(57)【要約】【課題】  耐久での画質劣化防止とトナースポット像を小さくすることを同時に達成できる画像形成装置を提供することにある。【解決手段】  デジタル画像露光装置を用い、感光ドラムにアモルファスシリコンドラムを使用し、トナーとして、内部に離型剤を有する粉体を使用した画像形成装置において、前記トナーの凝集度を３０％以上としたことを特徴とする。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル画像露光装置を用い、感光ドラムにアモルファスシリコンドラムを使用し、トナーとして、内部に離型剤を有する粉体を使用し画像形成を行う画像形成装置において、前記トナーの凝集度を３０％以上としたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用して、画像を記録材上に形成してハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のタンデム型フルカラー画像形成装置に関し図２により説明する。まずドラム周りに関し説明する。記号の中のＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙは、色を意味しＫは黒、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｙはイエローを意味する。
【０００３】
まず第一ステーションとしての黒（Ｋ）に関し説明する。Ｃ，Ｍ，Ｙに関しては同様の箇所は説明を省略する。また図に関しても、１Ｃ，１Ｍ，１Ｙの同形状のものは、１Ｋにて説明する動作と、色以外同じであるため、記号記入を省略する。
【０００４】
まず、図２において、１Ｋは黒の画像形成ステーションである。
【０００５】
中央に直径８４ｍｍの有機感光体（以下、ＯＰＣまたはＯＰＣドラム）２が配置されている。かかるドラムは、不図示のモーターにより４００ｍｍ／ｓの速さで回転される。また、ドラムは、電荷発生層が０．１μｍ、電荷輸送層２０μｍからなるネガ帯電タイプのＯＰＣドラムである。
【０００６】
３は帯電器であり、従来公知のコロナ放電タイプの帯電器である。ステンレスの枠体の中央にコロナワイヤーと呼ばれる、直径６０μｍのタングステンワイヤーに金を鍍金した線が張ってある。かかるワイヤーに約１ｍＡのマイナス電流を流す。これにより、コロナが発生し、印加電流のうちの一部がドラム方向に流れ、ドラムが帯電する。これにより、ドラムは約９００Ｖに帯電される。
【０００７】
５はレーザースキャナーユニットで、内部は不図示ながら、従来公知のポリゴンミラーが回転し、レーザーがパルス駆動され発光し、ポリゴンミラーに反射される。そして、レーザー光は、何面かの反射ミラーを介してＯＰＣドラム上に照射される。かかるレーザーのスポットは、ドラム手前から奥方向の主走査方向５５μｍ、ドラムの進行方向の副走査方向５５μｍのスポット径で照射されている。
【０００８】
６は現像装置で、内部にマグネットを有するスリーブ６−１と、現像剤を撹拌するスクリュー６−２よりなる。現像剤は、トナーとキャリアよりなる二成分現像剤である。トナーは、ポリエステル樹脂がベースとなり、各色の顔料が分散されている。本例のような高速系の画像形成装置では、トナーの軟化点は、従来白黒系より低く設定されており、本例でもシャープメルト性・低温定着性トナーを使用している。キャリアは、マグネタイトを樹脂に分散させたもので、帯電性を付与するため、表面を樹脂コートしている。こうしたトナーとキャリアからなる現像剤が現像装置内に充填される。現像装置６内では現像剤はスクリュー６−２で撹拌され、ネガ帯電付与された現像剤は、スリーブ６−１表面へ内部のマグネットの磁力により搬送され、ＯＰＣドラムと現像剤が摺擦される。
【０００９】
コロナ帯電器により表面が９００Ｖに帯電された感光体は、レーザーにより画像信号通りにドラム表面が光照射され、ドラムの電荷が減衰する。画像の濃さにより、レーザー光の強さが変わり、画像のいわゆる白地に相当する電位が７００Ｖ、濃い部分に相当する所が約２００Ｖ、画像の中間調に相当する所は、その間に適宜なるように、レーザー露光調整される。現像器のスリーブには、交流成分と直流成分が印加されている。直流成分は約５５０Ｖで、交流成分は２ｋＨｚ，２ｋＶ−ｐｐの矩形高周波が印加されている。かかる現像バイアスにより、トナーがドラム方向へ飛翔する。ドラムが高電位のところは白地に相当し、トナーは飛翔しない。ドラム電位が低いところはトナーが飛翔し、ドラム上にトナーが乗る。ベタ画像に相当する、もっとも濃い画像信号のところで、１色あたり約０．５ｍｇ／ｃｍ2のトナーが乗るように設定されている。そして、ドラム上に形成されたトナー画像は、転写部へ移動する。
【００１０】
１３０は中間体ベルトである。１００μｍのポリイミド樹脂を型成型にてシームレスに円筒状に作製され、樹脂内部には、カーボンを樹脂１００質量部当り３〜３０質量部内添し表面抵抗率を１０12Ω/□になるように調整されている。これは、表面抵抗率を１０9Ω/□以下に下げると、中間体の周回動作において、電荷の自己減衰機能が働き、除電器がいらない代わり、転写像が飛び散る現象が発生し、転写像が飛び散り、高画質化ができないためである。
【００１１】
ここで前記トナーは、流動性が高い、すなわち、凝集度が低い２０％のトナーを使用している。
【００１２】
トナーの流動性は、凝集度としてはかることが可能である。この凝集度は値が大きいほど試料の流動性は悪いと判断する。測定装置としてはパウダーテック（細川ミクロン社製）を用いた。測定法としては、振動台に２００メッシュ、１００メッシュ、６０メッシュのフルイを目の狭い順位、すなわち、６０メッシュフルイが最上位にくるように２００メッシュ、１００メッシュ、６０メッシュのフルイの順に重ねてセットする。このセットした６０メッシュフルイ上に正確に秤量した試料５ｇを加え、振動台への入力電圧を２１．７Ｖになるようにし、その際の振動台の振幅が６０〜９０μｍの範囲内に入るように調整し（レオスタットメモリ約２．５）、約１５秒間振動を加える。その後各フルイ上に残った試料の質量を測定して下式に基づき凝集度を得る。
凝集度（％）＝（  ６０メッシュフルイ上の試料質量）／５ｇ）×１００
＋（１００メッシュフルイ上の試料質量）／５ｇ）×１００×（３／５）
＋（２００メッシュフルイ上の試料質量）／５ｇ）×１００×（１／５）
【００１３】
試料は２３℃，６０％ＲＨの環境下で約１２時間放置したものを用い、測定環境は２３℃，６０％ＲＨである（特許文献１参照）。
【００１４】
さて、駆動ローラ１３によりこの中間転写ベルト１３０が回転し、各色ステーション１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙで画像形成されたトナー像が、それぞれの第一転写部において、中間体転写ベルト上に重なるように作像、転写される。
【００１５】
７は転写ブレードで、ヒドリンゴムからなり、体積抵抗率が１×１０5Ω・ｃｍ以上、１×１０7Ω・ｃｍ以下のものを使用している。
【００１６】
この第一転写部において、順次重ね合わされて、転写作像されたトナー像は、第四ステーションを終了した後は、４色のトナー像が中間体転写ベルト上に乗っている。
【００１７】
一方、記録材Ｐがレジストローラ１２から第二転写部８へ向けて搬送される。
【００１８】
第二転写部８は、内側第二転写ローラー８−１と外側第二転写ローラー８−２よりなる。内側第二転写ローラー８−１は金属ローラーよりなり、アースに接続されている。外側第二転写ローラー８−２は、３層よりなるやわらかいローラーよりなる。すなわち、軸として金属のシャフトを有し、その外側にウレタンゴムで、体積抵抗率が１×１０7Ω・ｃｍのウレタンゴムを巻き、最外層にフッ素ゴムよりなる離型層を設ける。
【００１９】
中間体ベルト上のトナーと紙は、反射型センサー９により、同期がとられ、第二中間体ローラーに約６０マイクロの電流を流して、転写される。
【００２０】
第二転写部より分離した記録材Ｐは、搬送部６２により定着装置９へ搬送される。
【００２１】
定着装置９は、シリコーンゴムを表層とする定着ローラー５３−１、同じくシリコーンゴムを表層とする加圧ローラー５２と、各ローラー内に設置されたローラー加熱ヒータ５６、５７、定着ローラー５３−１の表面の温度を検知して定着温度を制御するサーミスタ５８よりなる。
【００２２】
この従来例では、離型剤としてのオイル塗布装置を有する。従来公知の装置でオイル塗布ローラーからなるオイル塗布装置５９により定着ローラーにジメチルシリコーンオイルが塗布される。
【００２３】
４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、定着によりトナー像の混色及び記録材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像に形成され、排紙トレイ６３に排出される。
【００２４】
転写が終了した感光ドラム２は、それぞれのクリーナ４により転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成に備えられる。転写ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、転写ベルト１３０の表面にクリーニングブレード１３１で除去するようにしている。
【００２５】
【特許文献１】特開２００３−２７０８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら、前述従来例における画像形成装置には以下のような欠点があった。
【００２７】
現像剤として凝集度は高い剤を使用したい。これは、現像剤の凝集度が低いと、装置として、現像器からの飛散が発生し、機内のトナー汚れが発生するためであり、この飛散によって、たとえば帯電器の汚れ、光学系の汚れ、ひいては、紙上に乗って、いわゆるコピー紙のよごれとなってしまったりするためである。しかしながら、従来この凝集度が高い現像剤を使用すると画像の先鋭さが得られないという欠点があった。これは、現像器のスリーブから、トナーが効率よくドラム上に飛翔しないためで、レーザービームのドットで作られた潜像に対し、広がった、とびちった像、すなわち、トナースポット像となってしまう欠点を有していた。
【００２８】
また、近年、トナーの中にワックス等を内包して、従来定着において、シリコーンゴムとシリコーンオイルを使用していたのに対し、テフロン（商品名）表層定着ローラーにて定着可能なトナーが使用され始めている。かかるトナーは、定着にオイルを使用しなければならないという従来例に対し、オイル塗布装置が不要なため、装置が複雑化しないという利点はあるものの、こうしたトナーを使用して従来通り、凝集度を低くして使用すると耐久におけるトリボと凝集度の変化が激しく、画質の耐久変化が激しいことがわかった。
【００２９】
これは、トナー表面に、いくらかのワックスが存在する。そして凝集度を低くするために、外添剤を多く添加しなければならない。しかし、このために、耐久でトナー表面の外添剤がワックスにとりこまれ、結果、凝集度が高くなることが不可避なためである。この時同時にトナーのトリボ変化も激しく、このトリボ変化と凝集度変化が画質の変化を大きくさせる。
【００３０】
さらに、画質に関しては、高画質化の流れが大きく、解像度に関しても４００ｄｐｉから６００ｄｐｉ、ひいては１２００ｄｐｉへと、ドット自体が小さくなってきている。レーザースポット径も小さい方向で、高解像、高先鋭画像に、画質設計が向いてきている。
【００３１】
こうした小ドットの解像、すなわち作像、現像して得られるドラム上のレーザースポット光に対するトナー像、すなわちトナースポット像の形成は、低凝集度の剤すなわち、高流動剤の方が好ましく、高凝集度への移行はできないのが現状であった。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明は、デジタル画像露光装置を用い、感光ドラムにアモルファスシリコンドラムを使用し、トナーとして、内部に離型剤を有する粉体を使用した画像形成装置において、前記トナーの凝集度を３０％以上としたことを特徴とする画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【００３３】
デジタル画像露光装置を用い、感光ドラムにアモルファスシリコンドラムを使用し、トナーとして、内部に離型剤を有する粉体を使用した画像形成装置で、前記トナーの凝集度を３０％以上とすることにより、トナーヘの外添剤が減らせることによる耐久での画質劣化が防止され、凝集度が高いことにより、トナーの機内飛散が少なくなり、また、ａ−Ｓｉドラムを使用することにより、かかる凝集度が高いトナーを用いても、トナースポット像を小さくすることが可能になり、初期、耐久とも好適な画像形成装置とすることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
［実施例１］
本例において使用する画像形成装置断面は従来例と同じであるので、同説明は省略する。
【００３５】
本例においては、使用する感光ドラムに、アモルファスシリコンドラム（以下ａ−Ｓｉドラム）を使用する。これは従来公知のものであり、円筒状のアルミ基材の上に電荷阻止層、電荷発生層、表層の構成よりなり、ネガ帯電タイプのものを使用した。
【００３６】
また、図１に示すように、定着装置が従来例の図２と若干異なる。すなわち、後述のように、トナーにワックスを内包するトナーを使用するため、従来例のようなオイル塗布装置が不要となる。
【００３７】
５３は定着ローラーであり、駆動加熱ローラー５４との間に定着ベルト５１が懸架されてなる。駆動加熱ローラー５４にはヒーター５６が内蔵されている。５２は加圧ローラーである。本例では定着ベルト、加圧ローラーとも、表層はフッ素樹脂よりなる。加圧ローラー内にもヒーター５７が内包され、定着用にヒーターは、サーミスタ５８により温度制御される。
【００３８】
かかる定着により、温度がかけられ、複数色のトナーが混色され、定着されるメカニズムは、従来例に同じである。
【００３９】
使用する現像剤は、トナー樹脂中にワックスが内包されているものを使用し、凝集度が３５％のものを使用した。
【００４０】
これは従来公知ながら、ポリエステル樹脂とワックスを同時混練し、粉砕して得られたもの使用した。ワックスは樹脂１００質量部当り５質量部内包されるように調製した。トナー粒径は６．５μｍであった。
【００４１】
ワックス内包のトナーとしては従来公知の重合法による、いわゆるカプセル型のトナーがあるが、本例では粉砕型のトナーを使用した。これは、カプセル型のトナーでも、いわゆるオイルレスタイプの定着が可能で、先述のように、複雑なオイル塗布機構を用いなくてよいが、このトナー作製方法では、メインバインダーとしての樹脂にポリエステルを使いづらい。基本的には、スチレン系の樹脂が製法上メリットがあり、このため、樹脂は硬くならざるをえず、カラー画像形成装置で、低融点化のために最も使用したいポリエステル系の樹脂が使用できない。
【００４２】
カラー画像形成装置の場合、複数色のトナーを一度に溶融し、混色させるために、低融点タイプのトナーを使用することが必須であるが、これがスチレン系のカプセルタイプのトナーではできず、本例としては粉砕型のトナーを使用した。これによって、トナーの溶ける温度がカプセルタイプより約３０℃落とせ、結果的に画像の出来上がり光沢度（以下グロス）が高くでき、カラー画像として好ましいものとなった。
【００４３】
ただし、この粉砕型のトナーは、製法上トナー表面に若干のワックスが存在して、従来例で述べた様な、ワックスにより外添剤が耐久でトナー中に埋め込まれやすい欠点を有する。
【００４４】
本実施例ではこの欠点を、トナーの外添剤を減らし、トナーの凝集度を高め、ただし従来これではトナースポット像が小さく出来ず高画質化できないところを、ａ−Ｓｉというドラム上の潜像を小さく形成可能なドラムとの組み合わせにより、高画質を得、それを耐久後も維持することが可能となったものである。
【００４５】
トナーの凝集度を高くした方法と効果は以下の通りである。トナーの凝集度を３５％にできたため、トナーの外添剤量を従来より減らすことができた。これにより、耐久での外添剤のトナー中への埋め込みが減り、耐久によってトリボが変化し、画質の変化や劣化が起こることが抑えられた。
【００４６】
具体的には、従来、酸化チタン１．５％、シリカ１％を外添していたのに対し本装置により酸化チタン１．０％、シリカ１％の外添で、作製可能となった。なお、凝集度の合わせ（凝集度を３５％に調整する方法）は、外添剤添加時の製造装置の撹拌力や撹拌時間にても適宜調整をおこなった。
【００４７】
次に本実施例では凝集度の高いトナーを使いこなすために、スポット径が細く潜像形成できるａ−Ｓｉドラムを使用した。すなわちａ−Ｓｉドラムが、レーザー露光系にて画像を照射すると、ＯＰＣよりその潜像が細くなる。
【００４８】
理由は一部推定ながら、ＯＰＣの場合は、レーザー光にて感光体を照射したとき、電荷がＯＰＣ感光体の内部で発生するため、表面まで電荷が移動する際、レーザースポットに対応した電荷像が広がる。これに対し、ａ−Ｓｉの場合は電荷の発生が表面で行われるため、ＯＰＣのような電荷の広がりがない。かつ、ａ−Ｓｉは静電容量がＯＰＣの約３倍と大きいため、感光層内部の電位が露光した時、するどく深いということによると考えられる。
【００４９】
２５℃、５０％の環境下でＡ４サイズの用紙で一万枚耐久を行ったところ、数値的には従来例では、ワックス内包トナーで凝集度を低くした場合、トリボ低下が４０μＣ／ｇから耐久後２０μＣ／ｇまで低下していたのに対し、本実施例では初期トリボ４０μＣ／ｇから耐久後３５μＣ／ｇまでの低下で抑えられた。また、凝集度も３５％から耐久後５０％までに抑えられた。これによって、本実施例では画質の変化がない、画像形成装置とすることが可能となった。
【００５０】
すなわち、従来、低凝集度のワックス内包トナーを使用し、ａ−Ｓｉドラムで耐久した場合、ドラム上のトナースポット像が初期約７０μｍ×７０μｍで再現していたのに対し、耐久後は１２０μｍ×１２０μｍに拡散して、画質劣化を引き起こしていた。これに対し本実施例は、初期の７０μｍ×７０μｍが耐久後も約８０μｍ×８０μｍまでの劣化で抑えることが可能となり、画質維持が図られた。
【００５１】
また、凝集度が高いトナーを使用できたために、機内飛散も無く、良好な画像形成を持続可能であった。
【００５２】
［実施例２］
実施例１に対し、トナーの凝集度を５０％のものを使用した。この場合、耐久後の凝集度は５０％を維持できた。これは、トナーヘの外添剤をさらに減らし、酸化チタン０．４％、シリカ１％の外添により調整した。
【００５３】
これによっても耐久後もトナースポット像を７０μｍ×７０μｍに維持でき、初期、耐久ともに高画質化が図れた。また、トナーにより機内飛散も、実施例１以下に抑えられ、好適な画像形成装置とすることが可能となった。他の効果も実施例１同様の効果が得られた。
【００５４】
［実施例３］
本実施例では実施例２に対し、トナー粒径をさらに小粒径化し、トナー粒径５．５μｍにした。これにより、ドラム上のトナー粒径がさらに小さくなり、トナースポット像も初期５５μｍ×５５μｍまで小さくできた。また耐久後も６０μｍ×６０μｍまでに抑えられた。
【００５５】
これは、トナーの小粒径化は、トナースポット像の高画質化に効果が大きく、初期のトナースポット像が小径化可能とともに、耐久後もトナーによってトナー像の径を維持するためである。また他の効果も実施例２同様に得られた。
【００５６】
［実施例４］
実施例２に対し、さらに凝集度を７０％にまであげた。本例も耐久後の凝集度は７０％を維持した。これは実施例２の外添剤に対し、酸化チタン０．４％、シリカ０．５％、更に粒径１μｍのシリコーン樹脂微粒子を０．５％混入して調整した。
【００５７】
このシリコーン樹脂微粒子は、凝集度が高くなると、転写がしにくくなることに対し、良好に改善する働きをもち、こうした凝集度５０％以上の現像剤に対し、特に有効である。
【００５８】
これによっても耐久後は、トナースポット像は９０μｍ×９０μｍに維持され、実施例２以上に機内飛散もなく、良好な画像形成装置とすることができた。
【００５９】
［比較例１］
従来例画像形成装置で、ドラムにＯＰＣを用い、トナーにワックスを内包していないトナーで、凝集度が実施例同様に３５％、５０％、７０％のものを使用した。
【００６０】
この系では初期より、トナースポット像が１５０μｍ以上になり、高画質が得られなかった。なお、凝集度が２０％ものは、高画質が得られるものの、トナーの機内飛散等がひどかった。
【００６１】
［比較例２］
実施例１、２、４に対し、ドラムにＯＰＣドラムを使用した。すなわち、トナーとしてはワックスを内包したものを使用した。このときのトナースポット像は、初期より１５０μｍ以上となり、初期より画質が良好な画像を得ることができなかった。また、凝集度２０％のものを使用した時は、比較例１同様機内飛散が悪かった。
【００６２】
以下、前述例の特徴的なところを表にまとめると以下の様にある。
【００６３】
【表１】
2005266203.tif 000002
【００６４】
上記実施例において、凝集度を上げることは、機内飛散が良化する方向であり、ａ−Ｓｉドラムと併用することにより耐久後のトナースポット形状を、初期に近く維持可能となったが、好ましくは凝集度は１００％以下が好ましい。これは、凝集度は１００％を超えるトナーを作製することは、母体としての樹脂の制約や、多少の外添剤は現像のためには必要で、凝集度１００％超は、装置で使用するトナーとしては、製作が厳しくなるためである。
【００６５】
また、感光ドラムとしてのａ−Ｓｉは、電荷発生層は薄い方が好ましい。上記実施例はいずれも３５μｍの厚さを使用しているが、２５μｍ以下が更に好ましい。これは、電荷発生層を薄くすることは、ドラム上のレーザースポットによる潜像を更に小さくすることが可能なためである。例えば、実施例１において、電荷発生層を２５μｍのドラムを使用すると、トナースポット像は更に小さくなり、初期６５μｍにまで小さくすることが可能である。
【００６６】
また実施例１にて説明した様に、トナー中には、ワックスが内包されているが、このワックスは、樹脂１００質量部当り４質量部以上が好ましい。４質量部未満だと、離型性が劣り、高速機での定着が厳しくなるためである。ただし、このワックスの部数が増えることは、高速定着性が向上する反面、トナー表層へのワックスの存在確率が増し、耐久後の外添剤の埋め込みが行われやすくなる。これによって、特に本例従来例で示した様な高速画像形成装置ではトナー凝集度を高めることは必須で、本発明効果は大きい。
【００６７】
トナーの好ましい粒径範囲としては３μｍ以上６．５μｍ以下、より好ましくは４μｍ以上６μｍ以下である。粒径は小さい方が高画質であるが６．５μｍを超えると急激に悪くなる。３μｍを下回るのは、粉体飛散上好ましくなく、画質との両立より４μｍまでとするのが好適である。
【００６８】
また、外添剤の範囲として、酸化チタン０．４〜１．０％、シリカ０．５〜１．０％の例を示したが、酸化チタン０．２〜１．０％、シリカ０．２〜１．０％が好ましい。この外添剤は、本発明説明の通り、多いとトナー表面でワックスなどと悪さをし、少ないとトナー帯電など、所望の効果が得られない。
【００６９】
また、他の外添剤として、従来公知のアルミナ等も、本発明効果が得られれば、使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施例にかかわる画像形成装置の概略図である。
【図２】従来例にかかる画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
【００７１】
１Ｋ，１Ｃ，ｌＭ，１Ｙ  各色画像形成ステーション
２  感光ドラム
３  一次帯電器
４  クリーナー
６  現像器
７  一次転写
８  第二次部
９  定着装置
１３０  中間転写ベルト
【図１】
2005266203.tif 000003
【図２】
2005266203.tif 000004