JP2008158443A - トナー及びそれが用いられる現像装置、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】直径4μm未満の樹脂母粒子を含み、感光体への露光スポット径が15〜40μmであるラインヘッドを有する画像形成装置により高解像度の印刷画像が得られるトナーを提供する。
【解決手段】樹脂母粒子、シリコンオイル又はフッ素オイル、負帯電性シリカ(a)及び正帯電性シリカ(b)を含有するトナーを、樹脂母粒子の体積平均粒径は2μm以上4μm未満であり、(樹脂母粒子の体積平均粒径)/(樹脂母粒子の個数平均粒径)は1より大きく1.1未満であり、シリコンオイル又はフッ素オイルの含有量は、樹脂母粒子に対して0.05質量%以上2質量%未満であり、負帯電性シリカ(a)の体積平均粒径は20nm以下であり、正帯電性シリカ(b)の含有量は、樹脂母粒子に対して0.3質量%以上1質量%以下であるようにする。
【選択図】なし
【解決手段】樹脂母粒子、シリコンオイル又はフッ素オイル、負帯電性シリカ(a)及び正帯電性シリカ(b)を含有するトナーを、樹脂母粒子の体積平均粒径は2μm以上4μm未満であり、(樹脂母粒子の体積平均粒径)/(樹脂母粒子の個数平均粒径)は1より大きく1.1未満であり、シリコンオイル又はフッ素オイルの含有量は、樹脂母粒子に対して0.05質量%以上2質量%未満であり、負帯電性シリカ(a)の体積平均粒径は20nm以下であり、正帯電性シリカ(b)の含有量は、樹脂母粒子に対して0.3質量%以上1質量%以下であるようにする。
【選択図】なし
Description
本発明は、複写機、プリンター、ファックス等に用いられる静電荷像現像用トナーに関する。更に、本発明は、前記トナーが使用される現像装置及び画像形成装置に関する。
近年、印刷画像の高解像度化が計られた、感光体への露光スポット径が15〜40μmであるラインヘッド(露光装置)を有する画像形成装置が使用されている。当該画像形成装置で使用されるトナーに含まれる樹脂母粒子の直径は4μm未満である。直径4μm未満の樹脂母粒子を含むトナーを扱う際の問題は、当該トナーは飛散しやすく、かつ、当該トナーを現像ローラへ圧縮して搬送しがたいことである。これらの問題を解決する手段の1つは、樹脂母粒子とオイルの混合である。
静電潜像担持体及び現像ローラへのフィルミングを防止するため、樹脂母粒子にシリコーンオイル又はフッ素オイルを添加したトナーを潜像に付着させて現像を行う現像装置が検討された(例えば、特許文献1参照)。当該トナーは樹脂母粒子の凝集体を含み、当該現像装置による現像が良好に行われない。
一方、負帯電性及び流動性を有する疎水性シリカと、トナー粒子同士を接触させてトナー粒子を負に帯電させ、逆転写トナーの発生及びカブリを防止する作用を有する正帯電性シリカが、トナー母粒子に添加されたトナーが検討された(例えば、特許文献2参照)。直径4μm未満の樹脂母粒子に、疎水性シリカ、正帯電性シリカ及びオイルを添加した場合も、樹脂母粒子の凝集体を含むトナーが得られることがある。直径4μm未満の樹脂母粒子の凝集体を含むトナーを用い、感光体への露光スポット径が15〜40μmである露光装置を有する画像形成装置により印刷を行っても、高解像度の印刷画像を得ることはできない。更に、負帯電性を有するオイルに正帯電性シリカが埋没し、正帯電性シリカの効果が発現されないことがあった。
特開2001−166527号公報
特許第3698203号公報
静電潜像担持体及び現像ローラへのフィルミングを防止するため、樹脂母粒子にシリコーンオイル又はフッ素オイルを添加したトナーを潜像に付着させて現像を行う現像装置が検討された(例えば、特許文献1参照)。当該トナーは樹脂母粒子の凝集体を含み、当該現像装置による現像が良好に行われない。
一方、負帯電性及び流動性を有する疎水性シリカと、トナー粒子同士を接触させてトナー粒子を負に帯電させ、逆転写トナーの発生及びカブリを防止する作用を有する正帯電性シリカが、トナー母粒子に添加されたトナーが検討された(例えば、特許文献2参照)。直径4μm未満の樹脂母粒子に、疎水性シリカ、正帯電性シリカ及びオイルを添加した場合も、樹脂母粒子の凝集体を含むトナーが得られることがある。直径4μm未満の樹脂母粒子の凝集体を含むトナーを用い、感光体への露光スポット径が15〜40μmである露光装置を有する画像形成装置により印刷を行っても、高解像度の印刷画像を得ることはできない。更に、負帯電性を有するオイルに正帯電性シリカが埋没し、正帯電性シリカの効果が発現されないことがあった。
本発明が解決しようとする課題は、直径4μm未満の樹脂母粒子を含み、感光体への露光スポット径が15〜40μmであるラインヘッドを有する画像形成装置により高解像度の印刷画像が得られるトナーの提供である。本発明が解決しようとする別の課題は、前記トナーを使用して、高解像度の印刷画像が得られる現像装置及び画像形成装置の提供である。
本発明は、樹脂母粒子、シリコンオイル又はフッ素オイル、負帯電性シリカ(a)及び正帯電性シリカ(b)を含有するトナーであって、樹脂母粒子の体積平均粒径は2μm以上4μm未満であり、(樹脂母粒子の体積平均粒径)/(樹脂母粒子の個数平均粒径)は1より大きく1.1未満であり、シリコンオイル又はフッ素オイルの含有量は、樹脂母粒子に対して0.05質量%以上2質量%未満であり、負帯電性シリカ(a)の体積平均粒径は20nm以下であり、正帯電性シリカ(b)の含有量は、樹脂母粒子に対して0.3質量%以上1質量%以下のトナーである。
本発明の好ましい実施態様では、上記トナーに含まれる正帯電性シリカ(b)は、体積平均粒径が30〜60nmであり、表面がアミノシランで処理されているシリカである。
本発明の好ましい別の実施態様では、上記トナーが、体積平均粒径が30〜50nmの非単分散シリカ(c)を含有している。
本発明の好ましい別の実施態様では、上記トナーが、体積平均粒径が100〜300nmの単分散シリカ(d)を含有している。
本発明の好ましい実施態様では、上記トナーに含まれる正帯電性シリカ(b)は、体積平均粒径が30〜60nmであり、表面がアミノシランで処理されているシリカである。
本発明の好ましい別の実施態様では、上記トナーが、体積平均粒径が30〜50nmの非単分散シリカ(c)を含有している。
本発明の好ましい別の実施態様では、上記トナーが、体積平均粒径が100〜300nmの単分散シリカ(d)を含有している。
本発明は、感光体と、現像ローラと、現像ローラの両端部に設けられたギャップ調整部材を備える現像装置であって、上記トナーが使用されて非接触ジャンピング現像が行われ、現像ローラは、トナー搬送面が感光体に所定の現像ギャップを置いて対向するように設けられて、感光体にトナーを搬送し、ギャップ調整部材は、スペーサで構成され、感光体に当接して現像ギャップを設定し、スペーサは、現像ローラより大きな吸湿性を有する材料からなるとともに、弾性を有する層を介して現像ローラに固定されている、現像装置である。
本発明は、現像装置とラインヘッドを備える画像形成装置であって、上記トナーが使用されて画像形成が行われ、現像装置は上記現像装置であり、ラインヘッドは、主走査方向に略直交する副走査方向に搬送される被走査面に光ビームを結像してスポットを形成し、それぞれが複数の発光素子を有する複数の発光素子グループと、前記複数の発光素子グループに一対一で対応して配置されるとともに、各々がそれに対応する前記発光素子グループに属する前記複数の発光素子各々から射出される光ビームを前記被走査面に結像する複数の結像レンズとを備え、前記複数の発光素子グループの各々では、前記主走査方向における最上流の発光素子と最下流の発光素子との距離Gxが前記副走査方向における最上流の発光素子と最下流の発光素子との距離Gyよりも大きくなるように、2個以上の前記発光素子を前記主走査方向に並べた発光素子列が前記副走査方向に複数並べられて前記複数の発光素子が2次元配置され、しかも、主走査グループピッチPxが副走査グループピッチPyよりも大きくなるように、2個以上の前記発光素子グループを前記主走査方向に前記主走査グループピッチPxで並べたグループ列が前記副走査方向に前記副走査グループピッチPyで複数並べられて前記複数の発光素子グループが2次元配置されている、画像形成装置である。
本発明のトナーに含まれる樹脂母粒子の製造方法を詳しく説明する。当該製造方法は以下の工程からなる。
第一工程:着色樹脂溶液調製工程
結着樹脂、ワックス及び着色剤を有機溶剤中に溶解あるいは分散させて着色樹脂溶液を得る工程である。
第二工程:乳化工程
着色樹脂溶液に塩基性化合物、水を順次添加して、水性媒体中に着色樹脂溶液を乳化させる工程である。
第三工程:合一工程
調製した乳化懸濁液に電解質水溶液を添加し、当該乳化懸濁液中の分散質を合一させることにより着色樹脂微粒子を生成させて粒子形成を行う操作を少なくとも1回行う工程である。
第四工程:分離・乾燥工程
減圧下で有機溶剤を除去した後に、樹脂母粒子を水性媒体中から分離、洗浄し、乾燥させて樹脂母粒子とする工程である。
第一工程:着色樹脂溶液調製工程
結着樹脂、ワックス及び着色剤を有機溶剤中に溶解あるいは分散させて着色樹脂溶液を得る工程である。
第二工程:乳化工程
着色樹脂溶液に塩基性化合物、水を順次添加して、水性媒体中に着色樹脂溶液を乳化させる工程である。
第三工程:合一工程
調製した乳化懸濁液に電解質水溶液を添加し、当該乳化懸濁液中の分散質を合一させることにより着色樹脂微粒子を生成させて粒子形成を行う操作を少なくとも1回行う工程である。
第四工程:分離・乾燥工程
減圧下で有機溶剤を除去した後に、樹脂母粒子を水性媒体中から分離、洗浄し、乾燥させて樹脂母粒子とする工程である。
まず、第一工程である着色樹脂溶液調製工程について詳しく説明する。着色樹脂溶液調製工程では、最初に有機溶剤中に結着樹脂、ワックス及び着色剤を投入して溶解あるいは分散させる。
結着樹脂、ワックス及び着色剤は、好ましくは、高速攪拌機により有機溶剤中に溶解あるいは分散される。その際、着色剤を予備分散したマスター混練チップを用い得る。ワックスを予備分散したマスター混練チップ、又は、メディアを用いて湿式分散によりトナー粒径以下に微分散されたワックスマスター溶液も用い得る。
結着樹脂、ワックス及び着色剤は、好ましくは、高速攪拌機により有機溶剤中に溶解あるいは分散される。その際、着色剤を予備分散したマスター混練チップを用い得る。ワックスを予備分散したマスター混練チップ、又は、メディアを用いて湿式分散によりトナー粒径以下に微分散されたワックスマスター溶液も用い得る。
着色樹脂溶液調製工程では、デスパー(アサダ鉄工所(株)製)、T.K.ホモミクサー(プライミクス(株)製)などの高速攪拌機が使用できる。この時の好ましい翼先端速度は4〜30m/sであり、より好ましい翼先端速度は8〜25m/sである。上記高速攪拌機を用いることで、結着樹脂の有機溶剤への溶解を効率よく行えると共に、着色剤の結着樹脂溶液中での均一微分散を達成できる。すなわち、予め微分散された着色剤の状態を高速攪拌することで、結着樹脂溶液中においても保持することができる。
翼先端速度が4m/sより低いと、結着樹脂溶液中での着色剤の微分散が不十分となる。一方、30m/sより高いと剪断による発熱が大きくなり、溶剤の揮発と相まって均一攪拌が困難となる。また、溶解あるいは分散する場合の好ましい温度は20〜60℃の範囲であり、より好ましい温度は30〜50℃の範囲である。
翼先端速度が4m/sより低いと、結着樹脂溶液中での着色剤の微分散が不十分となる。一方、30m/sより高いと剪断による発熱が大きくなり、溶剤の揮発と相まって均一攪拌が困難となる。また、溶解あるいは分散する場合の好ましい温度は20〜60℃の範囲であり、より好ましい温度は30〜50℃の範囲である。
有機溶剤の25℃における水に対する溶解度の好ましい範囲は0.1〜30質量%であり、より好ましい範囲は0.1〜25質量%である。有機溶剤の常圧における沸点は、水の沸点よりも低い。これらの条件を満たす有機溶剤の具体例は、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトンのようなケトン類、酢酸エチル、酢酸イソプロピルのようなエステル類である。2種以上の有機溶剤を混合して用いることもできるが、溶剤回収の点から、好ましくは、一種類の有機溶剤が単独で使用される。また、結着樹脂を溶解し、後工程で脱溶剤しやすい低沸点の有機溶剤が好ましく使用される。
有機溶剤中に、結着樹脂、着色剤及びワックスと共に、乳化剤を投入し得る。
合一工程において乳化剤が機能するためには、後から添加する電解質の存在下においても分散安定性を保持できる特性が必要である。そのような特性を有する乳化剤の具体例は、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、各種プルロニック系などのノニオン型乳化剤;アルキル硫酸エステル塩型、アルキルスルホン酸塩型のアニオン型乳化剤;第四級アンモニウム塩型のカチオン型乳化剤;アルキルベンゼンスルホン酸塩型乳化剤、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸型乳化剤である。
上述した乳化剤は単独で用いても、2種類以上を混合して用いてもよい。すなわち、本発明のトナーに含まれる樹脂母粒子の製造方法では、乳化剤の存在下に電解質を添加することで、不均一な合一を防止することが可能となる。これにより、好ましい粒度分布が得られる。
使用する乳化剤の好ましい量は、固形分含有量に対し0.1〜3.0質量%であり、より好ましい量は0.3〜2.0質量%であり、特に好ましい量は0.3〜1.5質量%である。使用する乳化剤の量が固形分含有量に対し0.1質量%より少ないと、目的とする粗大粒子発生に対する防止効果が得られない。また、使用する乳化剤の量が固形分含有量に対し3.0質量%より多いと、電解質の量が増加しても乳化懸濁液中の分散質の合一が十分に進行せず、所定粒径の粒子が得られなくなり、結果として、微粒子が残存して収率が低下する。
合一工程において乳化剤が機能するためには、後から添加する電解質の存在下においても分散安定性を保持できる特性が必要である。そのような特性を有する乳化剤の具体例は、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、各種プルロニック系などのノニオン型乳化剤;アルキル硫酸エステル塩型、アルキルスルホン酸塩型のアニオン型乳化剤;第四級アンモニウム塩型のカチオン型乳化剤;アルキルベンゼンスルホン酸塩型乳化剤、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸型乳化剤である。
上述した乳化剤は単独で用いても、2種類以上を混合して用いてもよい。すなわち、本発明のトナーに含まれる樹脂母粒子の製造方法では、乳化剤の存在下に電解質を添加することで、不均一な合一を防止することが可能となる。これにより、好ましい粒度分布が得られる。
使用する乳化剤の好ましい量は、固形分含有量に対し0.1〜3.0質量%であり、より好ましい量は0.3〜2.0質量%であり、特に好ましい量は0.3〜1.5質量%である。使用する乳化剤の量が固形分含有量に対し0.1質量%より少ないと、目的とする粗大粒子発生に対する防止効果が得られない。また、使用する乳化剤の量が固形分含有量に対し3.0質量%より多いと、電解質の量が増加しても乳化懸濁液中の分散質の合一が十分に進行せず、所定粒径の粒子が得られなくなり、結果として、微粒子が残存して収率が低下する。
次いで、第二工程の乳化工程において、着色樹脂溶液に塩基性化合物、水を順次添加して、水性媒体中に着色樹脂溶液を乳化させる。好ましくは、塩基性化合物によって結着樹脂のカルボキシル基が中和されている着色樹脂溶液に水を徐々に添加する。カルボキシル基が中和されることで結着樹脂の親水性が向上し、水と結着樹脂の親和性が向上する。
添加された水は結着樹脂のカルボキシル基部分に水和され、攪拌効果と相まって結着樹脂が溶解あるいは微細に分散される。一方、結着樹脂は水性媒体に介在して酸−塩基相互作用が強まり、水の添加に伴って着色樹脂溶液を含む系の粘度が上昇する。一定量の水を添加すると粘度が低下していく点があり、いわゆる転相点と称する。この直前まで粘度が上昇し、粘度が最大値に達する。粘度上昇は、塩基性化合物の添加量と相関があり、添加量が増加するほど粘度上昇も大きくなる。
添加された水は結着樹脂のカルボキシル基部分に水和され、攪拌効果と相まって結着樹脂が溶解あるいは微細に分散される。一方、結着樹脂は水性媒体に介在して酸−塩基相互作用が強まり、水の添加に伴って着色樹脂溶液を含む系の粘度が上昇する。一定量の水を添加すると粘度が低下していく点があり、いわゆる転相点と称する。この直前まで粘度が上昇し、粘度が最大値に達する。粘度上昇は、塩基性化合物の添加量と相関があり、添加量が増加するほど粘度上昇も大きくなる。
一方、塩基性化合物の量は、第二工程の乳化工程のみならず、後述する第三工程の合一工程における着色樹脂微粒子生成時の均一性及び速度にも影響を及ぼす。塩基性化合物の好ましい添加量は、結着樹脂のカルボキシル基に対して1〜3当量の範囲であり、塩基性化合物の更に好ましい添加量は、1〜2当量の範囲である。結着樹脂のカルボキシル基の全部を中和するために要する量よりも過剰に塩基性化合物を添加することにより、合一工程において異形の粒子が生成することを防止することができ、また、樹脂母粒子の粒度分布を狭い範囲とすることができる。
乳化工程終了後の有機溶剤の有機溶剤と水の合計量に対する好ましい比率は20〜35質量%の範囲であり、より好ましい比率は20〜30質量%の範囲である。上述したように、転相点までの水の量は、着色樹脂溶液調製工程における有機溶剤量が少ないほど減少し、塩基性化合物の量が多いほど増加する。転相点では、乳化懸濁液の粘度が高いこともあり、着色樹脂溶液が完全に水性媒体中に微分散していない場合もあるため、好ましくは、更に水を添加する。水の好ましい添加量は、転相点までに添加した水の量と転相点までに使用した水の合計の50〜80質量%の範囲である。
本発明で用いられる結着樹脂は特に限定されない。好ましい結着樹脂は、酸価が3〜30KOHmg/gのポリエステル樹脂であり、より好ましい結着樹脂は、酸価が5〜20KOHmg/gのポリエステル樹脂である。ポリエステル樹脂の酸価が3未満であると、樹脂母粒子を製造することができない。一方、ポリエステル樹脂の酸価が30より大きいと、トナー使用環境下における帯電量が安定しない。酸価が3〜30KOHmg/gであるポリエステル樹脂は、カルボキシル基が塩基性化合物により中和されることによりアニオン型となる。その結果、樹脂の親水性が増加し安定に溶解あるいは分散させることができる。
中和用塩基性化合物の具体例は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアなどの無機塩基、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミンなどの有機塩基である。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアなどの無機塩基の水溶液が、特に好ましい塩基性化合物である。
上記した方法で製造した乳化懸濁液は、着色樹脂溶液が水性媒体中に乳化した状態で存在する。その状態は、有機溶剤の種類、使用量、結着樹脂の酸価、塩基性化合物の使用量、攪拌条件等で異なるが、好ましくは、樹脂油滴、ワックス分散質、着色剤分散質等の分散質が粒径1μm未満の油滴として乳化している状態である。このような状態であれば、乳化懸濁液の安定性、後の工程における合一の安定性、着色樹脂微粒子の粒度分布等が良好になる。
次に、第三工程である合一工程について説明する。電解質を添加することにより、着色樹脂微粒子が塩析又は不安定化され、着色樹脂微粒子同士が一体化されることにより合一が進行し、合一粒子が製造される。
ここで用いられる電解質の具体例は、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、酢酸ナトリウム等の水溶性塩である。電解質は、1種類の水溶性塩又は2種類以上の水溶性塩の混合物からなる。特に、硫酸ナトリウムや硫酸アンモニウムのごとき1価のカチオンの硫酸塩が均一な合一を進める上で好ましい電解質である。
ここで用いられる電解質の具体例は、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、酢酸ナトリウム等の水溶性塩である。電解質は、1種類の水溶性塩又は2種類以上の水溶性塩の混合物からなる。特に、硫酸ナトリウムや硫酸アンモニウムのごとき1価のカチオンの硫酸塩が均一な合一を進める上で好ましい電解質である。
また、得られる着色樹脂微粒子は溶剤によって膨潤しており、電解質を添加することによって粒子の水和状態が不安定な状態となっているため、好ましくは、着色樹脂微粒子の分裂が起きずに合一のみが進行するような低剪断力下で合一を進行させる。
均一な合一を進める上では、合一時の攪拌条件が重要である。攪拌翼の具体例は、アンカー翼、タービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼(登録商標、住友重機械工業(株)製)、半月翼である。特に好ましい攪拌翼は、マックスブレンド翼やフルゾーン翼のような低回転であっても均一混合性が優れる大型翼である。
均一な合一体を生成させるための攪拌翼の好ましい周速は0.2〜10m/sであり、より好ましい周速は0.2〜8m/sであり、更に好ましい周速は0.2〜6m/sである。攪拌翼の周速が10m/sよりも大きいと、微粒子が残存する。一方、周速が0.2m/sより小さいと、攪拌が不均一になり粗大粒子が発生する。上述した条件であれば、着色樹脂微粒子同士の衝突のみにより合一が進行し、着色樹脂微粒子が解離、分散することがない。特に、合一工程では微小粒子の発生が少なく、かつ狭い粒度分布とすることができる。
すなわち、着色樹脂溶液調製工程及び乳化工程では、好ましくは、デスパー等の高速攪拌機により攪拌を行い、合一工程では、好ましくは、マックスブレンド翼等の低速で均一混合可能な大型翼により攪拌を行う。従って、好ましくは、乳化工程で得られた乳化懸濁液を大型翼付属の別の容器に移送して合一工程を実施する。
すなわち、着色樹脂溶液調製工程及び乳化工程では、好ましくは、デスパー等の高速攪拌機により攪拌を行い、合一工程では、好ましくは、マックスブレンド翼等の低速で均一混合可能な大型翼により攪拌を行う。従って、好ましくは、乳化工程で得られた乳化懸濁液を大型翼付属の別の容器に移送して合一工程を実施する。
また、使用する電解質の好ましい量は、固形分含有量に対し0.5〜15質量%であり、より好ましい量は固形分含有量に対し1〜12質量%であり、更に好ましい量は固形分含有量に対し1〜6質量%である。電解質の量が0.5質量%よりも少ないと、合一が十分に進行しない。15質量%より多いと、後工程の停止水が多量に必要になったり、洗浄、乾燥に時間がかかるなど生産性を低下させる。
また、電解質溶液の好ましい濃度は1〜15質量%であり、より好ましい濃度は3〜10質量%である。当該濃度が1質量%より少ないと、電解質の効果が十分に発揮されず、塩析や合一させるために多量の電解質が必要となり、着色樹脂微粒子が生成できない場合がある。一方、当該濃度が15質量%より高いと、系内にムラが発生しやすく、合一初期の着色樹脂微粒子の生成時に凝集物が発生して、結果的に粗大粒子が発生しやすくなる。
また、電解質溶液の好ましい濃度は1〜15質量%であり、より好ましい濃度は3〜10質量%である。当該濃度が1質量%より少ないと、電解質の効果が十分に発揮されず、塩析や合一させるために多量の電解質が必要となり、着色樹脂微粒子が生成できない場合がある。一方、当該濃度が15質量%より高いと、系内にムラが発生しやすく、合一初期の着色樹脂微粒子の生成時に凝集物が発生して、結果的に粗大粒子が発生しやすくなる。
合一工程では、電解質水溶液を添加する際には、電解質を均一にすばやく系内に混合するため、好ましくは攪拌速度を上げる。また、合一時の好ましい温度は10〜50℃の範囲であり、より好ましい温度は20〜40℃の範囲であり、特に好ましい温度は20〜35℃の範囲である。当該温度が10℃よりも低いと、合一が進行しにくくなる。また、温度が50℃よりも高いと、合一速度が速くなり、凝集物や粗大粒子が発生しやすくなる。本発明の現像剤に含まれるトナー粒子の製造法では、20〜40℃といった低温の条件で、合一による着色樹脂微粒子の生成が可能である。
合一工程では、有機溶剤により膨潤された着色樹脂微粒子が衝突して、微粒子同士が融着することで粒子が成長していく。
また、粒子成長は、一定条件下ではほぼ一定の成長速度を保持するため、時間と粒径からブロットされた粒子成長曲線を作成することで表すことができる。その結果、その曲線より目標粒径の到達時間を推定することができる。また、好ましくは、水を添加することで合一を停止させる。
また、粒子成長は、一定条件下ではほぼ一定の成長速度を保持するため、時間と粒径からブロットされた粒子成長曲線を作成することで表すことができる。その結果、その曲線より目標粒径の到達時間を推定することができる。また、好ましくは、水を添加することで合一を停止させる。
脱溶剤を低温条件下で速やかに行うため、脱溶剤は好ましくは減圧下で行う。脱溶剤に当たっては好ましくは消泡剤が添加される。シリコーン系のエマルジョン形態の消泡剤が好ましく使用される。シリコーン系の消泡剤の具体例は、BY22−517、SH5503、SM5572F、BY28−503(東レ・ダウ・コーニングシリコーン(株)製)、KM75、KM89、KM98、KS604、KS538(信越化学工業(株)製)である。なかでも、物性への影響が少なく、消泡効果が高いBY22−517が好ましく使用される。消泡剤の好ましい添加量は、固形分に対し30〜100ppmである。
第四工程である分離・乾燥工程では、着色樹脂微粒子を分離し、次いで、洗浄及び脱水を実施する。水性媒体からの着色樹脂微粒子の分離は、遠心分離器、フィルタープレス、ベルトフィルター等の分離手段で行うことができる。次いで、粒子を乾燥させることにより樹脂母粒子を得る。乾燥機の具体例は、リボコーン型乾燥機((株)大川原製作所)、ナウタミキサー(ホソカワミクロン(株))等の混合真空乾燥機、流動層乾燥装置((株)大川原製作所)、振動流動層乾燥機(中央加工機)等の流動層型乾燥機である。
上記製造方法により製造される樹脂母粒子は、着色剤やワックスなどの添加剤を結着樹脂に内包している。当該樹脂母粒子を透過型電子顕微鏡で観察すると、着色剤やワックスなどの添加剤が粒子内に内包されてほぼ均一に分散されていることが確認できる。
樹脂母粒子同士は、シリコーンオイル又はフッ素オイルの液架橋力により軟凝集し、二次粒子を形成していると考えられる。当該二次粒子は、直径4μm未満の樹脂母粒子の欠点である飛散性及び現像ローラへの搬送困難性を有していない。更に、当該二次粒子は、交流バイアスが用いられる後述される非接触ジャンピング現像装置を構成する現像ローラと感光体の間で往復運動する間に解砕される。従って、本発明のトナーによる画像形成では、直径4μm未満の樹脂母粒子により現像が行われ、印刷画像の解像度は高い。
本発明のトナーに含まれる樹脂母粒子の体積平均粒径(Dv)/個数平均粒径(Dn)は1より大きく1.1未満である。Dv/Dnが1以下又は1.1以上の樹脂母粒子にオイルを添加すると、小粒径トナー粒子が大粒径トナー粒子の間に入り込み、液架橋力によって樹脂母粒子同士が強く凝集し、得られる二次粒子は、非接触ジャンピング現像装置を構成する現像ローラと感光体の間で往復運動する間に解砕されない。
本発明のトナーに含まれる樹脂母粒子の体積平均粒径は2μm以上4μm未満である。粒径が4μm未満の樹脂母粒子から得られるトナーが用いられる画像形成では、印刷画像の解像度と階調性が高いだけでなく、印刷画像を形成するトナー層の厚みが薄く、定着に必要な熱量及びトナー消費量が小さい。直径が2μm未満の樹脂母粒子は、20質量%以上の着色剤を含み、その定着性が低い。
本発明のトナーに含まれる樹脂母粒子の体積平均粒径(Dv)/個数平均粒径(Dn)は1より大きく1.1未満である。Dv/Dnが1以下又は1.1以上の樹脂母粒子にオイルを添加すると、小粒径トナー粒子が大粒径トナー粒子の間に入り込み、液架橋力によって樹脂母粒子同士が強く凝集し、得られる二次粒子は、非接触ジャンピング現像装置を構成する現像ローラと感光体の間で往復運動する間に解砕されない。
本発明のトナーに含まれる樹脂母粒子の体積平均粒径は2μm以上4μm未満である。粒径が4μm未満の樹脂母粒子から得られるトナーが用いられる画像形成では、印刷画像の解像度と階調性が高いだけでなく、印刷画像を形成するトナー層の厚みが薄く、定着に必要な熱量及びトナー消費量が小さい。直径が2μm未満の樹脂母粒子は、20質量%以上の着色剤を含み、その定着性が低い。
本発明のトナーに含まれるシリコーンオイルの具体例は、ハイドロジェンシリコーンオイル、フェニルシリコーンオイル、アミノシリコーンオイル、エポキシシリコーンオイル、カルボキシシリコーンオイル、ポリエーテルシリコーンオイル、親水性シリコーンオイル、メタクリルシリコーンオイル、メルカプトシリコーンオイル、片末端反応性シリコーンオイル、高級アルコキシシリコーンオイル、アルキルシリコーンオイルである。本発明のトナーに含まれるフッ素オイルの具体例は、パーフルオロポリエーテル、ポリ三フッ化塩化エチレンである。シリコーンオイル又はフッ素オイルの添加量は、樹脂母粒子に対して0.05質量%以上2質量%未満である。シリコーンオイル又はフッ素オイルの添加量が、樹脂母粒子に対して0.05質量%未満では、樹脂母粒子同士が軟凝集せず、樹脂母粒子が凝集した二次粒子が得られない。シリコーンオイル又はフッ素オイルの添加量が、樹脂母粒子に対して2質量%以上では、樹脂母粒子同士が強く凝集し、得られた二次粒子は、非接触ジャンピング現像装置を構成する現像ローラと感光体の間で往復運動する間に解砕されない。
樹脂母粒子の結着樹脂は特に限定されない。好ましい結着樹脂はポリエステル樹脂である。本発明で使用されるポリエステル樹脂は、架橋型ポリエステル樹脂、直鎖型ポリエステル樹脂であり、以下の原料の中から選択される化合物を反応させることによって得られる。
架橋型ポリエステルは、好ましくは、2価塩基酸またはその誘導体と、2価アルコールと、架橋剤として多価化合物とを反応させることによって製造される。架橋型ポリエステルは、特に好ましくは、2価塩基酸またはその誘導体と、2価脂肪族多価アルコールと、架橋剤として多価エポキシ化合物とを反応させることによって製造される。
また、直鎖型ポリエステル樹脂は、2価塩基酸類と2価アルコールとを反応させて製造される。
架橋型ポリエステルは、好ましくは、2価塩基酸またはその誘導体と、2価アルコールと、架橋剤として多価化合物とを反応させることによって製造される。架橋型ポリエステルは、特に好ましくは、2価塩基酸またはその誘導体と、2価脂肪族多価アルコールと、架橋剤として多価エポキシ化合物とを反応させることによって製造される。
また、直鎖型ポリエステル樹脂は、2価塩基酸類と2価アルコールとを反応させて製造される。
架橋型ポリエステル樹脂と直鎖型ポリエステル樹脂とを製造する際に使用する2価塩基酸類の具体例は、無水フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、アジピン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、これらの誘導体である。
また、2価脂肪族アルコール成分の具体例は、1,4−シクロヘキサンジメタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイドープロピレンオキサイドランダム共重合体ジオール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドブロック共重合体ジオール、エチレンオキサイド−テトラハイドロフラン共重合体ジオール、ポリカプロカクトンジオールである。
脂肪族アルコールを用いて製造されたポリエステル樹脂は、ワックス類との相溶性が良好であり、当該ポリエステル樹脂を結着樹脂とする樹脂母粒子を含む現像剤の耐オフセット性は高い。また、ポリエステル主鎖を軟質化することにより低温での定着性が改善される。架橋型ポリエステル樹脂を製造する際には、架橋剤として多価エポキシ化合物を使用する。多価エポキシ化合物の具体例は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、N,N−ジグリシジルアニリングリセリントリグリシジルエステル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、テトラキス1,1,2,2 (P−ヒドロキシフェニル)エタンテトラグリシジルエーテル、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ基を有するビニル化合物の重合体、エポキシ化レゾルシノール−アセトン縮合物、部分エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ基を有するビニル化合物の重合体、半乾性又は乾性脂肪酸エステルエポキシ化合物である。上記の化合物の中でも、より好適な多価エポキシ化合物は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリセリン・トリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテルである。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂の具体例は、大日本インキ化学工業(株〉製エピクロン850、エピクロン1050、エピクロン2055、エピクロン3050である。ビスフェノールF型エポキシ樹脂の具体例は、大日本インキ化学工業(株)製エピクロン830、エピクロン520である。オルソクレゾールノボラツグ型エポキシ樹脂の具体例は、大日本インキ化学工業(株)製エピクロンN−660、N−665、N−667、N−670、N−673、N−680、N−690、N−695である。フェノールノボラシク型エポキシ樹脂の具体例は、大日本インキ化学工業(株)製エピクロンN−740、N−770、N−775、N−865である。エポキシ基を有するビニル化合物の重合体の具体例は、グリシジル(メタ)アタリレートのホモポリマー、グリシジル(メタ)アタリレート−アクリル共重合体、グリシジル(メタ)アタリレート−スチレン共重合体である。
また、上述した多価エポキシ化合物の2種以上を併用して用い得る。さらに、樹脂の変性剤として、以下に記載するモノエポキシ化合物を併せて用い得る。同時に使用することができるモノエポキシ化合物の具体例は、フェニルグリシジルエーテル、アルキルフェニルグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエステル、アルキルフェノールアルキレンオキサイド付加物のグリシジルエーテル、α−オレフィンオキサイド、モノエポキシ脂肪酸アルキルエステルである。
これらのモノエポキシ化合物を併用することにより、本発明の現像剤の定着性、高温での耐オフセット性が向上する。これらの中でも、特に好適なものエポキシ化合物は、アルキルグリシジルエステルである。アルキルグリシジルエステルの具体例は、カージュラE (シェル ケミカルズ ジャパン(株)製ネオデカン酸グリシジルエステル)である。
これらのモノエポキシ化合物を併用することにより、本発明の現像剤の定着性、高温での耐オフセット性が向上する。これらの中でも、特に好適なものエポキシ化合物は、アルキルグリシジルエステルである。アルキルグリシジルエステルの具体例は、カージュラE (シェル ケミカルズ ジャパン(株)製ネオデカン酸グリシジルエステル)である。
架橋型ポリエステル樹脂と直鎖型ポリエステル樹脂は、上述した原料成分を用いて、触媒の存在下で脱水縮合反応あるいはエステル交換反応を行うことにより得られる。反応温度及び反応時間は、特に限定されないが、通常150〜300℃で2〜24時間である。
上記反応を行う際の触媒の具体例は、テトラブチルチタネート、酸化亜鉛、酸化第一錫、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジラウレート、パラトルエンスルホン酸である。
上記反応を行う際の触媒の具体例は、テトラブチルチタネート、酸化亜鉛、酸化第一錫、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジラウレート、パラトルエンスルホン酸である。
架橋型ポリエステル樹脂と直鎖型ポリエステル樹脂の混合物が使用される場合、その混合比は特に限定されない。好ましい混合比は、(架橋型ポリエステル樹脂の質量)/(直鎖型ポリエステル樹脂の質量)=5/95〜60/40であり、より好ましい混合比は、10/90〜40/60であり、特に好ましい混合比は、20/80〜40/60である。架橋型ポリエステル樹脂の比率が5質量%よりも少ないと、本発明の現像剤の耐ホットオフセット性、トナー粒子の合一速度、ワックスや着色剤などの添加剤の樹脂母粒子への分散性が低下する。また、架橋型ポリエステル樹脂の比率が60質量%よりも多いと、樹脂母粒子の溶融粘度(T1/2温度)が上昇し、樹脂母粒子の低温定着性が低下する。
架橋型ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は特に限定されない。好ましいTgは40〜85℃であり、特に好ましいTgは60〜80℃である。架橋型ポリエステル樹脂のTgが40℃より低いと、樹脂母粒子が保存、運搬、あるいは現像装置内部で高温下に晒された場合にブロッキング現象(熱凝集)を生じやすい。また、架橋型ポリエステル樹脂のTgが85℃より高いと、樹脂母粒子の低温定着性が低下する。
直鎖型ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は特に限定されない。好ましいTgは35〜70℃であり、特に好ましいTgは50〜65℃である。直鎖型ポリエステル樹脂のTgが35℃より低いと、樹脂母粒子が保存、運搬、あるいは現像装置内部で高温下に晒された場合にブロッキング現象(熱凝集)が生じやすい。また、直鎖型ポリエステル樹脂のTgが70℃より高いと、樹脂母粒子の低温定着性が低下する。
架橋型ポリエステル樹脂の軟化点は特に限定されない。好ましい軟化点は150℃以上であり、より好ましい軟化点は150℃〜220℃であり、特に好ましい軟化点は170℃〜190℃である。架橋型ポリエステル樹脂の軟化点が150℃未満の場合、樹脂母粒子の凝集が生じやすくなり、保存時や印字の際にトラブルが起こりやすくなる。架橋型ポリエステル樹脂の軟化点が220℃を越える場合、樹脂母粒子の定着性が低くなる。
直鎖型ポリエスデル樹脂の軟化点は特に限定されない。好ましい軟化点は90℃以上であり、より好ましい軟化点は90℃〜130℃であり、特に好ましい軟化点は90℃〜110℃である。直鎖型ポリエスデル樹脂の軟化点が90℃未満の場合、直鎖型ポリエスデル樹脂のガラス転移温度が低下し、樹脂母粒子の凝集が生じやすくなり、保存時や印字の際にトラブルが起こりやすくなる。直鎖型ポリエスデル樹脂の軟化点が130℃を越える場合、樹脂母粒子の定着性が低くなる。
ポリエステル樹脂の軟化点は、定荷重押出し形細管式レオメータ(島津製作所製フローテスタCFT−500)を用いて測定されるT1/2温度である。測定は、ピストン断面積1cm2、シリンダ圧力0.98MPa、ダイ長さ1mm、ダイ穴径1mm、測定開始温度50℃、昇温速度6℃/min、試料質量1.5gの条件下で行う。
また、ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)の測定は、DSC(島津製作所製DSC−60A)を用いて測定される。アルミ製クリンプセルに試料20mgを入れ、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温、180℃から降温速度10℃/minで常温まで冷却し、再度昇温速度10℃/minで180℃まで昇温、セカンドランの値をTgとする。
また、ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)の測定は、DSC(島津製作所製DSC−60A)を用いて測定される。アルミ製クリンプセルに試料20mgを入れ、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温、180℃から降温速度10℃/minで常温まで冷却し、再度昇温速度10℃/minで180℃まで昇温、セカンドランの値をTgとする。
着色樹脂溶液は帯電制御剤を混合して調製され得る。また、本発明のトナーは、体積平均粒径は20nm以下の負帯電性シリカ(a)と、樹脂母粒子に対して0.3質量%以上1質量%以下の正帯電性シリカ(b)を外添剤として含有する。正帯電性シリカ(b)は、好ましくは、体積平均粒径が30〜60nmであり、表面がアミノシランで処理されているシリカである。樹脂母粒子同士の接触による帯電が、負帯電性のシリコーンオイル又はフッ素オイルと正帯電性シリカ(b)により促進され、現像及び転写プロセスが安定する。
本発明のトナーは、体積平均粒径が30〜50nmの非単分散シリカ(c)又は体積平均粒径が100〜300nmの単分散シリカ(d)を含有し得る。非単分散シリカ(c)の粒度分布は単分散していないが、単分散シリカ(d)の粒度分布は単分散している。非単分散シリカ(c)又は単分散シリカ(d)は、樹脂母粒子間の液架橋力を弱め、樹脂母粒子が軟凝集した二次粒子は、交流バイアスが用いられる後述される非接触ジャンピング現像装置を構成する現像ローラと感光体の間で往復運動する間に解砕される。樹脂母粒子間に存在するシリカの粒径が多き過ぎる場合、シリカが樹脂母粒子の隙間に入り込み、液架橋力を強めてしまい、樹脂母粒子が凝集した二次粒子は、非接触ジャンピング現像装置を構成する現像ローラと感光体の間で往復運動する間に解砕されず、現像及び転写プロセスが安定しなくなる。
本発明のトナーは、体積平均粒径が30〜50nmの非単分散シリカ(c)又は体積平均粒径が100〜300nmの単分散シリカ(d)を含有し得る。非単分散シリカ(c)の粒度分布は単分散していないが、単分散シリカ(d)の粒度分布は単分散している。非単分散シリカ(c)又は単分散シリカ(d)は、樹脂母粒子間の液架橋力を弱め、樹脂母粒子が軟凝集した二次粒子は、交流バイアスが用いられる後述される非接触ジャンピング現像装置を構成する現像ローラと感光体の間で往復運動する間に解砕される。樹脂母粒子間に存在するシリカの粒径が多き過ぎる場合、シリカが樹脂母粒子の隙間に入り込み、液架橋力を強めてしまい、樹脂母粒子が凝集した二次粒子は、非接触ジャンピング現像装置を構成する現像ローラと感光体の間で往復運動する間に解砕されず、現像及び転写プロセスが安定しなくなる。
シリカ(a)、(c)及び(d)は、トナーの流動性及び帯電性をさらに向上させるため、好ましくは、疎水化処理される。シリカの疎水化は、アミノシラン、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシランなどのシラン化合物;ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、フッ素変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル等のシリコーンオイルを用いて、湿式法、乾式法等の当業者が通常使用する方法により行われる。
本発明のトナーは、樹脂母粒子に対して10〜20質量%の顔料を含有している。
本発明のトナーは、樹脂母粒子に対して10〜20質量%の顔料を含有している。
次に、本発明の現像装置及び画像形成装置を説明する。図1は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示している。当該画像形成装置は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の4色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行し得る。図1は、カラーモード実行時に対応する図面である。
画像形成ユニット2は、複数の異なる色の画像を形成する4個の画像形成ステーションY(イエロー用)、M(マゼンダ用)、C(シアン用)、K(ブラック用)を備えている。また、各画像形成ステーションY,M,C,Kには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体21が設けられている。各感光体21は、それぞれ専用の駆動モータに接続され図中矢印の方向に所定速度で回転駆動される。これにより感光体21の表面が副走査方向に搬送されることとなる。また、感光体21の周囲には、回転方向に沿って帯電部23、ラインヘッド29、現像部25および感光体クリーナ27が配設されている。カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーションY,M,C,Kで形成されたトナー像を転写ベルト8に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、モノクロモード実行時は、画像形成ステーションKで形成されたトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する。なお、図1において、画像形成ユニット2の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号をつけて、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。
帯電部23は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体21の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体21の回転動作に伴って感光体21に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部(図示省略)に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部23と感光体21が当接する帯電位置で感光体21の表面を帯電させる。
ラインヘッド29は、感光体21の軸方向(図1の紙面に対して垂直な方向)に配列された複数の発光素子を備えるとともに、感光体21から離間配置されている。そして、これらの発光素子から、帯電部23により帯電された感光体21の表面に対して光が照射され、感光体21の表面に潜像が形成される。
現像部25は、感光体21にトナーを搬送する現像ローラ251と、現像ローラ251にトナーを供給する供給ローラ252を有する。そして、現像ローラ251と電気的に接続された現像バイアス発生部(図示省略)から現像ローラ251に印加される交流バイアスによって、現像ローラ251と感光体21とが近接する現像位置において、現像ローラ251上の帯電トナーを感光体21にジャンプさせる非接触ジャンピング現像方式により、ラインヘッド29により形成された静電潜像が顕在化される。当該非接触ジャンピング現像方式は、特開2006−163160号公報に記載されている。
図2は、感光体21と現像ローラ251の間に設けられた現像ギャップを模式的に示す図である。像担持面21aが、感光体21の中央部に形成されている。像非担持面21b及び21cが、感光体21の両端部に形成されている。トナー搬送面251aが、現像ローラ251の中央部に形成されている。トナー非搬送面251b及び251cが、現像ローラ251の両端部に形成されている。テープ状のスペーサ253が、現像ローラ251のトナー非搬送面251b及び251cに固定されている。スペーサ253が感光体21の像非担持面21b及び21cに圧接され、現像ギャップgが、現像ローラ251のトナー搬送面251aとトナー搬送面251aに対向する感光体21の像担持面21aとの間に形成されている。そして、この現像ギャップgは、スペーサ253の厚みにより所望の大きさに調節される。スペーサ253の材料は、弾性を有するとともに現像ローラ251よりも大きな吸湿性を有する材料である。そして、スペーサ253は、現像ローラ251のトナー非搬送面251b及び251cに弾性を有する接着層254で固定されている。
このように上記現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体21の回転方向に搬送された後、後に詳述する転写ベルト8と各感光体21が当接する1次転写位置において転写ベルト8に1次転写される。
また、この実施形態では、感光体21の回転方向の1次転写位置の下流側で且つ帯電部23の上流側に、感光体21の表面に当接して感光体クリーナ27が設けられている。この感光体クリーナ27は、感光体21の表面に当接することで1次転写後に感光体21の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
転写ベルトユニット8は、駆動ローラ82と、図1において駆動ローラ82の左側に配設される従動ローラ83(ブレード対向ローラ)と、これらのローラに張架され図示矢印の方向(搬送方向)へ循環駆動される転写ベルト8とを備えている。また、転写ベルト81の内側には、感光体カートリッジ装着時において各画像形成ステーションY,M,C,Kが有する感光体21各々に対して一対一で対向配置される、4個の1次転写ローラ85Y,85M,85C,85Kが設けられている。これらの1次転写ローラ85は、それぞれ1次転写バイアス発生部(図示省略)と電気的に接続される。そして、カラーモード実行時は、図1に示すように、全ての1次転写ローラ85Y,85M,85C,85Kを画像形成ステーションY,M,C,K側に位置決めすることで、転写ベルト8を画像形成ステーションY,M,C,Kそれぞれが有する感光体21に当接させて、各感光体21と転写ベルト8との間に1次転写位置を形成する。そして、適当なタイミングで上記1次転写バイアス発生部から1次転写ローラ85に1次転写バイアスを印加することで、各感光体21の表面上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する1次転写位置において転写ベルト8表面に転写してカラー画像を形成する。
一方、モノクロモード実行時は、4個の1次転写ローラ85のうち、カラー1次転写ローラ85Y,85M,85Cをそれぞれが対向する画像形成ステーションY,M,Cから離間させるとともにモノクロ1次転写ローラ85Kのみを画像形成ステーションKに当接させることで、モノクロ画像形成ステーションKのみを転写ベルト81に当接させる。その結果、モノクロ1次転写ローラ85Kと画像形成ステーションKとの間にのみ1次転写位置が形成される。そして、適当なタイミングで前記1次転写バイアス発生部からモノクロ1次転写ローラ85Kに1次転写バイアスを印加することで、各感光体21の表面上に形成されたトナー像を、1次転写位置において転写ベルト81表面に転写してモノクロ画像を形成する。
駆動ローラ82は、転写ベルト8を図示矢印の方向に循環駆動するとともに、2次転写ローラ121のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ82の周面には、厚さ3mm程度、体積抵抗率が1000kΩ・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する2次転写バイアス発生部から2次転写ローラ121を介して供給される2次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ82に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、駆動ローラ82と2次転写ローラ121との当接部分(2次転写位置)へのシートが進入する際の衝撃が転写ベルト8に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。
給紙カセット77からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラ79対により給紙されたシートは、2次転写位置に給紙される。
2次転写ローラ121は、転写ベルト81に対して離当接自在に設けられ、2次転写ローラ駆動機構(図示省略)により離当接駆動される。定着ユニット13は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ131と、この加熱ローラ131を押圧付勢する加圧ローラ132とを有している。そして、その表面に画像が2次転写されたシートは、加熱ローラ131と加圧部132ローラとで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。こうして定着処理を受けたシートはハウジング本体1の上面部に設けられた排紙トレイ4に搬送される。
また、この装置では、従動ローラ83に対向してクリーナ部71が配設されている。クリーナ部71は、クリーナブレード711と廃トナーボックス713とを有する。クリーナブレード711は、その先端部を転写ベルト8を介して従動ローラ83に当接することで、2次転写後に転写ベルトに残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス713に回収される。また、クリーナブレード711及び廃トナーボックス713は、従動ローラ83と一体的に構成されている。したがって、次に説明するようにブレード対向ローラ83が移動する場合は、ブレード対向ローラ83と一緒にクリーナブレード711及び廃トナーボックス713も移動することとなる。
図3は、本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の概略を示す斜視図である。また、図4は、本発明にかかるラインヘッドの一実施形態の副走査方向の断面図である。本実施形態におけるラインヘッド29は、主走査方向XXを長手方向とするケース291を備えるとともに、かかるケース291の両端には、位置決めピン2911とねじ挿入孔2912が設けられている。そして、かかる位置決めピン2911を、感光体21を覆うとともに感光体21に対して位置決めされた感光体カバー(図示省略)に穿設された位置決め孔(図示省略)に嵌め込むことで、ラインヘッド29が感光体21に対して位置決めされる。そして更に、ねじ挿入孔2912を介して固定ねじを感光体カバーのねじ孔(図示省略)にねじ込んで固定することで、ラインヘッド29が感光体ドラム21に対して位置決め固定される。
ケース291は、感光体21の表面に対向する位置にマイクロレンズアレイ299を保持するとともに、その内部に、該マイクロレンズアレイ299に近い順番で、遮光部材297及びガラス基板293を備えている。また、ガラス基板293の裏面(ガラス基板293が有する2つの面のうちマイクロレンズアレイ299と逆側の面)には、複数の発光素子グループ295が設けられている。即ち、複数の発光素子グループ295は、ガラス基板293の裏面に、主走査方向XX及び副走査方向YYに互いに所定間隔だけ離れて2次元的に配置されている。ここで、複数の発光素子グループ295の各々は、複数の発光素子を2次元的に配列して構成されるが、これについては後に説明する。また、本実施形態では、発光素子として有機EL(Electro-Luminescence)を用いる。つまり、本実施形態では、ガラス基板293の裏面に有機ELを発光素子として配置している。そして、複数の発光素子それぞれから感光体ドラム21の方向に射出される光ビームは、ガラス基板293を介して遮光部材297へ向うこととなる。
遮光部材297には、複数の発光素子グループ295に対して一対一で複数の導光孔2971が穿設されている。また、かかる導光孔2971は、ガラス基板293の法線と平行な線を中心軸として遮光部材297を貫通する略円柱状の孔として穿設されている。よって、1つの発光素子グループ295に属する発光素子から出た光は全て同一の導光孔2971を介してマイクロレンズアレイ299へ向うとともに、異なる発光素子グループ295からでた光ビーム同士の干渉が遮光部材297により防止される。そして、遮光部材297に穿設された導光孔2971を通過した光ビームは、マイクロレンズアレイ299により、感光体21の表面にスポットとして結像されることとなる。なお、マイクロレンズアレイ299の具体的構成、及び、該マイクロレンズアレイ299による光ビームの結像状態については、後に詳述する。
図4に示すように、固定器具2914によって、裏蓋2913がガラス基板293を介してケース291に押圧されている。つまり、固定器具2914は、裏蓋2913をケース291側に押圧する弾性力を有するとともに、かかる弾性力により裏蓋2913を押圧することで、ケース291の内部を光密に(つまり、ケース291内部から光が漏れないように、及び、ケース291の外部から光が侵入しないように)密閉している。なお、固定器具2914は、ケース291の長手方向に複数箇所設けられている。また、発光素子グループ295は、封止部材294により覆われている。
図5は、マイクロレンズアレイの概略を示す斜視図である。また、図6は、マイクロレンズアレイの主走査方向の断面図である。マイクロレンズアレイ299は、ガラス基板2991を有するとともに、該ガラス基板2991を挟むように一対一で配置された2枚のレンズ2993A,2993Bにより構成されるレンズ対を複数有している。なお、これらレンズ2993A,2993Bは樹脂により形成することができる。
つまり、ガラス基板2991の表面2991Aには複数のレンズ2993Aが配置されるとともに、複数のレンズ2993Aに一対一で対応するように、複数のレンズ2993Bがガラス基板2991の裏面2991Bに配置されている。また、レンズ対を構成する2枚のレンズ2993A,2993Bは、相互に光軸OAを共通にする。また、これら複数のレンズ対は、複数の発光素子グループ295に一対一で配置されている。なお、この明細書では、一対一の対を成すレンズ対2993A,2993Bと、かかるレンズ対によって挟まれたガラス基板2991とから成る光学系を「マイクロレンズML」と称することとする。そして、これら複数のレンズ対(マイクロレンズML)は、発光素子グループ295の配置に対応して、主走査方向XX及び副走査方向YYに互いに所定間隔だけ離れて2次元的に配置されている。
図7は、複数の発光素子グループの配置を示す図である。本実施形態では、主走査方向XXに4個の発光素子2951を所定間隔毎に並べて構成される発光素子列L2951を、副走査方向YYに2個並べて、1つの発光素子グループ295を構成している。つまり、同図の2点鎖線で示されるマイクロレンズMLに対応して8個の発光素子2951が、発光素子グループ295を構成している。そして、複数の発光素子グループ295は次のように配置されている。
つまり、主走査方向XXに発光素子グループ295を所定個数(2個以上)並べて構成される発光素子グループ列L295(グループ列)が副走査方向YYに3個並ぶように、発光素子グループ295は2次元的に配置されている。また、全ての発光素子グループ295は、互いに異なる主走査方向位置に配置されている。更に、主走査方向位置が隣り合う発光素子グループ(例えば、発光素子グループ295C1と発光素子グループ295B1)の副走査方向位置が互いに異なるように、複数の発光素子グループ295は配置されている。なお、本明細書において、発光素子2951の幾何重心点を発光素子2951の位置とする。よって、2個の発光素子の間の距離は、各発光素子の幾何重心間距離を意味する。また、本明細書において「発光素子グループの幾何重心」とは、同一の発光素子グループ295に属する全ての発光素子位置の幾何重心を意味する。また、主走査方向位置及び副走査方向位置とはそれぞれ注目する位置の主走査方向成分及び副走査方向成分を意味する。
そして、かかる発光素子グループ295の配置に対応して、遮光部材297に導光孔2971が穿設されるとともに、レンズ2993A,2993Bで構成されるレンズ対が配置される。つまり、本実施形態においては、発光素子グループ295の重心位置と、導光孔2971の中心軸と、レンズ2993A,2993Bで構成されるレンズ対の光軸OAとは、略一致するように構成されている。そして、発光素子グループ295の発光素子2951から射出された光ビームは、対応する導光孔2971を介してマイクロレンズアレイ299に入射するとともに、該マイクロレンズアレイ299により感光体ドラム21の表面にスポットとして結像される。
図8は、本実施形態におけるマイクロレンズアレイの結像状態を示す図である。また、同図では、マイクロレンズアレイ299の結像特性を示すために、発光素子グループ295の幾何重心E0と、該幾何重心E0より所定間隔だけ離れた位置E1,E2とから射出された光ビームの軌跡を表している。かかる軌跡が示すように、各位置から射出された光ビームは、ガラス基板293の裏面に入射した後、該ガラス基板293の表面から射出される。そして、ガラス基板293の表面から射出された光ビームはマイクロレンズアレイ299を介して感光体ドラム表面(被走査面)に到達する。
図8が示すように、発光素子グループの幾何重心位置E0から射出される光ビームは、感光体ドラム21の表面とレンズ2993A,2993Bの光軸OAとの交点I0に結像される。これは、上述の通り、本実施形態では、発光素子グループ295の幾何重心位置E0(発光素子グループ295の位置)がレンズ2993A,2993Bの光軸OAの上に在ることに起因するものである。また、位置E1,E2から射出される光ビームは、それぞれ感光体ドラム21の表面の位置I1,I2に結像される。つまり、位置E1から射出される光ビームは、主走査方向XXにおいてレンズ2993A,2993Bの光軸OAを挟んで逆側の位置I1に結像されるとともに、位置E2から射出される光ビームは、主走査方向XXにおいてレンズ2993A,2993Bの光軸OAを挟んで逆側の位置I2に結像される。即ち、互いに光軸を共通にするレンズ2993A,2993Bから成るレンズ対と、該レンズ対に挟まれるガラス基板2991とで構成された結像レンズは、反転特性を有するいわゆる反転光学系である。
また、図8が示すように、位置E1,E0の間の距離と比較して、光ビームが結像される位置I1,I0の間の距離は長い。即ち、本実施形態における上記光学系の倍率(光学倍率)の絶対値は1より大きい。つまり、本実施形態における上記光学系は、拡大特性を有するいわゆる拡大光学系である。このように本実施形態では、互いに光軸を共通にするレンズ2993A,2993Bから成るレンズ対と、該レンズ対に挟まれるガラス基板2991とで構成された光学系であるマイクロレンズMLが、本発明における「結像レンズ」として機能している。
図9は、本実施形態における発光素子の配置の詳細を示す図である。図9において符号CG2951は、発光素子2951の幾何重心(発光素子2951の位置)を表す。また、符号CG295は、発光素子グループ295に属する8個の発光素子2951各々の位置全ての幾何重心(発光素子グループ295の幾何重心)を表す。図9が示すように、本実施形態では、主走査方向XXに所定間隔毎に4個の発光素子を並べて構成される発光素子列L2951が副走査方向YYに2個並ぶように、8個の発光素子2951が2次元的に配置されている。そして、同一の発光素子グループ内において、8個の発光素子2951の主走査方向XXの位置がそれぞれ異なるとともに、主走査方向XXの位置が隣り合う2個の発光素子2951が互いに異なる発光素子列L2951に属するように、これら2つの発光素子列L2951を副走査方向YYに並べている。このように、本実施形態では、同一の発光素子グループに属する8個の発光素子2951が、本発明における「複数の発光素子」に相当する。
また、図9において、符号Gxは、1つの発光素子グループ295における、主走査方向XXに最上流の発光素子2951と最下流の発光素子2951との距離(主走査グループ幅)を表す。また、符号Gyは、1つの発光素子グループ295における、副走査方向YYに最上流の発光素子2951の位置と最下流の発光素子2951の位置との距離(副走査グループ幅)を表す。そして、図9が示すように、本実施形態では、主走査グループ幅Gxが副走査グループ幅Gyより大きく設定されている。つまり、各発光素子グループ295は主走査方向XXを長軸とする扁平配列構造を有している。具体的には、本実施形態では、Gx=0.148mm、Gy=0.021mmに設定されている。
図10は、本実施形態における、隣り合う発光素子グループ間の関係を示す図である。図10において、符号Pxは、主走査方向XXの位置が隣り合う2個の発光素子グループ295それぞれの幾何重心CG295の間の距離(主走査グループピッチ)を表している。また、符号Pyは、副走査方向YYの位置が隣り合う2個の発光素子グループ295それぞれの幾何重心CG295の間の距離(副走査グループピッチ)を表している。そして、同図が示すように、本実施形態では、主走査グループピッチPxは副走査グループピッチPyよりも大きく設定されている。具体的には、本実施形態では、Px=1.016mm、Py=0.9mmに設定されている。
図11は、上述のラインヘッドによるスポット形成動作を示す図である。以下に、図7、図11を用いて本実施形態におけるラインヘッドによるスポット形成動作を説明する。また、発明の理解を容易にするため、ここでは主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する場合について説明する。本実施形態では、感光体21(潜像担持体)の表面(被走査面)を副走査方向YYに搬送しながら、複数の発光素子を所定のタイミングで発光させることで、主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
つまり、本実施形態のラインヘッドでは、副走査方向位置Y1〜Y6の各位置に対応して、副走査方向YYに6個の発光素子列L2951が並べて配置されている(図7)。そこで、本実施形態では、同一の副走査方向位置にある発光素子列L2951は、略同一のタイミングで発光させるとともに、異なる副走査方向位置にある発光素子列L2951は、互いに異なるタイミングで発光させる。より具体的には、副走査方向位置Y1〜Y6の順番で、発光素子列L2951を発光させる。そして、感光体ドラム21の表面を副走査方向YYに搬送しながら、上述の順番で発光素子列L2951を発光させることで、該表面の主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
かかる動作を、図7、11を用いて説明する。まず最初に、副走査方向YYに最上流の発光素子グループ295A1,295A2,295A3,…に属する副走査方向位置Y1の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転拡大特性を有する「結像レンズ」により、反転されつつ拡大されて感光体ドラム表面に結像される。つまり、図11の「1回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。なお、図11において、白抜きの丸印は、未だ形成されておらず今後形成される予定のスポットを表す。また、同図において、符号295C1,295B1,295A1,295C2でラベルされたスポットは、それぞれに付された符号に対応する発光素子グループ295により形成されるスポットであることを示す。
次に、同発光素子グループ295A1,295A2,295A3,…に属する副走査方向位置Y2の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転拡大特性を有する「結像レンズ」により、反転されつつ拡大されて感光体ドラム表面に結像される。つまり、図11の「2回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。ここで、感光体ドラム21の表面の搬送方向が副走査方向YYであるのに対して、副走査方向YYの下流側の発光素子列L2951から順番に(つまり、副走査方向位置Y1,Y2の順番に)発光させたのは、「結像レンズ」が反転特性を有することに対応するためである。
次に、副走査方向上流側から2番目の発光素子グループ295B1,295B2,295B3,…に属する副走査方向位置Y3の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転拡大特性を有する「結像レンズ」により、反転されつつ拡大されて感光体ドラム表面に結像される。つまり、図11の「3回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
次に、同発光素子グループ295B1,295B2,295B3,…に属する副走査方向位置Y4の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転拡大特性を有する「結像レンズ」により、反転されつつ拡大されて感光体ドラム表面に結像される。つまり、図11の「4回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
次に、副走査方向最下流の発光素子グループ295C1,295C2,295C3,…に属する副走査方向位置Y5の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転拡大特性を有する「結像レンズ」により、反転されつつ拡大されて感光体ドラム表面に結像される。つまり、図11の「5回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。
そして最後に、同発光素子グループ295C1,295C2,295C3,…に属する副走査方向位置Y6の発光素子列L2951の発光素子2951を発光させる。そして、かかる発光動作により射出される複数の光ビームは、上述の反転拡大特性を有する「結像レンズ」により、反転されつつ拡大されて感光体ドラム表面に結像される。つまり、図11の「6回目」のハッチングパターンの位置にスポットが形成される。このように、1〜6回目までの発光動作を実行することで、主走査方向XXに伸びる直線上に複数のスポットを並べて形成する。
このように、本実施形態におけるラインヘッドでは、それぞれが複数の発光素子2951を有する複数の発光素子グループ295と、該複数の発光素子グループ295に一対一で対応して配置されるとともに各々がそれに対応する発光素子グループ295に属する複数の発光素子2951各々から射出される光ビームを感光体ドラム表面(被走査面)に結像する複数のマイクロレンズML(結像レンズ)とを備える。そして、複数の発光素子グループ295及び複数の発光素子2951は、次のように配置されている。つまり、複数の発光素子グループ295は、2個以上の発光素子グループ295を主走査方向XXに並べて成るグループ列L295が副走査方向YYに複数並ぶように2次元的に配置されている。また、同一の発光素子グループ295に属する複数の発光素子2951は、2個以上の発光素子2951を主走査方向XXに並べて構成される発光素子列L2951が副走査方向YYに複数並ぶように2次元的に配置されている。
また、上記ラインヘッド29は、主走査グループ幅Gxが副走査グループ幅Gyより大きくなるように構成されている。かかるラインヘッド29では、発光素子グループ295が主走査方向XXを長軸とする扁平配列構造を有しているため、主走査方向へのクロストークが発生する可能性がある。つまり、このように発光素子グループ295が構成された場合、主走査方向XXにおける発光素子グループ295の端部に位置する発光素子2951と、該発光素子2951に対応する結像レンズに主走査方向に隣り合う結像レンズとの距離Δが小さくなる傾向にある。よって、かかる発光素子グループ295の端部に位置する発光素子2951から射出された光ビームが、該発光素子2951に対応する結像レンズに主走査方向に隣り合う結像レンズにも入射するという、主走査方向XXへのクロストークが発生する可能性がある。そして、かかるクロストークが発生すると、良好なスポット形成が実現できない可能性がある。次に、かかる課題と該課題の解決手段について図を用いて説明する。
図12は、本発明の原理を示す模式図である。図12において、実線円2993B及び2993BTは、マイクロレンズML(結像レンズ)の構成部材の1つであるレンズ2993Bを表している。なお上述の通り、該レンズ2993Bは発光素子グループ295に対応して配置されている。本実施形態のラインヘッドのように、発光素子グループ295が主走査方向XXを長軸とする扁平配列構造を有する場合においては、主走査方向XXへのクロストークが発生する可能性がある。つまり、発光素子グループ295の端部に位置する発光素子2951Tから射出された光ビームが、該発光素子2951Tに対応する結像レンズに主走査方向XXに隣り合う結像レンズにもレンズ2993BTを介して入射する可能性がある。これに対して、上記ラインヘッドは次のように構成している。つまり、主走査方向XXの位置が隣り合う2個の発光素子グループ295それぞれの幾何重心CG295の間の距離を主走査グループピッチPxと、副走査方向YYの位置が隣り合う2個の発光素子グループ295それぞれの幾何重心の間の距離を副走査グループピッチPyと定義したとき、主走査グループピッチPxが副走査グループピッチPyより大きくなるように構成されている。よって、主走査方向位置が隣り合う2個の発光素子グループの間の距離Pxが十分に確保される。その結果、主走査方向XXにおける発光素子グループ295の端部に位置する発光素子2951Tと、該発光素子2951Tに対応する結像レンズに主走査方向XXに隣り合う結像レンズとの距離Δも十分に確保されることとなる。したがって、発光素子グループ295の端部に位置する発光素子2951Tから射出された光ビームが、該発光素子2951Tに対応する結像レンズに主走査方向XXに隣り合う結像レンズにも入射するという、主走査方向XXへのクロストークを抑制することが可能となり、良好なスポット形成の実現が可能となる。
ところで、上記ラインヘッド29は、発光素子グループ295の発光素子2951から射出された光ビームをマイクロレンズML(結像レンズ)により結像することで、被走査面にスポットを形成する。この際、ラインヘッド29は、所定の解像度を実現するように被走査面にスポットを形成する。換言すれば、被走査面で互いに隣接するスポット間の距離は、予め設定された解像度を実現するように設定されている。よって、結像レンズは、かかるスポット間距離を実現すべく、発光素子グループ295が有する複数の発光素子2951から射出される光ビームを所定の倍率(光学倍率)で被走査面にスポットとして結像する。そして、上記実施形態にかかるラインヘッド29では、結像レンズとして、倍率の絶対値が1より大きい拡大光学系を用いている。よって、主走査方向XXへのクロストークを、より効果的に抑制することが可能となり、より良好なスポット形成の実現が可能となる。この理由について説明する。
まず、上記理由を説明するにあたり、結像レンズが拡大光学系(倍率の絶対値が1より大きい結像レンズ)である場合と縮小光学系(倍率の絶対値が1より小さい結像レンズ)である場合とで、上述のような解像度実現のために求められる発光素子グループ295の構成について考える。結像レンズが拡大光学系の場合、主走査方向XXに隣り合う2個の発光素子2951から射出された光ビームは、拡大されながら感光体表面(被走査面)に2個のスポットとして形成される。つまり、これら2個の発光素子間距離に比べて、感光体表面の2個のスポット間距離は大きい。一方、結像レンズが縮小光学系の場合における発光素子間距離とスポット間距離との関係は、拡大光学系の場合と逆となる。つまり、2個の発光素子間距離に比べて、感光体表面の2個のスポット間距離は小さい。よって、同じ解像度を実現する(つまり、同じスポット間距離を実現する)にあたっては、拡大光学系を用いた場合は、主走査方向XXに隣り合う発光素子間距離は小さいことが求められるのに対して、縮小光学系を用いた場合は、主走査方向XXに隣り合う発光素子間距離は大きいことが求められる。その結果、拡大光学系を用いた場合は、主走査グループ幅Gxが小さい発光素子グループ295が求められるのに対して、縮小光学系を用いた場合は、主走査グループ幅Pxが大きい発光素子グループが求められることとなる。
そこで、上記実施形態におけるラインヘッドでは、結像レンズの倍率の絶対値を1より大きい値に設定している。なんとなれば、このように構成することで、上述のような、発光素子グループ295の端部に位置する発光素子2951Tから射出された光ビームが、該発光素子2951Tに対応する結像レンズに主走査方向XXに隣り合う結像レンズにも入射するという主走査方向XXへのクロストークを、より効果的に抑制することが可能となり、より良好なスポット形成の実現が可能となるからである。つまり、上述の議論が示すとおり、結像レンズとして拡大光学系を用いた場合、発光素子グループ295の主走査グループ幅Gxを小さくすることができる。よって、主走査方向XXにおける発光素子グループ295の端部に位置する発光素子2951Tと、該発光素子2951Tに対応する結像レンズに主走査方向XXに隣り合う結像レンズとの距離Δを大きくすることが可能となる。したがって、発光素子グループ295の端部に位置する発光素子2951から射出された光ビームが、該発光素子2951に対応する結像レンズに主走査方向XXに隣り合う結像レンズにも入射するという主走査方向XXへのクロストークを、より効果的に抑制することが可能となり、より良好なスポット形成の実現が可能となる。
また、上記実施形態では、1つの発光素子グループ295において、発光素子グループ295の幾何重心CG295に対して該発光素子グループ295に属する複数の発光素子2951が対称に配置されている。そして、上記実施形態では、発光素子グループ295の位置が対応する結像レンズの光軸OAの上にあるように構成している。なんとなれば、発光素子グループ295の端部に位置する発光素子2951から射出された光ビームが、該発光素子2951に対応する結像レンズに主走査方向XXに隣り合う結像レンズにも入射するという主走査方向XXへのクロストークを、より効果的に抑制することが可能となり、より良好なスポット形成の実現が可能となるからである。この理由について説明する。
図13は、発光素子グループの位置が結像レンズの光軸と一致している場合を示す図であり、図14は、発光素子グループの位置が結像レンズの光軸と一致していない場合を示す図である。発光素子グループ295は、主走査方向XXの両端部それぞれに発光素子2951を有する。また、上述ように構成されたラインヘッド29では、発光素子グループ295の位置を対称軸として複数の発光素子2951を対称配置するとともに、結像レンズの光軸OA(レンズ2993Bの光軸)と該対称軸とを一致させている。なお、図13、14において結像レンズの光軸OAは、各レンズ2993Bの略中央に位置しており、縦横に伸びる2つの1点鎖線の交点に位置している。よって、上記実施形態のように構成されたラインヘッド29では、結像レンズの光軸OAから主走査方向両端部の各発光素子2951TD,2951TUまでの距離は、互いに等しくなる(図13)。よって、主走査方向他方端部の発光素子2951TUからレンズ2993BUまでの距離ΔUと、主走査方向一方端部の発光素子2951TDからレンズ2993BDまでの距離ΔDとは等しい。
一方、発光素子グループ295の対称軸と結像レンズの光軸とが一致せずに、対称軸が光軸に対して主走査方向の何れかにずれているような場合、即ち、図14のような場合は、上記距離関係が異なってくる。図14では、発光素子グループの幾何重心CG295が、結像レンズの光軸OA(レンズ2993の光軸)に対して主走査方向XXの上流側にずれている。よって、主走査方向他方端部の発光素子2951TUからレンズ2993BUまでの距離ΔUが、主走査方向一方端部の発光素子2951TDからレンズ2993BDまでの距離ΔDより小さい。つまり、発光素子2951TUと結像レンズとの距離が短くなる。その結果、発光素子2951TUから射出された光ビームが、レンズ2993BUに入射する可能性が高くなる。つまり、上述の主走査方向XXへのクロストークの発生する可能性が高くなる。
上述の議論が示すように、発光素子グループの幾何重心CG295が、対応する結像レンズの光軸OAと一致しない場合、主走査方向XXへのクロストークの発生する可能性が高くなる。これに対して上記実施形態では、発光素子グループ295の位置が対応する結像レンズの光軸OAの上にあるように構成している。よって、発光素子グループ295の端部に位置する発光素子2951から射出された光ビームが、該発光素子2951に対応する結像レンズに主走査方向XXに隣り合う結像レンズにも入射するという主走査方向XXへのクロストークを、より効果的に抑制することが可能となり、より良好なスポット形成の実現が可能となっている。
また、上述してきたラインヘッドを用いる本実施形態の画像形成装置は、上記ラインヘッドを用いて感光体ドラム表面(潜像担持体表面)にスポットを形成する。つまり、クロストークを抑制しながら、感光体ドラム表面に潜像を形成することができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。つまり、上記実施形態では、図7に示すように発光素子グループ295を構成しているが、発光素子グループ295の構成の態様としてはこれに限られない。要は、主走査グループ幅Gxが副走査グループ幅Gyより大きく設定されているラインヘッドにおいて、主走査グループピッチPxが副走査グループピッチPyより大きくなるように構成することで、主走査方向XXへのクロストークを抑制して良好なスポット形成を実現することが可能となる。
また、上記実施形態では、発光素子2951として有機ELを用いたが、発光素子2951の具体的構成はこれに限られるものではなく、例えばLED(Light Emitting Diode)を発光素子2951として用いても良い。
また、上記実施形態では、カラー画像形成装置に本発明が適用されているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、いわゆる単色画像を形成するモノクロ画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(架橋型ポリエステル樹脂の合成)
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて240℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が160℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 3.9 質量部
イソフタル酸 9.06質量部
エチレングリコール 2.54質量部
ネオペンチルグリコール 4.26質量部
テトラブチルチタネート 0.1 質量部
エピクロン830 0.3 質量部
(大日本インキ化学工業製ビスフェノールF型エポキシ樹脂エポキシ当量170(g/eq)
カージュラE 0.1 質量部
(シェルジャパン製アルキルグリシジルエステル)エポキシ当量250(g/eq)
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて240℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が160℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 3.9 質量部
イソフタル酸 9.06質量部
エチレングリコール 2.54質量部
ネオペンチルグリコール 4.26質量部
テトラブチルチタネート 0.1 質量部
エピクロン830 0.3 質量部
(大日本インキ化学工業製ビスフェノールF型エポキシ樹脂エポキシ当量170(g/eq)
カージュラE 0.1 質量部
(シェルジャパン製アルキルグリシジルエステル)エポキシ当量250(g/eq)
得られた架橋型ポリエステル樹脂は、無色の固体であり、酸価11.0、ガラス転移温度(Tg)60℃、軟化点(T1/2)が178℃であった。
また、架橋型ポリエステル樹脂の重量平均分子量をGPC測定装置(東ソー製HLC−8120GPC)によって、分離カラムとして東ソー製TSK−GEL G5000HXL・G4000HXL・G3000HXL・G2000HXLを組み合わせて使用し、カラム温度:40℃、溶媒:テトラヒドロフラン、溶媒濃度0.5質量%、フィルター:0.2μm、流量:1ml/minにて測定し標準ポリスチレンを用いて換算して分子量を求めたところ、重量平均分子量は250000であった。
また、架橋型ポリエステル樹脂の重量平均分子量をGPC測定装置(東ソー製HLC−8120GPC)によって、分離カラムとして東ソー製TSK−GEL G5000HXL・G4000HXL・G3000HXL・G2000HXLを組み合わせて使用し、カラム温度:40℃、溶媒:テトラヒドロフラン、溶媒濃度0.5質量%、フィルター:0.2μm、流量:1ml/minにて測定し標準ポリスチレンを用いて換算して分子量を求めたところ、重量平均分子量は250000であった。
(直鎖型ポリエステル樹脂の合成)
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて210℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が87℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 5.31質量部
イソフタル酸 7.97質量部
エチレングリコール 2.6 質量部
ネオペンチルグリコール 4.37質量部
テトラブチルチタネート 0.1 質量部
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて210℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が87℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 5.31質量部
イソフタル酸 7.97質量部
エチレングリコール 2.6 質量部
ネオペンチルグリコール 4.37質量部
テトラブチルチタネート 0.1 質量部
得られた直鎖型ポリエステル樹脂は、無色の固体であり、酸価10.0、ガラス転移温度(Tg)46℃、軟化点(T1/2)が95℃であった。
また、架橋型ポリエステル樹脂の分子量の測定と同様にして直鎖型ポリエステル樹脂の分子量を測定したところ、重量平均分子量5200であった。
また、架橋型ポリエステル樹脂の分子量の測定と同様にして直鎖型ポリエステル樹脂の分子量を測定したところ、重量平均分子量5200であった。
(樹脂母粒子1の作製)
ワックスマスター分散液の調製
カルナウバワックス((株)加藤洋行製カルナウバワックス1号)30質量部と先に作製した直鎖型ポリエステル樹脂70質量部とメチルエチルケトン150質量部とをデスパーで予備混合した後、スターミルLMZ−10(アシザワファインテック製)で微細化を行い、固形分含有量40質量%のワックスマスター分散液を調製した。なお、この組成は、直鎖型ポリエステル樹脂/ワックス/メチルエチルケトン=28/12/60である。
ワックスマスター分散液の調製
カルナウバワックス((株)加藤洋行製カルナウバワックス1号)30質量部と先に作製した直鎖型ポリエステル樹脂70質量部とメチルエチルケトン150質量部とをデスパーで予備混合した後、スターミルLMZ−10(アシザワファインテック製)で微細化を行い、固形分含有量40質量%のワックスマスター分散液を調製した。なお、この組成は、直鎖型ポリエステル樹脂/ワックス/メチルエチルケトン=28/12/60である。
着色剤マスターチップの調製
シアン顔料(大日本インキ化学工業(株)製Ket Blue104)を2000質量部と直鎖型ポリエステル樹脂を2000質量部とを、ST/AO撹拌羽根を取り付けた20Lヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)製)へ投入し、698min-1で2分間撹拌し混合物を得た。該混合物を、オープンロール連続押し出し混練機(三井鉱山(株)製ニーデックスMOS140−800)を用いて、溶融混練し着色剤マスターチップを調製した。
また、得られたマスターチップを直鎖型ポリエステル樹脂及びメチルエチルケトンで希釈し、400倍の光学顕微鏡で着色剤の微分散状態、粗大粒子の有無を観察したところ、粗大粒子がなく、均一に微分散していた。マスターチップの組成は、質量比で着色剤/直鎖型ポリエステル樹脂=50/50であった。
シアン顔料(大日本インキ化学工業(株)製Ket Blue104)を2000質量部と直鎖型ポリエステル樹脂を2000質量部とを、ST/AO撹拌羽根を取り付けた20Lヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)製)へ投入し、698min-1で2分間撹拌し混合物を得た。該混合物を、オープンロール連続押し出し混練機(三井鉱山(株)製ニーデックスMOS140−800)を用いて、溶融混練し着色剤マスターチップを調製した。
また、得られたマスターチップを直鎖型ポリエステル樹脂及びメチルエチルケトンで希釈し、400倍の光学顕微鏡で着色剤の微分散状態、粗大粒子の有無を観察したところ、粗大粒子がなく、均一に微分散していた。マスターチップの組成は、質量比で着色剤/直鎖型ポリエステル樹脂=50/50であった。
着色樹脂溶液の調製
ワックスマスター分散液10.8質量部、着色剤マスターチップ10.4質量部、架橋型ポリエステル樹脂12質量部、直鎖型ポリエステル樹脂10質量部、メチルエチルケトン8.65質量部を加え、温度を40〜45℃に保持して撹拌機(アサダ鉄工所製デスパー翼径230mm)によって777min-1の撹拌速度で2時間の間混合し、溶解・分散を行った。
得られた混合物には、更にメチルエチルケトンを加え、固形分含有量を65質量%に調製し、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸系乳化剤(第一工業製薬(株)製ネオゲンSC−F)0.22質量部を添加、溶解・分散してシアン顔料を含んだ着色樹脂溶液を調製した。
ワックスマスター分散液10.8質量部、着色剤マスターチップ10.4質量部、架橋型ポリエステル樹脂12質量部、直鎖型ポリエステル樹脂10質量部、メチルエチルケトン8.65質量部を加え、温度を40〜45℃に保持して撹拌機(アサダ鉄工所製デスパー翼径230mm)によって777min-1の撹拌速度で2時間の間混合し、溶解・分散を行った。
得られた混合物には、更にメチルエチルケトンを加え、固形分含有量を65質量%に調製し、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸系乳化剤(第一工業製薬(株)製ネオゲンSC−F)0.22質量部を添加、溶解・分散してシアン顔料を含んだ着色樹脂溶液を調製した。
転送乳化工程
翼径230mmの撹拌翼を有する撹拌機(アサダ鉄工所製デスパー)を備えた円筒型の容器に着色樹脂溶液の46.37質量部(固形分30質量部)を仕込み、次いで塩基性化合物として、1規定アンモニア水5質量部を加えて、777min-1にて充分に撹拌した後、温度を35℃に調整した。
次いで、撹拌速度を1100min-1に変更して37.25質量部の水を1.0質量部/minの速度で滴下した。この時の撹拌翼の周速は13.2m/sであった。水を添加して行くにつれ、系の粘度は上昇していったが、水は滴下と同時に系内に取り込まれ、撹拌混合を均一に行うことができた。
翼径230mmの撹拌翼を有する撹拌機(アサダ鉄工所製デスパー)を備えた円筒型の容器に着色樹脂溶液の46.37質量部(固形分30質量部)を仕込み、次いで塩基性化合物として、1規定アンモニア水5質量部を加えて、777min-1にて充分に撹拌した後、温度を35℃に調整した。
次いで、撹拌速度を1100min-1に変更して37.25質量部の水を1.0質量部/minの速度で滴下した。この時の撹拌翼の周速は13.2m/sであった。水を添加して行くにつれ、系の粘度は上昇していったが、水は滴下と同時に系内に取り込まれ、撹拌混合を均一に行うことができた。
また、水26質量部を添加した段階で粘度が急激に低下する転相点が観察された。更に、水を添加した後、スラリーを光学顕微鏡で観察すると、樹脂は溶解しており、着色剤分散質とワックス分散質が分散している状態が観察されたが、未乳化物は観察されなかった。着色剤分散質、ワックス分散質は水性媒体中に安定に分散していることから、分散質の表面には樹脂が吸着していると考えられる。この時、系内の状態は均一であり、添加による粗大粒子の発生は見られなかった。
合一工程
翼径340mmのマックスブレンド翼(登録商標)を設けたの円筒容器に、転相乳化工程で得られた乳化懸濁液を移送した後、撹拌速度を85min-1に保持した状態で温度を25℃に調整した。その後撹拌速度を120min-1に上昇し、第1段目の電解質水溶液として3.5質量%の硫酸ナトリウム水溶液の12質量部を、1kg/minの速度で滴下した。滴下終了5分後に撹拌速度を85min-1に低下して5分間の撹拌を行った後に、撹拌速度を65min-1に低下して5分間の撹拌を行った。次いで、撹拌速度を47min-1に低下して30分間の撹拌を継続し、Dvが2.9μm、Dv/Dnが1.09の樹脂母粒子1が作製された。
翼径340mmのマックスブレンド翼(登録商標)を設けたの円筒容器に、転相乳化工程で得られた乳化懸濁液を移送した後、撹拌速度を85min-1に保持した状態で温度を25℃に調整した。その後撹拌速度を120min-1に上昇し、第1段目の電解質水溶液として3.5質量%の硫酸ナトリウム水溶液の12質量部を、1kg/minの速度で滴下した。滴下終了5分後に撹拌速度を85min-1に低下して5分間の撹拌を行った後に、撹拌速度を65min-1に低下して5分間の撹拌を行った。次いで、撹拌速度を47min-1に低下して30分間の撹拌を継続し、Dvが2.9μm、Dv/Dnが1.09の樹脂母粒子1が作製された。
(樹脂母粒子2の作製)
樹脂母粒子1を作製する際の合一工程で、3.5質量%の硫酸ナトリウム水溶液の12質量部を3kg/minの速度で滴下した以外は、樹脂母粒子1の作成条件と同一の条件で、Dvが3.1μm、Dv/Dnが1.15の樹脂母粒子2が作製された。
樹脂母粒子1を作製する際の合一工程で、3.5質量%の硫酸ナトリウム水溶液の12質量部を3kg/minの速度で滴下した以外は、樹脂母粒子1の作成条件と同一の条件で、Dvが3.1μm、Dv/Dnが1.15の樹脂母粒子2が作製された。
(樹脂母粒子3の作製)
樹脂母粒子1を作製する際の合一工程で、3.5質量%の硫酸ナトリウム水溶液の12質量部を6kg/minの速度で滴下した以外は、樹脂母粒子1の作成条件と同一の条件で、Dvが3.2μm、Dv/Dnが1.25の樹脂母粒子3が作製された。
樹脂母粒子1を作製する際の合一工程で、3.5質量%の硫酸ナトリウム水溶液の12質量部を6kg/minの速度で滴下した以外は、樹脂母粒子1の作成条件と同一の条件で、Dvが3.2μm、Dv/Dnが1.25の樹脂母粒子3が作製された。
(樹脂母粒子4の作製)
樹脂母粒子1を作製する際の合一工程で、最後の攪拌(撹拌速度を47min-1)の時間を10分間とした以外は、樹脂母粒子1の作成条件と同一の条件で、Dvが1.9μm、Dv/Dnが1.09の樹脂母粒子4が作製された。
樹脂母粒子1を作製する際の合一工程で、最後の攪拌(撹拌速度を47min-1)の時間を10分間とした以外は、樹脂母粒子1の作成条件と同一の条件で、Dvが1.9μm、Dv/Dnが1.09の樹脂母粒子4が作製された。
(樹脂母粒子5の作製)
樹脂母粒子1を作製する際の合一工程の後、以下に示す第2段の合一工程を実施した。
撹拌速度を120min-1に調整し、濃度5質量%の硫酸ナトリウム水溶液を第2段目の電解質として、1kg/minの速度で2質量部滴下した。滴下終了5分後に撹拌速度を85min-1に調整して5分間の撹拌を継続した後に、撹拌速度を65min-1に低下して5分間の撹拌をした。次いで、撹拌速度47min-1に調整して20分間の撹拌を継続し、Dvが4.1μm、Dv/Dnが1.09の樹脂母粒子5が作製された。
樹脂母粒子1を作製する際の合一工程の後、以下に示す第2段の合一工程を実施した。
撹拌速度を120min-1に調整し、濃度5質量%の硫酸ナトリウム水溶液を第2段目の電解質として、1kg/minの速度で2質量部滴下した。滴下終了5分後に撹拌速度を85min-1に調整して5分間の撹拌を継続した後に、撹拌速度を65min-1に低下して5分間の撹拌をした。次いで、撹拌速度47min-1に調整して20分間の撹拌を継続し、Dvが4.1μm、Dv/Dnが1.09の樹脂母粒子5が作製された。
(樹脂母粒子6の作製)
樹脂母粒子1を作製する際の合一工程で、最後の攪拌(撹拌速度を47min-1)の時間を60分間とした以外は、樹脂母粒子1の作成条件と同一の条件で、Dvが7μm、Dv/Dnが1.09の樹脂母粒子6が作製された。
樹脂母粒子1を作製する際の合一工程で、最後の攪拌(撹拌速度を47min-1)の時間を60分間とした以外は、樹脂母粒子1の作成条件と同一の条件で、Dvが7μm、Dv/Dnが1.09の樹脂母粒子6が作製された。
(実施例1〜8、比較例1〜11)
樹脂母粒子1〜6のそれぞれ100gに、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された体積平均粒径が12nmの負帯電性シリカである日本アエロジル(株)製RX200を2g、アミノシランで表面処理された体積平均粒径が40nmの正帯電性シリカである日本アエロジル(株)製NA50H、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された体積平均粒径が40nmの非単分散シリカである日本アエロジル(株)製RX50、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された体積平均粒径が300nmの単分散シリカである日本触媒(株)製KE−P30を表1に示す量で添加し、1リットルのジューサーで、1000min-1で3分間攪拌した。次いで、表1に示す量のジメチルシリコーンオイル(信越化学工業(株)製KF−96−200CS)をジューサーに添加し、10000min-1で3分間攪拌し、トナーを作製した。
一方、図1の画像形成装置において、直径18mmの現像ローラの両端に、スペーサーとして厚み50μmのアセテートテープを巻き、直径40mmの感光体と現像ローラの間に50μmの現像ギャップが儲けられた現像装置と上記されるラインヘッドを有する画像形成装置を作製した。
作製したトナー100gを当該画像形成装置の現像カートリッジに入れ、印字試験を行った。6000枚印字後の結果が表1に示されている。印字試験の条件は、次に示す条件以外はLP9000Cと同じ条件である。
トナー搬送量;(トナー直径μm)×0.08mg/cm2
現像条件;Vdc−300V、Vpp−1000Vの交流バイアスを6000Hzで印加
露光パワー;0.5μJ/cm2
平均露光スポット径;1/e2で30μm
樹脂母粒子の粒径は、ホソカワミクロン(株)製PFIA−2000により測定された。
トナーのかさ密度は、JIS Z 7302−9に従って測定された。
感光体と現像ローラに粘着テープを貼り付け、粘着テープに張り付いたトナーの量を測定し、現像効率=(感光体上のトナー量)/(現像ローラ上のトナー量)を求めた。
A3のベタ30%濃度のハーフ印刷を行い、ランダムに20カ所のOD値を測定し、最大OD値差を現像ムラとして測定した。
樹脂母粒子1〜6のそれぞれ100gに、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された体積平均粒径が12nmの負帯電性シリカである日本アエロジル(株)製RX200を2g、アミノシランで表面処理された体積平均粒径が40nmの正帯電性シリカである日本アエロジル(株)製NA50H、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された体積平均粒径が40nmの非単分散シリカである日本アエロジル(株)製RX50、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された体積平均粒径が300nmの単分散シリカである日本触媒(株)製KE−P30を表1に示す量で添加し、1リットルのジューサーで、1000min-1で3分間攪拌した。次いで、表1に示す量のジメチルシリコーンオイル(信越化学工業(株)製KF−96−200CS)をジューサーに添加し、10000min-1で3分間攪拌し、トナーを作製した。
一方、図1の画像形成装置において、直径18mmの現像ローラの両端に、スペーサーとして厚み50μmのアセテートテープを巻き、直径40mmの感光体と現像ローラの間に50μmの現像ギャップが儲けられた現像装置と上記されるラインヘッドを有する画像形成装置を作製した。
作製したトナー100gを当該画像形成装置の現像カートリッジに入れ、印字試験を行った。6000枚印字後の結果が表1に示されている。印字試験の条件は、次に示す条件以外はLP9000Cと同じ条件である。
トナー搬送量;(トナー直径μm)×0.08mg/cm2
現像条件;Vdc−300V、Vpp−1000Vの交流バイアスを6000Hzで印加
露光パワー;0.5μJ/cm2
平均露光スポット径;1/e2で30μm
樹脂母粒子の粒径は、ホソカワミクロン(株)製PFIA−2000により測定された。
トナーのかさ密度は、JIS Z 7302−9に従って測定された。
感光体と現像ローラに粘着テープを貼り付け、粘着テープに張り付いたトナーの量を測定し、現像効率=(感光体上のトナー量)/(現像ローラ上のトナー量)を求めた。
A3のベタ30%濃度のハーフ印刷を行い、ランダムに20カ所のOD値を測定し、最大OD値差を現像ムラとして測定した。
実施例1〜8のトナーは湿潤性を有し、これらのトナーからの樹脂母粒子の飛散は起こりにくかった。これらのトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は65%以上と高く、現像ムラは0.2以下で、均一な現像が行われていた。
なお、実施例3のトナーを使用した、直流バイアスを印加する現像装置を有する当該画像形成装置による印字の現像効率は13%と低く、現像ムラは0.4であり、均一な現像が行われなかった。交流バイアスが印加されない当該現像装置は、樹脂母粒子が凝集している2次粒子を開砕しなかったと確認された。
シリコーンオイルが添加されていない比較例1のトナーは飛散し易かった。比較例1のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は80%と高いが、現像ムラは0.3であり、均一な現像が行われなかった。
正帯電性シリカが添加されていない比較例2のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は75%と高いが、現像ムラは0.3であり、均一な現像が行われなかった。
シリコーンオイルの添加量が多すぎる比較例3及び4のトナーは、樹脂母粒子が強く凝集した大きな凝集体を含んでいた。比較例3及び4のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は低く、現像ムラは大きかった。
粒度分布が大きすぎる樹脂母粒子が使用された比較例5及び6のトナーは、大粒径樹脂母粒子が形成する隙間に小粒径樹脂母粒子が入り込んだ、樹脂母粒子が強く凝集した凝集体を含んでいると考えられる。比較例5及び6のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は低く、現像ムラは大きかった。
体積平均粒径が小さすぎる樹脂母粒子が使用された比較例7のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は低く、現像ムラは大きかった。
体積平均粒径が大きすぎる樹脂母粒子が使用された比較例8〜11のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は高く、現像ムラは0.2以下で、均一な現像が行われていた。体積平均粒径が4μm以上の樹脂母粒子を含むトナーは、シリコーンオイルの有無に関係なく、安定的な現像を可能にすることが確認できた。なお、体積平均粒径が4μm以上の樹脂母粒子を含むトナーを使用して得られた画像の解像度は、体積平均粒径が4μm未満の樹脂母粒子を含むトナーを使用して得られた画像の解像度より低い。
なお、実施例3のトナーを使用した、直流バイアスを印加する現像装置を有する当該画像形成装置による印字の現像効率は13%と低く、現像ムラは0.4であり、均一な現像が行われなかった。交流バイアスが印加されない当該現像装置は、樹脂母粒子が凝集している2次粒子を開砕しなかったと確認された。
シリコーンオイルが添加されていない比較例1のトナーは飛散し易かった。比較例1のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は80%と高いが、現像ムラは0.3であり、均一な現像が行われなかった。
正帯電性シリカが添加されていない比較例2のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は75%と高いが、現像ムラは0.3であり、均一な現像が行われなかった。
シリコーンオイルの添加量が多すぎる比較例3及び4のトナーは、樹脂母粒子が強く凝集した大きな凝集体を含んでいた。比較例3及び4のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は低く、現像ムラは大きかった。
粒度分布が大きすぎる樹脂母粒子が使用された比較例5及び6のトナーは、大粒径樹脂母粒子が形成する隙間に小粒径樹脂母粒子が入り込んだ、樹脂母粒子が強く凝集した凝集体を含んでいると考えられる。比較例5及び6のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は低く、現像ムラは大きかった。
体積平均粒径が小さすぎる樹脂母粒子が使用された比較例7のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は低く、現像ムラは大きかった。
体積平均粒径が大きすぎる樹脂母粒子が使用された比較例8〜11のトナーを使用した当該画像形成装置による印字の現像効率は高く、現像ムラは0.2以下で、均一な現像が行われていた。体積平均粒径が4μm以上の樹脂母粒子を含むトナーは、シリコーンオイルの有無に関係なく、安定的な現像を可能にすることが確認できた。なお、体積平均粒径が4μm以上の樹脂母粒子を含むトナーを使用して得られた画像の解像度は、体積平均粒径が4μm未満の樹脂母粒子を含むトナーを使用して得られた画像の解像度より低い。
次に、シリコーンオイルに代えてフッ素オイルであるパーフルオロポリエーテル(NOK(株)製BARRIERTA J 25 V)を使用してトナーを作製し印字試験を行った。その結果、実施例1〜8及び比較例1〜11と同様の結果が得られた。
1…ハウジング本体、2…画像形成ユニット、4…給紙トレイ、21…感光体、23…帯電部、251…現像ローラ、252…供給ローラ、29…ラインヘッド、71…クリーナ部、711…クリーナブレード、713…廃トナーボックス、77…給紙カセット、79…ピックアップローラ対、8…転写ベルト、82…駆動ローラ、83…従動ローラ、85…一次転写ローラ、121…二次転写ローラ、13…定着ユニット、131…加熱ローラ、132…加圧ローラ、295…発光素子グループ、L295…グループ列、CG295…発光素子グループの位置、2951…発光素子、L2951…発光素子列、CG2951…発光素子の位置、293…ガラス基板、299…マイクロレンズアレイ、2991…ガラス基板、2993A,2993B…レンズ、ML…マイクロレンズ、OA…光軸、Gx…主走査グループ幅、Gy…副走査グループ幅、Px…主走査グループピッチ、Py…副走査グループピッチ、XX…主走査方向、YY…副走査方向
Claims (6)
- 樹脂母粒子、シリコンオイル又はフッ素オイル、負帯電性シリカ(a)及び正帯電性シリカ(b)を含有するトナーであって、
樹脂母粒子の体積平均粒径は2μm以上4μm未満であり、
(樹脂母粒子の体積平均粒径)/(樹脂母粒子の個数平均粒径)は1より大きく1.1未満であり、
シリコンオイル又はフッ素オイルの含有量は、樹脂母粒子に対して0.05質量%以上2質量%未満であり、
負帯電性シリカ(a)の50%体積平均粒径は20nm以下であり、
正帯電性シリカ(b)の含有量は、樹脂母粒子に対して0.3質量%以上1質量%以下であるトナー。 - 正帯電性シリカ(b)の体積平均粒径は30〜60nmであり、表面がアミノシランで処理されている、請求項1に記載されたトナー。
- 体積平均粒径が30〜50nmの非単分散シリカ(c)を含有する、請求項1又は2に記載されたトナー。
- 体積平均粒径が100〜300nmの単分散シリカ(d)を含有する、請求項1又は2に記載されたトナー。
- 感光体と、現像ローラと、現像ローラの両端部に設けられたギャップ調整部材を備える現像装置であって、
請求項1〜4のいずれか1項に記載されたトナーが使用されて非接触ジャンピング現像が行われ、
現像ローラは、トナー搬送面が感光体に所定の現像ギャップを置いて対向するように設けられて、感光体にトナーを搬送し、
ギャップ調整部材は、スペーサで構成され、感光体に当接して現像ギャップを設定し、
スペーサは、現像ローラより大きな吸湿性を有する材料からなるとともに、弾性を有する層を介して現像ローラに固定されている、現像装置。 - 現像装置とラインヘッドを備える画像形成装置であって、
請求項1〜4のいずれか1項に記載されたトナーが使用されて画像形成が行われ、
現像装置は請求項3に記載された現像装置であり、
ラインヘッドは、主走査方向に略直交する副走査方向に搬送される被走査面に光ビームを結像してスポットを形成し、
それぞれが複数の発光素子を有する複数の発光素子グループと、
前記複数の発光素子グループに一対一で対応して配置されるとともに、各々がそれに対応する前記発光素子グループに属する前記複数の発光素子各々から射出される光ビームを前記被走査面に結像する複数の結像レンズとを備え、
前記複数の発光素子グループの各々では、前記主走査方向における最上流の発光素子と最下流の発光素子との距離Gxが前記副走査方向における最上流の発光素子と最下流の発光素子との距離Gyよりも大きくなるように、2個以上の前記発光素子を前記主走査方向に並べた発光素子列が前記副走査方向に複数並べられて前記複数の発光素子が2次元配置され、しかも、
主走査グループピッチPxが副走査グループピッチPyよりも大きくなるように、2個以上の前記発光素子グループを前記主走査方向に前記主走査グループピッチPxで並べたグループ列が前記副走査方向に前記副走査グループピッチPyで複数並べられて前記複数の発光素子グループが2次元配置されている、画像形成装置。
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