(57)【要約】【課題】樹脂を共通化したトナーを用い、帯電性の差に起因する弊害を緩和する。【解決手段】複数色の粉砕トナーを用いたフルカラー画像形成方法において、トナー帯電量が最も高いトナーに比べてトナー帯電量が低いトナーについて、当該トナーを用いる現像器として摩擦帯電性を向上させる構成とするとともに、当該トナーの軟化点をトナー帯電量が最も高いトナーに比べて高くするように構成したものである。【選択図】        図３
2005017850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の粉砕トナーを用いたフルカラー画像形成方法において、トナー帯電量が最も高いトナーに比べてトナー帯電量が低いトナーについて、当該トナーを用いる現像器として摩擦帯電性を向上させる構成とするとともに、当該トナーの軟化点をトナー帯電量が最も高いトナーに比べて高くすることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
現像ローラ上のトナー量が０．５乃至０．８ｍｇ／ｃｍ２  であることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】
摩擦帯電性を向上させる構成が規制荷重を高くすることである請求項１記載の画像形成方法。
【請求項４】
摩擦帯電性を向上させる構成が規制部材の突出し量を小さくすることである請求項３記載の画像形成方法。
【請求項５】
さらに、現像ローラの表面粗さを大きくすることである請求項４記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数色の粉砕トナーを用いたフルカラー画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、静電潜像担持体に形成した静電潜像を現像器で帯電させたトナーで顕在化することにより得られるトナー像を、中間転写媒体上で色重ねし、紙に一括転写した後、加熱定着する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置において用いられるトナーとしては、現像ローラ等にフィルミングすることなく帯電を付与することができ、かつ装置として適当な温度範囲で定着が可能となるように、結着樹脂の軟化点を１１０〜１６０℃、酸価を１０〜４０とするものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、高転写効率、クリーニング性、トナー飛散が改善されるように、粒径４μｍ以下のトナー粒子の個数分布が３０個数％以下、帯電量が│５│〜│５０│μＣ／ｇとするものも提案されている（特許文献２）
【０００４】
【特許文献１】特公平６−４２０８１号
【０００５】
【特許文献２】特許第２９２５４３１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年のフルカラー画像形成装置に用いられるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色のトナーは、樹脂、顔料、ワックス、ＣＣＡ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｇｅｎｔ）等を混練後、粉砕分級する粉砕法や、溶液中から粒子を生成する重合法により製造される。しかし、同様の製造条件で作成した場合、熱特性、帯電特性、流動性等に色間差が発生し、そのためトナー帯電量や現像量といった現像器特性を極力同様にするため現像器の構成を色毎に変更する等の対応が必要となり、部品を共通化できない、高精度の調整が必要になるなどの問題があった。また、中間転写媒体から紙への二次転写、及びその後の定着については色重ねした状態のトナーに対して一括しての処理が行われるので、色間差があると特性が重なった領域で条件を設定する必要があるため、設定する条件の良好域が非常に狭くなるという問題があった。そして、樹脂を共通化したトナーでは顔料等の影響により、帯電性に差が生じてしまい、現像器の組み立て条件が異なってしまうという問題があり、これらの点について上記特許文献１、特許文献２には触れられていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決しようとするもので、樹脂を共通化したトナーを用い、帯電性の差に起因する弊害を緩和することを目的とする。
そのために本発明は、
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施形態で使用する画像形成装置の例を説明する図である。
感光体１は図示しない帯電器で一様帯電され、露光器２からの画像露光で静電潜像が形成される。静電潜像をトナー現像するロータリ式現像器３は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色の現像ユニットを有し、各ユニットの現像ローラ４がロータリ式現像器の間欠回転により感光体位置にもたらされ、その位置で感光体１と対向してトナー現像が行われる。感光体１には、駆動ローラ６、従動ローラ７、１次転写ローラ８、テンションローラ９等で張架された中間転写媒体５が１次転写ローラ８の位置で離当接し、感光体上に形成されたトナー像は中間転写媒体５に転写され（１次転写）、中間転写媒体上で４色の色重ねが行われる。
【０００９】
駆動ローラ６（２次転写バックアップローラを兼ねる）と対向する位置には中間転写媒体５に離当接する２次転写ローラ１３が設けられており、この位置で中間転写媒体上の４色のトナー像は一括転写される（２次転写）。すなわち、用紙トレー１０から用紙繰り出しローラ１１により繰り出された用紙は、紙搬送路１２を通って２次転写ローラ１３の位置に搬送される。中間転写媒体上で色重ねが行われている間（１次転写中）は、２次転写ローラ１３は中間転写媒体と離間しているが、転写時には中間転写媒体５に当接し、転写バイアスを印加することにより中間転写媒体から用紙に４色トナー像が一括転写される（２次転写）。２次転写後の用紙は紙ガイド１４を通って加熱ローラ１５ａ、加圧ローラ１５ｂからなる定着器１５に導入され、装置上面の排紙トレー１６に排出される。
【００１０】
本実施形態では非磁性一成分トナーを用いた非接触現像による画像形成装置を用いる。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各トナーは、共通の負帯電熱可塑性ポリエステル樹脂に、顔料、ワックス、ＣＣＡ、外添剤等を添加して混練後、粉砕分級する粉砕法により製造し、体積平均粒径６〜１０μｍ（コールター社製、コールタマルチサイザーＩＩ（アパーチャー径１００μｍ）で測定）の負帯電トナーを使用する。各色トナーの軟化点は分子量と比例関係にあり、混練条件によって変化する。
【００１１】
ところで、樹脂を共通化することにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ４色の特性を概ね揃えることは可能となるが、顔料等の影響により帯電性に差が生じてしまう。帯電性の低いトナーは現像ローラ上へのトナーの層形成能力が弱くなるので、現像器側で摩擦帯電性を向上する構成をとることで、現像器としての特性差をなくすことができる。
【００１２】
現像器として摩擦帯電を向上するためには、トナーと帯電付与部材との接触機会を増したり強く擦り付けることである。
【００１３】
図２は本実施形態の現像器の構成を説明する概念図である。
現像ローラ４とカウンター接触する供給ローラ１７から現像ローラ上にトナーが擦り付けられて搬送される。搬送されるトナーは、現像ローラとカウンター当接する規制ブレード１８で規制荷重が加えられて層厚が規制されるとともに摩擦帯電する。このとき規制ブレード１８の規制荷重を高くすることでトナーを擦り付ける力が増してトナーの帯電性は向上し、トナー層の形成が可能となる。
【００１４】
また、カウンター当接する規制ブレードの突き出し量Ｌ（現像ローラとの接点からブレード先端までの長さ）を小さくすると現像ローラ上のトナー量は減少する。そのため、トナーと帯電付与部材である現像ローラ、規制ブレードと接触するトナーの割合が増えることとなり、トナーの摩擦帯電性は向上し、トナー層の形成は可能となり、現像ローラで搬送されるトナーにより、感光体１上の静電潜像はジャンピング現像で顕像化される。
【００１５】
なお、規制ブレードの突出し量Ｌを小さくすると、トナーの帯電性は向上するが、現像ローラ上のトナー量が減少するという弊害が生じる。現像ローラの表面粗さ（１０点平均粗さ）を、トナーの体積平均粒径で半分から２倍の範囲で大きくすることで規制ブレードの突出しを小さくすることで減少したトナー量を補って増やすことができる。現像ローラの表面粗さを増やすことでトナー量を増やしても、トナーの体積平均粒径で半分から２倍の範囲であれば、かぶりや飛散が増加するといった弊害は生じない。
【００１６】
このように、摩擦帯電を向上するためには、トナーと帯電付与部材との接触機会を増したり強く擦り付けることになり、トナーへのストレスが増加する。そこで、帯電性の低いトナーの軟化点を上げることで、機械的ストレスに強いトナーとし、摩擦帯電を向上させる現像器構成としても現像ローラ、規制ブレード等へのトナー融着（フィルミング）が発生しないようにすることができる。
【００１７】
図３はフィルミング発生枚数と軟化点の関係を説明する図であり、横軸は軟化点、縦軸はフィルミングが発生した枚数（単位千枚）であり、枚数が多いほどフィルミングが発生しにくいことを示している。
トナーの軟化点は高分子成分を増やして分子量を大きくすることにより上げることができる。トナーの軟化点を高くすると、荷重、摩擦等の機械的ストレスに対し強くなる。現像ローラ上のトナーが、現像による消費がなく、長期に渡って滞留し、規制ブレード等の擦過を繰り返されると、現像ローラや規制ブレード等の当接部材に融着するというフィルミングが発生する。フィルミングにより画像上にスジが生じて画像が劣化し、それにより装置の寿命が決まる場合がある。図示するように、トナーの軟化点を上げることで、フィルミングの発生を抑制することができた。
【００１８】
図４はフィルミング発生枚数及びトナー飛散とトナー搬送量の関係を説明する図であり、横軸はトナー搬送量（ｍｇ／ｃｍ２  ）、縦軸はフィルミング発生枚数（単位千枚）である。
摩擦帯電性を向上させる現像器とは、トナーに対して機械的ストレスをかける構成となる。そのため、トナー層を薄層（略１層未満）にすると、トナーに過剰なストレスがかかることになり、フィルミングが発生しやすくなる。トナー搬送量（現像器ローラ上のトナー量）を０．５ｍｇ／ｃｍ２  以上とすることでトナー層を略１層以上にすることができ所望の寿命を満足することができた。一方、トナー搬送量が０．８ｍｇ／ｃｍ２  を超えると、高速回転する現像ローラではトナーの現像ローラへの保持が困難となり、トナー飛散が発生する。そこで、トナー搬送量を０．５乃至０．８ｍｇ／ｃｍ２  とすることでフィルミング、トナー飛散のないトナー層を形成できる。
【００１９】
以上本実施形態の現像器の構成として現像ローラに対しカウンター当接する供給ローラを例にとり説明したが、本実施形態の現像器の構成としてはカウンター当接する供給ローラに限定されるものではなく、接触部で現像ローラ及び供給ローラが同一方向に移動するウイズ接触等、他の供給条件においても何ら問題は生ぜず適用可能である。
【００２０】
以下に実施例を説明する。
本発明に用いられるトナーとしては、少なくとも着色剤、ワックス及び結着樹脂を含有し、必要に応じてその他を含有させることができる。
【００２１】
（結着樹脂）
トナーに含有される結着樹脂としては、例えば、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類；エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のモノオレフィン類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル等のアクリル系単量体；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類；等の単量体等の単独重合体、それらの単量体等を２種以上組合わせた共重合体、又はそれらの混合物等の樹脂が挙げられる。これらの樹脂の中でも、特に、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル酸アルキル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリルニトリル共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等が代表的な結着樹脂として好適に挙げられる。更には、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド樹脂等も好適に挙げられる。
【００２２】
中でも特にポリエステル樹脂が好ましい。前記ポリエステル樹脂は、アルコール成分とカルボン酸、カルボン酸エステルおよびカルボン酸無水物等のカルボン酸成分を原料モノマーとする。ポリエステル樹脂は通常、アルコール成分とカルボン酸成分を不活性ガス雰囲気中に１８０  ℃〜２５０  ℃の温度で縮重合することにより製造することができる。
前記ポリエステル樹脂の酸価は、着色剤の分散性を向上させるため１０（ＫＯＨｍｇ／ｇ）  以上、好ましくは１５（ＫＯＨｍｇ／ｇ）  以上であることが望ましく、トナーの耐環境性を悪化させないために３０（ＫＯＨｍｇ／ｇ）  以下、好ましくは２５（ＫＯＨｍｇ／ｇ）  以下であることが望ましい。
【００２３】
酸価についてはＪＩＳＫ００７０に準じた方法で測定することができる。
ポリエステル樹脂のガラス転移点は、トナーの耐久性の観点から５５℃以上、好ましくは６０℃以上であることが望ましい。ガラス転移点とは、示差走査熱量計（セイコー電子工業（株）  製ＤＳＣ１０  ）を用い、１００  ℃まで昇温し、その温度にて３分間放置した後、降温速度１０℃／  分で室温まで冷却したサンプルを、昇温速度１０℃／  分で昇温して熱履歴を測定した際に、ガラス転移点以下のベースラインの延長線とピークの立ち上り部分からピークの頂点までの間で最大傾斜を示す接線との交点の温度をいう。
【００２４】
（着色剤）
本発明に使用される着色剤としては、例えば、カーボンブラック：Ｃ．Ｉ，  ピグメント・イエロー１、同３、同７４、同９７、同９８等のアセト酢酸アリールアミド系モノアゾ黄色顔料：Ｃ．Ｉ，  ピグメント・イエロー１２、同１３、同１４、同１７等のアセト酢酸アリールアミド系ジスアゾ黄色顔料：Ｃ．Ｉ，  ソルベント・イエロー１９、同７７、同７９、  Ｃ．Ｉ，  ディスパース・イエロー１６４  等の黄色染料：Ｃ．Ｉ，  ピグメント・レッド４８、同４９：１、同５３：１、同５７、同５７：１、同８１、同１２２  、同５等の赤色もしくは紅色顔料：Ｃ．Ｉ，  ソルベント・レッド４９、同５２、同５８、同８等の赤色染料：Ｃ．Ｉ，  ピグメント・ブルー１５：３等の銅フタロシアニンおよびその誘導体の青色染顔料：Ｃ．Ｉ，  ピグメント・グリーン、同３６（フタロシアニン・グリーン）等の緑色顔料等が使用可能である。これらの染顔料は、単独で用いても２種以上混合しても良い。前記着色剤の使用量は、特に限定されないが、通常、結着樹脂１００  に対して、２〜７程度であることが好ましい。
【００２５】
（荷電制御剤；ＣＣＡ）
本発明に使用される荷電制御剤は、ベンジル酸誘導体の金属塩およびサリチル酸誘導体の金属塩が挙げられる。
本発明に使用される前記ベンジル酸誘導体の金属塩およびサリチル酸誘導体の金属塩は、ともに無色であり、トナーに高い負帯電を与えることができる。また、ベンジル酸誘導体の金属塩は帯電の立ち上り性の向上に、サリチル酸の金属塩は帯電量のレベルアップにそれぞれ非常に効果がある。したがって両者を併用することにより、非磁性一成分現像法式の画像履歴、供給性を良好にすることができる。
荷電制御剤の添加量としては、荷電制御剤の導電性による帯電量の低下を防止するために、結着樹脂１００  に対し３以下、好ましくは２以下が望ましい。
【００２６】
（ワックス）
ワックスとしては、融点６０〜１２０  ℃、より好ましくは７０〜１１Ｏ  ℃が望ましい。融点が６０℃以下ではトナーの凝集が発生することがある、１２０  ℃を超えると定着時でのワックスの染み出しが十分でなくオフセットが発生することがある。なお、前記融点は、示差走査熱量計により測定されたＤＳＣ  曲線で、吸熱ピーク温度を測定して得られた値である。
前記ワックスとしては、例えば、パラフィンワックスおよびその誘導体、モンタンワックスおよびその誘導体、マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体が挙げられる。更には、アルコール系や脂肪酸系のワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、エステルワックス、酸アミド系ワックス等も挙げられる。これらのワックスは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
（外添剤）
外添剤としては、二酸化ケイ素（シリカ）、二酸化チタン（チタニア）、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化鉄、酸化銅、酸化錫等が挙げられるが、これらのなかでは、流動性および帯電性の付与の点からシリカ微粒子が好ましい。
【００２８】
トナー物性の確認方法は以下の通りである。
（ワックス分散径の確認）
ワックス分散径は、トナーを無作為に１０個抽出し透過型電子顕微鏡観察によりトナー中に分散しているワックスの大きさを測定し数値化した。
（トナーの軟化点）
トナーの軟化点温度は、フローテスター（ＣＦＴ−５００、島津製作所製〉を用いて約１ｇの試料を昇温速度６℃／  分で加熱しながら、２０ｋｇ／ｃｍ２の荷重を与え、孔径１ｍｍ、高さ１ｍｍのダイから押し出し、プランジャーの降下開始温度と降下終了温度の中間点に対応する温度を軟化点温度とした。
（トナー帯電量）
帯電量は２成分系トナーと同様にキャリア粒子とトナーを混合し、ブローオフ帯電量測定法で測定した。
【００２９】
〔実施例１〕
（トナーの作製）
ボリエステル…９０部
顔料…４部
ワックス…４部
ＣＣＡ  …２部
上記の組成の混合物を混練し、ジェット方式の粉砕機で粉砕した後、風力式分級機により、細粒・粗粒を分級し、ＹＣＭＫ各着色粒子を得た。
得られたＹＣＭＫ各着色粒子１００  部に対し、外添剤として、負帯電性シリカ２．５  部、負帯電性チタニア１．Ｏ  部を添加し表面処理することでトナーを得た。
得られたトナーの帯電量を測定したところ、表１に示すように、黒トナーの帯電量が最が最も高く、ＹＣＭ  トナーの帯電量が黒に比べて低かった。ＹＣＭＫ各トナーで現像器を組立てたところ、黒は問題なくトナー層を現像ローラ上に形成できたが、トナー飛散がＹＣは若干、Ｍ  はひどく発生した。そこで、変更前規制荷重３０ｋｇ／ｃｍ  に対し７０ｋｇ／ｃｍ  としたところ、ＹＣＭ  ともにトナー飛散はなくなった。
得られた現像器で、印字耐久試験を行ったところ、トナー飛散、現像ローラヘのトナーフィルミングが発生することなく１２ｋ枚の印字を終了することができた。また、そのトナーで定着試験を行ったところ、何れのトナーも１４５  ℃以上では十分な定着強度が得られ、ＹＣＫ  については１９５  ℃まで高温オフセットが発生することなく定着することができた。また、Ｍ  については２１０  ℃までの確認の中では高温オフセットは発生しなかった。
【００３０】
【表１】
2005017850.tif 000003
〔比較例１〕
Ｍ  トナーの軟化点が１２２  ℃であることを除いては、実施例１のＭ  トナーと同様に作製したところ、帯電量は−１８μＣ／ｇ  であった。現像器を組立てたところ、トナー飛散がひどく発生した。そこで、現像器の規制荷重を７０ｋｇ／ｃｍ  としたところ、トナー飛散はなくなった。
得られた現像器で、印字耐久試験を行ったところ、耐久６ｋ枚時には印字の欠落が発生し、現像ローラを確認したところフィルミングが認められた。
【００３１】
〔実施例２〕
実施例１のＭ  トナーで規制荷重を７０ｋｇ／ｃｍ  にした条件に対し、規制ブレードの突出し量Ｌを変えることで搬送量を調整したこと以外は実施例１と同様に現像器を組立て耐久試験を行った。表２に示すように、搬送量０  ．９ｍｇ／ｃｍ２  では組立て時のトナー飛散が納まらなかった。搬送量Ｏ．４ｍｇ／ｃｍ２  では耐久３ｋ枚時には印字の欠落が発生し、現像ローラを確認したところフィルミングが認められた。
【００３２】
【表２】
2005017850.tif 000004
〔実施例３〕
実施例２のＭ  トナーで規制荷重を７０ｋｇ／ｃｍ  、規制ブレードの突出し量Ｌを０  ．９ｍｍ  という条件について現像ローラ表面粗さを変えることで搬送量を調整した。組立てた現像器について耐久試験を行った。搬送量０．４ｍｇ／ｃｍ２  では耐久６ｋ枚時には印字の欠落が発生し、現像ローラを確認したところフィルミングが認められた。搬送量Ｏ．５ｍｇ／ｃｍ２  以上では、６ｋ枚では印字の欠落は発生しなかった。
【００３３】
【表３】
2005017850.tif 000005
〔実施例４〕
実施例２のＭ  トナーで規制荷重を７０ｋｇ／ｃｍ  、規制ブレードの突出し量Ｌを１．１ｍｍ  という条件について現像ローラ表面粗さを変えることで搬送量を調整した。組立てた現像器について耐久試験を行った。表４に示すように、搬送量０．９ｍｇ／ｃｍ２  ではトナー飛散が発生した。
【００３４】
【表４】
2005017850.tif 000006
【００３５】
【発明の効果】
樹脂を共通化すると顔料等の影響により帯電性に差が生じ、帯電性の低いトナーは現像ローラ上へのトナーの層形成能力が弱くなるが、現像器側で摩擦帯電性を向上する構成をとることで、現像器としての特性差をなくすことができる。摩擦帯電性を向上させると、トナーへのストレスが増加してトナーへのダメージが増加するが、トナーの軟化点を上げることで、機械的ストレスに対する耐久性を向上させることができる。
また、トナー搬送量を０．５乃至０．８ｍｇ／ｃｍ２  とすることでフィルミングやトナー飛散のないトナー層を形成できる。
また、規制部材による規制荷重を高くすることで、トナーを擦り付ける力が増し、そのためトナー帯電は向上し、トナー層の形成が可能となる。
また、カウンター当接の規制の突出し量を小さくすることにより現像器ローラ上のトナー量は減少するが、現像ローラ、規制ブレードと接触するトナーの割合が増えてトナーの摩擦帯電性は向上し、トナー層の形成が可能となる。
また、規制ブレードの突出し量を小さくすると、トナーの帯電性は向上するものの、現像ローラ上のトナー量が減少するという弊害が生じるが、現像ローラの表面粗さを増やすことでカバーすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態で使用する画像形成装置の例を説明する図である。
【図２】現像ローラの構成を説明する図である。
【図３】フィルミング発生枚数と軟化点の関係を説明する図である。
【図４】フィルミング発生枚数及びトナー飛散とトナー搬送量の関係を説明する図である。
【符号の説明】
１…感光体、２…露光器、３…ロータリ式現像器、４…現像ローラ、５…中間転写媒体、６…駆動ローラ、７…従動ローラ、８…１次転写ローラ、９…テンションローラ、１０…用紙トレー、１１…用紙繰り出しローラ、１２…紙搬送路、１３…２次転写ローラ、１４…紙ガイド、１５…定着器、１６…排紙トレー。
【図１】
2005017850.tif 000007
【図２】
2005017850.tif 000008
【図３】
2005017850.tif 000009
【図４】
2005017850.tif 000010