JP2008262131A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】タンデム方式のカラー画像形成装置において、感光体ドラムの磨耗を極力減らしながら、感光体ドラム上にタルクが付着することによって生じる画像欠陥の発生しない画像形成装置を提供する。
【解決手段】
タンデム方式の画像形成装置において、各感光体ドラム16に沿って配置される中間転写ベルト5を備え、中間転写ベルト5の回転方向における最上流側に位置する第1感光体ドラム16上に形成される静電潜像を現像する第1現像装置19に収容される第1トナーが研磨剤を含み、第1トナー以外のトナーは研磨剤を実質的に含まれていない。
【選択図】図1
【解決手段】
タンデム方式の画像形成装置において、各感光体ドラム16に沿って配置される中間転写ベルト5を備え、中間転写ベルト5の回転方向における最上流側に位置する第1感光体ドラム16上に形成される静電潜像を現像する第1現像装置19に収容される第1トナーが研磨剤を含み、第1トナー以外のトナーは研磨剤を実質的に含まれていない。
【選択図】図1
Description
本発明は電子写真方式を採用した複写機、プリンタ、ファクシミリ機等の画像形成装置に用いられる画像形成装置に関する。
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、転写工程及び定着工程からなる画像形成プロセスにより、帯電した感光体ドラムの表面に光書込みによって静電潜像を形成し、該静電潜像を顕像化してトナー像とし、これを用紙(記録媒体)に転写し、その後に定着することにより画像を形成している。
カラー画像形成装置としては、多回転方式とタンデム方式とがよく知られている。多回転方式では、1つの感光体ドラムを、トナー像の色数分回転させて、現像と転写を繰り返す。例えば、4回転方式では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、及びシアン(C)の3色のカラートナーと、黒トナー(Bk)とを用いる。そして、単一の感光体ドラムを4回転させて、これら4種類の単色トナー画像を重ね合わせて1枚のカラー画像を得る。
これに対してタンデム方式は、4種類の単色トナー画像を4つの感光体ドラムを用いて別々に形成させる。つまり、タンデム方式においては、1枚のカラー画像を得るのに必要な4種類の単色トナー画像の現像と転写を並行して行うことができる。
今日、4回転方式と比較してカラープリント速度を約4倍に速めるメリットがある上記タンデム方式の画像形成装置が、カラー画像形成装置の主流となってきている。
また、近年においては、環境問題に対する意識の高まりから、再生用紙を使用するケースが増えてきている。
しかしながら、再生用紙は、タルクを多く含む上、タルクを含む用紙粉が発生しやすい。再生用紙に限らずタルクを多く含む用紙を、画像形成装置に用いると、感光体ドラム表面へのタルクの付着が顕著に発生し、画像流れやカブリなどの画像欠陥が生じるといった問題がある。原因としては、感光体ドラム表面に付着したタルクが吸水することにより、感光体ドラム表面の抵抗が減少し、感光体ドラムの表面電位が低下してしまうことが考えられる。
タルクの付着による画像欠陥を防ぐ先行技術として、例えば特許文献1〜3がある。
特許文献1には、トナー粒子に、体積平均粒子径が0.6ミクロンのフッ素含有酸化セリウム微粒子を添加する方法が記載されている。
また、特許文献2には、トナー粒子に、平均一次粒子径が30〜100nmの酸化チタン微粒子を含む外添剤を添加する方法が記載されている。
さらに、特許文献3には、体積平均粒子径が40〜150μm、比重が4.8〜5.3の樹脂被覆キャリアを用いて感光体ドラム表面のタルクを除去する方法が記載されている。
特開平8−82949号報(1996年3月26日公開)
特開2001−255692号報(2001年9月21日公開)
特開2001−305863号報(2001年11月2日公開)
ところで、上記した特許文献に記載された先行技術は何れも、感光体ドラムに付着したタルクを除去することを主たる目的としている。そのため、カラー画像を形成する画像形成装置にそのまま適用した場合、モノクロ画像では生じなかったような問題が生じたり、特にタンデム方式の画像形成装置に適用した場合に、不要に感光体ドラムの磨耗を早めたりするといった問題がある。
すなわち、タンデム方式の画像形成装置において、各色のトナー粒子に、体積平均粒子径が0.6ミクロンのフッ素含有酸化セリウム微粒子を添加して用いると、回転回数に対する感光体ドラムの磨耗が、感光体ドラムを1つのみ備えるモノクロ画像形成装置や多回転方式の画像形成装置に搭載した場合よりも速まって、感光体ドラムの寿命が短くなるといったことがあった。これは、複数ある感光体ドラムのうち、付着したタルク量よりも研磨量の方が勝ってしまったためである。
また、トナー粒子に、平均一次粒子径が30〜100nmの酸化チタン微粒子を含む外添剤を添加する方法を採用して、各色のトナーに、十分な研磨効果が得られる量の酸化チタン微粒子を添加した場合、定着性に悪影響が及ぼされる。これは、からー画像の場合、複数(例えば4色)のトナー像を重ね合わせて1つのカラー画像とするためで、1つのカラー画像に含まれる酸化チタン微粒子の量が、必然的に多くなってしまうためである。
なお、特別な樹脂被覆キャリアを用いて感光体ドラムに付着したタルクを除去する方法は、感光体ドラムの磨耗を促進したり、定着性に悪影響を及ぼしたりすることはない。しかしながら、トナー粒子に研磨剤を添加する方法に比して、長期の使用においてキャリア表面にタルクが付着し、キャリアの持つトナーに対する帯電付与能力が低下するおそれがある。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的はタンデム方式のカラー画像形成装置において、感光体ドラムの磨耗を極力減らしながら、感光体ドラム上にタルクが付着することによって生じる画像欠陥の発生しない画像形成装置を提供することである。
本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、複数の感光体と、これら複数の感光体のそれぞれに対応して設けられると共に互いに異なる色のトナーを収容し、当該感光体上に形成される静電潜像を前記トナーを用いて現像してトナー像とする現像装置とを備え、前記各感光体上に形成された前記各トナー像が重ね合わされてなる1つの画像を記録媒体上に形成する画像形成装置において、無端ベルト状をなし、回転駆動されるに伴って、前記各感光体に形成されたトナー像がベルト表面に互いに重なり合うように順次転写される一方、該重ね合わされたトナー像が前記記録媒体へと転写される中間転写ベルトを備え、前記中間転写ベルトから前記記録媒体へと画像を転写する転写位置を基準として前記無端ベルトの回転方向の最上流側に位置する前記感光体に対応する前記現像装置に収容されるトナーにのみ、前記感光体の表面を研磨する研磨剤が実質的に含まれていることを特徴としている。
中間転写ベルトを備えるため、タルクを含む用紙と感光体とは直接接することはなく、感光体へのタルクの付着は、中間転写ベルトを介して行われる。本願出願人は、中間転写ベルトを設けることで、中間転写ベルトに付着したタルクの殆どは、最上流側の感光体へ付着し、それ以外の感光体に対する影響は実質的に生じないレベルまで低減されることに着目して、本願発明を行うに至った。
これによれば、タルクの付着を、中間転写ベルトの回転方向の最上流側に位置する感光体(以下、第1感光体と称する)に集中的に発生させ、これをトナーに含まれる研磨剤にて除去し、他の感光体に対しては、付着したタルクを除去するのではなく、タルクの付着自体を生じさせないようにし、研磨剤を不要としている。
その結果、最上流側の第1感光体の磨耗は生じるものの、これ以外の感光体の磨耗を効果的に防止或いは抑制でき、画像形成装置全体として、感光体の消耗(磨耗)を最小限に抑えつつ、画像欠陥の発生を効果的に抑えることが可能となる。
また、ここで、最上流側に位置する第1感光体に対応する現像装置(以下、第1現像装置と称する)に収容されるトナーにのみ、研磨剤が実質的に含まれているとの表現を用いたが、これは、最上流側の第1感光体以外の感光体に対応した現像装置のトナーに、研磨効果を持たない程度の量の研磨剤が含まれている場合を含むという意味である。
本発明の画像形成装置においては、さらに、前記複数の現像装置が、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤に対応しており、前記トナーに加えてキャリアを収容すると共に、複数の磁極を有して表面に前記二成分現像剤の磁気ブラシを形成する現像ローラを備え、前記最上流側に位置する感光体に対応する前記現像装置に収容されるキャリアの飽和磁化が、当該現像装置以外の他の現像装置に収容されるキャリアの飽和磁化よりも大きいことを特徴とすることもできる。
これによれば、最上流側に位置する第1感光体に対向して形成される磁気ブラシの腰が強くなることから、研磨剤を有するトナーによる感光体の摺擦力(研磨力)がより高まり、画像欠陥の発生予防効果を高めることができる。
本発明の画像形成装置においては、さらに、前記複数の現像装置が、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤に対応しており、前記トナーに加えてキャリアを収容すると共に、複数の磁極を有して表面に前記二成分現像剤の磁気ブラシを形成する現像ローラを備え、前記最上流側に位置する感光体に対応する前記現像装置に備えられる現像ローラの径が、当該現像装置以外の他の現像装置に備えられる現像ローラの径よりも大きいことを特徴とすることもできる。
これによれば、最上流側に位置する第1現像装置における現像ローラの直径を他の現像装置における現像ローラの径よりも大きくすることにより、磁気ブラシと感光体の接触面積(研磨エリア)が広くなり、感光体に対する研磨力を高めることができる。
本発明の画像形成装置においては、さらに、前記複数の現像装置が、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤に対応しており、前記トナーに加えてキャリアを収容すると共に、複数の磁極を有して表面に前記二成分現像剤の磁気ブラシを形成する現像ローラを備え、前記最上流側に位置する感光体に対応する前記現像装置に備えられる現像ローラ上に形成される磁気ブラシの圧縮率が、当該現像装置以外の他の現像装置における磁気ブラシの圧縮率よりも大きいことを特徴とすることもできる。
感光体に接する現像剤のニップ幅は、磁気ブラシの圧縮率が大きいほど広くなる。これはつまり、トナーに添加された研磨剤が感光体の表面を摺擦する距離が必然的に長くなると共に現像剤の密度が高くなるということであり、感光体に対する研磨力を高めることができる。
本発明の画像形成装置においては、さらに、前記最上流側に位置する感光体の周長が、当該感光体以外の他の感光体の周長よりも大きいことを特徴とすることができる。
このように、最上流側に位置する第1感光体の周長を大きくすることによって、研磨効果の高まりによる膜減り速度を低減することができ、第1感光体の寿命を伸ばすことが可能となる。
本発明の画像形成装置においては、さらに、前記研磨剤としては、個数平均粒子径0.2ミクロン以上1ミクロン以下の無色の無機微粒子を用いることができ、或いは、非球形多面体の形状を有する無機微粒子を用いることができる。
そして、この場合、研磨剤は、トナー100重量部に対して0.5重量部以上4重量部以下で含まれていることが好ましい。
トナー粒子100重量部に対して添加される研磨剤の量が4重量部を超えると、感光体の表面を削るスピードが速まり、感光体の寿命を短くするといった欠点がある。逆に、研磨剤の添加量が0.5重量部未満では、感光体ドラム上に付着するタルクを除去することが難しくなる。
これにより、不要に速い速度で感光体の表面を削るようなことなく、感光体上に付着するタルクを除去することができる。
さらに、本発明の画像形成装置においては、最上流側に位置する感光体に対応する前記現像装置に収容されるトナーが、黒色トナーであることを特徴とすることもできる。
これにより、粒径の大きな研磨剤を添加するトナーが黒トナーとなり、カラートナーには外添されないことから、色彩の濁りに対して影響が現れにくいことから好ましい。
本発明の画像形成装置は、以上のように、複数の感光体と、これら複数の感光体のそれぞれに対応して設けられると共に互いに異なる色のトナーを収容し、当該感光体上に形成される静電潜像を前記トナーを用いて現像してトナー像とする現像装置とを備え、前記各感光体上に形成された前記各トナー像が重ね合わされてなる1つの画像を記録媒体上に形成する画像形成装置において、無端ベルト状をなし、回転駆動されるに伴って、前記各感光体に形成されたトナー像がベルト表面に互いに重なり合うように順次転写される一方、該重ね合わされたトナー像が前記記録媒体へと転写される中間転写ベルトを備え、前記中間転写ベルトから前記記録媒体へと画像を転写する転写位置を基準として前記無端ベルトの回転方向の最上流側に位置する前記感光体に対応する前記現像装置に収容されるトナーにのみ、前記感光体の表面を研磨する研磨剤が実質的に含まれている構成である。
これにより、主たる目的はタンデム方式のカラー画像形成装置において、感光体ドラムの磨耗を極力減らしながら、感光体ドラム上にタルクが付着することによって生じる画像欠陥の発生しない画像形成装置を提供することができる。
本発明の一実施形態について図1ないし図7に基づいて説明すると以下の通りである。
図1は、本実施形態の画像形成装置の構成を示す説明図である。図1に示すように、画像形成装置は、4つの画像形成ユニット1〜4を備えるタンデム方式のカラー画像形成装置である。
このうち、参照符号1にて示すのが、黒トナー画像を形成するための第1画像形成ユニット1であり、参照符号2にて示すのが、シアントナー画像を形成するための第2画像形成ユニット2、参照符号3にて示すのが、マゼンタトナー画像を形成するための第3画像形成ユニット3、参照符号4にて示すのが、イエロートナー画像を形成するための第4画像形成ユニット4である。
これら4つの画像形成ユニット1〜4の上方には、中間転写ベルト(無端ベルト)5が配設されている。中間転写ベルト5は、2つの支持ロール6・6に掛け渡され、矢印Rにて示す方向に回転するようになっている。以降、該中間転写ベルト5の回転方向に対し、参照符号8にて示す2次転写ローラ8が配置されている2次転写位置を基準として、上流、下流を表現する。中間転写ベルト5の材料としては、ポリイミドまたはポリアミド等の樹脂に電子伝導性導電材を適当量含有させたものが使用できる。
4つの画像形成ユニット1〜4は、中間転写ベルト5の回転方向Rの上流側から、第1画像形成ユニット1(ブラック)、第2画像形成ユニット2(シアン)、第3画像形成ユニット3(マゼンタ)、第4画像形成ユニット4(イエロー)の順に配置されている。
中間転写ベルト5の内側には、各画像形成ユニット1〜4で形成された単色トナー画像を中間転写ベルト5上に転写する1次転写ローラ7が、各画像形成ユニット1〜4に対向するように各々設けられている。各画像形成ユニット1〜4で形成された単色トナー画像は、中間転写ベルト5上に重ね合うように転写され、一つのカラー画像を形成する。
第4画像形成ユニット4(イエロー)よりも中間転写ベルト5の回転方向Rの下流側には、中間転写ベルト5上に形成されたカラー画像を用紙(記録媒体)に転写する2次転写ローラ8が配設されている。
また、2次転写ローラ8よりも中間転写ベルト5の回転方向Rの下流側には、中間転写ベルト5の表面をクリーニングするためのベルトクリーニングユニット10が設けられている。ベルトクリーニングユニット10は、中間転写ベルト5に接触配置されるベルトクリーニングブラシ11と、ベルトクリーニングブレード12とを有している。ベルトクリーニングブレード12は、ベルトクリーニングブラシ11より中間転写ベルト5の回転方向Rの下流側に配置される。
また、4つの画像形成ユニット1〜4の下方には、用紙を収容するトレー14が配設されている。トナー14内の用紙は、複数の給紙ローラ13…にて、2次転写ローラ8が中間転写ベルト5と対向する2次転写位置まで搬送される。矢印Pにて、用紙の搬送方向を示す。
2次転写ローラ8の用紙の搬送方向P下流側には、用紙に転写されたカラー画像を用紙上に定着するための定着ユニット15が設けられている。そして、定着ユニット15のさらに用紙の搬送方向P下流側には、カラー画像が定着された用紙を画像形成装置から排出する排紙ローラ13aが設けられている。
このような構成において、各画像形成ユニット1〜4で形成された各単色トナー画像は、中間転写ベルト5上へ順次転写されて、中間転写ベルト5上にカラー画像が形成される。中間転写ベルト5上のカラー画像は、2次転写位置において、給紙ローラ13…にて搬送される用紙へと2次転写され、その後、定着ユニット15にて用紙に定着される。カラー画像が定着された用紙は、排紙ローラ13aにて画像形成装置から排出される。一方、2次転写後、用紙に転写さないまま中間転写ベルト5上に残ったトナーは、ベルトクリーニングユニット10にて取り除かれる。
図2は、図1に示す第1画像形成ユニット1を示している。なお、第2画像形成ユニット2、第3画像形成ユニット3、及び第4画像形成ユニット4の構成は、第1画像形成ユニット1と各部材の大きさが異なる点を除いて実質的に同じ構成である。したがって、第2画像形成ユニット2、第3画像形成ユニット3、及び第4画像形成ユニット4の構成の詳細な説明は省略する。
感光体ドラム16の周囲には、感光体ドラム16を帯電する帯電器17、感光体ドラム16上に静電潜像を書き込む露光器18、感光体ドラム16上の静電潜像を可視化する現像装置19、一次転写後に感光体ドラム16上に残留するトナーを含む残留物を除去する感光体ドラムクリーナ20が配置される。
帯電器17は、例えばスコロトロン帯電器からなり、感光体ドラム16に対しコロナ放電を行って感光体ドラム16を所定の電位に帯電させる。なお、コロトロン帯電器や、帯電ローラや帯電ブラシを用いた、接触型帯電器より構成することもできる。
露光器18は、例えばレーザ露光器からなり、画像信号に応じたレーザ走査による露光を行い、帯電器17によって帯電された感光体ドラム16の表面電位を変化させることで、画像情報に応じた静電潜像を形成する。露光器としては、LDEアレイ装置等も用いることができる。
現像装置19は、現像槽27内部にトナーを含む現像剤を収容し、現像剤に含まれるトナーにて、感光体ドラム16表面の静電潜像を現像する。現像剤には、トナーとキャリアからなる二成分現像剤や、キャリアを含まないトナーのみを含む一成分現像剤等がある。本実施の形態の画像形成装置においては、二成分現像剤を収容し、二成分現像剤に対応した構成を有する。
感光体ドラムクリーナ20は、クリーニングブレード21と、クリーナハウジング22と、シール23とを備えている。
クリーニングブレード21は、感光体ドラム16の回転方向Rdに対してカウンタ方向に圧接配置され、感光体ドラム16表面の残留物を掻き取るものである。クリーナハウジング22は、掻き取られた残留物を収容するもので、クリーニングブレード21はクリーナハウジング22に取り付けられている。シール23は、クリーナハウジング22内部をシールするもので、クリーニングブレード21よりも感光体ドラム16の回転方向Rd上流側において、一端がクリーナハウジング22に固定されると共に、他端が感光体ドラム16に接触配置されている。
そして、再び図1に戻り、本画像形成装置の注目すべき構成について説明する。本願出願人は、画像形成ユニットを複数備えたタンデム方式のカラー画像形成装置に適した、感光体ドラムからの付着したタルクの除去について鋭意検討を行った。
その結果、図1に示す本画像形成装置のように、中間転写ベルト5を備える構成では、タルクを含む用紙と、各画像形成ユニット1〜4の感光体ドラム16とは直接に接することはなく、中間転写ベルト5を介して各感光体ドラム16へと搬送される。
図1に示すように、中間転写ベルト5には、2次転写位置における回転方向Rの下流側に、中間転写ベルト5の表面をクリーニングするクリーニングユニット10が配置されている。したがって、中間転写ベルト5に付着したタルクの一部はベルトクリーニングユニット10で取り除かれ、除去し切れなかった残りのタルクが、ベルトクリーニングユニット10を通過して、画像形成ユニット1〜4の方へ進む。
ところが、ベルトクレーニングユニット10を通過した殆どのタルクは、中間転写ベルト5の回転方向Rの最上流側に位置する第1感光体ドラム表面に付着し、第2感光体ドラム、第3感光体ドラム、及び第4感光体ドラムにはタルクが実質的に付着しないことがわかった。
その理由については明らかではないが、感光体ドラム16表面の静電力によってタルクが感光体ドラムに引き付けられるため、中間転写ベルト5上で運ばれてくるタルクが最初に接触する第1感光体ドラム表面に選択的に付着したものと推測される。
そこで、本画像形成装置では、中間転写ベルト5を用いる構成とすると共に、中間転写ベルト5の回転方向Rの最上流側に位置する第1画像形成ユニット1の現像装置19が収容するトナーにのみ、感光体ドラム16の表面を研磨する研磨剤が含まれた構成としている。その他の画像形成ユニット2〜4の現像装置19が収容するトナーには、研磨剤は実質的には含まれていない。
研磨剤とは、トナーに外添されることによってトナー粒子表面に付着し、現像過程においてトナー粒子が感光体ドラムと接触する際に感光体ドラム上に付着するタルクを除去するものである。
これにより、タルクの付着を、中間転写ベルト5の回転方向Rの最上流側に位置する第1画像形成ユニット1の感光体ドラム16に集中的に発生させ、他の画像形成ユニット2〜4の感光体ドラム16への付着を殆どなくすることができる。
その結果、第1画像形成ユニット1の感光体ドラム16の磨耗は生じるものの、これ以外の感光体ドラム16の磨耗を効果的に防止或いは抑制でき、画像形成装置全体として、感光体ドラム16の消耗(磨耗)を最小限に抑えつつ、画像欠陥の発生を効果的に抑えることが可能となる。
なお、以下において、中間転写ベルト5の回転方向Rの最上流位置に配置されている第1画像形成ユニット1に含まれる感光体ドラム16、現像装置19、キャリア、及びトナー等を、他の画像形成ユニット2〜4に含まれるものと区別する必要がある場合、それぞれ第1感光体ドラム、第1現像装置、第1キャリア、及び第1トナー等、第1を付けて呼ぶこととする。
図3は、図2における現像装置19周辺の構成を示す説明図である。現像装置19は、二成分現像剤(以下、単に現像剤と称することもある)が収容される現像槽27を備えており、該現像槽27には、感光体ドラム16の外周面に臨む位置に開放部30が設けられている。
現像槽27内部であって、前記開放部30に臨む位置には、外周面に現像剤を担持して搬送することで感光体ドラム16に現像剤を供給し、前記静電潜像を現像するための現像ローラ24が設けられている。現像ローラ24は、感光体ドラム16の外周面と間隙を設けて配置されている。
現像ローラ24は、複数の周方向位置に断面形状が長方形の棒磁石からなる磁極N1,N2,N3及び磁極S1,S2,S3,S4が離隔して放射状に配置された多極着磁の多極着磁部材25と、該多極着磁部材25に回転自在に外嵌された非磁性のスリーブ26とを備えている。
多極着磁部材25は両端部が現像槽27の両側壁に非回転に支持されており、磁極N1(例えば、ピーク値105.8mT)は感光体ドラム16の回転中心に向かう位置に、磁極S1(例えば、ピーク値=−87.0mT)は磁極N1から上流側例えば50°の位置に、磁極N2(例えば、ピーク値=39.3mT)は磁極N1から上流側例えば111°の位置に、磁極S2(例えば、ピーク値=−46.9mT)は磁極N1から上流側例えば153°の位置に、磁極N3(例えば、ピーク値=52.8mT)は磁極N1から上流側例えば199°の位置に、磁極N4(例えば、ピーク値=46.8mT)は磁極N1から上流側例えば272°の位置に、磁極S3(例えば、ピーク値=−83.2mT)は磁極N1から上流側例えば314°の位置にそれぞれ配置されている。
現像槽27における前記開放部30近傍であって、現像ローラ24における現像剤の搬送方向上流側には、現像ローラ24の外周面に担持される現像剤層の厚みを規制して、現像剤の静電潜像への搬送量を規制する規制部材28が設けられている。規制部材28は、現像ローラ24の外周面に対して所定の間隔を隔てて配置されている。
また、現像槽27内部であって、現像ローラ24に臨む位置には、現像槽27内部の現像剤を撹拌すると共に現像ローラ24へと供給する攪拌部材29が、回転自在に設けられている。
図4は、図3の現像槽27に二成分現像剤が収容され、現像ローラ24と感光体ドラム16との間に磁気ブラシが形成されている状態を示す説明図である。現像ローラ24内部の磁極から発する磁力線にしたがって、二成分現像剤DVは磁気ブラシを形成し、現像ローラ24と間隙を設けて配置されている感光体ドラム16表面に、ニップ幅Nの現像剤ニップを形成して接触する。
そして、図5(a)(b)は、現像ローラ24の径を変化させた場合における二成分現像剤DVと感光体ドラム16との接触状態の説明図である。図5(a)は、径の小さい現像ローラ24Sを用いた場合における二成分現像剤DVと感光体ドラム16との接触状態を示し、図5(b)は、径の大きな現像ローラ24Lを用いた場合における二成分現像剤DVと感光体ドラム16との接触状態を示す。
図5(a)(b)に示すように、二成分現像剤DVと感光体ドラム16とのニップ幅Nは、径の大きな(即ち周囲長が長い)現像ローラ24Lを用いた方が広くなる。ニップ幅Nが広いということは、トナーに添加された研磨剤が感光体ドラム16表面を摺擦する距離が必然的に長くなるということである。つまり、感光体ドラム16に付着するタルクを取り除く効果をより高められるということである。
そこで、本画像形成装置においては、図1に示すように、第1画像形成ユニット1の第1現像ローラ24を、他の画像形成ユニット2〜4に現像ローラ24の径より大きくしている。これにより、全画像形成ユニット1〜4の現像ローラ24の径を大きくして、画像形成装置の不必要な大型化を招くようなことなく、効果的にタルク付着による画像欠陥を防止する効果を高めることができる。
次に、図6は、感光体ドラム16が対向配置されていない状態で、現像ローラ24の外周面に形成される二成分現像剤DVの磁気ブラシの状態を示す説明図である。二成分現像剤DVは、現像ローラ24内部の磁極が発する磁力線にしたがって、N1極(主磁極)の方向に最大長さHの磁気ブラシを形成する。
そして、図7(a)(b)は、図6における現像ローラ24に感光体ドラム16を異なる間隙を設けて配置した際に、二成分現像剤が感光体ドラム16と接触する状態を示す説明図である。図7(a)は、現像ローラ24と感光体ドラム16との間隙Gが大きい場合における二成分現像剤DVと感光体ドラム16との接触状態を示し、図7(b)は間隙Gが小さい場合における二成分現像剤DVと感光体ドラム16との接触状態を示す。
感光体ドラム16に接する二成分現像剤DVのニップ幅Nは、磁気ブラシの最大長さHに対する間隙Gが小さいほど、すなわち磁気ブラシの圧縮率(H/G)が大きいほど広くなる。これはつまり、トナーに添加された研磨剤が感光体ドラム16表面を摺擦する距離が必然的に長くなると共に、二成分現像剤DVの密度が高くなるということであり、感光体ドラム16に付着するタルクを取り除く効果をより高められるということである。
そこで、本画像形成装置においては、第1画像形成ユニット1における第1現像装置19の磁気ブラシの圧縮率(H/G)を、他の画像形成ユニット2〜4における現像装置19のそれよりも大きくしている。これにより、より一層、効果的にタルク付着による画像欠陥を防止する効果を高めることができる。
さらに、キャリアの飽和磁化が高いほど、二成分現像剤からなる磁気ブラシが剛直化して、硬い磁気ブラシが形成される。これはつまり、トナーに添加された研磨剤が感光体ドラム16表面を擦る力が強くなり、感光体ドラム16に付着するタルクを取り除く効果をより高められるということである。
そこで、本画像形成装置においては、第1画像形成ユニットの第1現像装置19に収容される第1キャリアの飽和磁化が、他の画像形成ユニット2〜4の現像装置19に収容されたキャリアの飽和磁化よりも大きくしている。これにより、より一層、効果的にタルク付着による画像欠陥を防止する効果を高めることができる。
また、本画像形成装置においては、第1画像形成ユニット1の第1現像装置27に収容される現像剤の色は黒色であり、黒トナーより構成されている。粒径の大きな研磨剤をカラートナーに外添する場合や、マグネタイトなどの有色の研磨剤をカラートナーに添加する場合には、得られるカラー画像の色彩を濁らせるなどの影響を与える。しかしながら、このような研磨剤を黒トナーに添加する場合には、濁りの影響が現れにくくなり、使用する研磨剤の種類を多くできる。
さらに、本画像形成装置においては、図1に示すように、第1画像形成ユニットの第1感光体ドラム16の径が、他の画像形成ユニット2〜4の感光体ドラム16の径より大きくなっている。第1感光体ドラム16は、第1トナーに含まれる研磨剤の作用によって、膜削れのスピードが他の感光体ドラム16より速くなる傾向があるが、このように周囲長を長くすることによって膜削れのスピードを抑えて、感光体ドラム16の寿命を延ばすことができ、第1感光体ドラム16以外の感光体ドラム16の交換時期に近づけることが可能となる。
本画像形成装置で使用される二成分現像剤としては、キャリアとトナーをナウターミキサーなどの混合機で混合することによって得られる。キャリアとトナーの混合比としては、キャリア100重量部に対してトナーは3〜15重量部が使用される。
本画像形成装置で使用される第1トナーは、例えば、コールーター社製のコールターカウンターで100ミクロンのアパーチャーで測定した体積平均粒径が4〜15ミクロンの着色樹脂粒子に、研磨剤、並びに流動性向上剤等を外添することによって得られる。第1トナー以外のトナーの構成は、研磨剤を実質的に含まない点と、着色樹脂粒子の色(着色剤)が異なる点を除いて実質的に同じ成分である。
前記着色樹脂粒子は、粉砕法や重合法などの公知の方法で製造することができる。一例として粉砕法では、バインダー樹脂、着色剤、帯電制御剤、離型剤等を、ヘンシェルミキサやスーパーミキサなどの気流混合機により混合し、得られる原料混合物を2軸混練機などの混練機により70〜180℃程度の温度にて溶融混練する。そして得られる混練物を冷却固化し、固化物をジェットミルなどのエア式粉砕機により粉砕し、必要に応じて分級などの粒度調整を行うことにより、体積平均粒径が4〜15ミクロンのトナー粒子を得ることができる。
本画像形成装置で使用される研磨剤としては、個数平均粒子径が0.2ミクロン以上1ミクロン以下となる公知の酸化チタン、シリカ、マグネタイト、酸化セリウム、炭化ケイ素、チタン酸カルシウム、あるいはチタン酸ストロンチウム等の無機微粒子が使用できる。
研磨剤の個数平均粒子径が0.2ミクロン未満では、感光体ドラム16に付着するタルクを取り除く効果が得られにくい。また、現像槽27中でトナーとキャリアと攪拌される際のストレスにより、トナー中に研磨剤が埋没する虞がある。したがって、研磨剤の個数平均粒子径は0.2ミクロン以上が好ましい。
逆に、研磨剤の個数平均粒子径が1ミクロンを超えると、均一にトナー粒子表面に付着させることが難しくなり、研磨剤がトナー表面から離脱し、トナー補給容器や現像槽の底に溜まり、感光体表面へ研磨剤を供給できなくなるといった問題がある。したがって、研磨剤の個数平均粒子径は1ミクロン以下が好ましい。
特に、研磨剤として、個数平均粒子径が0.6ミクロン以上1ミクロン以下の無色の無機微粒子、例えばチタン酸ストロンチウムは、少量の添加により優れた研磨効果が得られ、得られる画像に対して色彩に影響を及ぼしにくいことから好ましい。
また、研磨剤として、個数平均粒子径が0.2ミクロン以上1ミクロン以下の非球形多面体の形状を有する無機微粒子、例えば立方状のマグネタイトなどが、研磨剤が角を有する形状であることから少量の添加により優れた研磨効果が得られることからより好ましい。
研磨剤は、トナー100重量部に対して、0.5重量部以上4重量部以下の範囲で添加するのが好ましい。トナー粒子100重量部に対して添加される研磨剤の量が4重量部を超えると、感光体ドラムの感光層を削るスピードが速まり、感光体ドラムの寿命を短くするといった欠点がある。逆に、研磨剤の添加量が0.5重量部未満では、感光体ドラム上に付着するタルクを除去することが難しくなる。
また、本画像形成装置で使用されるトナーには、研磨剤とは別に、トナーの流動性を向上させることを目的として公知の流動化剤を添加することができる。使用できる流動化剤としては、平均粒径が0.007〜0.03ミクロンのシリカ、酸化チタン、アルミナなどの無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルにより表面処理を施すことによって疎水性を付与した無機微粒子を挙げることができる。
添加される流動化剤の量は、0.3重量部以下では、流動性向上の効果が得られず、3重量部以上では定着性の低下が起こりやすくなるため、トナー粒子100重量部に対して0.3〜3重量部の範囲で添加することが望ましい。
本発明のトナーに使用できるバインダー樹脂としては、公知の各種スチレン・アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂などが使用できるが、特に線形又は非線形のポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、機械的強度(微粉が発生しにくい)、定着性(定着後に用紙から剥離しにくい)、及び耐ホットオフセット性を両立させる上で優れている。
ポリエステル樹脂は、2価以上の多価アルコールと多塩基酸、及び必要に応じて3価以上の多価アルコールあるいは多塩基酸からなるモノマー組成物を重合することにより得られる。ポリエステル樹脂の重合に用いられる2価のアルコールとしては、たと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、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなどのジオール類、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールAなどのビスフェノールAアルキレンオキシド付加物、その他を挙げることができる。
3価以上の多価アルコールとしては、たとえばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、蔗糖、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができる。
2価の多塩基酸としては、たとえばマレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、これらの酸の無水物、低級アルキルエステル、またはn−ドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸などのアルケニルコハク酸類もしくはアルキルコハク酸類を挙げることができる。
3価以上の多塩基酸としては、たとえば1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、およびこれらの無水物などを挙げることができる。
本画像形成装置で使用されるトナーに用いら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や染料を用いることができる。具体的には、黒トナー用には、カーボンブラックやマグネタイトなどを挙げることができる。
また、イエロートナー用には、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.ピグメント・イエロー93、同155等の縮合モノアゾ系黄色顔料;C.I.ピグメント・イエロー180、同150、同185等のその他黄色顔料、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等の黄色染料などが例示できる。
マゼンタトナー用には、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、同146、同184、同238;C.I.ピグメント・バイオレット19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等の赤色系染料などが例示できる。
シアントナー用には、C.I.ピグメント・ブルー15:3、同15:4等の銅フタロシアニン及びその誘導体の青色系染顔料;C.I.ピグメント・グリーン7、同36(フタロシアニン・グリーン)等の緑色顔料などが例示できる。
着色剤の添加量としては、バインダー樹脂100重量部に対して1〜15重量部程度であることが好ましく、より好適には2〜10重量部の範囲で用いられる。
本画像形成装置で使用されるトナーに用いられる帯電制御剤としては、公知の帯電制御剤が使用できる。具体的には負帯電性を付与する帯電制御剤としては、クロムアゾ錯体染料、鉄アゾ錯体染料、コバルトアゾ錯体染料、サリチル酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物、ナフトール酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物、ベンジル酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物、長鎖アルキル・カルボン酸塩、長鎖アルキル・スルフォン酸塩などを挙げることができる。
正荷電性トナー用帯電制御剤としては、ニグロシン染料、およびその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、四級アンモニウム塩、四級ホスフォニウム塩、四級ピリジニウム塩、グアニジン塩、アミジン塩等の誘導体などを挙げることができる。
これらの帯電制御剤の添加量としては、バインダー樹脂100重量部に対して0.1重量部〜20重量部の範囲内がより好ましく、0.5重量部〜10重量部の範囲内がさらに好ましい。
本画像形成装置で使用されるトナーに用いられる離型剤としては、ポリプロピレン,ポリエチレン等の合成ワックスやパラフィ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等の石油系ワックスおよびその変成ワックス,カルナウバワックス,ライスワックス,キャンデリラワックス等の植物系ワックスなどを挙げることができる。これら離型剤をトナー中に含有させることにより、定着ローラまたは定着ベルトに対するトナーの離型性を高めることができ、定着時の高温・低温オフセットを防止することができる。
本画像形成装置で使用されるキャリアとしては、磁性を有するコア粒子表面にコート材を表面被覆した重量平均粒径が30〜100ミクロンの磁性粒子が使用される。上述したように、キャリアの飽和磁化が高いほど、二成分現像剤からなる磁気ブラシが剛直化するので、即ち硬い磁気ブラシが形成されるので、トナーに外添される研磨剤が感光体表面を擦る力は強くなり、感光体表面に付着するタルクを取り除く効果は大きくなる。
しかしながら、飽和磁化が100emu/gを超えると、磁気ブラシの剛直化により、静電潜像に忠実な画像が得られにくくなるほか、画像の白ヌケ現象が発生しやすくなる。逆に、キャリアの飽和磁化が低いほど感光体ドラムと接する磁気ブラシが柔らかくなるので、静電潜像に忠実な画像が得られるが、飽和磁化が30emu/gを下回ると、感光体ドラム表面にキャリアが付着し、白ヌケ現象が発生しやすくなる。
したがって、キャリアの飽和磁化としては30〜100emu/gの範囲のキャリアが好ましい。本発明においては、第1画像形成ユニットに使用するキャリアの飽和磁化を、第1画像形成ユニット以外に使用するキャリアの飽和磁化より高く設定することによって、静電潜像に忠実な画像を犠牲にすることなく、タルクの除去効果を高めることが可能となる。
コア粒子としては公知の磁性粒子が使用できるが、帯電性や耐久性の点でフェライト系粒子が好ましい。フェライト系粒子としては公知のものを使用でき、たとえば、亜鉛系フェライト、ニッケル系フェライト、銅系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、銅−マグネシウム系フェライト、マンガン−亜鉛系フェライト、マンガン−銅−亜鉛系フェライトなどが挙げられる。これらのフェライト系粒子は、原料を混合し、仮焼および粉砕を経た後に焼成して得られ、焼成温度を変化させることにより、粒子の表面形状を変化させることが可能となる。なお、仮焼はバッチ式またはロータリーキルンなどの連続式のいずれによっても行うことができる。
コート材としては公知の樹脂材料が使用できるが、耐汚染性、対磨耗性を考慮すると、シリコーン樹脂が特に好ましい。シリコーン樹脂としては公知のものが使用でき、たとえば、シリコーンワニス(商品名:TSR115、TSR114、TSR102、TSR103、YR3061、TSR110、TSR116、TSR117、TSR108、TSR109、TSR180、TSR181、TSR187、TSR144、TSR165など、いずれも信越化学(株)製、KR271、KR272、KR275、KR280、KR282、KR267、KR269、KR211、KR212など、(株)東芝製)、アルキッド変性シリコーンワニス(商品名:TSR184、TSR185など、(株)東芝製)、エポキシ変性シリコーンワニス(商品名:TSR194、YS54など、(株)東芝製)、ポリエステル変性シリコーンワニス(商品名:TSR187など、(株)東芝製)、アクリル変性シリコーンワニス(商品名:TSR170、TSR171など、(株)東芝製)、ウレタン変性シリコーンワニス(商品名:TSR175など、(株)東芝製)、反応性シリコーン樹脂(商品名:KA1008、KBE1003、KBC1003、KBM303、KBM403、KBM503、KBM602、KBM603など、信越化学(株)製)などが挙げられる。
またコート材には、キャリアの抵抗値を制御するために抵抗調整剤を添加することが望ましい。抵抗調整剤としては、具体的には酸化ケイ素、アルミナ、カーボンブラック、グラファイト、酸化亜鉛、チタンブラック、酸化鉄、酸化チタン、酸化スズ、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの抵抗調整剤が挙げられる。
コート材をキャリア粒子に被覆するには、公知の方法が採用できる。たとえば、コート材の有機溶媒溶液中にキャリア粒子を浸漬する方法、コート材の有機溶媒溶液をキャリア粒子に噴霧するスプレー法、キャリア粒子を流動エアにより浮遊させた状態でコート材の有機溶媒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粒子とコート材の有機溶媒溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法などが挙げられる。この時、コート材の有機溶媒溶液はコート材とともに前記抵抗調整剤を含むことができる。
本画像形成装置に搭載される感光体ドラム16としては、導電性基体と感光層を備える円筒形の有機感光体ドラムやアモルファスシリコン感光体ドラムなどが挙げられるが、製造コストや安全性の点で、有機感光体ドラムが適している。また、有機感光体ドラムは積層型と単層型とに分けられるが、感度や残留電位などが優れている点で、積層型の感光体ドラムの方が好ましい。積層型の感光体ドラムは、導電性基体の上に電荷発生物質を含む電荷発生層と電荷輸送物質を含む電荷輸送層とが積層される感光体ドラムであるが、さらに、導電性基体と電荷発生層との間に下引層が設けられることが好ましい。
導電性基体としては、たとえば、円筒状のアルミニウムや導電性粒子を含有するプラスチックなどが使用される。下引層としては、たとえば、酸化亜鉛、酸化チタン、などの無機顔料を、ボールミルやダイノーミルなどの分散機により分散含有させたポリアミド樹脂や共重合ナイロン樹脂などを用いることができる。
電荷発生層は、光照射によって電荷を発生する電荷発生物質、たとえば、無金属フタロシアニン顔料やチタニルフタロシアニン顔料などの有機顔料を、ボールミルやダイノーミルなどの分散機により分散含有させたポリカーボネート樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。
電荷輸送層は電荷発生層の上に設けられ、電荷発生物質が発生した電荷を受入れて輸送する能力を有する電荷輸送物質、すなわち電子供与性物質または電子受容性物質を含有させたポリカーボネート、共重合ポリカーボネート、ポリアリレートなどを用いることができる。
電子供与性物質としては、たとえば、ポリ−N−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物およびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、9−(p−ジエチルアミノスチリル)アントラセン、1,1−ビス(4−ジベンジルアミノフェニル)プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、ピラゾリン誘導体、フェニルヒドラゾン類、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルアミン系化合物、トリフェニルメタン系化合物、スチルベン系化合物、3−メチル−2−ベンゾチアゾリン環を有するアジン化合物などが挙げられる。
電子受容性物質としては、たとえば、フルオレノン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、インデノチオフェン誘導体、フェナンスレンキノン誘導体、インデノピリジン誘導体、チオキサントン誘導体、ベンゾ[c]シンノリン誘導体、フェナジンオキサイド誘導体、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、ブロマニル、クロラニル、ベンゾキノンなどが挙げられる。電荷輸送物質は、電荷輸送層中に30〜80重量%含まれることが好ましい。
図1の構成を有する試験用の画像形成装置を用いて連続印字テストを行った結果について説明する。
第1画像形成ユニット1は黒トナー画像形成に、第2画像形成ユニット2はシアントナー画像形成に、第3画像形成ユニット3はマゼンタトナー画像形成に、及び第4画像形成ユニット4はイエロートナー画像形成にそれぞれ使用した。
また、第1画像形成ユニット1には径が60ミリの感光体ドラム16と径が40ミリの現像ローラ24を使用し、第1画像形成ユニット以外の画像形成ユニット2〜4には、径が30ミリの感光体ドラム16と径が20ミリの現像ローラ24を使用した。各画像形成ユニット1〜4のプロセス速度は175mm/秒に設定した。試験に使用した用紙、中間転写ベルト5、トナー、キャリア、二成分現像剤、及び感光体ドラム16としては下記に示すものを用いた。
[用紙]
本実施例の試験用紙として、A4サイズの再生用紙(リサイクルピュア:シャープドキュメントシステム社製)を使用した。
本実施例の試験用紙として、A4サイズの再生用紙(リサイクルピュア:シャープドキュメントシステム社製)を使用した。
[中間転写ベルト]
本実施例の中間転写ベルトとして、多孔質ポリイミドからなる層厚90ミクロンの基材層と、PFAからなる層厚10μmのPFA(商品名:T−119、デュポン社製)からなる表面層とを積層した無端状ベルトを使用した。
本実施例の中間転写ベルトとして、多孔質ポリイミドからなる層厚90ミクロンの基材層と、PFAからなる層厚10μmのPFA(商品名:T−119、デュポン社製)からなる表面層とを積層した無端状ベルトを使用した。
[トナー]
本実施例のトナー(着色樹脂粒子)として、次に示すトナー材料を用いて作製した。
本実施例のトナー(着色樹脂粒子)として、次に示すトナー材料を用いて作製した。
・バインダー樹脂(ビスフェノールAプロピレンオキサイド、テレフタル酸または無水トリメリット酸を単量体として重縮合して得られるポリエステル樹脂:ガラス転移温度60℃、軟化温度120℃) 100重量部
・着色剤 5重量部
・帯電制御剤(サリチル酸の亜鉛化合物:オリエント化学工業社製ボントロンE84)2重量部
・離型剤(マイクロクリスタリンワックス:日本精鑞社製HNP−9) 3重量部
着色剤としては、黒トナーにはカーボンブラック(三菱化学製MA−100)、マゼンタトナーにはC.I.ピグメント・レッド122を用い、シアントナーにはC.I.ピグメント・ブルー15:3を用い、イエロートナーにはC.I.ピグメント・イエロー74を用いた。
・着色剤 5重量部
・帯電制御剤(サリチル酸の亜鉛化合物:オリエント化学工業社製ボントロンE84)2重量部
・離型剤(マイクロクリスタリンワックス:日本精鑞社製HNP−9) 3重量部
着色剤としては、黒トナーにはカーボンブラック(三菱化学製MA−100)、マゼンタトナーにはC.I.ピグメント・レッド122を用い、シアントナーにはC.I.ピグメント・ブルー15:3を用い、イエロートナーにはC.I.ピグメント・イエロー74を用いた。
上記トナー材料はヘンシェルミキサにて10分間混合した後、混練分散処理装置(三井鉱山株式会社製:ニーディックスMOS140−800)で溶融混練分散処理した。その混練物をカッティングミルで粗粉砕した後、ジェット式粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製:IDS−2型)によって微粉砕し、微粉砕後、風力分級機(日本ニューマチック工業株式会社製:MP−250型)を用いて分級を行うことによって体積平均粒径が6.5ミクロンの着色樹脂粒子を得た。尚、体積平均粒径はコールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター株式会社製)で測定した。
得られた着色樹脂粒子100重量部に対して、トリメチルシリル基を有するシランカップリング剤で表面処理された1次粒子の平均径が約12nmの疎水性シリカ微粉体(BET比表面積約140m2/g)1.5重量部と、同様の表面処理が施された1次粒子の平均径が約40nmの疎水性シリカ微粉体(BET比表面積約50m2/g)1.0重量部を加え、ヘンシェルミキサにて2分間混合することによって負帯電性のトナーを作製した。
黒トナーについては、さらに立方状の平均粒子径約0.2ミクロンのマグネタイト粒子(チタン工業社製:BL−220)を表1に示す量を添加し、ヘンシェルミキサにて1分間混合することによって、黒トナーA〜Gを作製した。
[キャリア]
本実施例のキャリアは、次に示す方法により作製した。コア粒子となるフェライト粒子として、フェライト粉末を計量してボールミルにて混合した後、ロータリーキルンにて900℃で仮焼し、得られたフェライトの仮焼粉を、湿式粉砕機により粉砕媒体としてスチールボールを用いて平均粒径2ミクロン以下にまで微粉砕した。得られたフェライト微粉末をスプレードライ方式により粒径100〜200ミクロンに造粒し、得られた造粒物を1300℃で焼成した後、クラッシャを用いて解砕することにより重量平均粒子径50ミクロンのフェライト粒子を得た。
本実施例のキャリアは、次に示す方法により作製した。コア粒子となるフェライト粒子として、フェライト粉末を計量してボールミルにて混合した後、ロータリーキルンにて900℃で仮焼し、得られたフェライトの仮焼粉を、湿式粉砕機により粉砕媒体としてスチールボールを用いて平均粒径2ミクロン以下にまで微粉砕した。得られたフェライト微粉末をスプレードライ方式により粒径100〜200ミクロンに造粒し、得られた造粒物を1300℃で焼成した後、クラッシャを用いて解砕することにより重量平均粒子径50ミクロンのフェライト粒子を得た。
次にコア粒子を被覆するための被覆用塗液として、シリコーン樹脂(商品名:TSR115、信越化学社製)と、チタン酸カリウム粉末(抵抗調整剤)とをトルエンに溶解または分散し、被覆用塗液を調製した。
この被覆用塗液を、スプレーコーティング装置により前記のフェライト粒子に被覆し、自然乾燥してトルエンを除去し、シリコーン樹脂の被覆量が5重量%のキャリアを製造した。尚、シリコーン樹脂の被覆量は、蛍光X線分析装置により、フェライト粒子由来のFeの含有量およびシリコーン樹脂由来のSiの含有量を測定し、それらの値に基づいて算出した。
[二成分現像剤]
本発明の二成分現像剤は、前記の方法により製造した各トナー5重量部とキャリア95重量部とをナウターミキサー(商品名:VL−0、ホソカワミクロン社製)にて20分間攪拌混合することによって、各トナー(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を含有する二成分現像剤を製造した。ブラックについては、黒トナーA〜Gを含有する7種類を作製した。
本発明の二成分現像剤は、前記の方法により製造した各トナー5重量部とキャリア95重量部とをナウターミキサー(商品名:VL−0、ホソカワミクロン社製)にて20分間攪拌混合することによって、各トナー(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を含有する二成分現像剤を製造した。ブラックについては、黒トナーA〜Gを含有する7種類を作製した。
なお、黒の現像剤は第1画像形成ユニットに、シアンの現像剤は第2画像形成ユニットに、マゼンタの現像剤は第3画像形成ユニットに、イエローの現像剤は第4画像形成ユニットにそれぞれ収容し、各画像形成ユニットにおける現像ローラと感光体ドラムとの間の磁気ブラシの圧縮率を測定した結果、全ての画像形成ユニットにおける磁気ブラシの圧縮率H/Gは、2.5(間隙Gは0.4ミリ、磁気ブラシ最大長さHは1.0ミリ)であった。
[感光体ドラム]
本実施例の感光体ドラム(積層型感光体ドラム)16は、次に示す方法により作製した。下引き層形成用塗液として、酸化チタン(商品名:TTO55A、石原産業(株)製)7部および共重合ナイロン(商品名:CM8000、東レ社製)13部を、メチルアルコール159部と1,3−ジオキソラン106部との混合溶媒に添加し、ペイントシェーカーにて8時間分散することにより調製した。この塗液を塗工槽に満たし、アルミニウム製の円筒状導電性基体を浸漬し、引き上げて自然乾燥して層厚1ミクロンの下引層を形成した。
本実施例の感光体ドラム(積層型感光体ドラム)16は、次に示す方法により作製した。下引き層形成用塗液として、酸化チタン(商品名:TTO55A、石原産業(株)製)7部および共重合ナイロン(商品名:CM8000、東レ社製)13部を、メチルアルコール159部と1,3−ジオキソラン106部との混合溶媒に添加し、ペイントシェーカーにて8時間分散することにより調製した。この塗液を塗工槽に満たし、アルミニウム製の円筒状導電性基体を浸漬し、引き上げて自然乾燥して層厚1ミクロンの下引層を形成した。
次に、電荷発生層形成用塗液として、チタニルフタロシアニン3部とブチラール樹脂(商品名:BL−1、積水水化学社製)2部とをメチルエチルケトン245部に添加し、ペイントシェーカーにて分散することにより調製した。この塗液を、下引き層の場合と同様の浸漬塗布法にて前述の下引き層表面に塗布し、下端のふき取りを行わずに自然乾燥して層厚0.4ミクロンの電荷発生層を形成した。
次に、電荷輸送層形成用塗液として、電荷輸送性化合物(商品名:T405、高砂ケミカル社製)5部、ポリカーボネート(商品名:J500、出光興産社製)2.4部、ポリカーボネート(商品名:G400、出光興産社製)1.6部、ポリカーボネート(商品名:GH503、出光興産社製)1.6部、ポリカーボネート(商品名:TS2020、帝人化成社製)2.4部および2,6−ビス−tert−ブチル−4−メチルフェノール(商品名:スミライザーBHT、住友化学社製)0.25部をテトラヒドロフラン49部に添加して溶解させることにより調製した。この塗液を塗工槽に満たして浸漬塗布法により電荷発生層表面に塗布し、130℃にて1時間乾燥し、電荷輸送層を形成させることにより、膜厚25ミクロンの電子写真感光体を作製した。なお、感光体ドラム16の膜厚測定は、分光光度計(MCPD−1100、大塚電子社製)を用いて測定した。
[画像評価]
各画像形成ユニットは、用紙上のトナー付着量が0.5mg/cm2となるようにそれぞれ調整し、得られるカラー画像のカバレージが各色5%(ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの4色合計が20%)となるテキスト画像の連続印字テストを、画像欠陥が発生するまで最大100K枚行った。画像欠陥発生の判定については、反射濃度計(マクベス社製:RD918)を用いて非画像部の反射濃度を測定し、得られる画像の一部において反射濃度が0.2以上となる画像(黒スジ)が発生した時点とした。
各画像形成ユニットは、用紙上のトナー付着量が0.5mg/cm2となるようにそれぞれ調整し、得られるカラー画像のカバレージが各色5%(ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの4色合計が20%)となるテキスト画像の連続印字テストを、画像欠陥が発生するまで最大100K枚行った。画像欠陥発生の判定については、反射濃度計(マクベス社製:RD918)を用いて非画像部の反射濃度を測定し、得られる画像の一部において反射濃度が0.2以上となる画像(黒スジ)が発生した時点とした。
テスト後、感光体ドラム16の膜厚として、感光体ドラム16の長手方向における上部・中部・下部の周方向の膜厚をそれぞれ12点ずつ測定し、それらの平均値として求めるとともに、感光体ドラム16表面に付着するタルクの有無を調べた。
テスト結果を表2に示す。
0.5重量部から4重量部の研磨剤を加えた黒トナーA〜Dを使用した印字テストにおいては、初期画像1枚目から100K枚目まで文字は鮮明で、カブリや画像流れによる文字欠けなどの画像欠陥は認められなかった。
一方、研磨剤を添加しなかった黒トナーGを用いた場合、及び研磨剤を少量しか添加しなかった黒トナーFを用いた場合は、タルクの付着が認められるとともに、カブリ及び文字欠けの画像欠陥が発生した。カブリ及び文字欠けの両方の画像欠陥が確認されたため、この時点でテストを終了した。測定された膜厚は、28K枚印字後のものである。
また、第1画像形成ユニットのみ、径が60ミリの感光体ドラム(これ以外の感光体ドラムの径は30ミリ)16を使用しているので、同等の研磨力であれば、第1画像形成ユニットの感光体ドラム16の膜削れの速度は他の感光体ドラム16より遅くなるが、研磨剤を多量に添加した黒トナーEを用いた場合には、タルクの付着は認められなかったものの、テスト後の第1感光体ドラムの膜厚が10.9ミクロンとなり、52K枚で第1感光体ドラム16の磨耗に起因するカブリが発生し、第1感光体ドラム16以外の第2、第3、第4の各感光体ドラム16と比べても感光体ドラムの寿命が著しく短くなった。
1 第1画像形成ユニット
2 第2画像形成ユニット
3 第3画像形成ユニット
4 第4画像形成ユニット
5 中間転写ベルト
7 1次転写ローラ
8 2次転写ローラ
10 ベルトクリーニングユニット
15 定着ユニット
16 感光体ドラム
19 現像装置
20 感光体ドラムクリーナ
21 クリーニングブレード
27 現像槽
24 現像ローラ
28 規制部材
25 多極着磁部材
26 スリーブ
2 第2画像形成ユニット
3 第3画像形成ユニット
4 第4画像形成ユニット
5 中間転写ベルト
7 1次転写ローラ
8 2次転写ローラ
10 ベルトクリーニングユニット
15 定着ユニット
16 感光体ドラム
19 現像装置
20 感光体ドラムクリーナ
21 クリーニングブレード
27 現像槽
24 現像ローラ
28 規制部材
25 多極着磁部材
26 スリーブ
Claims (9)
- 複数の感光体と、これら複数の感光体のそれぞれに対応して設けられると共に互いに異なる色のトナーを収容し、当該感光体上に形成される静電潜像を前記トナーを用いて現像してトナー像とする現像装置とを備え、前記各感光体上に形成された前記各トナー像が重ね合わされてなる1つの画像を記録媒体上に形成する画像形成装置において、
無端ベルト状をなし、回転駆動されるに伴って、前記各感光体に形成されたトナー像がベルト表面に互いに重なり合うように順次転写される一方、該重ね合わされたトナー像が前記記録媒体へと転写される中間転写ベルトを備え、
前記中間転写ベルトから前記記録媒体へと画像を転写する転写位置を基準として前記無端ベルトの回転方向の最上流側に位置する前記感光体に対応する前記現像装置に収容されるトナーにのみ、前記感光体の表面を研磨する研磨剤が実質的に含まれていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記複数の現像装置が、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤に対応しており、前記トナーに加えてキャリアを収容すると共に、複数の磁極を有して表面に前記二成分現像剤の磁気ブラシを形成する現像ローラを備え、
前記最上流側に位置する感光体に対応する前記現像装置に収容されるキャリアの飽和磁化が、当該現像装置以外の他の現像装置に収容されるキャリアの飽和磁化よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記複数の現像装置が、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤に対応しており、前記トナーに加えてキャリアを収容すると共に、複数の磁極を有して表面に前記二成分現像剤の磁気ブラシを形成する現像ローラを備え、
前記最上流側に位置する感光体に対応する前記現像装置に備えられる現像ローラの径が、当該現像装置以外の他の現像装置に備えられる現像ローラの径よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記複数の現像装置が、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤に対応しており、前記トナーに加えてキャリアを収容すると共に、複数の磁極を有して表面に前記二成分現像剤の磁気ブラシを形成する現像ローラを備え、
前記最上流側に位置する感光体に対応する前記現像装置に備えられる現像ローラ上に形成される磁気ブラシの圧縮率が、当該現像装置以外の他の現像装置における磁気ブラシの圧縮率よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記最上流側に位置する感光体の周長が、当該感光体以外の他の感光体の周長よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記研磨剤が、個数平均粒子径0.2ミクロン以上1ミクロン以下の無色の無機微粒子であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記研磨剤が、非球形多面体の形状を有する無機微粒子であることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記研磨剤は、トナー100重量部に対して0.5重量部以上4重量部以下で含まれていることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記最上流側に位置する感光体に対応する前記現像装置に収容されるトナーが、黒色トナーであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007106463A JP2008262131A (ja) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007106463A JP2008262131A (ja) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | 画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008262131A true JP2008262131A (ja) | 2008-10-30 |
Family
ID=39984626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007106463A Pending JP2008262131A (ja) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2008262131A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010044132A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成装置 |
US11579556B2 (en) | 2021-02-19 | 2023-02-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus for prolonging life of replaceable image forming unit |
-
2007
- 2007-04-13 JP JP2007106463A patent/JP2008262131A/ja active Pending
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