のペリレン顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１８４あるいは１８５のナフトールーベンズイミダゾロン顔料等を用いることができるが、これらに限られるものではない。これらの着色剤は、一種類のみを用いてもよく、適宜組み合わせても良い。着色剤の使用量は、特に限定されるものではない。
【００２３】
本発明のトナーには結着樹脂と着色剤以外の添加剤、例えば帯電制御剤やＷＡＸ類等を含んでもよい。カラートナー用の帯電制御剤としては、正帯電性であれば４級アンモニウム塩、負帯電性であればアルキルサリチル酸の金属塩等の無色の帯電制御剤を使用することが望ましい。
【００２４】
該トナーの製造方法としては、結着樹脂、着色剤もしくは予め結着樹脂中に着色剤を予備分散させた所謂マスターバッチ組成物などの主成分に必要に応じて帯電制御剤やＷＡＸ類、分散剤といった添加材料を混合機で乾式混合した後、熱溶融混練して均一分散させ、粉砕し分級するといった工程で行なわれる。混合機はヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）、スーパーミキサー（川田社製）、メカノミル（岡田精工社製）などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル（ホソカワミクロン社製）、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所製）、コスモシステム（川崎重工業社製）等の装置などを、混練機はＴＥＭ−１００Ｂ（東芝機械製）、ＰＣＭ−６５／８７（池貝製）等の１軸もしくは２軸のエクストルーダー、あるいはニーディックス（三井鉱山社製）などのオープンロール方式のものを用いればよい。特に溶融混練操作においては、添加剤を効率よく分散させるために溶融時の樹脂粘度が下がりすぎないよう低温度での高シェア混練が望ましく、特にオープンロール方式のものなどが望ましい。トナー粒子の粉砕にはジェット気流を用いた衝突式気流粉砕機、機械式粉砕機等を用いることができ、風力等による分級を施して所定粒度に調整する。また水溶液中あるいは溶剤中で粒子を生成する懸濁法、乳化凝集法、液中乾燥法等のいわゆる重合法によって得ることもできる。
【００２５】
このようにして製造されたトナー粒子は、体積平均粒径が３〜１０μｍで粒度分布はよりシャープな分布を有するものがよいが、通常の粉砕法で得られうる粒度のものが使用できる。具体的には体積平均粒径Ｄ５０に対し、０．５×Ｄ５０以下の粒子が２０ｐｏｐ％以下、２×Ｄ５０以上の粒子が２ｖｏｌ％以下であるように調整することが望ましい。
【００２６】
該トナー粒子には用途に応じて、流動化剤、帯電調整・表面抵抗調製剤等の外添を施して使用すればよい。これらに使用する無機微粉体としては、例えばシリカ微粉体、酸化チタン微粉体、アルミナ微粉体等が挙げられる。また無機微粉体は、必要に応じ、疎水化、帯電性コントロールの目的でシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物の如き処理剤で処理されていることも好ましい。処理剤は２種類以上使用しても良い。
【００２７】
他の添加剤としては、例えばテフロン（商標名）、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデン、シリコーンオイル粒子（約４０％のシリカ含有）の如き滑剤が好適に用いられる。またトナー粒子と逆極性の白色微粒子を現像性向上剤として少量用いても良い。
転写材について、その表面粗さがあまり大きすぎる場合、実験データにエラーを伴いやすくなるためできるかぎり平滑なものを使用することが望ましい。
【００２８】
本発明の画像形成装置において、定着温度は一定に制御し、また定着手段におけるトナーの定着プロセススピードは１１７ｍｍ／ｓｅｃであり、その定着プロセスの進行方向に対する定着領域（ニップ幅）が５ｍｍである。
【００２９】
光沢度の測定を定量的に行うために、付着量のわかるベタパッチ（１５ｍｍ×５０ｍｍ）の画出し評価を行うことが望ましい。ローラー部の表面温度の違いを考慮して、転写材先端部から一定の距離に現像・定着されたベタ画像の中心付近における光沢度の測定を少なくとも３回ならびに表面粗さの測定を１０回行うことが望ましい。
画像の断面写真観察は、１サンプルについて少なくとも３枚以上の写真から実測することが望ましい。
【００３０】
【実施例】
以下実施例に基づいて、本発明を具体的に説明する。
発明の実施に用いたトナーの製造方法を以下に示す。ガラス転移温度Ｔｇ＝６４℃、４ｍｍフロー軟化温度Ｔ４ｍ＝１０９℃のポリエステル樹脂、予め結着樹脂中に４０重量％の濃度で予備混練分散させた顔料混練物および帯電制御剤をヘンシェルミキサーに投入し１０分間混合した原材料混合物を得た。マジェンタは、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、製造するトナーの所望の顔料濃度に応じ各組成材料は下記に示す条件を満たす量をそれぞれ投入した。
トナー中顔料濃度Ｃ重量％のトナーを製造する場合の原材料投入量は、
結着樹脂：      ポリエステル樹脂      （９８−Ｙ）重量部
顔料混練物                                    Ｙ  重量部
帯電制御剤：    アルキルサリチル酸金属塩      ２  重量部
但し、Ｃ／１００＝０．４×Ｙ／１００を満たす。
【００３１】
マジェンタ顔料としてはＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２を、シアン顔料としてはＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３  （大日本インキ化学株式会社製）を、また、イエロー顔料としてはＣ．Ｉ．ピグメントイエロー７４（山陽色素社製）を各々用いた。着色剤の顔料濃度Ｙは、マジェンタ顔料、シアン顔料では、Ｙ＝５、１０、１５とし、イエロー顔料では、Ｙ＝４，８，１２とした。
【００３２】
得られた原材料は三井鉱山（株）製ニーディックスＭＯＳ１４０−８００で溶融混練分散させた。本実施例における混練条件は、フロントロールの供給側温度６０℃、排出側温度３０℃、バックロールの供給、排出側温度ともに２０℃、フロントロール回転数７５ｒｐｍ、バックロール回転数６０ｒｐｍ、原材料供給速度１０ｋｇ／ｈで行った。なお全てのサンプルで混練分散工程における赤外線非接触温度計による混練材料の温度はいずれの混練ポイントにおいても１２０℃以下であった。
【００３３】
このように得られた混練物は冷却、粗砕の工程を経て、ジェット式粉砕機によって微粉砕した後、風力分級を行い、コールターマルチサイザーＩＩで粒度を確認しながら、所定の体積平均粒径Ｄ５０で、各々０．５×Ｄ５０以下の粒子が２０ｐｏｐ％以下、２×Ｄ５０以上の粒子が２ｖｏｌ％以下の粒度分布を有するトナー粉末に調整した。得られたトナー粒子１００重量部と、シランカップリング剤とジメチルシリコーンオイルとで表面処理している疎水性シリカ微粉体（ＢＥＴ比表面積１２０ｍ２  ／ｇ）０．５０重量部とを混合して、負摩擦帯電性のトナーを調製し、各々体積平均粒子径６．５μｍ、顔料濃度１０ｗｔ％のカラートナーを得て、転写前後のトナー付着量を測定し、バイアス電圧を設定することで次に示すように付着量をかえたベタ画像サンプルを得た。パッチ数は少なくとも２０個以上あるものを画出し評価した。
【００３４】
＜実施例１＞
バイアス電圧を設定することで、付着量０．２ｍｇ／ｃｍ２のベタ画像を得た。
＜実施例２＞
バイアス電圧を設定することで、付着量０．３ｍｇ／ｃｍ２のベタ画像を得た。
＜実施例３＞
バイアス電圧を設定することで、付着量０．４ｍｇ／ｃｍ２のベタ画像を得た。
＜比較例１＞
バイアス電圧を設定することで、付着量０．２ｍｇ／ｃｍ２のベタ画像を得た。
＜実施例４＞
バイアス電圧を設定することで、付着量０．３ｍｇ／ｃｍ２のベタ画像を得た。
＜実施例５＞
バイアス電圧を設定することで、付着量０．４ｍｇ／ｃｍ２のベタ画像を得た。
【００３５】
本発明の画像形成方法を実行するための画像形成装置として、６００ｄｐｉの解像度を有するデジタル複写機（商品名ＡＲ−Ｃ２８０、定着温度１６０℃、シャープ株式会社製）用の現像器にトナーとキャリアを前者５−１０重量部、後者９５重量部の割合で配合した二成分現像剤を導入し、画出し試験を行った。定着条件は、ニップ幅を５ｍｍ、プロセススピードを１１７ｍｍ／ｓ、圧力２．３ｋｇ／ｃｍ２に設定した。
【００３６】
Ｇｌｏｓｓ  Ｍｅｔｅｒ  ＶＧ２０００（ＮＩＰＰＯＮ  ＤＥＮＳＨＯＫＵ  ＣＯ．ＬＴＤ製）を用いて得られた定着画像の中心付近に対し光沢度Ｇを３回測定し平均した。また、表面粗さ測定は、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５００（ＫＥＹＥＮＳＥ製）を用いて、５０倍対物レンズを用いて３Ｄ形状を観察後、付属ソフトを用いて光沢度を測定したベタ領域に対して１０回計測後平均した。
転写材についても上記と同様に測定を行った。
【００３７】
上記の測定が終了後、各測定箇所の画像断面構造を光学顕微鏡を用いて観察した。各画像サンプルは、画像表面に金属コーティングを施した後、樹脂包埋し、観察面としてミクロトームで超薄切片を切り出すことにより作成した。得られた顕微鏡写真から画像処理ソフトを用いて、画像を二値化した後トナー層厚みを５０箇所計測し、平均値Ｒ５０を得た。
【００３８】
さらに、現像剤が転写材中に全く浸透せず現像剤の体積変化がないと仮定した定着時におけるトナー層厚み１０Ｍ／ρ（×１０−４  ［ｃｍ］）を、密度ρ＝１．１［ｇ／ｃｍ３］で各付着量に対して求めた。
上記の測定結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2004333762.tif 000002
【００４０】
表１の結果より、Ｒａ＜  １０  αＭ／ρ（ただし、α＜１．１  ）を満たす実施例１〜５が普通紙上で適度な光沢性を有し、高画質な定着画像を実現できたのに対して、Ｒａ＜  １０  αＭ／ρ（ただし、α＜１．１  ）を満たさない比較例１は光沢性に劣ったものであった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明における感光体に静電潜像を形成後、現像剤で可視像を生成し、普通紙に転写・加熱定着を行う画像形成方法において、密度がρ［ｇ／ｃｍ３］である現像剤を付着量Ｍ  （×１０−３  ［ｇ／ｃｍ２］）で定着し、画像表面の算術平均粗さをＲａ（×１０−４  ［ｃｍ］）としたとき、Ｒａ＜  １０αＭ／ρ（ただし、α＜１．１  ）  を満たす画像形成方法により、普通紙上で適度な光沢性を有し、高画質な定着画像を実現できる。