[go: up one dir, main page]

JP2005121760A - クリーニング装置および画像形成装置 - Google Patents

クリーニング装置および画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005121760A
JP2005121760A JP2003354539A JP2003354539A JP2005121760A JP 2005121760 A JP2005121760 A JP 2005121760A JP 2003354539 A JP2003354539 A JP 2003354539A JP 2003354539 A JP2003354539 A JP 2003354539A JP 2005121760 A JP2005121760 A JP 2005121760A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
image
image carrier
forming apparatus
image forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003354539A
Other languages
English (en)
Inventor
Takuji Yoneda
拓司 米田
Masahito Yanagida
雅人 柳田
Naohiro Kumagai
直洋 熊谷
Takashi Shintani
剛史 新谷
Takaaki Tawada
高明 多和田
Masaru Amamiya
賢 雨宮
Yuji Arai
裕司 荒井
Toshio Koike
寿男 小池
Takeshi Tabuchi
健 田淵
Yutaka Takahashi
裕 高橋
Eisaku Murakami
栄作 村上
Takeshi Uchitani
武志 内谷
Masami Tomita
正美 富田
Masanori Kawasumi
正則 川隅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2003354539A priority Critical patent/JP2005121760A/ja
Publication of JP2005121760A publication Critical patent/JP2005121760A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Cleaning In Electrography (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Abstract

【課題】潤滑剤の経時で安定した効率的な塗布が可能となり、感光体、クリーニングブレードの長寿命化を実現し、重合トナーを用いる場合でも、経時でのクリーニング品質の安定化を図ることを可能とするクリーニング装置、これを用いたプロセスカートリッジ、画像形成装置、及びこれらに用いるトナーを提供することを課題とする。
【解決手段】像担持体の表面に残留した現像剤を除去するクリーニング装置であって、像担持体表面の摩擦係数を低減するために固形潤滑剤312をブラシ311で摺擦して像担持体に接触塗布する機構を備えるクリーニング装置において、前記ブラシ311は、像担持体との当接位置で像担持体の回転と順方向に回転し、前記ブラシ311と像担持体との当接位置より像担持体回転方向下流にブレード314を備えることを特徴とする。
【選択図】図4

Description

本発明は、静電複写機、プリンタ等の電子写真プロセスにおけるクリーニング装置、これを用いたプロセスカートリッジ、画像形成装置、及びこれらに用いるトナーに関するものである。
一般に、電子写真像担持体である感光体は、像形成プロセスにおいて、帯電、露光、現像、転写、クリーニング及び除電(もしくは除電及びクリーニング)の繰り返し過程を経る。帯電及び露光により形成された静電潜像は、トナーを含んだ現像剤により顕像化されトナー画像となる。更に、このトナー画像は、転写手段により紙などの転写材に転写されるが、全てのトナーが転写されるわけではなく、一部が感光体上に残留する。この残留トナーを除去しないと、繰り返しプロセスにおいて汚れなどのない高品質な画像を得ることができない。そのために、残留トナーをクリーニングすることが必要となる。クリーニング手段としては、ファーブラシ、磁気ブラシ及びブレードなどを用いたものが代表的であるが、クリーニングの精度や装置構成などの点から、ブレードクリーニングが主に採用されている。
ブレードクリーニングについて図5に具体例を挙げて説明する。図5に示すように、ブレードは、支持体に板状のポリウレタンなどの素材からなる弾性部材を取り付けたもので、感光体の表面に加圧当接させる構成となっている。また、感光体へのブレードの当接形態としては、感光体の回転方向に対し、図5(a)に示すようにカウンター方向のもと、図5(b)に示すように順方向のものがある。クリーニングの精度から前者のカウンター方向の当接形態を採用する装置が多い。
クリーニングブレード等の感光体表面の機械的摺擦は感光体表面の摩耗につながる。感光体の表面が摩耗すると感光特性が劣化し、適正な静電潜像の形成に悪影響を及ぼす。
また、摩擦力の上昇は、クリーニングブレードの局所的なエッジ欠け、発熱量の増大によるトナー融着の発生にもつながっていると考えられる。
また、近年の急速なカラー化とそれに伴う高画像品質化に対応する為、重合トナーによる小径、狭粒径分布化と球形化(真球化)が主流になりつつある。
トナーの小径、狭粒径分布化は高解像度現像に有利となり、また球形化(真球化)により転写効率に有利となり、これによりトナー画像のシャープネスといった画像品位は格段に向上する。
しかし、トナーの小粒径化は比表面積が大きくなり、単位重量当たりのトナーの感光体表面への付着力が大きくなることで、感光体表面のクリーニング性が困難な方向となる。また、トナーの小粒径化はトナーの流動性悪化となり、より多量の添加剤を必要とし、これにより、クリーニングブレードの欠けや磨耗、感光体表面の局所的なスジ傷等が発生し易くなることが知られている。
また、トナーの真球度が上がると、上述の従来一般的に採用されているブレードのカウンター当接方式では、トナーのブレードすり抜けが多くなるため、従来以上に当接圧を上げることが必要となり、圧を上げることでブレードの局所的なせん断力によるエッジ欠けに対して余裕が低くなる。
以上の観点から感光体の摩耗を防止するためには、感光体表面の摩擦係数の低減が有効であることが知られており、感光体の表面に潤滑剤を塗布供給することが従来行われている。
潤滑剤の塗布手段について具体例を挙げて説明する。クリーニング装置のケーシング内に固形状の潤滑剤が設けられており、感光体と潤滑剤の間にブラシローラが設けられ、このブラシローラで潤滑剤が削り取られ感光体上に塗布転移させる。固形状の潤滑剤を感光体の表面に直接接触させて塗布する方式も知られているが、塗布量の調整と安定性からブラシ等を介して塗布する手段が好ましい。
従来、上述の潤滑剤塗布ブラシには塗布機能と併せて、トナーを回収する機能を持たせている。このため、特許文献1、2、3に記載のように、感光体からトナーを回収除去する機能という点では、ブラシは、感光体に対してカウンター方向に回転接触させることが好ましい。なぜならば、感光体をブラシのフリッカとして見ると、フリッキングでブラシから剥がれるトナーは、カウンター方向接触の場合は感光体とブラシの接触位置から見て感光体回転方向の上流側となり、再度ブラシと接触する機会が与えられるが、順方向接触の場合は感光体回転方向の下流側に飛ばされることから、トナーを回収除去する機能という点では不向きとなる。
クリーニングブラシで回収除去されたトナーを、ブラシから引き剥がさなければブラシクリーニング性能は低下するので、通常ブラシからトナーを剥離する手段としてフリッカ等が設けられている。
しかし、小粒径トナーを扱う場合、上述のように、トナーの感光体表面への付着力が大きくなることで、感光体表面のクリーニング性が低下するため、従来のブラシクリーニング手段では回収除去効率は低下する。一方、ブラシに回収除去できた場合でも、トナーをフリッカ等の剥離手段で効率的に引き剥がすことが困難となり、経時でブラシ内にトナーが蓄積した状態になりやすくなる。
潤滑剤塗布機能を、このクリーニングブラシに持たせた従来の機構では、蓄積したトナーが研磨剤として働くことで上述の固形状潤滑剤をブラシが削る量が増加し、さらに、このブラシ内に蓄積したトナーと潤滑剤が結着することで感光体への塗布機能が低下する。上述のブラシフリッカによって潤滑剤およびトナーを除去させようとしている一方で、感光体への潤滑剤塗布能力が低下することで、消費される潤滑剤量に対する塗布効率は低下し、これまで以上に潤滑剤を多く装置内に用意することが必要となり、装置の小型化、長寿命化が困難となる。また、ブラシフリッカで除去される廃トナーには潤滑剤が多く混入し、流動性が極端に悪化することで廃トナーによる詰まり等が起こりやすくなる。
実開平07−023355 特開2001−324907 特開2000−284526
上記問題点に鑑み、本発明は、潤滑剤の経時で安定した効率的な塗布が可能となり、感光体、クリーニングブレードの長寿命化を実現し、重合トナーを用いる場合でも、経時でのクリーニング品質の安定化を図ることを可能とするクリーニング装置、これを用いたプロセスカートリッジ、画像形成装置、及びこれらに用いるトナーを提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明では、潤滑剤の塗布に関しては、感光体をブラシのフリッカとして考慮すると、フリッキングでブラシから剥がれる微粉体の潤滑剤は、感光体とブラシとの接触が順方向接触であるから、潤滑剤が感光体回転方向の下流側に飛ばされ、カウンター方向接触に比べ、潤滑剤の塗布効率が格段に上がる。
また、ブラシに付着したトナーは、フリッキングによる効果でブラシから剥がれやすくなり、潤滑剤の消費量と塗布量との関係から、廃トナーへの潤滑剤の混入が低減され、廃トナーの搬送による詰まり等の経時の品質問題の発生も抑制できる。
また、近年の小粒径、狭粒径分布トナー製造は粉砕製法では困難であり、通常重合製法がとられている。この重合製法によりトナーは球形化(真球化)されることで感光体から転写体への転写効率の格段な向上も手に入れることができる。よって、小径、球形トナーの転写残へのクリーニングは、少量の剥がれにくい転写残トナーを回収する必要があるので、感光体表面摩擦係数の効率的な低減手段とブレードクリーニングの組み合わせが適している。
本発明では、前述のブラシによる潤滑剤の塗布効率を上げるために、ブラシを感光体と順方向に回転させて潤滑剤を塗布することで、潤滑剤の経時で安定した効率的な塗布が可能となり、感光体、クリーニングブレードの長寿命化、経時クリーニング品質の安定化が可能になる。
また、この付着した潤滑剤を感光体上へ塗りこむ手段として、ブレードをブラシ接触位置より感光体回転方向下流に配置することで、感光体の凹凸を埋めて感光体をムラなく覆う低摩擦層が得られる。
そこで、請求項1に記載の本発明は、像担持体の表面に残留した現像剤を除去するクリーニング装置であって、像担持体表面の摩擦係数を低減するための低摩擦化手段を備え、 低摩擦化手段が固形の潤滑剤をブラシで摺擦して像担持体に接触塗布する機構であるクリーニング装置において、前記ブラシは、像担持体との当接位置で像担持体の回転と順方向に回転すること特徴とするクリーニング装置である。
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載のクリーニング装置において、前記ブラシと像担持体との当接位置より像担持体回転方向下流にブレードを備えることを特徴とするクリーニング装置である。
請求項3に記載の本発明は、潜像を担持する像担持体と、転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、前記クリーニング手段は、請求項1または2に記載のクリーニング装置であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項4に記載の本発明は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、前記クリーニング手段は、請求項1または2に記載のクリーニング装置であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項5に記載の本発明は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、請求項3に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項6に記載の本発明は、請求項4または5に記載の画像形成装置において、前記現像手段で使用されるトナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする画像形成装置である。
請求項7に記載の本発明は、請求項4ないし6のいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像手段で使用されるトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とする画像形成装置である。
請求項8に記載の本発明は、請求項4ないし7のいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像手段で使用されるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
請求項9に記載の本発明は、請求項4ないし8のいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像手段で使用されるトナーは、略球形状であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項10に記載の本発明は、請求項9に記載の画像形成装置において、前記トナーは、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にあることを特徴とする画像形成装置である。
請求項11に記載の本発明は、電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーであって、請求項4または5に記載の画像形成装置において使用され、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とするトナーである。
請求項12に記載の本発明は、請求項11に記載のトナーにおいて、前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とするトナーである。
請求項13に記載の本発明は、請求項11または12に記載のトナーにおいて、前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られることを特徴とするトナーである。
本発明により、クリーニング性能を向上させ、重合トナーを用いる場合でも良好なクリーニング性能を長期に渡って維持できるクリーニング装置を提供することができる。また、本発明のクリーニング装置を備えることで、像担持体のクリーニング不良による異常画像を発生させることのないプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。
図1は、本発明に係るフルカラー画像形成装置の構成を示す概略図である。但し、本発明の特徴であるクリーニング装置と小径、球形トナーを使用する画像形成装置であればモノクロ画像形成装置においてもその機能と効果は同様である。
図2は、この画像形成装置の4つの作像部が並置された作像系の全体概略構成図である。
図2に示す画像形成装置では、作像部イエロー(Y)1Y、シアン(C)1C、マゼンタ(M)1M、ブラック(Bk)1Kを4つ並列に配置すると共に、その4つの作像部に対して1つの中間転写ベルト501と1つの紙転写装置600を配設している。
図3は、この画像形成装置のイエローの作像部1Yの構成例を示す概略構成図である。
作像動作が開始されると、図3に示すイエロー作像部1Yでは、静電潜像担持体である感光体101は帯電装置201により表面を一様に帯電される。そして帯電後の感光体101には光書き込み装置からの露光によりフルカラー原稿のイエロー成分画像の静電潜像が形成され、その静電潜像はイエロー現像装置401によりイエロートナーで顕像化される。また、所定の時間差でシアン作像部、マゼンタ作像部、ブラック作像部においても同様の作像動作が行われ、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像が各感光体上に形成される。各作像部Y,C,M,Bkにおいて感光体上に形成されたトナー像Y,C,M,Bkを、中間転写ベルト501上で1つのフルカラー画像として重ねまとめるために、この中間転写ベルト501の裏面側には各作像部の感光体の対向位置にベルト転写ローラ507を配置し、ベルト転写ローラ507に所定の転写バイアスを印加することによって、各作像部のトナー像を順次中間転写ベルト501に重ねて転写させる。そして、1つのフルカラー画像となった中間転写ベルト501上のトナー画像を、所定のバイアスが印加される紙転写ローラとの間にタイミングを合わせて搬送されてくる転写紙上に転写させる。
その後、転写紙は、図2に示す定着装置700に搬送され加熱・加圧され、転写紙上のトナー像が定着されてフルカラー画像が出力される。
中間転写ベルトへの転写後の各作像部の感光体は、除電装置901により表面電位を除電され、転写残トナーはクリーニング装置301のクリーニングブレードにより除去され、上述の帯電装置で帯電される、という一連の作像サイクルを繰り返す。
クリーニング装置301で除去されたトナーは、廃トナー搬送経路を経て廃トナー収容槽に搬送される。
図4は、像担持体である感光体上の残留トナーを回収除去するクリーニング装置の構成を示す図である。特に補足説明がない限り、他のシアン作像部、マゼンタ作像部、ブラック作像部も同様の構成・動作となっている。
図4(a)、(b)に示すように、本発明に係るクリーニング装置301は、感光体に潤滑剤を塗布するブラシ311と潤滑剤312とで構成される機構と、転写残トナーを除去するブレード機構314とを備えている。
図4(a)では、感光体101が回転する方向で、感光体101とクリーニングブレード314との当接位置の上流に位置するブラシローラ311が、感光体101に接触回転している。ブラシ繊維内のトナー等の異物を掃き飛ばすフリッカ313と、固形状潤滑剤であるステアリン酸亜鉛312とがブラシローラ311に接触設置されており、ブラシがこの潤滑剤を摺擦して微粉末に削り取り、感光体に塗布している。固形状潤滑剤312はブラシへ所定のスプリング圧で均等に押し付けられている。
ブラシローラ311は、ナイロン、アクリル等の樹脂にカーボンブラック等の抵抗制御材料を添加し、低抵抗化調整した繊維で形成されている。
固形状潤滑剤312にはステアリン酸亜鉛のほかにも、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン、リノレイン酸といった脂肪酸の金属塩類を用いられることが知られている。
図5は、クリーニングブレードの感光体への当接形態を示す図である。感光体へのブレードの当接形態としては、感光体の回転方向に対し、図5(a)に示すようにカウンター方向のもと、図5(b)に示すように順方向のものがある。クリーニングの精度から前者のカウンター方向の当接形態を採用する装置が多い。本発明もカウンター方式を採用している。クリーニングブレードはブレードゴム316とホルダ板金317とで構成されている。ブレードゴム316の材質はポリウレタン製のゴムで、亜鉛処理鋼鈑等の金属製のホルダ板金317にホットメルト等の接着材により接着されている。
また、図4(a)、(b)に示すように、感光体101に対してクリーニングブレード314は掻き取ったトナーが自重落下方向に廃トナー搬送経路315があり、またブラシ上にこの廃トナーが落下しない位置構成になっている。
潤滑剤の削れ(消費)量に対する感光体への供給量の高効率化のために、ブラシフリッカ313を設置、ブラシの感光体接触位置から潤滑剤接触位置の間に設置している。
またフリッキングで飛ばされる廃トナーがブラシに再付着しないよう考慮した配置になっている。
転写紙へのフルカラートナー像の転写後に中間転写ベルト501の表面に残留したトナーや紙粉等の付着物は、中間転写ベルトクリーニング装置520のクリーニングブラシローラやクリーニングブレードにより除去され、先述の感光体廃トナーと同様に廃トナー収容部に搬送される。
また、図4(b)では、潤滑剤塗布機構をクリーニングブレード314より下流に設置し、さらにその下流に潤滑剤を塗りこむためのブレード314を設置している。このような配置にすることで、ブラシ内へのトナーの混入を完全に避けることができ、ブラシフリッカ313を設置する必要がなくなり、フリッカ接触によるブラシ毛倒れと、それによる感光体への食い込み量低下による塗布効率の変化に対する懸念が排除できる。
以上説明してきた本発明のクリーニング装置301を、感光体101と一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジとすることができる。プロセスカートリッジは、この他に帯電手段である帯電装置201及び/又は現像手段である現像装置401を含んで構成するものであっても良い。本プロセスカートリッジによって、感光体101のクリーニング性を良好にすることにより、プロセスカートリッジの高寿命化に大きく寄与する。
次に、本発明の画像形成装置に好適に使用されるトナーについて説明する。
600dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は3〜8μmが好ましい。体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は1.00〜1.40の範囲にあることが好ましい。(Dv/Dn)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
トナーの形状係数SF−1は100〜180、形状係数SF−2は100〜180の範囲にあることが好ましい。
図6は、形状係数SF−1、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に示した図である。形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)/AREA}×(100π/4) ・・・式(1)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−2={(PERI)/AREA}×(100π/4) ・・・式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
本発明の画像形成装置に好適に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
(ポリエステル)
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(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、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸
(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び/又は伸長されて得られるものである。
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これに多価イソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。さらにこの(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。
(PIC)を反応させる際、及び(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。
また、ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置100に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
(荷電制御剤)
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
(離型剤)
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
(外添剤)
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10−2μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
(トナーの製造方法)
1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が10〜90%の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子1μm、及び3μm、ポリスチレン微粒子0.5μm及び2μm、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1μm、商品名では、PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、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ラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。
3)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
5)上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
本発明に係るトナーの形状は略球形状であり、以下の形状規定によって表すことができる。
図7は、本発明のトナーの形状を模式的に示す図である。図7において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)(図7(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図7(c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
本発明に係るフルカラー画像形成装置の構成を示す概略図である。 図1の画像形成装置の4つの作像部が並置された作像系の全体概略構成図である。 図1の画像形成装置のイエローの作像部1Yの構成例を示す概略構成図である。 本発明に係るクリーニング装置の構成を示す図である。 クリーニングブレードの感光体への当接形態を示す図である。 形状係数SF−1、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に示した図である。 本発明のトナーの形状を模式的に示す図である。
符号の説明
101 感光体
201 帯電装置
301 クリーニング装置
311 ブラシ(ブラシローラ)
312 固形状潤滑剤(ステアリン酸亜鉛)
313 フリッカ
314 ブレード
315 廃トナー搬送経路
316 ゴムブレード
317 ホルダ板金
401 現像装置
501 中間転写ベルト
507 ベルト転写ローラ
600 紙転写装置
700 定着装置
901 除電装置

Claims (13)

  1. 像担持体の表面に残留した現像剤を除去するクリーニング装置であって、
    像担持体表面の摩擦係数を低減するための低摩擦化手段を備え、
    低摩擦化手段が固形の潤滑剤をブラシで摺擦して像担持体に接触塗布する機構であるクリーニング装置において、
    前記ブラシは、像担持体との当接位置で像担持体の回転と順方向に回転すること特徴とするクリーニング装置。
  2. 請求項1に記載のクリーニング装置において、
    前記ブラシと像担持体との当接位置より像担持体回転方向下流にブレードを備えることを特徴とするクリーニング装置。
  3. 潜像を担持する像担持体と、
    転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、
    前記クリーニング手段は、請求項1または2に記載のクリーニング装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  4. 潜像を担持する像担持体と、
    像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、
    帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、
    像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、
    像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、
    転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
    前記クリーニング手段は、請求項1または2に記載のクリーニング装置であることを特徴とする画像形成装置。
  5. 潜像を担持する像担持体と、
    像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、
    帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、
    像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、
    像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、
    転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
    請求項3に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項4または5に記載の画像形成装置において、
    前記現像手段で使用されるトナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にある
    ことを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項4ないし6のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記現像手段で使用されるトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にある
    ことを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項4ないし7のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記現像手段で使用されるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーである
    ことを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項4ないし8のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記現像手段で使用されるトナーは、略球形状である
    ことを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項9に記載の画像形成装置において、
    前記トナーは、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にある
    ことを特徴とする画像形成装置。
  11. 電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーであって、請求項4または5に記載の画像形成装置において使用され、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にある
    ことを特徴とするトナー。
  12. 請求項11に記載のトナーにおいて、
    前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にある
    ことを特徴とするトナー。
  13. 請求項11または12に記載のトナーにおいて、
    前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られる
    ことを特徴とするトナー。
JP2003354539A 2003-10-15 2003-10-15 クリーニング装置および画像形成装置 Pending JP2005121760A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003354539A JP2005121760A (ja) 2003-10-15 2003-10-15 クリーニング装置および画像形成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003354539A JP2005121760A (ja) 2003-10-15 2003-10-15 クリーニング装置および画像形成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005121760A true JP2005121760A (ja) 2005-05-12

Family

ID=34612422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003354539A Pending JP2005121760A (ja) 2003-10-15 2003-10-15 クリーニング装置および画像形成装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005121760A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007248633A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Sharp Corp 画像形成装置
JP2008096723A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 Ricoh Co Ltd 保護層形成装置、保護剤バー、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
US7693475B2 (en) 2006-04-20 2010-04-06 Ricoh Company, Ltd. Lubricant supplying device, cleaning device, process cartridge, and image forming apparatus
JP2010197712A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Ricoh Co Ltd クリーニング装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置
JP2010255158A (ja) * 2009-03-31 2010-11-11 Toray Ind Inc 導電性ポリアミド繊維および導電ブラシ
US8103207B2 (en) 2007-11-09 2012-01-24 Ricoh Company, Ltd. Lubricant application apparatus, process cartridge, and image forming apparatus using same
CN102629099A (zh) * 2011-02-02 2012-08-08 株式会社理光 保护剂供给元件、保护层形成设备和图像形成设备
JP2013073085A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Canon Inc 画像形成装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05188643A (ja) * 1992-01-10 1993-07-30 Ricoh Co Ltd クリーニング方法
JPH07160165A (ja) * 1993-11-30 1995-06-23 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JPH07334054A (ja) * 1994-06-08 1995-12-22 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP2000010419A (ja) * 1998-06-26 2000-01-14 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP2000293055A (ja) * 1999-02-05 2000-10-20 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP2002287400A (ja) * 2001-03-27 2002-10-03 Ricoh Co Ltd 乾式トナー及び該トナーの製造方法並びに該トナーを用いた画像形成装置
JP2002304004A (ja) * 2001-04-09 2002-10-18 Konica Corp 扁平トナー、その製造方法及びそれを用いた画像形成方法
JP2003255652A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Ricoh Co Ltd 画像形成装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05188643A (ja) * 1992-01-10 1993-07-30 Ricoh Co Ltd クリーニング方法
JPH07160165A (ja) * 1993-11-30 1995-06-23 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JPH07334054A (ja) * 1994-06-08 1995-12-22 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP2000010419A (ja) * 1998-06-26 2000-01-14 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP2000293055A (ja) * 1999-02-05 2000-10-20 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
JP2002287400A (ja) * 2001-03-27 2002-10-03 Ricoh Co Ltd 乾式トナー及び該トナーの製造方法並びに該トナーを用いた画像形成装置
JP2002304004A (ja) * 2001-04-09 2002-10-18 Konica Corp 扁平トナー、その製造方法及びそれを用いた画像形成方法
JP2003255652A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Ricoh Co Ltd 画像形成装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007248633A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Sharp Corp 画像形成装置
US7693475B2 (en) 2006-04-20 2010-04-06 Ricoh Company, Ltd. Lubricant supplying device, cleaning device, process cartridge, and image forming apparatus
JP2008096723A (ja) * 2006-10-12 2008-04-24 Ricoh Co Ltd 保護層形成装置、保護剤バー、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
US8103207B2 (en) 2007-11-09 2012-01-24 Ricoh Company, Ltd. Lubricant application apparatus, process cartridge, and image forming apparatus using same
JP2010197712A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Ricoh Co Ltd クリーニング装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置
JP2010255158A (ja) * 2009-03-31 2010-11-11 Toray Ind Inc 導電性ポリアミド繊維および導電ブラシ
CN102629099A (zh) * 2011-02-02 2012-08-08 株式会社理光 保护剂供给元件、保护层形成设备和图像形成设备
JP2013073085A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Canon Inc 画像形成装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004361916A (ja) 帯電ローラクリーニング機構、プロセスカートリッジ、画像形成装置
JP2008209444A (ja) 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
JP5267208B2 (ja) クリーニング装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置
JP3916540B2 (ja) クリーニング装置、プロセスカートリッジ並びに画像形成装置
JP2008020652A (ja) 潤滑剤塗布装置及びこれを備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置
JP2008020515A (ja) クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
JP4554336B2 (ja) 画像形成装置
JP2006030417A (ja) クリーニング装置及びこれを用いる画像形成装置
JP2005121760A (ja) クリーニング装置および画像形成装置
JP4041832B2 (ja) クリーニング装置、プロセスカートリッジ並びに画像形成装置
JP2014085595A (ja) 画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP3889686B2 (ja) クリーニング装置、プロセスカートリッジ並びに画像形成装置
JP2006201455A (ja) 画像形成装置
JP2005140875A (ja) 潤滑剤塗布装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ及びトナー
JP5267210B2 (ja) クリーニング装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置
JP2009134084A (ja) 潤滑材塗布装置、転写装置及び画像形成装置
JP4638179B2 (ja) クリーニング装置及び画像形成装置
JP2009282487A (ja) 画像形成装置
JP2007065018A (ja) 潤滑剤塗布装置及び画像形成装置
JP4860385B2 (ja) 画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP2005141109A (ja) クリーニング装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジ
JP2015041068A (ja) 画像形成装置
JP2005070277A (ja) 画像形成装置、プロセスカートリッジ、トナー
JP4958446B2 (ja) クリーニングユニット、プロセスカートリッジ、画像形成装置
JP4606837B2 (ja) 潤滑剤塗布装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060824

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090619

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090623

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100106

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100316