JP2004226685A

JP2004226685A - Cleaning device, image forming device, and toner used for the same

Info

Publication number: JP2004226685A
Application number: JP2003014325A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shintani; 剛史新谷; Toshio Koike; 寿男小池; Masahito Yanagida; 雅人柳田; Naohiro Kumagai; 直洋熊谷; Atsushi Sanpei; 敦史三瓶; Hiroyasu Nagashima; 弘恭長島; Masanori Kawasumi; 正則川隅; Eisaku Murakami; 栄作村上; Takeshi Uchitani; 武志内谷; Masami Tomita; 正実冨田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning device that is free from a cleaning failure on an image carrier by means of electrostatic removal and that is capable of effectively removing filming even when polymerized toner is used. <P>SOLUTION: The cleaning device 6 is provided with a conductive brush 61 to which a DC voltage with opposite polarity to the charging polarity held by toner on the image carrier 1 or a bias formed by superimposing an AC voltage on the DC voltage is applied, a conductive elastic roller 62 which is brought into contact with the brush 61 and to which a bias with the same polarity as that of the brush 61 is applied and a hard blade 63 which scrapes off the toner adhered to the elastic roller 62 by being abutted on the elastic roller 62. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に搭載されるクリーニング装置に関し、特に、現像に円形度の高いトナーを供する画像形成装置におけるクリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、高画質化のためにトナーの小粒径化及び高円形度化が進められている。粉砕法により製造されたトナーでは、これらの特性に限界があるため、小粒径化や高円形度化が可能な懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等により製造された重合トナーが採用されつつある。
一般に円形度の高いトナーは、クリーニング性が悪いことが知られている。これは、従来、粉砕トナーを用いた場合にクリーニング手段として用いられてきたゴムブレードでは、トナーがブレードエッジに引っかからずに転がってしまうため、ブレードをすり抜けやすくなっていることに起因する。特に、重合法で製造されたトナーは真球に近いもの（平均円形度０．９８以上）もあり、上記のブレードクリーニング法ではクリーニングが困難である。
【０００３】
円形度の高いトナーを用いる場合のクリーニング方法として以下のような提案がなされている。例えば、クリーニングブラシにバイアスを印加し、静電気的にトナーを除去する方法（例えば、特許文献１参照。）、クリーニングブレードと弾性ローラを使用してトナー除去を行う方法（例えば、特許文献２参照。）等である。
しかしながら、特許文献１に記載されている静電気的に重合トナーを除去する方法では、初期においては効果的であるが、クリーニングブラシから重合トナーを除去することが困難なため、徐々にブラシがトナーで汚れ、クリーニング能力が低下するという問題がある。
また、特許文献２に記載されている方法では、ローラは像担持体等を傷つけにくい弾性ローラであり、適当な硬度に調整が可能な連続気孔多孔質体がよいとしてポリウレタンゴムが好ましいとしているが、弾性ローラからのトナー除去を考えるとポリウレタンゴムにゴムブレードを当てた場合、摩擦係数が大きくなりトナー除去できる状態ではない。また、金属ブレードを当てた場合、ポリウレタンゴムの摩耗が著しく不適当である。
【０００４】
更に、トナーには、流動性向上や帯電促進のためにシリカ、チタニア等の微粒子が外添さているが、小粒径化したトナーでは、トナー表面を覆うこれらの外添剤微粒子の量が相対的に増加する。これらの外添剤微粒子は、トナー表面から脱離して像担持体上にフィルミングを発生させるという別の問題点を有しており、これに対処する必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２４８８４９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３４２１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に鑑み、本発明は、重合トナーを使用する場合であっても静電気的な除去によって像担持体上にクリーニング不良を発生させず、また、フィルミングの除去も効率的に行うことができるクリーニング装置、並びにこれを搭載した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を課題とする。更には、上記プロセスカートリッジ、画像形成装置に好適に使用されるトナーを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体上の残存トナーが有する帯電極性とは反対の極性の直流電圧、又は直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが印加される導電性のブラシを備えるクリーニング装置であって、該クリーニング装置は、該ブラシと接触させて該ブラシと同極性のバイアスが印加される導電性の弾性ローラを備え、該弾性ローラに当接させて該弾性ローラに付着したトナーを掻き落とすハードブレードを備えるクリーニング装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記弾性ローラに印加されるバイアスを直流電圧、又は直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスとするクリーニング装置である。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のクリーニング装置において、前記弾性ローラが少なくとも弾性層と弾性層を包む表層からなり、該表層を形成する材料を、弾性層を形成する材料よりも伸縮性の小さい材料とするクリーニング装置である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のクリーニング装置において、前記像担持体上の残存トナーに対する除去回収能力が、前記弾性ローラの方が前記ブラシよりも高いクリーニング装置である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のクリーニング装置において、前記弾性ローラの体積抵抗率が前記ブラシの体積抵抗率よりも低いクリーニング装置である。
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載のクリーニング装置において、前記ブラシと前記弾性ローラとが対向位置において逆方向に移動するように回転し、前記弾性ローラの線速が前記ブラシの線速よりも大きいクリーニング装置である。
【０００９】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のクリーニング装置において、前記ブラシが潤滑剤を塗布する塗布手段を兼ねるクリーニング装置である。
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のクリーニング装置において、前記ブラシよりも像担持体回転方向下流側にブレードを備えるクリーニング装置である。
【００１０】
請求項９に記載の発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の残存トナー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、該クリーニング手段として請求項１ないし８のいずれかに記載のクリーニング装置を備えるプロセスカートリッジである。
【００１１】
請求項１０に記載の発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した該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、該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、該像担持体表面の可視像を転写紙もしくは中間転写体に転写する転写手段と、転写後の該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、該クリーニング手段として請求項１ないし８のいずれかに記載のクリーニング装置を備える画像形成装置である。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記クリーニング手段の前記ブラシが潤滑剤塗布手段を兼ねる構成であって、前記像担持体表面の静止摩擦係数を０．４以下とする画像形成装置である。
【００１２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１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が、少なくとも着色剤とバインダ樹脂とからなり、平均円形度が０．９３以上である画像形成装置である。
請求項１３に記載の発明は、請求項１０ないし１２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の形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある画像形成装置である。
請求項１４に記載の発明は、請求項１０ないし１３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の体積平均粒径が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の範囲にある画像形成装置である。
【００１３】
請求項１５に記載の発明は、請求項１０ないし１４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が、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ものである。
【００１４】
請求項１６に記載の発明は、請求項１０ないし１５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が略球形状である画像形成装置である。
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の画像形成装置において、前記トナーの形状が長軸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の範囲にある画像形成装置である。
【００１５】
請求項１８に記載の発明は、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１０又は１１に記載の画像形成装置において使用されるトナーであり、少なくとも着色剤とバインダ樹脂とからなり、平均円形度が０．９３以上である。
請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載のトナーにおいて、前記トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーである。
請求項２０に記載の発明は、請求項１８又は１９に記載のトナーにおいて、前記トナーの体積平均粒径が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の範囲にあるトナーである。
【００１６】
請求項２１に記載の発明は、請求項１８ないし２０のいずれかに記載のトナーにおいて、前記トナーが、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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。ここでは、フルカラー複写機を例に挙げて説明する。
画像形成装置１００は、画像形成部３００、給紙部２００、原稿読み取り部４００、原稿搬送部５００からなる。画像形成部３００は、画像形成ユニット１０、露光手段３、転写手段５、定着手段７からなる。
画像形成ユニット１０は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー像をそれぞれ形成する４つのユニットを並列して備える。各画像形成ユニット１０の中央には、それぞれ感光体１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙが備えられ、その周囲に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段が備えられている。
露光手段３は、原稿読み取り部４００で読み取ったデータ、又は図示しないＰＣ等外部より送られた画像信号を変換し、ポリゴンモータでレーザー光をスキャンさせ、ミラーを通して読み取られた画像信号を基に感光体１上に静電潜像を形成する。
転写手段５は、各感光体１上に形成されたトナー像を順次重ね合わせて保持する中間転写ベルト５０を含んで構成されており、中間転写ベルト５０上に形成されたカラートナー像を記録紙に転写する構成となっている。この他、転写搬送ベルトによって記録紙を搬送し、各感光体１上に形成されたトナー像を直接記録紙に転写する構成であってもよい。
定着手段７は、内部にハロゲンヒータ等を有するローラに張架されたベルトと加圧ローラとから構成されており、両者によって形成されるニップ部にて記録紙上のトナーに熱と圧を加えてトナー像を定着させる。この他、一対のローラ、あるいは一対のベルトを用いるものであってもよい。
画像形成装置１００は、この他に両面反転ユニット９、排紙トレイ８等を備える。
【００１８】
図２は、図１の画像形成ユニット１０を拡大して示す図である。
感光体１は、光導電性を有するアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の非晶質金属、あるいは、ビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。環境問題及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物を用いたＯＰＣ感光体が好ましい。
帯電手段２は、コロナ方式、ローラ方式、ブラシ方式、ブレード方式のいずれであってもよく、ここでは、ローラ方式の帯電手段２を示す。帯電手段２は、帯電ローラ２ａ、帯電ローラ２ａを清掃するために当接されている帯電ローラクリーニング部材２ｂ、帯電ローラ２ａに接続される図示しない電源を備える。帯電ローラ２ａに高電圧を印加して、感光体１との間でコロナ放電を発生させ感光体１の表面を一様に帯電するものである。
現像手段４は、現像剤を担持して感光体１に供給する現像剤担持体４ａと、トナー供給室４ｂ等を備える。現像剤担持体４ａは、回転可能に支持された中空円筒状の現像剤担持体４ａと、現像剤担持体４ａの内部にこれと同軸に固設されたマグネットロールとを備えており、現像剤担持体４ａの外周面に現像剤を磁気的に吸着して搬送するようになっている。現像剤担持体４ａは導電性で、非磁性部材で構成されており、現像バイアスを印加するための図示しない電源が接続されている。現像剤担持体４ａと感光体１との間には、電源から電圧が印加され、現像領域に電界が形成される。
中間転写ベルト５０を挟んで感光体１に対向する位置には、１次転写手段５１が備えられている。１次転写手段５１は図示しない電源が接続されていて、感光体１上のトナー像を中間転写ベルト５０に転写する際電圧が印加されて、感光体１と中間転写ベルト５０の間に電界が形成され、静電気的にトナー像の転写が行われる。
【００１９】
図２を用いて、本発明のクリーニング装置を説明する。クリーニング装置６は、導電性のブラシ６１を感光体１に接触させて設け、弾性ローラ６２をブラシ６１に接触させて配置し、更に弾性ローラ６２に当接するようにハードブレード６３を配置して構成される。ブラシ６１と弾性ローラ６２には、バイアス印加電源が接続されている。また、クリーニング装置６で回収したトナーをリサイクルするための搬送スクリュー６５が設けられている。
【００２０】
ブラシ６１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て体積抵抗率１×１０^３〜１×１０^８Ω・ｃｍに調整した材料を用いて形成される。ブラシ６１には、バイアス印加電源より、感光体１上の残トナーが有する帯電極性とは逆極性の直流電流、又は直流電流に交流電流を重畳したバイアスが印加される。バイアスの大きさとしては、放電開始電圧以下とする。
ブラシ６１は、対向位置で感光体１と逆方向に移動するように回転する。これにより、感光体１上の残トナーを静電気的及び機械的に除去、回収する。また、ブラシ６１は、トナーから脱離した外添剤微粒子等が原因で生じる感光体１上のフィルミングを機械的に除去する。感光体１とブラシ６１の線速は、同じであっても良いが、ブラシ６１の線速を大きくした方が、感光体１上の残トナーあるいはフィルミングの除去効率を高めることができるので好ましい。
【００２１】
弾性ローラ６２は、芯金に硬度がアスカーＣ２０°〜６０°、体積抵抗率１×１０^３〜１×１０^８Ω・ｃｍのゴム材料からなる弾性層を設けて構成される。弾性ローラ６２にも、バイアス印加電源よりブラシ６１と同極性のバイアスが印加される。印加されるバイアスは、ブラシ６１と同様、直流電流、又は直流電流に交流電流を重畳したバイアスが好ましい。また、バイアスの大きさとしては、放電開始電圧以下とする。
弾性ローラ６２は、対向位置でブラシ６１と逆方向に移動するように回転する。これにより、ブラシ６１が回収して保持するトナーを弾性ローラ６２に静電気的及び機械的に移行させる。
【００２２】
このように、図２に示す本クリーニング装置では、感光体１上の残トナーがブラシ６１によって静電気的及び機械的に除去、回収され、引き続いてブラシ６１に回収、保持されたトナーが弾性ローラ６２によって静電気的及び機械的に移行する。このとき、ブラシ６１から弾性ローラ６２へのトナーの移行が滞ると、ブラシ６１に付着するトナー量が増加してしまい、経時的に、ブラシ６１の感光体１上からのトナー除去能力を低下させる原因となる。そこで、このようなトナーの移行が停滞するのを防ぎ、安定したクリーニング性能を得るために、トナーの除去回収能力はブラシ６１よりも弾性ローラ６２の方を高くすることが好ましい。
第一に、ブラシ６１から弾性ローラ６２へのトナーの静電気的な移行を促すために、弾性ローラ６２の体積抵抗率をブラシ６１よりも低くすることが好ましい。本実施例においては、ブラシ６１の体積抵抗率が１×１０^６〜１×１０^７Ω・ｃｍ、弾性ローラ６２の体積抵抗率が１×１０^４〜１×１０^５Ω・ｃｍである。
第二に、ブラシ６１から弾性ローラ６２へのトナーの移行の効率を高めるために、弾性ローラ６２の線速をブラシ６１の線速よりも大きくすることが好ましい。
このように、弾性ローラ６２のトナーに対する除去回収能力を高めることにより、トナーの移行を停滞させることなく、経時的にも安定したクリーニング性能を得ることができる。
【００２３】
弾性ローラ６２に移行したトナーは、弾性ローラ６２に当接するハードブレード６３によって掻き取られる。ハードブレード６３は、金属材料からなり、硬度が高く非磁性で、電気抵抗が低い材料が好ましく、特にＳＵＳが好ましい。本実施例においては、入力トナーの層厚が大きい場合でも対応できる、ＳＵＳ板材の厚さ０．１５ｍｍのものである。
ハードブレード６３が当接することから、弾性ローラ６２は、以下の構成であることが好ましい。図３は、弾性ローラ６２の構成を示す図である。弾性ローラ６２は、芯金６２ａに弾性層６２ｂを設け、さらに弾性層６２ｂを包み込む表層６２ｃを有した多層構造からなる。弾性層６２ｂは、弾性機能を持たせることが目的であるから、連続気孔多孔質体である、例えばポリウレタンゴムなどの材料が望ましい。また、表層６２ｃは、機械的ストレスを受けても伸びないことが必要であるから、弾性層６２ｂを形成する材料よりも伸縮性が小さい材料が望ましく、加えて耐摩耗性の観点からポリイミドなどが望ましい。また、これらにカーボンブラックなどの抵抗制御材料を混ぜたり、ハードブレード６３に対する表層６２ｃの摩擦係数を低下させるための滑剤を混ぜてもよい。
【００２４】
図４は、弾性ローラ６２とハードブレード６３の当接部を拡大して示す図である。弾性ローラ６２とハードブレード６３との当接部では、弾性ローラ６２が変形する。これにより、ハードブレード６３を当接させても隙間が発生することはなく、また、ハードブレード６３であるがゆえ、ブレードエッジが変形することもなく、トナーがすり抜けることはない。また、本実施例のように、通常用いるゴムブレードよりも厚さの薄いＳＵＳ板をブレードとして使用した場合、トナーがブレードを押す力Ｆも小さくなる。加えて、力Ｆに対するブレードの剛性もゴムブレードよりもハードブレードの方が強いため、トナーは更にすり抜けにくくなる。
【００２５】
以上の構成により、感光体１上の残トナー、及びフィルミングはブラシ６１によって効率的に除去され、ブラシ６１に回収されたトナーは弾性ローラ６２に静電気的に移行して、最終的にハードブレード６３によって弾性ローラ６２表面から掻き取られ回収される。このような方式により本クリーニング装置６は、円形度が高く、小粒径の重合トナーを用いる場合であっても、クリーニング不良を起こすことなく、感光体１上をクリーニングすることができる。また、ブラシ６１、弾性ローラ６２、ハードブレード６３いずれの部材にもトナーが付着、堆積することのない構成としているため、長期に渡ってクリーニング機能を維持することができる。
【００２６】
クリーニング装置６は、この他に以下の構成を備えるものであっても良い。
図２に示すように、ブラシ６１に潤滑剤６６を当接させ、ブラシ６１が感光体１上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を兼ねる構成とする。潤滑剤６６としては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレイン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類が挙げられる。固形の潤滑剤６６をブラシ６１側に押圧して当接させ、クリーニング動作と共にブラシ６１を介して感光体１に塗布する。潤滑剤６６を塗布することで、感光体１表面の静止摩擦係数を下げ、小粒径トナーやフィルミングの除去を容易にすることができる。
【００２７】
更に、図２に示すように、ブラシ６１よりも感光体１回転方向下流側にブレード６４を備える構成としてもよい。ブレード６４は、一般に用いられるゴム等の材質からなるブレードでよい。具体的には、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等が挙げられるが、この中でも特にウレタンゴムが好ましい。感光体１上の残トナーは、ブラシ６１によって回収されるが、入力トナーが多いときなど、回収し残したトナーをブレード６４によって掻き落とす。これにより、感光体１上のクリーニングをより確実にすることができる。また、感光体１上に潤滑剤６６を塗布する場合は、ブレード６４が塗布された潤滑剤６６を薄いフィルム状に延ばす役目をする。更に、潤滑剤６６を塗布された感光体１表面の静止摩擦係数が０．４以下であることにより、ブレード６４のめくれも防止でき、長期に渡るクリーニング機能の維持が可能となる。
【００２８】
以上説明してきた本発明のクリーニング装置６を、感光体１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２及び／又は現像手段４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、円径度が高く、また、小粒径のトナーを用いた現像が行われる画像形成プロセスであっても、感光体１上のクリーニングを良好にし、画質の劣化を生じさせることのないプロセスカートリッジとすることができる。また、長期に渡ってクリーニング機能を維持することができるため、プロセスカートリッジの寿命向上にもつながる。
【００２９】
本発明のクリーニング装置６を搭載することの効果が大きく得られる画像形成装置は、現像手段４で使用するトナーが、平均円形度０．９３以上と円形度の高いトナーである場合である。円形度の高いトナーは、ブレード方式のクリーニングでは感光体１とクリーニングブレードの隙間に入り込み、すり抜けやすい。しかしながら、本発明のクリーニング装置６により、感光体１上の残トナーは静電気的及び機械的にブラシ６１で回収され、更に弾性ローラ６２に移行させて、最終的にハードブレード６３によって回収することができる。
【００３０】
また、トナーが球形状に近いトナーのクリーニングにも適している。球形トナーは、以下の形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２の値で規定することができる。本画像形成装置で用いるトナーとしては、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０のトナーである。
図５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表した図である。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）^２／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）^２／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１との接触合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１との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。一方、先にも述べたように、球形トナーはブレード方式のクリーニングではクリーニング不良を起こしやすいが、本発明のクリーニング装置６により良好なクリーニングを行うことができる。尚、ＳＦ−１とＳＦ−２が大きくなると、画像上にトナーが散ってしまい画像品位が低下するため、ＳＦ−１とＳＦ−２は１８０を越えない方が好ましい。
【００３１】
また、トナーの体積平均粒径が３〜８μｍであり、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の範囲にある小粒径で粒径分布も狭いトナーを使用する場合であっても良好なクリーニング性が得られる。トナーは粒径分布を狭くすることで、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、転写率を高くすることができる。このような小粒径トナーは、従来のブレード方式のクリーニングでは、感光体１との付着力にうち勝ってクリーニングすることが困難である。また、小粒径であるとトナーの外添剤微粒子等の含有率が相対的に高くなる傾向にあるため、これらがトナーから脱離して感光体１上にフィルミングを発生しやすい。しかしながら、本発明のクリーニング装置６により、感光体１上の残トナーは静電気的及び機械的にブラシ６１で回収され、また、フィルミングもブラシ６１により機械的に除去することができる。
【００３２】
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。
【００３３】
（変性ポリエステル）
本発明のトナーはバインダ樹脂として変性ポリエステル（ｉ）を含む。変性ポリエステル（ｉ）としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、さらに活性水素含有化合物と反応させ、ポリエステル末端を変性したものを指す。
【００３４】
変性ポリエステル（ｉ）としては、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）とアミン類（Ｂ）との反応により得られるウレア変性ポリエステルなどが挙げられる。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）としては、多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の重縮合物で、かつ活性水素基を有するポリエステルを、さらに多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）と反応させたものなどが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基（アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基）、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
【００３５】
ウレア変性ポリエステルは、以下のようにして生成される。
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
本発明で用いられる変性ポリエステル（ｉ）は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。変性ポリエステル（ｉ）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。この時のピーク分子量は１０００〜１００００が好ましく、１０００未満では伸長反応しにくくトナーの弾性が少なくその結果耐ホットオフセット性が悪化する。また１００００を超えると定着性の低下や粒子化や粉砕において製造上の課題が高くなる。変性ポリエステル（ｉ）の数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル（ｉｉ）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。（ｉ）単独の場合は、数平均分子量は、通常２００００以下、好ましくは１０００〜１００００、さらに好ましくは２０００〜８０００である。２００００を超えると低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
変性ポリエステル（ｉ）を得るための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。
【００４４】
（未変性ポリエステル）
本発明においては、前記変性されたポリエステル（ｉ）単独使用だけでなく、この（ｉ）と共に、未変性ポリエステル（ｉｉ）をバインダ樹脂成分として含有させることもできる。（ｉｉ）を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。（ｉｉ）としては、前記（ｉ）のポリエステル成分と同様な多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも（ｉ）と同様である。また、（ｉｉ）は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。（ｉ）と（ｉｉ）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、（ｉ）のポリエステル成分と（ｉｉ）は類似の組成が好ましい。（ｉｉ）を含有させる場合の（ｉ）と（ｉｉ）の重量比は、通常５／９５〜８０／２０、好ましくは５／９５〜３０／７０、さらに好ましくは５／９５〜２５／７５、特に好ましくは７／９３〜２０／８０である。（ｉ）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。
【００４５】
（ｉｉ）のピーク分子量は、通常１０００〜１００００、好ましくは２０００〜８０００、さらに好ましくは２０００〜５０００である。１０００未満では耐熱保存性が悪化し、１００００を超えると低温定着性が悪化する。（ｉｉ）の水酸基価は５以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜１２０、特に好ましくは２０〜８０である。５未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。（ｉｉ）の酸価は１〜５が好ましく、より好ましくは２〜４である。ワックスに高酸価ワックスを使用するため、バインダは低酸価バインダが帯電や高体積抵抗につながるので二成分系現像剤に用いるトナーにはマッチしやすい。
【００４６】
バインダ樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は通常３５〜７０℃、好ましくは５５〜６５℃である。３５℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、７０℃を超えると低温定着性が不十分となる。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、本発明のトナーにおいては、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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
（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ＰＳＹＶＰ２０３８、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ＮＥＧＶＰ２０３６、コピーチャージＮＸＶＰ４３４（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気的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【００５０】
（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。
【００５１】
（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、２０〜５００ｍ^２／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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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有する脂肪族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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、真球状から紡錘形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。
【００６３】
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６は、本発明のトナーの形状を模式的に示す図である。図６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６（ｂ）参照）が０．５〜１．０で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）（図６（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。
【００６４】
以上によって製造されたトナーは、磁性キャリアを使用しない１成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
また、２成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、磁性キャリアとしては、鉄、マグネタイト、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ等の２価の金属を含むフェライトであって、体積平均粒径２０〜１００μｍが好ましい。平均粒径が２０μｍ未満では、現像時に感光体１にキャリア付着が生じやすく、１００μｍを越えると、トナーとの混合性が低く、トナーの帯電量が不十分で連続使用時の帯電不良等を生じやすい。また、Ｚｎを含むＣｕフェライトが飽和磁化が高いことから好ましいが、画像形成装置１００のプロセスにあわせて適宜選択することができる。磁性キャリアを被覆する樹脂としては、特に限定されないが、例えばシリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、含フッ素樹脂、オレフィン樹脂等がある。その製造方法は、コーティング樹脂を溶媒中に溶解し、流動層中にスプレーしコア上にコーティングしても良く、また、樹脂粒子を静電気的に核粒子に付着させた後に熱溶融させて被覆するものであってもよい。被覆される樹脂の厚さは、０．０５〜１０μｍ、好ましくは０．３〜４μｍがよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明により、円形度が高く小粒径の重合トナーを使用する画像形成プロセスにおいても、静電気的及び機械的に像担持体上の残トナーを除去し、また、フィルミングの除去も効率的に行うことができるクリーニング装置を提供することができ、また、良好なクリーニング性能を長期に渡って維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の画像形成ユニットを拡大して示す図である。
【図３】弾性ローラの構成を示す図である。
【図４】弾性ローラとハードブレードの当接部を拡大して示す図である。
【図５】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表した図である。
【図６】トナーの形状を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１像担持体（感光体）
２帯電手段
３露光手段
４現像手段
５転写手段
５０中間転写ベルト
５１１次転写手段
６クリーニング装置
６１ブラシ
６２弾性ローラ
６２ａ芯金
６２ｂ弾性層
６２ｃ表層
６３ハードブレード
６４ブレード
６５搬送スクリュー
６６潤滑剤
７定着手段
１００画像形成装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning device mounted on an image forming apparatus using an electrophotographic process, such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and more particularly, to a cleaning device in an image forming apparatus that supplies a toner having a high circularity to development.
[0002]
[Prior art]
At present, toners with smaller particle diameters and higher circularity are being developed for higher image quality. Since these properties are limited in toners manufactured by the pulverization method, polymerized toners manufactured by a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, a dispersion polymerization method, etc., capable of reducing the particle size and increasing the circularity are used. It is being adopted.
Generally, it is known that a toner having a high circularity has poor cleaning properties. This is because, in the case of a rubber blade that has been used as a cleaning unit when a pulverized toner is conventionally used, the toner rolls without being caught on the blade edge, so that the blade easily passes through the blade. In particular, some toners produced by the polymerization method have a shape close to a true sphere (average circularity of 0.98 or more), and cleaning by the above blade cleaning method is difficult.
[0003]
The following proposals have been made as a cleaning method when a toner having a high circularity is used. For example, a method of applying a bias to a cleaning brush to electrostatically remove toner (for example, see Patent Document 1) and a method of removing toner using a cleaning blade and an elastic roller (for example, see Patent Document 2). ).
However, although the method of electrostatically removing the polymerized toner described in Patent Document 1 is effective at the initial stage, it is difficult to remove the polymerized toner from the cleaning brush. There is a problem that dirt and cleaning ability decrease.
Further, in the method described in Patent Document 2, the roller is an elastic roller that does not easily damage the image carrier and the like, and it is preferable to use a polyurethane rubber because a continuous porous body that can be adjusted to an appropriate hardness is preferable. Considering the removal of the toner from the elastic roller, when a rubber blade is applied to the polyurethane rubber, the friction coefficient increases and the toner cannot be removed. Also, when a metal blade is applied, the wear of the polyurethane rubber is extremely inappropriate.
[0004]
Further, fine particles such as silica and titania are externally added to the toner to improve fluidity and promote charging. In the case of a toner having a small particle size, the amount of these external additive fine particles covering the toner surface is relatively small. Increase. These external additive fine particles have another problem that they are detached from the toner surface and cause filming on the image carrier, and it is necessary to address this problem.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-248849
[Patent Document 2]
JP-A-2002-23421
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems, the present invention does not cause cleaning failure on an image carrier due to electrostatic removal even when a polymerized toner is used, and can also efficiently remove filming. An object of the present invention is to provide a cleaning device that can be used, and a process cartridge and an image forming apparatus equipped with the cleaning device. Still another object is to provide a toner suitably used for the process cartridge and the image forming apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is configured such that a DC voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the residual toner on the image carrier or a bias obtained by superimposing an AC voltage on the DC voltage is applied. A cleaning device including a conductive brush, wherein the cleaning device includes a conductive elastic roller that is brought into contact with the brush and to which a bias having the same polarity as the brush is applied, and the cleaning device is brought into contact with the elastic roller. And a hard blade for scraping off the toner attached to the elastic roller.
The invention according to claim 2 is the cleaning device according to claim 1, wherein the bias applied to the elastic roller is a DC voltage or a bias obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage.
According to a third aspect of the present invention, in the cleaning device according to the first or second aspect, the elastic roller includes at least an elastic layer and a surface layer surrounding the elastic layer, and a material forming the surface layer forms an elastic layer. This is a cleaning device that uses a material that is less elastic than the material.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, in the cleaning apparatus according to any one of the first to third aspects, the cleaning ability of the elastic roller is higher than that of the brush for removing and collecting residual toner on the image carrier. Device.
The invention according to claim 5 is the cleaning device according to claim 4, wherein a volume resistivity of the elastic roller is lower than a volume resistivity of the brush.
According to a sixth aspect of the present invention, in the cleaning device according to the fourth or fifth aspect, the brush and the elastic roller rotate so as to move in opposite directions at an opposing position, and the linear velocity of the elastic roller is reduced. The cleaning device is larger than the brush linear velocity.
[0009]
The invention according to claim 7 is the cleaning device according to any one of claims 1 to 6, wherein the brush also serves as an application unit that applies a lubricant.
An eighth aspect of the present invention is the cleaning apparatus according to any one of the first to seventh aspects, further comprising a blade downstream of the brush in the image carrier rotation direction.
[0010]
According to a ninth aspect of the present invention, an image carrier that carries a latent image and a cleaning unit that cleans residual toner on the image carrier are integrally supported and are detachably attached to the image forming apparatus main body. A formed process cartridge comprising a cleaning device according to any one of claims 1 to 8 as said cleaning means.
[0011]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an image carrier for carrying a latent image, charging means for uniformly charging the surface of the image carrier, and exposing the charged surface of the image carrier based on image data. Exposure means for writing a latent image, developing means for supplying toner to the latent image formed on the surface of the image carrier to visualize the image, and transfer paper or intermediate transfer of the visible image on the surface of the image carrier 9. An image forming apparatus comprising: a transfer unit for transferring to a body; and a cleaning unit for cleaning the surface of the image carrier after the transfer, wherein the image forming apparatus includes the cleaning device according to claim 1 as the cleaning unit. Device.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the tenth aspect, the brush of the cleaning unit also serves as a lubricant applying unit, and a coefficient of static friction of the surface of the image carrier is set to 0.1. 4 or less.
[0012]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the tenth or eleventh aspect, the toner used in the developing unit comprises at least a colorant and a binder resin, and has an average circularity of 0.93 or more. Is an image forming apparatus.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the tenth to twelfth aspects, the shape factor SF-1 of the toner used in the developing unit is in a range of 100 to 180, and An image forming apparatus in which SF-2 is in the range of 100 to 180.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the tenth to thirteenth aspects, the toner used in the developing unit has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm and a volume average particle diameter (Dv ) And the number average particle diameter (Dn) (Dv / Dn) is in the range of 1.00 to 1.40.
[0013]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the tenth to fourteenth aspects, the toner used in the developing unit is a polyester prepolymer or a polyester having at least a functional group containing a nitrogen atom. , A colorant, and a release agent are dispersed in an organic solvent, and the resulting mixture is subjected to a crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous medium.
[0014]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the tenth to fifteenth aspects, the toner used in the developing unit has a substantially spherical shape.
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the sixteenth aspect, the shape of the toner is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (provided that r1 ≧ r2 ≧ r3). ), The ratio (r2 / r1) of the major axis r1 to the minor axis r2 is in the range of 0.5 to 1.0, and the ratio (r3 / r2) of the thickness r3 to the minor axis r2 is 0.7 to 1.0. The image forming apparatus is in the range of 1.0.
[0015]
According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided a toner used in the image forming apparatus according to the tenth or eleventh aspect, wherein the toner is used in a developing step of an electrophotographic process. And the average circularity is 0.93 or more.
The invention according to claim 19 is the toner according to claim 18, wherein the shape factor SF-1 of the toner is in a range of 100 to 180, and the shape factor SF-2 is in a range of 100 to 180. is there.
The invention according to claim 20 is the toner according to claim 18 or 19, wherein the toner has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm and a volume average particle diameter (Dv) and a number average particle diameter (Dn). The toner has a ratio (Dv / Dn) in the range of 1.00 to 1.40.
[0016]
The invention according to claim 21 is the toner according to claim 18, wherein the toner is a polyester prepolymer having at least a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent. Is a toner obtained by subjecting a toner material liquid in which is dispersed in an organic solvent to a crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous medium.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to the present invention. Here, a full-color copying machine will be described as an example.
The image forming apparatus 100 includes an image forming unit 300, a paper feeding unit 200, a document reading unit 400, and a document conveying unit 500. The image forming unit 300 includes an image forming unit 10, an exposing unit 3, a transferring unit 5, and a fixing unit 7.
The image forming unit 10 includes four units for forming four color toner images of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) in parallel. Photoconductors 1K, 1C, 1M, and 1Y are provided at the center of each image forming unit 10, and a charging unit, a developing unit, and a cleaning unit are provided therearound.
The exposure unit 3 converts the data read by the document reading unit 400 or an image signal sent from an external device such as a PC (not shown), scans the laser light with a polygon motor, and exposes the image based on the image signal read through the mirror. An electrostatic latent image is formed on the body 1.
The transfer unit 5 is configured to include an intermediate transfer belt 50 that sequentially holds the toner images formed on the respective photoconductors 1 in a superimposed manner, and transfers the color toner image formed on the intermediate transfer belt 50 to a recording paper. Is transferred to Alternatively, the recording paper may be conveyed by a transfer conveyance belt, and the toner image formed on each photoconductor 1 may be directly transferred to the recording paper.
The fixing means 7 is composed of a belt stretched over a roller having a halogen heater or the like therein and a pressure roller, and applies heat and pressure to the toner on the recording paper at a nip formed by the two. Fix the toner image. In addition, a pair of rollers or a pair of belts may be used.
The image forming apparatus 100 further includes a double-sided reversing unit 9, a paper discharge tray 8, and the like.
[0018]
FIG. 2 is an enlarged view of the image forming unit 10 of FIG.
The photoreceptor 1 can use an amorphous metal having photoconductivity, such as amorphous silicon or amorphous selenium, or an organic compound such as a bisazo pigment or a phthalocyanine pigment. In consideration of environmental issues and post-treatment after use, an OPC photoconductor using an organic compound is preferable.
The charging unit 2 may be any of a corona system, a roller system, a brush system, and a blade system. Here, the charging unit 2 of the roller system is shown. The charging unit 2 includes a charging roller 2a, a charging roller cleaning member 2b abutted for cleaning the charging roller 2a, and a power supply (not shown) connected to the charging roller 2a. A high voltage is applied to the charging roller 2a to generate corona discharge between the charging roller 2a and the surface of the photosensitive member 1 to be uniformly charged.
The developing unit 4 includes a developer carrier 4a that carries the developer and supplies the photoconductor 1, and a toner supply chamber 4b. The developer carrier 4a includes a hollow cylindrical developer carrier 4a rotatably supported, and a magnet roll fixed inside the developer carrier 4a coaxially with the developer carrier 4a. The developer is magnetically attracted to the outer peripheral surface of the carrier 4a and transported. The developer carrier 4a is conductive and is made of a non-magnetic member, and is connected to a power source (not shown) for applying a developing bias. A voltage is applied from a power supply between the developer carrier 4a and the photoconductor 1, and an electric field is formed in the developing region.
A primary transfer unit 51 is provided at a position facing the photoconductor 1 with the intermediate transfer belt 50 interposed therebetween. The primary transfer unit 51 is connected to a power supply (not shown), and a voltage is applied when the toner image on the photoconductor 1 is transferred to the intermediate transfer belt 50, and an electric field is applied between the photoconductor 1 and the intermediate transfer belt 50. The toner image is formed and electrostatically transferred.
[0019]
The cleaning device of the present invention will be described with reference to FIG. The cleaning device 6 is configured such that a conductive brush 61 is provided in contact with the photoreceptor 1, an elastic roller 62 is arranged in contact with the brush 61, and a hard blade 63 is arranged so as to contact the elastic roller 62. Is done. A bias application power source is connected to the brush 61 and the elastic roller 62. Further, a transport screw 65 for recycling the toner collected by the cleaning device 6 is provided.
[0020]
The brush 61 has a volume resistivity of 1 × 10 ³ ~ 1 × 10 ⁸ It is formed using a material adjusted to Ω · cm. A direct current having a polarity opposite to the charging polarity of the residual toner on the photoconductor 1 or a bias obtained by superimposing an alternating current on the direct current is applied to the brush 61 from a bias applying power source. The magnitude of the bias is equal to or lower than the discharge starting voltage.
The brush 61 rotates so as to move in the opposite direction to the photoconductor 1 at the opposing position. Thus, the remaining toner on the photoconductor 1 is electrostatically and mechanically removed and collected. The brush 61 mechanically removes filming on the photoreceptor 1 caused by external additive fine particles detached from the toner. The linear speed of the photoconductor 1 and the brush 61 may be the same, but it is preferable to increase the linear speed of the brush 61 because the efficiency of removing residual toner or filming on the photoconductor 1 can be increased. .
[0021]
The elastic roller 62 has a core metal having a Asker C hardness of 20 ° to 60 ° and a volume resistivity of 1 × 10 ³ ~ 1 × 10 ⁸ An elastic layer made of a rubber material of Ω · cm is provided. A bias having the same polarity as that of the brush 61 is also applied to the elastic roller 62 from a bias application power supply. Like the brush 61, the applied bias is preferably a DC current or a bias obtained by superimposing an AC current on a DC current. Further, the magnitude of the bias is equal to or lower than the discharge starting voltage.
The elastic roller 62 rotates so as to move in the opposite direction to the brush 61 at the opposing position. Thus, the toner collected and held by the brush 61 is electrostatically and mechanically transferred to the elastic roller 62.
[0022]
As described above, in the present cleaning device shown in FIG. 2, the remaining toner on the photoreceptor 1 is electrostatically and mechanically removed and collected by the brush 61, and subsequently, the toner collected and held by the brush 61 is Transfer by static electricity and mechanically. At this time, if the transfer of the toner from the brush 61 to the elastic roller 62 is delayed, the amount of toner adhering to the brush 61 increases, and the ability of the brush 61 to remove the toner from the photoreceptor 1 decreases with time. Cause. Therefore, in order to prevent such a stagnation of the transfer of the toner and obtain a stable cleaning performance, it is preferable that the elastic roller 62 has a higher toner removal and recovery capability than the brush 61.
First, it is preferable to make the volume resistivity of the elastic roller 62 lower than that of the brush 61 in order to promote electrostatic transfer of toner from the brush 61 to the elastic roller 62. In this embodiment, the volume resistivity of the brush 61 is 1 × 10 ⁶ ~ 1 × 10 ⁷ Ω · cm, the volume resistivity of the elastic roller 62 is 1 × 10 ⁴ ~ 1 × 10 ⁵ Ω · cm.
Second, it is preferable that the linear velocity of the elastic roller 62 be higher than the linear velocity of the brush 61 in order to increase the efficiency of toner transfer from the brush 61 to the elastic roller 62.
As described above, by increasing the ability of the elastic roller 62 to remove and collect toner, it is possible to obtain a stable cleaning performance over time without stopping the transfer of toner.
[0023]
The toner transferred to the elastic roller 62 is scraped off by the hard blade 63 in contact with the elastic roller 62. The hard blade 63 is made of a metal material, is preferably a material having high hardness, non-magnetic, and low electric resistance, and particularly preferably SUS. In this embodiment, the SUS plate has a thickness of 0.15 mm, which can cope with the case where the layer thickness of the input toner is large.
The elastic roller 62 preferably has the following configuration because the hard blade 63 is in contact therewith. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the elastic roller 62. The elastic roller 62 has a multilayer structure in which an elastic layer 62b is provided on a cored bar 62a and further has a surface layer 62c surrounding the elastic layer 62b. Since the elastic layer 62b is intended to have an elastic function, a material such as a polyurethane rubber, which is a continuous porous material, is desirable. Further, since the surface layer 62c is required not to be stretched even when subjected to mechanical stress, a material having a lower elasticity than the material forming the elastic layer 62b is desirable. In addition, polyimide or the like is used from the viewpoint of abrasion resistance. desirable. Further, a resistance controlling material such as carbon black may be mixed therein, or a lubricant for lowering a friction coefficient of the surface layer 62 c with the hard blade 63 may be mixed.
[0024]
FIG. 4 is an enlarged view showing a contact portion between the elastic roller 62 and the hard blade 63. At a contact portion between the elastic roller 62 and the hard blade 63, the elastic roller 62 is deformed. As a result, even if the hard blade 63 is brought into contact, no gap is generated, and since the hard blade 63 is used, the blade edge is not deformed and the toner does not slip through. Further, when a SUS plate having a thickness smaller than that of a commonly used rubber blade is used as the blade as in the present embodiment, the force F with which the toner pushes the blade is also reduced. In addition, the rigidity of the blade against the force F is higher in the hard blade than in the rubber blade, so that the toner is harder to slip through.
[0025]
With the above configuration, the remaining toner and filming on the photoreceptor 1 are efficiently removed by the brush 61, and the toner collected by the brush 61 is electrostatically transferred to the elastic roller 62, and finally the hard blade 63, the elastic roller 62 is scraped off from the surface and collected. With such a method, the cleaning device 6 can clean the surface of the photoreceptor 1 without causing cleaning failure even when using a polymerized toner having a high circularity and a small particle diameter. Further, since the toner is not attached to or deposited on any of the members of the brush 61, the elastic roller 62, and the hard blade 63, the cleaning function can be maintained for a long time.
[0026]
The cleaning device 6 may have the following configuration in addition to the above.
As shown in FIG. 2, a lubricant 66 is brought into contact with the brush 61, and the brush 61 also serves as a lubricant applying unit for applying the lubricant on the photoreceptor 1. Examples of the lubricant 66 include fatty acids such as lead oleate, zinc oleate, copper oleate, zinc stearate, cobalt stearate, iron stearate, copper stearate, zinc palmitate, copper palmitate, and zinc linoleate. Metal salts. The solid lubricant 66 is pressed against the brush 61 and brought into contact therewith, and is applied to the photoreceptor 1 via the brush 61 together with the cleaning operation. By applying the lubricant 66, the static friction coefficient of the surface of the photoreceptor 1 can be reduced, and the removal of the small particle size toner and the filming can be facilitated.
[0027]
Further, as shown in FIG. 2, a configuration may be adopted in which a blade 64 is provided downstream of the brush 61 in the rotation direction of the photoconductor 1. The blade 64 may be a blade made of a commonly used material such as rubber. Specific examples include fluorine rubber, silicone rubber, butyl rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, urethane rubber and the like, and among them, urethane rubber is particularly preferable. The remaining toner on the photoreceptor 1 is collected by the brush 61, but the collected toner is scraped off by the blade 64 when the input toner is large. Thereby, the cleaning on the photoconductor 1 can be more reliably performed. When the lubricant 66 is applied onto the photoreceptor 1, the blade 66 serves to spread the applied lubricant 66 into a thin film. Further, since the static friction coefficient of the surface of the photoconductor 1 to which the lubricant 66 is applied is 0.4 or less, the turning of the blade 64 can be prevented, and the cleaning function can be maintained for a long time.
[0028]
The above-described cleaning device 6 of the present invention can be a process cartridge integrally supported with the photoreceptor 1 and detachably formed in the image forming apparatus main body. The process cartridge may include the charging unit 2 and / or the developing unit 4 in addition to the above. Even if the process cartridge is used in an image forming process in which development is performed using a toner having a high circularity and a small particle diameter, the cleaning on the photosensitive member 1 is improved and the image quality is deteriorated. And a process cartridge without the above. Further, since the cleaning function can be maintained for a long period of time, the life of the process cartridge can be improved.
[0029]
The image forming apparatus in which the effect of mounting the cleaning device 6 of the present invention is greatly obtained is a case where the toner used in the developing unit 4 is a toner having a high average circularity of 0.93 or more. The toner having a high degree of circularity easily enters the gap between the photoconductor 1 and the cleaning blade in blade-type cleaning, and easily slips through. However, with the cleaning device 6 of the present invention, the remaining toner on the photoreceptor 1 is electrostatically and mechanically collected by the brush 61, further transferred to the elastic roller 62, and finally collected by the hard blade 63. it can.
[0030]
It is also suitable for cleaning toner having a spherical shape. The spherical toner can be defined by the following shape factors SF-1 and SF-2. The toner used in the present image forming apparatus has a shape factor SF-1 of 100 to 180 and a shape factor SF-2 of 100 to 180.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the shape of the toner for explaining the shape factor SF-1 and the shape factor SF-2. The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape, and is represented by the following equation (1). The value is obtained by dividing the square of the maximum length MXLNG of the shape formed by projecting the toner on the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-1 = ｛(MXLNG) ² / AREA｝ × (100π / 4) ・・・ Equation (1)
When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner becomes a true sphere, and as the value of SF-1 increases, the shape becomes more irregular.
The shape factor SF-2 indicates the ratio of the unevenness of the shape of the toner, and is represented by the following equation (2). It is a value obtained by dividing the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner onto the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-2 = ｛(PERI) ² / AREA｝ × (100π / 4) (2)
When the value of SF-2 is 100, no irregularities are present on the toner surface. As the value of SF-2 increases, the irregularities on the toner surface become more remarkable.
Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope (S-800: manufactured by Hitachi, Ltd.), introducing the photograph into an image analyzer (LUSEX3: manufactured by Nireco), and analyzing it. Calculated.
When the shape of the toner is close to spherical, the toner and the toner or the toner and the photosensitive member 1 come into contact with each other, so that the attraction force between the toners is weakened and the fluidity is increased. And the transfer force increases. On the other hand, as described above, the spherical toner easily causes cleaning failure in blade-type cleaning, but can be favorably cleaned by the cleaning device 6 of the present invention. When SF-1 and SF-2 increase, toner is scattered on the image and the image quality deteriorates. Therefore, it is preferable that SF-1 and SF-2 do not exceed 180.
[0031]
The volume average particle diameter of the toner is 3 to 8 μm, and the ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) is in the range of 1.00 to 1.40. Even when a toner having a small particle size and a narrow particle size distribution is used, good cleaning properties can be obtained. By narrowing the particle size distribution of the toner, the charge amount distribution becomes uniform, a high-quality image with less background fogging can be obtained, and the transfer rate can be increased. In the conventional blade-type cleaning, it is difficult to clean such a small-particle-size toner because the toner adheres to the photoreceptor 1 with an excessive force. Further, when the particle diameter is small, the content of the external additive fine particles and the like in the toner tends to be relatively high, so that they are detached from the toner and filming easily occurs on the photoreceptor 1. However, with the cleaning device 6 of the present invention, the remaining toner on the photoreceptor 1 is electrostatically and mechanically collected by the brush 61, and filming can be mechanically removed by the brush 61.
[0032]
The toner suitably used in the image forming apparatus of the present invention is at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, a toner material liquid in which a release agent is dispersed in an organic solvent, A toner obtained by performing a crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous solvent. Hereinafter, the constituent materials and the manufacturing method of the toner will be described.
[0033]
(Modified polyester)
The toner of the present invention contains the modified polyester (i) as a binder resin. The modified polyester (i) refers to a state in which a bonding group other than an ester bond is present in the polyester resin, or a resin component having a different configuration is bonded to the polyester resin by a covalent bond, an ionic bond, or the like. Specifically, it refers to a product obtained by introducing a functional group such as an isocyanate group which reacts with a carboxylic acid group or a hydroxyl group into a polyester terminal and further reacting with an active hydrogen-containing compound to modify the polyester terminal.
[0034]
Examples of the modified polyester (i) include a urea-modified polyester obtained by reacting a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group with an amine (B). As the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group, a polyester which is a polycondensate of a polyhydric alcohol (PO) and a polyvalent carboxylic acid (PC) and has an active hydrogen group, and a polyvalent isocyanate compound (PIC) And the like. Examples of the active hydrogen group possessed by the polyester include a hydroxyl group (alcoholic hydroxyl group and phenolic hydroxyl group), an amino group, a carboxyl group, a mercapto group, and the like. Of these, an alcoholic hydroxyl group is preferable.
[0035]
The urea-modified polyester is produced as follows.
Examples of the polyhydric alcohol compound (PO) include dihydric alcohol (DIO) and trihydric or higher polyhydric alcohol (TO), and (DIO) alone or a mixture of (DIO) and a small amount of (TO) is used. preferable. Examples of the dihydric alcohol (DIO) include alkylene glycols (such as ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, and 1,6-hexanediol); and alkylene ether glycols (diethylene glycol). , Triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); alicyclic diols (1,4-cyclohexane dimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); bisphenols (bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, etc.); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adducts of the above alicyclic diols; Alkylene oxide bisphenol (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), etc. adducts. Of these, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols, and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. Is a combination of Examples of the trihydric or higher polyhydric alcohol (TO) include polyhydric aliphatic alcohols of 3 to 8 or higher (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trihydric or higher phenols (Trisphenol PA, phenol novolak, cresol novolak, etc.); and the above-mentioned trivalent or higher polyphenols alkylene oxide adducts.
[0036]
Examples of the polyvalent carboxylic acid (PC) include a divalent carboxylic acid (DIC) and a trivalent or higher carboxylic acid (TC), and (DIC) alone or a mixture of (DIC) and a small amount of (TC). Mixtures are preferred. Examples of the divalent carboxylic acid (DIC) include alkylenedicarboxylic acids (such as succinic acid, adipic acid, and sebacic acid); alkenylene dicarboxylic acids (such as maleic acid and fumaric acid); and aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid). , Naphthalenedicarboxylic acid, etc.). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of the trivalent or higher polycarboxylic acid (TC) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). The polyhydric carboxylic acid (PC) may be reacted with polyhydric alcohol (PO) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (eg, methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester).
[0037]
The ratio between the polyhydric alcohol (PO) and the polyhydric carboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1, preferably as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. Is from 1.5 / 1 to 1/1, more preferably from 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
[0038]
Examples of the polyvalent isocyanate compound (PIC) include aliphatic polyvalent isocyanates (such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and 2,6-diisocyanatomethylcaproate); alicyclic polyisocyanates (such as isophorone diisocyanate and cyclohexylmethane diisocyanate). Aromatic diisocyanates (such as tolylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate); araliphatic diisocyanates (such as α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate); isocyanates; Those blocked with caprolactam and the like; and combinations of two or more of these.
[0039]
The ratio of the polyvalent isocyanate compound (PIC) is usually 5/1 to 1/1, preferably 5/1 to 1/1, as the equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the hydroxyl group-containing polyester. The ratio is from 4/1 to 1.2 / 1, more preferably from 2.5 / 1 to 1.5 / 1. If [NCO] / [OH] exceeds 5, the low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester becomes low, and the hot offset resistance deteriorates.
[0040]
The content of the polyvalent isocyanate compound (PIC) component in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 0.5 to 40 wt%, preferably 1 to 30 wt%, more preferably 2 to 20 wt%. . If the content is less than 0.5 wt%, the hot offset resistance is deteriorated and the heat storage stability and the low-temperature fixability are both disadvantageous. On the other hand, if it exceeds 40 wt%, the low-temperature fixability deteriorates.
The number of isocyanate groups contained in one molecule in the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups is usually one or more, preferably 1.5 to 3 on average, and more preferably 1.8 to 2 on average. There are five. If the number is less than one per molecule, the molecular weight of the urea-modified polyester becomes low, and the hot offset resistance deteriorates.
[0041]
Next, the amines (B) to be reacted with the polyester prepolymer (A) include a divalent amine compound (B1), a trivalent or higher polyamine compound (B2), an amino alcohol (B3), and an amino mercaptan (B4). ), Amino acids (B5), and those obtained by blocking the amino groups of B1 to B5 (B6).
Examples of the divalent amine compound (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexyl) Methane, diaminecyclohexane, isophoronediamine, and the like; and aliphatic diamines (ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, and the like). Examples of the trivalent or higher polyamine compound (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of the amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of the aminomercaptan (B4) include aminoethylmercaptan and aminopropylmercaptan. Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of the compound (B6) in which the amino group of B1 to B5 is blocked include ketimine compounds and oxazolidine compounds obtained from the amines and ketones (such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone) of B1 to B5. Preferred of these amines (B) are B1 and a mixture of B1 and a small amount of B2.
[0042]
The ratio of amines (B) is equivalent ratio [NCO] / [NHx] of isocyanate groups [NCO] in polyester prepolymer (A) having isocyanate groups and amino groups [NHx] in amines (B). Is usually 1/2 to 2/1, preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, and more preferably 1.2 / 1 to 1 / 1.2. When [NCO] / [NHx] is more than 2 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester becomes low, and the hot offset resistance deteriorates.
Further, the urea-modified polyester may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio of the urea bond content to the urethane bond content is usually from 100/0 to 10/90, preferably from 80/20 to 20/80, and more preferably from 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10%, the hot offset resistance deteriorates.
[0043]
The modified polyester (i) used in the present invention is produced by a one-shot method or a prepolymer method. The weight average molecular weight of the modified polyester (i) is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 10,000,000, and more preferably 30,000 to 1,000,000. The peak molecular weight at this time is preferably from 1,000 to 10,000, and if it is less than 1,000, the elongation reaction is difficult, the elasticity of the toner is small, and as a result, the hot offset resistance deteriorates. On the other hand, if it exceeds 10,000, the problems in production of fixing property decrease, particle formation and pulverization become high. The number average molecular weight of the modified polyester (i) is not particularly limited when unmodified polyester (ii) described later is used, and may be a number average molecular weight that is easily obtained to obtain the above weight average molecular weight. (I) When used alone, the number average molecular weight is usually 20,000 or less, preferably 1,000 to 10,000, and more preferably 2,000 to 8,000. If it exceeds 20,000, the low-temperature fixability and the gloss when used in a full-color device deteriorate.
In the crosslinking and / or elongation reaction between the polyester prepolymer (A) and the amines (B) for obtaining the modified polyester (i), a reaction terminator is used as necessary to adjust the molecular weight of the obtained urea-modified polyester. be able to. Examples of the reaction terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, etc.), and those obtained by blocking them (ketimine compounds).
[0044]
(Unmodified polyester)
In the present invention, not only the modified polyester (i) may be used alone, but also an unmodified polyester (ii) may be contained as a binder resin component together with the modified polyester (i). By using (ii) together, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color device are improved, and it is preferable to use alone. Examples of (ii) include the same polycondensates of polyhydric alcohol (PO) and polycarboxylic acid (PC) as in the polyester component (i), and preferable ones are also the same as (i). . Further, (ii) may be not only an unmodified polyester but also a polyester modified with a chemical bond other than a urea bond, for example, a modified urethane bond. It is preferable that (i) and (ii) are at least partially compatible with each other in view of low-temperature fixability and hot offset resistance. Accordingly, the polyester component (i) and (ii) preferably have similar compositions. When (ii) is contained, the weight ratio of (i) to (ii) is usually 5/95 to 80/20, preferably 5/95 to 30/70, more preferably 5/95 to 25/75, Particularly preferably, it is 7/93 to 20/80. When the weight ratio of (i) is less than 5%, the hot offset resistance deteriorates, and the heat resistance storage stability and the low-temperature fixability are disadvantageous.
[0045]
The peak molecular weight of (ii) is usually from 1,000 to 10,000, preferably from 2,000 to 8,000, more preferably from 2,000 to 5,000. If it is less than 1,000, the heat-resistant preservability deteriorates, and if it exceeds 10,000, the low-temperature fixability deteriorates. The hydroxyl value of (ii) is preferably 5 or more, more preferably 10 to 120, and particularly preferably 20 to 80. If it is less than 5, it is disadvantageous in terms of compatibility between heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. The acid value of (ii) is preferably from 1 to 5, more preferably from 2 to 4. Since a high acid value wax is used as the wax, the low acid value binder leads to electrification and high volume resistance, so that the binder easily matches the toner used for the two-component developer.
[0046]
The glass transition point (Tg) of the binder resin is usually 35 to 70 ° C, preferably 55 to 65 ° C. If the temperature is lower than 35 ° C., the heat-resistant storage stability of the toner deteriorates, and if it exceeds 70 ° C., the low-temperature fixability becomes insufficient. Since the urea-modified polyester is likely to be present on the surface of the obtained toner base particles, the toner of the present invention tends to have good heat-resistant storage stability even at a low glass transition point as compared with known polyester-based toners. Show.
[0047]
(Colorant)
As the colorant, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, and loess , Graphite, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R), Tartrazine lake, Quinoline yellow lake, Anthrazan yellow BGL, Isoindolinone yellow, Bengala, Lead red, lead red, cadmium red, cadmium mercury red, antimony red, permanent red 4R, para red, phi Sayred, parachlor ortonit Aniline Red, Risor Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Karn Min BS, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Lisor Rubin GX, Permanent Red F5R , Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlett 3B, Bordeaux 5B, Toluidine Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Lite, Bon Maroon Museum, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thio Indigo red B, thioindigo maroon, oil red, quinacridone red, pyrazolone red Polyazo Red, Chrome Vermilion, Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal-Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), indigo, ultramarine, navy blue, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt violet, manganese violet, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Lid Russian Nin Green, Anthraquinone Green, Titanium Oxide, Zinhua, Lithobon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, based on the toner.
[0048]
The colorant can also be used as a masterbatch combined with a resin. Manufacture of the masterbatch, or as a binder resin kneaded with the masterbatch, polystyrene, poly-p-chlorostyrene, a polymer of styrene such as polyvinyl toluene and its substitution, or a copolymer of these with a vinyl compound, Polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, polyacrylic resin, rosin, modified rosin, terpene resin, fat Aromatic or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, chlorinated paraffins, paraffin waxes, etc., can be used alone or in admixture.
[0049]
(Charge control agent)
Known charge control agents can be used, for example, nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (fluorine-modified Quaternary ammonium salts), alkyl amides, phosphorus simple substances or compounds, tungsten simple substances or compounds, fluorine-based activators, salicylic acid metal salts, and metal salts of salicylic acid derivatives. Specifically, Nigrosine dye Bontron 03, quaternary ammonium salt Bontron P-51, metal-containing azo dye Bontron S-34, oxynaphthoic acid metal complex E-82, and salicylic acid metal complex E-84. Phenol-based condensate E-89 (above, manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd.), quaternary ammonium salt Molybdenum complex TP-302, TP-415 (above, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.), copy of quaternary ammonium salt Charge PSY VP2038, copy blue PR of triphenylmethane derivative, copy charge NEGVP2036 of quaternary ammonium salt, copy charge NX VP434 (above, manufactured by Hoechst), LRA-901, LR-147 which is a boron complex (manufactured by Nippon Carlit) ), Copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, azo-based face And high molecular compounds having functional groups such as sulfonic acid groups, carboxyl groups, and quaternary ammonium salts. Of these, a substance that controls the toner to a negative polarity is particularly preferably used.
The amount of the charge control agent used is determined by the type of the binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, the toner manufacturing method including the dispersion method, and is not limited to a specific one. Preferably, it is used in the range of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin. Preferably, the range is 0.2 to 5 parts by weight. If the amount exceeds 10 parts by weight, the chargeability of the toner is too large, the effect of the charge control agent is reduced, the electrostatic attraction with the developing roller is increased, the flowability of the developer is reduced, and the image density is reduced. Invite.
[0050]
(Release agent)
As the release agent, a low-melting wax having a melting point of 50 to 120 ° C. more effectively acts as a release agent between the fixing roller and the toner interface in the dispersion with the binder resin. It has an effect on high temperature offset without applying a release agent such as oil to the surface. Examples of such a wax component include the following. As waxes and waxes, carnauba wax, cotton wax, wood wax, vegetable wax such as rice wax, beeswax, animal wax such as lanolin, ozokerite, mineral wax such as celsin, and paraffin, microcrystalline, And petroleum wax such as petrolatum. In addition to these natural waxes, synthetic hydrocarbon waxes such as Fischer-Tropsch wax and polyethylene wax, and synthetic waxes such as esters, ketones, and ethers can be given. Furthermore, fatty acid amides such as 12-hydroxystearic acid amide, stearic acid amide, phthalic anhydride, chlorinated hydrocarbon, and poly-n-stearyl methacrylate, poly-n- A crystalline polymer having a long alkyl group in a side chain, such as a homopolymer or a copolymer of a polyacrylate such as lauryl methacrylate (for example, a copolymer of n-stearyl acrylate-ethyl methacrylate) can also be used. .
The charge control agent and the release agent may be melt-kneaded together with the masterbatch and the binder resin, or may be added when dissolved and dispersed in an organic solvent.
[0051]
(External additives)
Inorganic fine particles are preferably used as an external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the toner particles. The primary particle size of the inorganic fine particles is 5 × 10 ^-3 ２2 μm, especially 5 × 10 ^-3 It is preferably about 0.5 μm. The specific surface area by the BET method is 20 to 500 m. ² / G. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably from 0.01 to 5% by weight of the toner, particularly preferably from 0.01 to 2.0% by weight.
Specific examples of the inorganic fine particles include, for example, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, silica sand, clay, mica, wollastonite, and diatomaceous Examples include earth, chromium oxide, cerium oxide, red iron oxide, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, and silicon nitride. Above all, it is preferable to use hydrophobic silica fine particles and hydrophobic titanium oxide fine particles in combination as the fluidity imparting agent. In particular, the average particle size of both fine particles is 5 × 10 ^-2 When agitation and mixing are performed using those having a particle size of μm or less, the electrostatic force and van der Waals force with the toner are significantly improved, and the agitation and mixing inside the developing device are performed to obtain a desired charge level. In addition, the fluidity-imparting agent does not detach from the toner, good image quality free from fireflies or the like is obtained, and the transfer residual toner is further reduced.
Titanium oxide fine particles are excellent in environmental stability and image density stability, but have a tendency to deteriorate charging start-up characteristics.If the added amount of titanium oxide fine particles is larger than the added amount of silica fine particles, the effect of this side effect is reduced. It is conceivable that it will grow. However, when the added amount of the hydrophobic silica fine particles and the hydrophobic titanium oxide fine particles is in the range of 0.3 to 1.5 wt%, the charge rising characteristics are not significantly impaired, and the desired charge rising characteristics can be obtained. , Stable image quality can be obtained.
[0052]
Next, a method for producing a toner will be described. Here, a preferred manufacturing method will be described, but the present invention is not limited to this.
(Toner manufacturing method)
1) A toner material liquid is prepared by dispersing a colorant, an unmodified polyester, a polyester prepolymer having an isocyanate group, and a release agent in an organic solvent.
It is preferable that the organic solvent is volatile having a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of easy removal after the formation of the toner base particles. Specifically, toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone or the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform and carbon tetrachloride are preferred. The amount of the organic solvent to be used is generally 0 to 300 parts by weight, preferably 0 to 100 parts by weight, more preferably 25 to 70 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyester prepolymer.
[0053]
2) The toner material liquid is emulsified in an aqueous medium in the presence of a surfactant and resin fine particles.
The aqueous medium may be water alone, or an organic solvent such as alcohol (methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methylcellosolve, etc.), and lower ketones (acetone, methylethylketone, etc.). May be included.
The amount of the aqueous medium to be used per 100 parts by weight of the toner material liquid is usually 50 to 2,000 parts by weight, preferably 100 to 1,000 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the dispersion state of the toner material liquid is poor, and toner particles having a predetermined particle size cannot be obtained. If it exceeds 20,000 parts by weight, it is not economical.
[0054]
In order to improve the dispersion in the aqueous medium, a dispersant such as a surfactant and resin fine particles is appropriately added.
Examples of the surfactant include an alkyl benzene sulfonate, an α-olefin sulfonate, an anionic surfactant such as a phosphate, an alkylamine salt, an amino alcohol fatty acid derivative, a polyamine fatty acid derivative, and an amine salt type such as imidazoline. Quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salt, dialkyldimethylammonium salt, alkyldimethylbenzylammonium salt, pyridinium salt, alkylisoquinolinium salt, benzethonium chloride, fatty acid amide derivative, polyhydric alcohol Nonionic surfactants such as derivatives, for example, amphoteric surfactants such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine And the like.
[0055]
Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be improved with a very small amount. Preferred examples of the anionic surfactant having a fluoroalkyl group include fluoroalkylcarboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonylglutamate, and 3- [ω-fluoroalkyl (C6 to C11). ) Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sulfonic acid sodium salt, 3- [ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium salt, fluoroalkyl (C11-C20) carboxylic acid Acid and metal salt, perfluoroalkylcarboxylic acid (C7-C13) and its metal salt, perfluoroalkyl (C4-C12) sulfonic acid and its metal salt, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- ( 2-hydroxyethyl) perful Olooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate etc. No.
As trade names, Surflon S-111, S-112, S-113 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-101 , DS-102 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Ectop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, and 204 (manufactured by Tochem Products), and Fagents F-100 and F150 (manufactured by Neos).
[0056]
Examples of the cationic surfactant include aliphatic primary, secondary and secondary amine acids having a fluoroalkyl group, and aliphatic quaternary ammonium salts such as perfluoroalkyl (C6 to C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salts. , Benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, with trade names of Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (Daikin Egyomori) Manufactured by Megafac F-150, F-824 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Ectop EF-132 (manufactured by Tochem Products), Futagent F-300 (manufactured by Neos), and the like.
[0057]
The resin fine particles are added to stabilize the toner base particles formed in the aqueous medium. For this reason, it is preferable that the toner be added so that the coverage existing on the surface of the toner base particles is in the range of 10 to 90%. For example, polymethyl methacrylate microparticles 1 μm and 3 μm, polystyrene microparticles 0.5 μm and 2 μm, poly (styrene-acrylonitrile) microparticles 1 μm, trade names are PB-200H (manufactured by Kao Corporation), SGP (manufactured by Sokensha), Techno Polymer SB (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), SGP-3G (manufactured by Soken Co., Ltd.), Micropearl (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) and the like.
Further, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
[0058]
As a dispersant that can be used in combination with the resin fine particles and the inorganic compound dispersant, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer-based protective colloid. For example, an acid such as acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride, or a (meth) acrylic monomer containing a hydroxyl group Such as -β-hydroxyethyl acrylate, -β-hydroxyethyl methacrylate, -β-hydroxypropyl acrylate, -β-hydroxypropyl methacrylate, -γ-hydroxypropyl acrylate, -γ-hydroxy methacrylate Propyl, 3-chloro-2-hydroxypropyl acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerin monoacrylate, glycerin monomethacrylate Vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl ester, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, and the like, or compounds containing vinyl alcohol and carboxyl group, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, etc. Esters, for example, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, etc., acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, vinylpyridine, vinylpyrrolidone, vinyl Nitrogen-containing compounds such as imidazole and ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring, polyoxyethylene, and polyoxyethylene. Xypropylene, polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxy Polyoxyethylenes such as ethylene nonyl phenyl ester and celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose can be used.
[0059]
The dispersing method is not particularly limited, but known equipment such as a low-speed shearing type, a high-speed shearing type, a friction type, a high-pressure jet type, and an ultrasonic wave can be applied. Among these, a high-speed shearing type is preferable in order to make the particle size of the dispersion 2 to 20 μm. When a high-speed shearing disperser is used, the number of rotations is not particularly limited, but is generally 1,000 to 30,000 rpm, preferably 5,000 to 20,000 rpm. The dispersion time is not particularly limited, but is usually 0.1 to 5 minutes in the case of a batch system. The temperature at the time of dispersion is usually 0 to 150 ° C (under pressure), preferably 40 to 98 ° C.
[0060]
3) Simultaneously with the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to react with the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups.
This reaction involves crosslinking and / or elongation of the molecular chains. The reaction time is selected depending on the reactivity between the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) and the amines (B), and is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. The reaction temperature is generally 0-150C, preferably 40-98C. In addition, a known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
[0061]
4) After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles.
In order to remove the organic solvent, the whole system is gradually heated in a laminar stirring state, and after strong stirring is given in a certain temperature range, the solvent is removed to produce spindle-shaped toner base particles. . When an acid such as a calcium phosphate salt or an alkali-soluble substance is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is dissolved from the toner base particles by a method such as dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. Is removed. In addition, it can be removed by an operation such as decomposition with an enzyme.
[0062]
5) A charge controlling agent is injected into the toner base particles obtained above, and then inorganic fine particles such as silica fine particles and titanium oxide fine particles are externally added to obtain a toner.
The charging of the charge control agent and the external addition of the inorganic fine particles are performed by a known method using a mixer or the like.
As a result, a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution can be easily obtained. Furthermore, by giving strong agitation in the process of removing the organic solvent, it is possible to control the shape between the true spherical shape and the spindle shape, and to control the surface morphology from the smooth to the umeboshi shape. Can be.
[0063]
The shape of the toner according to the present invention is substantially spherical and can be represented by the following shape specification.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the shape of the toner of the present invention. In FIG. 6, when the substantially spherical toner is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (where r1 ≧ r2 ≧ r3), the toner of the present invention has a major axis and a minor axis. The ratio (r2 / r1) (see FIG. 6B) is 0.5 to 1.0, and the ratio (r3 / r2) between the thickness and the minor axis (see FIG. 6C) is 0.7 to 1.0. It is preferably in the range of 1.0. If the ratio (r2 / r1) of the major axis to the minor axis is less than 0.5, the dot reproducibility and the transfer efficiency are inferior due to the deviation from the true spherical shape, and high quality image cannot be obtained. On the other hand, when the ratio (r3 / r2) of the thickness to the minor axis is less than 0.7, the shape becomes close to a flat shape, and a high transfer rate like a spherical toner cannot be obtained. In particular, when the ratio (r3 / r2) of the thickness to the short axis is 1.0, the rotating body has the long axis as the rotation axis, and the fluidity of the toner can be improved.
In addition, r1, r2, and r3 were measured while taking a photograph with a scanning electron microscope (SEM) while changing the angle of view and observing.
[0064]
The toner manufactured as described above can be used as a one-component magnetic toner without using a magnetic carrier or a non-magnetic toner.
When used in a two-component developer, it may be mixed with a magnetic carrier, and the magnetic carrier may be a ferrite containing a divalent metal such as iron, magnetite, Mn, Zn, and Cu. The volume average particle size is preferably 20 to 100 μm. If the average particle size is less than 20 μm, carrier adhesion is likely to occur on the photoreceptor 1 during development, and if it exceeds 100 μm, the miscibility with the toner is low and the charge amount of the toner is insufficient, resulting in poor charging during continuous use. Cheap. Further, Cu ferrite containing Zn is preferable because of its high saturation magnetization, but can be appropriately selected according to the process of the image forming apparatus 100. The resin for coating the magnetic carrier is not particularly limited, and examples thereof include a silicone resin, a styrene-acryl resin, a fluorine-containing resin, and an olefin resin. The production method may be such that the coating resin is dissolved in a solvent, sprayed into a fluidized bed and coated on the core, or the resin particles are electrostatically attached to the core particles and then hot-melted for coating. It may be something. The thickness of the resin to be coated is 0.05 to 10 μm, preferably 0.3 to 4 μm.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even in an image forming process using a polymer toner having a high circularity and a small particle diameter, the residual toner on the image carrier is removed electrostatically and mechanically, It is possible to provide a cleaning device capable of efficiently removing the trimming, and maintain good cleaning performance for a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing the image forming unit of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an elastic roller.
FIG. 4 is an enlarged view showing a contact portion between an elastic roller and a hard blade.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the shape of a toner for explaining a shape factor SF-1 and a shape factor SF-2.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the shape of a toner.
[Explanation of symbols]
1 Image carrier (photoreceptor)
2 Charging means
3 Exposure means
4 Developing means
5 transfer means
50 Intermediate transfer belt
51 primary transfer means
6 Cleaning device
61 brush
62 elastic roller
62a cored bar
62b elastic layer
62c surface layer
63 Hard Blade
64 blades
65 Transfer screw
66 Lubricant
7 Fixing means
100 Image forming apparatus

Claims

A cleaning device including a conductive brush to which a DC voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the residual toner on the image carrier or a bias obtained by superimposing an AC voltage on the DC voltage is applied,
The cleaning device includes a conductive elastic roller to which a bias having the same polarity as the brush is applied in contact with the brush,
A cleaning device comprising a hard blade that comes into contact with the elastic roller and scrapes off toner attached to the elastic roller.

The cleaning device according to claim 1,
The bias applied to the elastic roller is a DC voltage or a bias obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage.

The cleaning device according to claim 1 or 2,
The elastic roller is composed of at least an elastic layer and a surface layer surrounding the elastic layer,
A cleaning device, wherein a material forming the surface layer has lower elasticity than a material forming the elastic layer.

The cleaning device according to any one of claims 1 to 3,
The cleaning device according to claim 1, wherein the elastic roller has a higher ability to remove and collect the residual toner on the image carrier than the brush.

The cleaning device according to claim 4,
The cleaning device according to claim 1, wherein a volume resistivity of the elastic roller is lower than a volume resistivity of the brush.

The cleaning device according to claim 4 or 5,
A cleaning device, wherein the brush and the elastic roller rotate so as to move in opposite directions at opposing positions, and a linear velocity of the elastic roller is higher than a linear velocity of the brush.

The cleaning device according to any one of claims 1 to 6,
The cleaning device according to claim 1, wherein the brush also serves as an application unit that applies a lubricant.

The cleaning device according to any one of claims 1 to 7,
The cleaning device includes a blade downstream of the brush in the image carrier rotation direction.

An image carrier for carrying a latent image,
A process cartridge which is integrally supported at least including cleaning means for cleaning residual toner on the image carrier, and is detachably formed in the image forming apparatus main body;
9. A process cartridge, wherein the cleaning means is the cleaning device according to claim 1.

An image carrier for carrying a latent image,
Charging means for uniformly charging the surface of the image carrier,
Exposure means for exposing the surface of the charged image carrier based on image data, and writing a latent image,
Developing means for supplying toner to the latent image formed on the surface of the image carrier and visualizing the latent image;
Transfer means for transferring the visible image on the surface of the image carrier to transfer paper or an intermediate transfer member,
Cleaning means for cleaning the surface of the image carrier after the transfer, the image forming apparatus,
9. An image forming apparatus according to claim 1, wherein said cleaning means is the cleaning device according to claim 1.

The image forming apparatus according to claim 10,
The cleaning means, wherein the brush also serves as a lubricant application means,
An image forming apparatus, wherein the static friction coefficient of the surface of the image carrier is 0.4 or less.

The image forming apparatus according to claim 10, wherein
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner used in the developing unit includes at least a colorant and a binder resin, and has an average circularity of 0.93 or more.

The image forming apparatus according to claim 10,
An image forming apparatus, wherein the toner used in the developing unit has a shape factor SF-1 in a range of 100 to 180 and a shape factor SF-2 in a range of 100 to 180.

The image forming apparatus according to any one of claims 10 to 13,
The toner used in the developing means has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm and a ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) of 1.00 to 1.0. An image forming apparatus, wherein the number is within a range of 40.

The image forming apparatus according to any one of claims 10 to 14,
The toner used in the developing means is a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent are dispersed in an organic solvent, in an aqueous medium. An image forming apparatus, which is a toner obtained by a crosslinking and / or elongation reaction.

The image forming apparatus according to any one of claims 10 to 15,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner used in the developing unit has a substantially spherical shape.

The image forming apparatus according to claim 16, wherein
The toner has a shape defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (provided that r1 ≧ r2 ≧ r3), and the ratio (r2 / r1) between the major axis r1 and the minor axis r2 is obtained. An image forming apparatus, wherein the ratio (r3 / r2) of the thickness r3 to the minor axis r2 is in the range of 0.5 to 1.0 and 0.7 to 1.0.

A toner to be subjected to a development step of an electrophotographic process,
The toner is a toner used in the image forming apparatus according to claim 10 or 11,
A toner comprising at least a colorant and a binder resin and having an average circularity of 0.93 or more.

The toner according to claim 18,
The toner according to claim 1, wherein the shape factor SF-1 is in a range of 100 to 180, and the shape factor SF-2 is in a range of 100 to 180.

The toner according to claim 18 or 19,
The toner has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm and a ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) is in a range of 1.00 to 1.40. A toner characterized by the following.

The toner according to any one of claims 18 to 20, wherein
The toner is obtained by crosslinking and / or elongating a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent are dispersed in an organic solvent in an aqueous medium. A toner characterized by being obtained by: