JP2004286827A

JP2004286827A - Cleaning device, image forming apparatus, and process cartridge

Info

Publication number: JP2004286827A
Application number: JP2003075939A
Authority: JP
Inventors: Toru Nakano; 徹仲野; Osamu Naruse; 修成瀬; Masanori Horiie; 正紀堀家
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP4079425B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a cleaning blade from causing poor cleaning with respect to spherical small diameter toner. <P>SOLUTION: A vibrating blade 20 of the cleaning device 16 comprises a blade member 21, a vibratable member 22 to which the blade member 21 is fixed, and a vibrating means 23 fixed to the vibratable member 22, and the blade member 21 is vibrated by the vibrating means 23 through the vibratable member 22. At this point, vibration is applied to the vibratable member 22 in such a manner that the leading end of the blade member 21 does not curl in the movement direction of an image carrier 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はクリーニング装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−１８８４５２号公報
【特許文献２】特開２０００−２６７５３６号公報
【特許文献３】特開昭６２−１１１４８９号公報
【特許文献４】特開平６−５１６７３号公報
【特許文献５】特開平１１−３０９３８号公報
【０００３】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の電子写真方式の画像形成装置においては、転写後の像担持体（中間転写体を含む）表面に残るトナーを除去して、繰り返して像形成に使用するためのクリーニング装置を備えている。
【０００４】
この画像形成装置におけるクリーニング装置としては、ゴムなどの弾性材からなるクリーニングブレードを用いたものが、構成が簡単で、トナー除去性能にも優れていることから一般的である。
【０００５】
一方、近年、電子写真方式の画像形成装置の画像品質に対する要求が強くなっている。画像品質を向上させるためには、トナーの小粒径化、球形化がその有力な手段であることがわかり、現像用トナーとして重合法を用いた球形トナーが主流となりつつある。
【０００６】
ところが、小径トナー、球形トナーをした場合に、従来のクリーニングブレードを用いたクリーニング装置では、像担持体表面の転写残トナーの完全除去が困難で、クリーニング不良が発生するという問題が生じている。その原因について
は、一般的に、
【特許文献１】に記載されているような理由が挙げられている。
【０００７】
そこで、上記
【特許文献１】においては、重合法により製造された球形トナーを用いる画像形成装置の像担持体上の残留トナーを効率よく除去するために、転写後の感光体表面の残留トナーを掻き取るクリーニングブレードと、クリーニングブレードよりも感光体移動方向の上流側に配置され、残留トナーを粉砕して感光体上に微粒トナーを生成するクリーニングブラシとを備えたクリーニング装置が開示されている。
【０００８】
また、
【特許文献２】においては、画像形成装置の像担持体クリーニングブレードの球形トナーに対するクリーニング性を向上させるために、球形トナーにより形成されたトナー像を担持する表面が転写領域およびクリーニング領域を通って回転移動するトナー像担持体と、前記転写領域を通過するトナー像担持体表面のトナー像を転写材に転写する転写器と、前記クリーニング領域を通過するトナー像担持体表面に摩擦接触して前記トナー像担持体表面の残留トナーを除去するブレードエッジを有する弾性部材製のクリーニングブレードと、前記ブレードエッジに塗布された粉体潤滑剤と前記球形トナーよりも平均粒径が小さい不定形トナーとの混合粉体材料とを有するトナー像担持体クリーナとから構成される画像形成装置が開示されている。
【０００９】
一方、画像形成装置用のクリーニング装置としては、
【特許文献３】に開示されているように、クリーニングブレードに付着しようとするトナーや異物を落下させ、クリーニングブレードと感光体とのベタ当たりによる鳴きの発生を防止するために、クリーニングブレードを強制的に振動させるようにしたものがある。
【００１０】
また、
【特許文献４】に開示されているように、感光体に接触して感光体に振
動を加え得る加振手段を備えたものがある。さらに、
【特許文献５】に開示されているように、クリーニングブレードの固定端（非クリーニング部）に対して振動を与えることで、表面の粒子を浮かせ、表面から粒子を除去する振動手段を備えたものもある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、
【特許文献１】に記載のクリーニング装置にあっては、残留トナーを粉砕して感光体上に微粒トナーを生成するクリーニングブラシを備えるために装置が大型化するだけでなく、樹脂からなるトナーを粉砕することは非常に困難で、仮に粉砕できるとしても像担持体表面に対するダメージが発生し、画像品質が低下することになる。
【００１２】
また、
【特許文献２】に記載のクリーニング装置にあっては、球形トナーよりも平均粒径が小さい不定形トナーとの混合粉体材料を用いるために、球形トナーを用いることによる画像品質の向上というメリットが低減し、結果的に画像品質が低下することになる。
【００１３】
さらに、
【特許文献３】、
【特許文献４】及び
【特許文献５】に記載のクリーニング装置にあっては、クリーニングブレードに付着するトナー等を落下させるための振動を与えたり、像担持体表面からトナーを浮かせるための振動を与えるだけで、球形トナーのクリーニング不良の発生メカニズムに対応した振動を与えるものではないため、球形トナーについてはクリーニング不良が発生する。
【００１４】
そこで、本発明者らは、まず、球形トナーを用いた場合にカウンタ方式のクリーングブレードではクリーニング不良が発生する原因について、そのメカニズムを研究し、これを解明した。
【００１５】
すなわち、図２２に示すように、代表的なカウンタ方式のクリーニングブレードを用いたクリーニング装置にあっては、金属ホルダ１００に保持されたクリーニングブレード１０１の先端を、像担持体１１１に対して、その回転方向Ａに対してカウンタとなるように、つまり、クリーニングブレード１０１の腹面１０１ｃと像担持体１１１表面が角度θになるよう当接させ、さらにクリーニングブレード１０１先端（自由端）を押付け量ｄで像担持体１１１に押し付けることによって、像担持体１１１上の残留トナーをクリーニングする。
【００１６】
ここで、従来のクリーニングブレード１０１は、通常ポリウレタンゴムを主成分とするゴム弾性部材であり、ＪＩＳＡ硬度６５〜７０°、厚さ１．５〜２．０ｍｍ程度、金属ホルダ１００からのブレード自由長（突き出し量）８〜１５ｍｍ、当接角度θを２０〜３０°とするのが一般的である。
【００１７】
このように、像担持体１１１とクリーニングブレード１０１とが接触した状態で、像担持体１１１が回転すると、図２３に示すように、クリーニングブレード１０１は弾性部材であるため、像担持体１１１の矢示Ａ方向への移動によってブレード１０１のカット面１０１ａのエッジ部１０１ｂが像担持体１１１との摩擦力により矢示Ａ方向に引っ張られ、ブレード１０１のカット面１０１ａ（先端面）が変形してめくれた状態となる。このカット面１０１ａのめくれによって、ブレード１０１先端のカット面１０１ａと像担持体１１１との間でくさび形状のニップ部Ｎを形成する。
【００１８】
この場合、使用するトナーが粉砕トナーであるときには、図２４に示すように、粉砕トナーＴａは形状が歪であるため、クリーニングブレード１０１と像担持体１１１で形成されるくさび形状となったニップ部でトナーＴａのエッジ部が引っ掛かる。このとき、ブレード１０１の先端面の変形した部分は元の状態に戻ろうとする反発力が働き、いわゆるスティック・スリップ運動が発生する。
【００１９】
このスティック・スリップ運動について図２５を参照して説明する。ブレードニップが移動している像担持体表面にスティック状態（固着）になると、ブレードニップは同図に破線で示すように像担持体１１１の回転方向に強制的に引き伸ばされる。ブレードニップがある位置まで引き伸ばされるとブレードの反発力が大きくなり、静摩擦力と反発力が釣り合った時点でブレードニップが像担持体表面に対して滑る。ブレードニップと像担持体の間で滑りが生じる状態では、動摩擦係数が静摩擦係数より小さいため、ブレードニップは像担持体表面を滑りながら元の方向（実線図示の方向）へ戻ることになる。このスティック・スリップのくり返し運動（その範囲をＳＰで示している）の戻りの力によって、くさび形状のニップ部に滞在しているトナーＴａが像担持体１１１の進行方向とは逆方向に戻される力を受けクリーニングされる。
【００２０】
これに対して、トナーとして球形トナーを用いた場合について図２６を参照して説明する。同図は、球形トナーＴｂがクリーニングブレード１０１と像担持体１１１により形成されるくさび形状のニップ部に侵入してきたときの挙動を示している。
【００２１】
球形トナーＴｂを用いた場合、粉砕トナーＴａのようにトナーに歪な部分がないため、ブレード１０１の先端部に引っ掛からないため、くさび形状のニップ部に侵入し、クリーニングブレード１０１と像担持体１１１に挟まれた状態となった球形トナーＴｂは、像担持体１１１との間の摩擦力により接触部を駆動源として回転するモーメントを受ける。したがって、球形トナーＴｂは像担持体１１１の進行方向と逆方向に回転しながら、像担持体１１１の回転方向と同じ方向に移動して、ブレード１０１と像担持体１１１との間をすり抜けるため、クリーニング不良となる。
【００２２】
このとき、一旦球形トナーＴｂのすり抜けが発生すると、図２７に示すように球形トナーＴｂはクリーニングブレード１０１と像担持体１１１との間で潤滑剤のように機能し、ブレード１０１の先端部と像担持体１１１の摩擦力を低下させ、ブレード１０１の先端（カット）面のめくれを解除する（ブレード１０１を初期の形状に戻す）働きをする。そのため、ブレード１０１によるクリーニングの基本機能となる上述したスティク・スリップ運動が生じなくなり、連続してトナーのクリーニング不良が生じる現象が発生する。
【００２３】
以上では球形トナーのクリーニング不良の発生メカニズムについて説明したが、小径トナーについても図２５に示したくさび形状のニップ部に対して、小径トナー程侵入しやすく、また侵入したトナーは歪であっても小径トナーほどエッジ部での引っ掛かりが少なくなるため、すり抜けが発生し易いことが確認された。
【００２４】
本発明者らは上記のように解明できた球形、小径トナーのクリーニング不良の発生メカニズムに基づき、更に鋭意研究を重ねた結果、従来のクリーニングメカニズとは異なる新規なメカニズムによって球形、小径トナーをクリーニングできることを見出した。
【００２５】
本件発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、球形トナーについてのクリーニング性を向上したクリーニング装置、このクリーニング装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジ、このプロセスカートリジを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るクリーニング装置は、像担持体表面に残留している円形度が０．９６〜１．００のトナーをクリーニングするためのクリーニング装置であって、１又は複数の加振手段を取り付けた振動部材に像担持体表面に当接可能なブレード部材が取付けられている構成とした。
【００２７】
ここで、加振手段による振動よってブレード部材先端が像担持体の移動方向へのめくれが発生しない構成であることが好ましい。また、ブレード部材先端を像担持体との接触位置から更に押し付けた設定でクリーニング動作を行うときに加振手段による振動部材の振動量が押し付け量より小さいことが好ましい。この場合、加振手段による振動部材の振動の大きさがトナーの平均粒径よりも小さいことが好ましい。
【００２８】
また、ブレード部材先端を像担持体との接触位置から更に押し付けた設定でクリーニング動作を行うときにブレード部材の振動によって直接ブレード部材に接していないトナーにも振動を与えることができることが好ましい。さらに、像担持体に残留するトナーが重合法で作られたトナーであることが好ましい。
【００２９】
さらに、ブレード部材の像担持体と対向する面が像担持体と当接してなす当接角度を有し、像担持体の移動方向が接触位置からブレード当接角が開く方向になることが好ましい。また、ブレード部材の像担持体と対向する面が像担持体と当接してなす当接角度が０°〜５０°の範囲内となることが好ましい。さらに、ブレード部材の像担持体に対する押し付け力を振動部材によって与えることが好ましい。
【００３０】
また、加振手段が圧電素子であることが好ましい。この場合、振動部材の一端を固定端とし、他方端にブレード部材を取り付け、振動部材の固定端とブレード部材取り付け端の間に板状圧電素子を設けることが、そして、板状圧電素子の板面方向の伸縮によって振動部材に撓み振動が発生する構成であることが好ましい。あるいは、振動部材と対向する固定部と前記振動部材との間に圧電素子を設けることが好ましく、この場合、圧電素子が積層型圧電素子であってｄ３３方向の変位を前記振動部材に与えること、あるいは、圧電素子が積層型圧電素子であってｄ３１方向の変位を前記振動部材に与えることが好ましい。
【００３１】
さらに、ブレード部材の剛性よりも振動部材の剛性が高く、ブレード部材先端の振動部材からの突き出し量がブレード部材の厚さの２倍以下であることが好ましい。あるいは、ブレード部材の剛性よりも振動部材の剛性が高く、ブレード部材先端が振動部材の端面とほぼ同一であるか同端面から後退していることが好ましい。また、このクリーニング装置の幅方向に間隔を置いて複数個の加振手段を配置することが好ましい。
【００３２】
本発明に係る画像形成装置は、円形度が０．９６〜１．００のトナーを用いて画像を形成する画像形成装置であって、本発明に係るクリーニング装置を備えているものである。
【００３３】
本発明に係るプロセスカートリッジは、像担持体、帯電手段、現像手段、転写手段の少なくともいずれかと本発明に係るクリーニング装置を含むクリーニング手段とを備えている構成としたものである。
【００３４】
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るプロセスカートリッジを複数備えている構成としたものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
先ず、本発明に係るクリーニング装置による新規なクリーニングメカニズムについて図１を参照して説明する。
本発明に係るクリーニング装置は、ブレード部材１の先端領域に効率よく振動を与える構成である。そして、ブレード部材１の振動によってブレード部材１の先端と像担持体１１の間にあるトナーＴに振動を伝えること、また、ブレード部材１の先端領域の振動が像担持体１に伝わる構成とし、像担持体１からもトナーＴに振動を伝える。
【００３６】
これらの加振動作は、ブレード部材１のニップ部が従来の加振を用いるクリーニング装置とは異なる形状、動きとなるように振動させることで、ブレードニップ部への球形トナー、小径トナーの入り込みを防止することができ、球形トナー、小径トナーのクリーニング不良を無くすることが可能となる。
【００３７】
すなわち、図１は、ブレード部材１が振動状態にあり、またその振動によって球形トナーＴに振動が伝わり、トナーＴが活性に振動している様子（図中白抜き矢印で示す。）を表した図である。これは、高倍率の顕微鏡を介して高速度ビデオカメラによる観察結果を図示したものである。このとき、同図に示すように、ブレード部材１にはカット面のめくれが発生せず、カット面１ａのエッジ部１ｂが像担持体１１表面に対して初期形状を維持する状態になることが分かる。なお、図中の１ｃはブレード部材１の腹面（像担持体１１表面との対向面）である。
【００３８】
そして、このとき、ブレード部材１の先端カット面１ａと像担持体１１の近傍にある球形トナーＴがトナー数個分の範囲（図中のＢ部の範囲）わたって振動していることが判明した。
【００３９】
このような状態では、ニップ部近傍の振動しているトナー群（Ｂ部のトナー）がバリヤーのような働き（振動トナー壁）をし、後続の像担持体１１上トナーＴ（図中Ｃ部のトナー）の侵入を防止することになり、真球に近い様な球形トナーについても全くクリーニング不良が発生しない状態となる。
【００４０】
このとき、ブレード部材１が振動していることにより、またブレード部材１から像担持体１１にも振動を伝えることで、ブレード部材１と像担持体２との摩擦力が低下し、従来方式で発生していたブレード部材１のカット面１ａのめくれる現象がなくなる条件が存在することが判明した。ここでいう「カット面のめくれ」とは、通常は成型した弾性部材を厚さ方向にカットしてそのエッジをバリ、欠け等がなくシャープな形状に仕上げたブレード部材を使用するが、そのカット面が像担持体の移動に伴って変形して像担持体表面に接する状態になること（前述した図２３に示す状態になること）をいう。
【００４１】
このブレード部材１のカット面のめくれの発生を無くすることで、像担持体１１へのブレード部材１からのストレスも減少し、結果的にブレード部材１及び像担持体１１の耐久性が格段に向上するという非常に大きな効果が得られることも判明した。
【００４２】
そこで、以下に本発明に係るクリーニング装置を備えた本発明に係る画像形成装置について図２を参照して説明する。なお、同図は同画像形成装置の概略構成図である。
【００４３】
この画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転する像担持体１１を備え、その周囲に帯電手段１２、露光手段１３、現像手段１４、転写手段１５、クリーニング装置１６、除電手段１７が配置されている。また、像担持体１１上から転写された転写材１８上のトナー像を定着するための図示しない定着装置が配置されている。
【００４４】
ここで、帯電手段１２は、像担持体１１表面に所定の距離で像担持体１１と接触あるいは非接触で配置され、帯電手段１２にバイアスを印加することによって像担持体１１を所定の極性、所定の電位に帯電する。
【００４５】
露光手段１３は発光素子としてＬＤあるいはＬＥＤを使用し、画像データに基づき像担持体１１に光を照射し静電潜像を形成する。
【００４６】
現像手段１４は、内部に固定されたマグネットローラと回転自在の現像剤担持体１４Ａを備えており、現像剤を現像剤担持体１４Ａ上に保持させている。この画像形成装置では、現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて二成分磁気ブラシ現像を行うようにしている。その他の現像方式としてはキャリアを用いない一成分現像方式を用いてもよい。
【００４７】
現像剤担持体１４Ａには、現像バイアス電源から電圧が印加される。この現像バイアスと像担持体１１表面に形成された静電潜像の電位との電位差により、現像領域にて静電潜像に帯電したトナーを付着させて現像を行う。
【００４８】
転写手段１５は、転写時に像担持体１１表面に所定の押圧力で接触し、電圧が印加されることにより、像担持体１１と転写手段１５との間の転写ニップ部で像担持体１１表面のトナー像を転写材１８に転写する。この画像形成装置では転写ローラを用いて転写を行っているが、コロトロン、転写ベルトなどの転写手段を用いてもよい。
【００４９】
クリーニング装置１６は、本発明に係るクリーニング装置であり、ブレード部材２１と、振動部材２２と、加振手段２３と（これらの部材で構成される部分を「加振ブレード２０」と称する）を備え、前述したようにブレード部材２１に所要の振動を与えて、像担持体１１表面の残留トナーを除去する。このクリーニング装置１６により像担持体１１からクリーニングされたトナーは、トナー搬送部材によって、廃トナーとして図示していない廃トナーボトルに蓄えてサービスマンなどにより回収、あるいはリサイクルトナーとして現像装置などに運ばれ現像に使用される。
【００５０】
除電手段１７は、クリーニング装置１６により残留トナーを除去された像担持体１１の残留電荷を除電するもので、ＬＥＤなどを用いた光除電方式の除電装置を用いている。
【００５１】
ここで、この画像形成装置で使用し、クリーニング装置１６によってクリーニングされる
【００５２】
次に、本発明に係る画像形成装置で用い、本発明に係るクリーニング装置でクリーニングされる顕像化粒子であるトナーについて説明する。
まず、トナーの円形度について説明する。球形トナーを使用する画像形成装置で高画質画像を形成するためには、トナーが特定の形状を有することが重要であり、平均円形度が０．９５未満で、球形からあまりに離れた不定形の形状では、転写性やチリのない高画質画像が得られない。したがって、球形トナーの円形度としては、０．９５以上であることが好ましい。
【００５３】
なお、形状の計測方法としては、粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が０．９５以上のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効であることが判明した。なお、円形度の定義については図１２に示している。
【００５４】
トナーの円形度は、より好ましくは、平均円形度が０．９６０〜０．９９８である。この値はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製、商品名）により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【００５５】
また、トナー粒径については次のようにして測定できる。トナーの平均粒径及び粒度分布は、コールターマルチサイザーＩＩＩ（コールター社製、商品名）を用い、パーソナルコンピューター（ＩＢＭ社製）を接続し専用解析ソフト（コールター社製）を用いてデータ解析した。Ｋｄ値は１０μｍの標準粒子を用いて設定し、アパーチャカレントはオートマティックの設定で行なった。電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。その他に、ＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールターサイエンティフィックジャパン社製、商品名）が使用できる。
【００５６】
測定法としては、前記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、１００μｍアパーチャーチューブを用いて、２μｍ以上のトナー５万カウント測定して重量平均粒径を求めた。
【００５７】
次に、重合・球形トナーの製造方法について説明する。
上記画像形成装置において用いる円形度０．９６０〜０．９９８のトナーを製造する方法としては、懸濁重合法、乳化凝集法、分散重合法、界面重合法、溶解懸濁法、転相乳化法等の湿式造粒による製造方法が挙げられる。溶融混練物の粉砕・分級によるトナーにおいても、トナーの加熱処理等により円形度の高いトナーを製造することができるが、エネルギー効率の点では好ましくない。
【００５８】
前述の湿式造粒法のうち、円形度の高いトナーが安定して得られる点、シャープな粒径分布が得られる点、トナーの帯電制御の点で、懸濁重合法、分散重合法が優れている。また、トナーの低温定着性の点で有利なポリエステル樹脂が使用できる点で溶解懸濁法が優れている。以下、懸濁重合法、分散重合法、溶解懸濁法について詳述する。
【００５９】
（懸濁重合法）
後述の特定モノマーに対して、分散安定剤、及び着色剤、さらに必要に応じて架橋剤や、荷電制御剤、離型剤等をボールミル等により均一に分散させた後、これに重合開始剤を加え、モノマー相を得、モノマー相とあらかじめ撹拌して作製しておいた水系分散媒相を撹拌槽に入れ、ホモジナイザー等により攪拌し、得られた懸濁液を窒素置換後に加熱して重合反応を完了させることにより着色樹脂粒子が得られ、これを洗浄、乾燥する事により円形度の高いトナー粒子が得られる。
【００６０】
懸濁重合に使用される重合性単量体はビニル基を有するモノマーであり、具体的には以下のようなモノマーが挙げられる。即ち、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ブチルスチレン、オクチルスチレンなどのスチレン及びその誘導体が挙げられ、なかでもスチレン単量体が最も好ましい。
【００６１】
他のビニル系単量体として、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン系不飽和モノオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸−ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸−２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドンなどのＮ−ビニル化合物類、ビニルナフタレンなどを挙げることができ、これらの単量体を単独あるいは混合して用いることができる。
【００６２】
懸濁重合法では、単量体組成物中に、架橋重合体を生成させるために、次のような架橋剤を存在させて懸濁重合させてもよい。架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、２，２′−ビス（４−メタクリルロキシジエトキシフェニル）プロパン、２，２′−ビス（４−アクリルオキシジエトキシフェニル）プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールメタンテトラアクリレート、ジブロムネオペンチルグリコールジメタクリレート、フタル酸ジアリルなどが挙げられる。
【００６３】
架橋剤の使用量が多過ぎると、トナーが熱で溶融しにくくなり、熱定着性、熱圧定着性が劣ることになる。また、架橋剤の使用量が少くな過ぎると、トナーとして必要な耐ブロッキング性、耐久性などの性質が低下し、熱ロール定着において、トナーの一部が紙に完全に固着しないでロール表面に付着し、次の紙に転写するという、コールドオフセットが発生してしまう。したがって、用いる架橋剤量は、重合性単量体１００重量部に対して０．００１〜１５重量部、好ましくは０．１〜１０重量部である。
【００６４】
懸濁重合法における分散安定剤としては次のものが使用可能である。即ち、ポリビニルアルコール、でん粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシュウム、リン酸カルシュウム、タルク、粘土、けいそう土、金属酸化物粉末などが用いられる。これらは水に対して０．１〜１０重量％の範囲で用いるのが好ましい。
【００６５】
懸濁重合法における、重合開始剤は造粒後の単量体組成物を含む分散液中に添加してもよいが、個々の単量体組成物粒子に均一に重合開始剤を付与する点からは、造粒前の単量体組成物に含有させておくことが好ましい。このような重合開始剤としては、２，２′−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、１，１′−アゾビス−（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２′−アゾビス−４−メチキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル、アゾビスブチロニトリルなどのアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、イソプロピルパーオキサイド、２，４−ジクロリルベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイドなどの過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
【００６６】
懸濁重合法においては、磁性体を含有する型の磁性トナーが可能である。磁性トナーとするには、単量体組成物に磁性粒子を添加すればよい。本発明に用いることができる磁性体には、例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末、もしくはマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物の粉末が挙げられる。
【００６７】
磁性粒子としては、粒径が０．０５〜５μｍ、好ましくは０．１〜１μｍのものが用いられるが、小粒径トナーを生成する場合には、粒径０．８μｍ以下の磁性粒子を使用することが好ましい。この磁性粒子は、単量体組成物１００重量部中に１０〜６０重量部含有されていることが好ましい。また、これら磁性粒子はシランカップリング剤、チタンカップリング剤などの表面処理剤、あるいは適当な反応性の樹脂などで処理されていてもよい。この場合、磁性粒子の表面積あるいは表面に存在する水酸基の密度にもよるが、通常、磁性粒子１００重量部に対して表面処理剤が５重量部以下、好ましくは０．１〜３重量部の処理で、充分な重合性単量体への分散性が得られ、トナー物性に対しても悪影響を及ぼさない。
【００６８】
（乳化重合法）
次に、乳化重合法により球状トナー粒子を製造する方法について述べる。
乳化重合法は、サブミクロンオーダーの粒子をコントロールしながら凝集させることによりトナーとして適当な粒子サイズを作ることができる方法である。この製法で作られたトナーは、粒子サイズ（トナー粒径）の分布がかなり狭い傾向を持つことが特徴的である。トナーの球形化の方法としては、乳化重合法で得られたラテックスをスプレー乾燥で完全に球形のトナー粒子を製造する方法が昔から提案されている。
【００６９】
（分散重合）
親水性有機液体に、その親水性有機液体に溶解する高分子分散剤を加え、これに前記親水性液体には溶解するが、生成する重合体は前記親水性液体にて膨潤されるか、あるいは殆ど溶解しない一種または二種以上のビニル単量体を加えて重合することにより製造される。また、予め目的とする粒径よりは小さく、粒度分布の狭い重合体粒子を利用して上述の系で成長させる反応も含まれる。成長反応に利用する単量体は、種粒子を製造したものと同じ単量体でもまた別の単量体でもよいが、重合体は親水性有機液体に溶解してはならない。
【００７０】
前記の粒子の形成時及び種粒子の成長反応時に用いる単量体の希釈剤としての親水性有機液体としては、メチルアルコール、エチルアルコール、変性エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、ｓ−ブチルアルコール、ｔ−アミルアルコール、３−ペンタノール、オクチルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、セロソルブ、イソプロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテルアルコール類などが代表的なものとして挙げられる。
【００７１】
これらの有機液体は単独で、もしくは二種以上の混合物して用いることができる。なお、アルコール類及びエーテルアルコール類以外の有機液体と、上述のアルコール類及びエーテルアルコール類とを併用することで、有機液体が生成重合体粒子に対して溶解性をもたせない条件下で、有機液体のＳＰ値を種々変化させて重合を行なうことにより、生成される粒子の大きさ、種粒子同士の合一及び新粒子の発生を抑制することが可能である。
【００７２】
この場合の併用する有機液体としては、ヘキサン、オクタン、石油エーテル、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、四塩化炭素、トリクロルエチレン、テトラブロムエタンなどのハロゲン化炭化水素類、エチルエーテル、ジメチルグリコール、シリオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、メチラール、ジエチルアセタールなどのアセタール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサンなどのケトン類、ギ酸ブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、セロソルブアセテートなどのエステル類、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などの酸類、ニトロプロペン、ニトロベンゼン、ジメチルアミン、モノエタノールアミン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどの硫黄、窒素含有有機化合物類、その他水も含まれる。
【００７３】
また、重合開始時、重合途中、重合末期とそれぞれ混合溶媒の種類及び組成を変化させ、生成する重合体粒子の平均粒径、粒径分布、乾燥条件などを調整することができる。
【００７４】
種粒子製造時、または成長粒子の製造時に使用される高分子分散剤の適当な例としては、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−ヒドロキシプロピル、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−ヒドロキシプロピル、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、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窒素原子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、並びにメチルセルロース、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、または前記親水性モノマーとスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどのベンゼン核を有するものまたはその誘導体、またはアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体との共重合体、さらに、架橋性モノマー、例えばエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、メタクリル酸アリル、ジビニルベンゼンなどとの共重合体も使用可能である。
【００７５】
これらの高分子分散剤は、使用する親水性有機液体、目的とする重合体粒子の種、及び種粒子の製造か成長粒子の製造かにより適宜選択されるが、特に重合体粒子同士の合一を主に立体的に防ぐ意味で、重合体粒子表面への親和性、吸着性が高く、しかも親水性有機液体への親和性、溶解性の高いものが選ばれる。また、立体的に粒子同士の反撥を高めるために、分子鎖がある程度の長さのもの、好ましくは分子量が１万以上のものが選ばれる。しかし、あまり分子量が高いと、液粘度の上昇が著しく、操作性、撹拌性が悪くなり、生成重合体の粒子表面への析出確率のばらつきを与えるため注意を要する。また、先に挙げた高分子分散剤の単量体を一部、目的とする重合体粒子を構成する単量体に共存させておくことも安定化には効果がある。
【００７６】
さらに、これら高分子分散剤とともにコバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム、銅、錫、鉛、マグネシウムなどの金属またはその合金（特に粒径１μｍ以下のものが好ましい）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化珪素などの酸化物の無機化合物微粉体、高級アルコール硫酸エステル塩、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、燐酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、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ウム塩、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四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、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、アラニン型「例えばドデシルジ（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」などのアミノ酸型やベタイン型の両性界面活性剤を併用しても、生成重合体粒子の安定性及び粒径分布の改良をさらに高めることができる。
【００７７】
一般に、種粒子製造時の高分子分散剤の使用量は目的とする重合体粒子形成用の重合性単量体の種類によって異なるが、親水性有機液体に対し０．１重量％〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％である。高分子分散安定剤の濃度が低い場合には、生成する重合体粒子は比較的大粒径のものが得られ、濃度の高い場合には小粒径のものが得られるが、１０重量％を越えて用いても小径化への効果は少ない。
【００７８】
また、前記のビニル単量体とは、親水性有機液体に溶解可能なものであり、例えば、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−エチルエチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、３，４−ジクロルスチレンなどのスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチル脂肪酸モノカルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸、もしくはメタクリル酸誘導体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル類などからなる単独または相互の混合物及びこれらを５０重量％以上含有し、これらと共重合し得る単量体との相互の混合物を意味する。
【００７９】
また、本発明における前記の重合体は、耐オフセット性を高めるために、重合性の二重結合を二個以上有するいわゆる架橋剤の存在下に重合させたものであっても良い。好ましく用いられる架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン及びそれらの誘導体である芳香族ジビニル化合物、その他エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、トリエチレングリコールメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、アリルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレートなどのジエチレン性カルボン酸エステル、Ｎ，Ｎ−ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホンなど全てのジビニル化合物、及び三個以上のビニル基を持つ化合物が挙げられ、これらは単独または混合物などで用いられる。
【００８０】
このように架橋された種粒子を用いて成長重合反応を引き続いて行った場合には、成長する重合体粒子の内部が架橋されたものとなる。また一方で、成長反応に用いるビニル単量体溶液に上記の架橋剤を含有させた場合には、粒子表面が硬化された重合体が得られる。
【００８１】
また、平均分子量を調節する目的として、連鎖移動定数の大きな化合物を共存させて重合を行わせるものに、例えば、メルカプト基をもつ低分子化合物や四塩化炭素、四臭化炭素が挙げられる。
【００８２】
また、前記単量体の重合開始剤としては、例えば２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、２，２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）などのアゾ系重合開始剤、ラウリルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、ｔ−ブチルパーオクトエートなどの過酸化物系重合開始剤、過硫酸カリウムなどの過硫酸化物系重合開始剤、これにチオ硫酸ナトリウム、アミンなどを併用した系などが用いられる。重合開始剤濃度は、ビニル単量体１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましい。
【００８３】
種粒子を得るための重合条件は、重合体粒子の目標平均粒径、目標粒径分布に合わせて、親水性有機液体中の高分子分散剤、ビニル単量体の濃度、及び配合比が決定される。一般に、粒子の平均粒径を小さくしようとするならば、高分子分散剤の濃度を高く、また平均粒径を大きくしようとするならば、高分子分散剤の濃度が低く設定される。一方、粒子径分布を非常に鋭くしようとするならば、ビニル単量体濃度を低く、また、比較的広い分布でもよい場合は、ビニル単量体濃度は高く設定される。
【００８４】
粒子の製造は親水性有機液体に、高分子分散安定剤を完全に溶解した後、一種または二種以上のビニル単量体、重合開始剤、その他必要ならば無機微粉末、界面活性剤、染料、顔料などを添加し、３０〜３００ｒｐｍの通常の撹拌にて、好ましくはなるべく低速で、しかもパドル型よりもタービン型の撹拌翼を用いて、槽内の流れが均一になるような速度で撹拌しながら、用いた重合開始剤の重合速度に対応した温度にて加熱し重合が行なわれる。
【００８５】
なお、重合初期の温度が生成する粒子種に大きな影響を与えるため、単量体を添加した後に温度を重合温度まで上げ、重合開始剤を小量の溶媒に溶解して投入した方が好ましい。重合の際には窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性気体にて反応容器内の空気中の酸素を充分に追い出す必要がある。もし、酸素パージが不充分であると微粒子が発生し易い。重合を高重合率域で行なうには５〜４０時間の重合時間が必要であるが、所望の粒子径、粒子径分布の状態で重合を停止させたり、また重合開始剤を順次添加したり、高圧下で反応を行なうことにより重合速度を速めることができる。
【００８６】
重合終了後は、そのまま染着工程に用いてもよいし、沈降分離、遠心分離、デカンテーションなどの操作により不必要な微粒子、残存モノマー、高分子分散安定剤などを除いた後に、重合体スラリーとして回収して染着を行なってもよいが、分散安定剤を除去しない方が染着の安定性は高く、不要な凝集が抑制される。
【００８７】
分散重合法における染着は次のようなものである。即ち、樹脂粒子を溶解せしめない有機溶媒中に樹脂粒子を分散し、この前または後に前記溶媒中に染料を溶解させ、前記染料を樹脂粒子中に浸透させ着色せしめた後、前記有機溶媒を除去して染着トナーを製造する方法において、前記染料の前記有機溶媒に対する液解度（Ｄ１）及び前記樹脂粒子Ａの樹脂に対する前記染料の溶解度（Ｄ２）の関係が、（Ｄ１）／（Ｄ２）≦０．５となる染料を選択使用する。これにより、樹脂粒子の深部まで染料が浸透（拡散）したトナーを効率よく製造することができる。
【００８８】
本明細書における溶解度は２５℃の温度で測定されたものと定義される。なお、染料の樹脂中への溶解度とは、染料の溶媒中への溶解度と全く同じ定義であり、樹脂中に染料が相溶状態で含有させることができる最大量を意味する。この溶解状態あるいは染料の析出状態の観察は顕微鏡を用いることにより容易に行なうことができる。樹脂に対する染料の溶解性を知るには、上記した直接観察による方法の代わりに間接的な観察方法によってもよい。この方法は樹脂と溶解度係数が近似する液体、即ち樹脂をよく溶解する溶媒を用い、この溶媒に対する染料の溶解度を樹脂に対する溶解度として定めてもよい。
【００８９】
着色に使用する染料としては、前述のように使用する有機溶媒への該染料の溶解度（Ｄ１）より樹脂粒子を構成する樹脂への該染料の比（Ｄ１）／（Ｄ２）が０．５以下である必要がある。さらに、（Ｄ１）／（Ｄ２）が０．２以下とすることが好ましい。染料としては、上記の溶解特性を満たせば特に制限はないが、カチオン染料、アニオン染料などの水溶性染料は環境変動が大きいおそれがあり、またトナーの電気抵抗が低くなり、転写率が低下するおそれがあるので、バット染料、分散染料、油溶性染料の使用が好ましく、特に油溶性染料が好ましい。また、所望の色調に応じて数種の染料が併用することもできる。
【００９０】
染着される染料と樹脂粒子との比率（重量）は、着色度に応じて任意に選択されるが、通常は樹脂粒子１重量部に対して、染料１〜５０重量部の割合で用いるのが好ましい。例えば、染着溶媒にＳＰ値の高いメタノール、エタノールなどのアルコール類を使用し、樹脂粒子としてＳＰ値が９程度のスチレン−アクリル系樹脂を使用した場合、使用し得る染料としては、例えば、以下のような染料が挙げられる。
【００９１】
Ｃ．Ｉ．ＳＯＬＶＥＮＴＹＥＬＬＯＷ（６，９，１７，３１，３５，１，１０２，１０３，１０５）
Ｃ．Ｉ．ＳＯＬＶＥＮＴＯＲＡＮＧＥ（２，７，１３，１４，６６）
Ｃ．Ｉ．ＳＯＬＶＥＮＴＲＥＤ（５，１６，１７，１８，１９，２２，２３，１４３，１４５，１４６，１４９，１５０，１５１，１５７，１５８）
Ｃ．Ｉ．ＳＯＬＶＥＮＴＶＩＯＬＥＴ（３１，３２，３３，３７）
Ｃ．Ｉ．ＳＯＬＶＥＮＴＢＬＵＥ（２２，６３，７８，８３〜８６，９１，９４，９５，１０４）
Ｃ．Ｉ．ＳＯＬＶＥＮＴＧＲＥＥＮ（２４，２５）
Ｃ．Ｉ．ＳＯＬＶＥＮＴＢＲＯＷＮ（３，９）など。
【００９２】
市販染料では例えば保土谷化学工業社製の愛染ＳＯＴ染料Ｙｅｌｌｏｗ−１，３，４、Ｏｒａｎｇｅ−１，２，３、Ｓｃａｒｌｅｔ−１、Ｒｅｄ−１，２，３、Ｂｒｏｗｎ−２、Ｂｌｕｅ−１，２、Ｖｉｏｌｅｔ−１、Ｇｒｅｅｎ−１，２，３、Ｂｌａｃｋ−１，４，６，８やＢＡＳＦ社製のｓｕｄａｎ染料、Ｙｅｌｌｏｗ−１４０，１５０、Ｏｒａｎｇｅ−２２０、Ｒｅｄ−２９０，３８０，４６０、Ｂｌｕｅ−６７０や三菱化成社製のダイアレジン、Ｙｅｌｌｏｗ−３Ｇ，Ｆ，Ｈ２Ｇ，ＨＧ，ＨＣ，ＨＬ、Ｏｒａｎｇｅ−ＨＳ，Ｇ、Ｒｅｄ−ＧＧ，Ｓ，ＨＳ，Ａ，Ｋ，Ｈ５Ｂ、Ｖｉｏｌｅｔ−Ｄ、Ｂｌｕｅ−Ｊ，Ｇ，Ｎ，Ｋ，Ｐ，Ｈ３Ｇ，４Ｇ、Ｇｒｅｅｎ−Ｃ、Ｂｒｏｗｎ−Ａやオリエント化学社製のオイルカラー、Ｙｅｌｌｏｗ−３Ｇ，ＧＧ−Ｓ，＃１０５、Ｏｒａｎｇｅ−ＰＳ，ＰＲ，＃２０１、Ｓｃａｒｌｅｔ−＃３０８、Ｒｅｄ−５Ｂ、Ｂｒｏｗｎ−ＧＲ，＃４１６、Ｇｒｅｅｎ−ＢＧ，＃５０２、Ｂｌｕｅ−ＢＯＳ，ＨＮ、Ｂｌａｃｋ−ＨＢＢ，＃８０３，ＥＥ，ＥＸ、住友化学工業社製のスミプラスト、ブルーＧＰ，ＯＲ、レッドＦＢ，３Ｂ、イエローＦＬ７Ｇ，ＧＣ、日本化薬社製のカヤロン、ポリエステルブラックＥＸ−ＳＨ３、カヤセットＲｅｄ−ＢのブルーＡ−２Ｒなどを使用することができる。もちろん染料は樹脂粒子と染着時に使用する溶媒の組み合わせで適宜選択されるため、上記例に限られるものではない。
【００９３】
染料を樹脂粒子に染着させるために用いる染着用有機溶媒としては、使用する樹脂粒子が溶解しないもの、あるいは若干の膨潤をきたすもの、具体的には溶解性パラメーター（ＳＰ値）の差が１．０以上、好ましくは２．０以上のものが使用される。例えば、スチレン−アクリル系樹脂粒子に対しては、ＳＰ値が高いメタノール、エタノール、ｎ−プロパノールなどのアルコール系、あるいはＳＰ値が低いｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタンなどを使用する。ＳＰ値の差があまりに大きすぎると、樹脂粒子に対する濡れが悪くなり、樹脂粒子の良好な分散が得られないため、最適なＳＰ値の差は２〜５が好ましい。
【００９４】
染料を溶解した有機溶媒中に樹脂粒子を分散させた後、液温度を樹脂粒子のガラス転移温度以下に保ち、撹拌することが好ましい。これにより、樹脂粒子の凝集を防ぎながら染着することが可能となる。撹拌の方法は市販されている撹拌機、例えばホモミキサー、マグネチックスタラーなどを用いて撹拌すればよい。また、分散重合などで重合終了時得られるスラリー、つまり有機溶媒中に重合樹脂粒子が分散している状態の分散液に、染料を直接添加して前記の条件にて加熱撹拌してもよい。加熱温度がガラス転移温度超過の場合は樹脂粒子同士の融着が生じてしまう。染着後のスラリーを乾燥する方法としては、特に限定はされないが、濾過した後に減圧乾燥あるいは濾別しないで直接減圧乾燥すればよい。本発明において濾別した後に風乾または減圧乾燥して得られた着色粒子は、凝集は殆どなく、投入した樹脂粒子の粒度分布を殆ど損なわないで再現する。
【００９５】
（溶解懸濁法）
次に、溶解懸濁法により球状トナー粒子を製造する方法について述べる。
溶解懸濁法は樹脂を溶媒に溶解して油相を作成し、水系媒体から成る水相中で乳化した後に、乳化分散体中の溶媒を除去して樹脂粒子を得る方法である。
【００９６】
水系媒体として、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール（メタノール、イソプロパノール、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）などが挙げられる。
【００９７】
用いる樹脂としては、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；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；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、脂肪族叉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。
【００９８】
油相作成に使用可能な溶剤としては、沸点が１００℃未満の揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。該溶媒としては、例えば、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。トナー組成物１００部に対する溶剤の使用量は、通常１０〜９００部である。
【００９９】
油相作成は、他のトナー組成物である着色剤（又は着色剤マスターバッチ）、離型剤、荷電制御剤を、水系媒体中で分散体を形成させる際に同時に添加して、混合してもよいが、あらかじめ油相中に混合する方がより好ましい。
【０１００】
また、着色剤、離型剤、荷電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
【０１０１】
油相と水相の分散には通常の攪拌による混合機が全て使用可能だが、より好ましくは高速回転体とステータを有すホモジナイザー、高圧ホモジナイザーの他ボールミル、ビーズミル、サンドミルといったメディアを用いた分散機などが用いられる。
【０１０２】
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。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。回転羽根を有する乳化機としては、特に限定されるものではなく、乳化機、分散機として一般に市販されているものであれば使用することができる。例えば、ウルトラタラックス（ＩＫＡ社製）、ポリトロン（キネマティカ社製）、ＴＫオートホモミクサー（特殊機化工業（株）製）、エバラマイルダー（荏原製作所（株）製）、ＴＫパイプラインホモミクサー、ＴＫホモミックラインフロー（特殊機化工業（株）製）、コロイドミル（神鋼パンテック社製）、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機（三井三池化工機（株）製）、キャビトロン（ユーロテック社製）、ファインフローミル（太平洋機工（株）製）等の連続式乳化機、クレアミックス（エムテクニック社製）、フィルミックス（特殊機化工業（株）製）等のバッチまたは連続両用乳化機等が挙げられる。
【０１０３】
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１０〜９８℃である。高温の条件の法が分散体の粘度が適度に低くなり、分散が容易な点で好ましい。
【０１０４】
溶解懸濁法では、分散した油相を安定化させる目的で、あらかじめ水系媒体に固体微粒子を分散する方法が用いられる。
【０１０５】
さらに固体微粒子分散剤の液滴への吸着性を調整するためにその他の分散剤を併用することができる。その他の分散剤はトナー組成物を乳化する前や乳化後揮発成分を除去する時などに添加できる。
【０１０６】
（粉砕トナーの球形化処理）
粉砕・分級法によるトナーはそのままでは不定形で、粉砕処理方法にもよるが、円形度は０．９３０〜０．９５０であり、円形度０．９６０〜０．９９８となることはないが、次に述べるような機械的な球形化処理や、加熱処理により、円形度を高めることが可能であり、円形度０．９６０〜０．９９８のトナーを得る事ができる。
【０１０７】
〔機械的処理〕
例えば、特開平０９−０８５７４１号公報に記載されているようにターボミル（ターボ工業製）を用いた方法や、クリプトロン（川崎重工製）、Ｑ型ミキサー（三井鉱山製）、ハイブリダイザー（奈良機械製）、メカノフィュージョン装置（ホソカワミクロン製等）で連続処理することにより、粉砕トナーの形状を球形化することが可能である。
【０１０８】
〔加熱処理（乾式）〕
例えば、サーフュージョンシステム（日本ニューマチック工業）を用いて、１００〜３００℃の熱風でトナー粒子表面を半溶融させることにより、粉砕トナーの形状を球形化することが可能である。
【０１０９】
〔加熱処理（湿式）〕
粉砕法によって得られたトナーをトナーが可塑性を持つような温度（２００℃程度）の高温液体中に浸漬することによって、粉砕トナーの形状を球形化することが可能である。
【０１１０】
（二成分現像剤用キャリア）
第１の発明はトナーを二成分系現像剤として用いることができ、この場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア１００重量部に対してトナー１〜１０重量部が好ましい。
【０１１１】
磁性キャリアとしては、粒子径２０〜２００μｍ程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。
【０１１２】
また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。
【０１１３】
また、必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径１μｍ以下のものが好ましい。平均粒子径が１μｍよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
【０１１４】
なお、トナーは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。
【０１１５】
次に、クリーニング装置１６の第１実施形態の構成の詳細について図３ないし図６を参照して説明する。なお、図３は同クリーニング装置の加振ブレードの要部拡大説明図、図４は図３の要部拡大説明図、図５は同加振ブレードの正面説明図、図６は同加振ブレードを先端側から見た説明図である。
【０１１６】
このクリーニング装置１６の加振ブレード２０は、前述したように、ブレード部材２１と、このブレード部材２１を取り付けた振動部材２２と、この振動部材２２に取り付けられた加振手段２３とを備えている。
【０１１７】
ブレード部材２１は、例えばポリウレタンゴムを素材とした弾性体で、厚みは５０〜１５００μｍの範囲内、好ましくは１００〜５００μｍの範囲内とするのが良い。厚さが薄すぎると、像担持体１１表面及びブレード部材２１自体のうねり等によってブレード部材２１の像担持体１１への押しつけ量が確保しにくくなる。厚さが厚すぎると、振動部材２２からの振動を吸収し、ブレード部材２１先端部への振動が十分伝達されず、トナーのクリーニング性が低下する。ブレード部材２１の厚さが厚い場合は、ブレード部材２１の材料としてＪＩＳＡ硬度で８５〜１００°の範囲内の硬い部材を使用することで、振動の伝達効率を上げることができる。
【０１１８】
ここで薄いウレタンブレードの製造方法によっては、ブレード部材２１と振動部材２２との間に一層、または二層以上の他の部材を介在させた構成とすることもできる。例えば、薄いウレタンブレードを成型する時、ウレタンより硬度の高いＰＥＴ等の既成樹脂フィルムに一体接合成型する。これによって、フレード部材のニップ部はシャープなエッジが必要であるが、そのための切断作業のハンドリング性が向上する。この場合は、ＰＥＴとウレタンとを一体にしたものを切断加工した後、ＰＦＴ側を振動部材２２に接合して取付けることになる。
【０１１９】
振動部材２２は、振動が可能で弾性のブレード部材２１よりも剛性の高い材料、例えば軟鋼板、ＳＵＳ板、等の金属部材、またはカーボン、ガラス繊維を混合した樹脂成形部材、などから形成している。この振動部材２２は一端部側を固定部２４に固定し、他端部を自由端部２３ａとして、この自由端部にブレード部材２１を取り付けている。なお、固定部２４は図２に示すようにクリーニング装置の筐体２５に固定している。
【０１２０】
この振動部材２２は、ブレード部材２１のホルダとして機能し、像担持体１１へのブレード部材２１の押し付け力、当接角度を決める部材でもある。すなわち、従来のブレードでは、ブレードニップ部の像担持体への押し付け力は弾性ブレード自身の復元力で与えるようにしている。これに対して、本発明においては、振動の伝搬効率を上げるためブレード部材２１は薄い部材構成とし、ブレード部材２１単体での押し付け力が確保できないことから、この実施形態では振動部材２２がブレード２１に対して像担持体１１への押し付け力を付与する構成している。
【０１２１】
これにより、薄い弾性ブレード部材を使用しながら振動伝搬効率を高くし、且つブレード部材の反り、像担持体表面のうねりに対応するニップを安定して形成することができ、確実なクリーニング性能が得られる。
【０１２２】
加振手段２３は、振動部材２２に振動を与えるもので、ここでは電気機械変換素子としての圧電素子、特に板状（単板）圧電素子を用いている。加振手段２３として板状圧電素子を用いることにより、低コストで変位量が容易に得られる加振手段を構成することができる。
【０１２３】
この加振手段２３は、図５及び図６に示すように、像担持体１１の軸方向（幅方向）に複数個配置した構成としている。なお、加振手段２３は１個でもよいが、複数個を間隔をおいて配置することにより、振動部材２２の幅方向の振動の均一性を得られ易い。なお、１個の長尺の圧電素子を設けることも考えられるが、板状圧電素子の場合には板面方向の伸縮による撓み変形を用いるため、複数個を間隔をおいて配置する方が好ましい。
【０１２４】
この加振手段２３は、振動部材２２の像担持体１側先端寄り、すなわち自由端部２２ｂのブレード部材２１と取り付け面と反対面に設けている。振動部材２２の構成によっては、加振手段２３は振動部材２３の固定端とブレード先端（自由端）の間で振動部材２２を加振できる箇所であれば特に取り付け位置が限定されるものではない。
【０１２５】
加振手段２３を構成する単板圧電素子は、図４に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電層２３ａの両面、即ち、振動部材２２との接合面とその反対面に、印刷焼成したＡｇなどからなる電極２３ｂ、２３ｃを有する。この電極２３ｂ、２３ｃを用いて分極を行った厚さ０．３〜０．５ｍｍの圧電素子（圧電層２３ａ）に対して、１００〜３００Ｖの電圧を印加することで板面方向の縮み変形が発生し、その結果、振動部材２２を撓ませる変形振動を与えることができる。この撓み振動は、圧電素子（加振手段２３）と振動部材２２の剛性がほぼ同じときに変形の効率がよく、例えば厚さ０．２〜０．４ｍｍの金属振動部材２２、あるいは厚さ０．３〜１．０ｍｍの樹脂製振動部材を用いることが好ましい。
【０１２６】
そして、図７に示すように、このクリーニング装置１６においては、図７に示すように、加振ブレード２０の複数の加振手段２３を構成する圧電素子に対して共通に駆動信号Ｐｖを印加するための駆動回路２８を備えている。このようにブレード部材の幅方向に複数の加振手段を設けた場合に共通の駆動回路で駆動することによって、ブレード部材の幅方向における振動の均一性を高めることができる。
【０１２７】
なお、駆動回路２８は画像形成装置の駆動制御部にて構成され、所定のタイミングで駆動信号Ｐｖを加振手段２３に与える。また、この実施形態では１つの加振ブレード２０で像担持体１１の幅方向全幅のクリーニングを行うようにしているが、複数の加振ブレード２０を設けて幅方向全幅をカバーするように構成することもでき、この場合にも複数の加振ブレード２０の各加振手段を共通の駆動回路で駆動することが好ましい。
【０１２８】
ここで、この実施形態では、振動部材２２として金属性部材（導電性部材）を用いて、複数の加振手段２３を構成する圧電素子の電極２３ｃを振動部材２２に直接コンタクトして電気的に接続することによって、振動部材２２を介して複数の加振手段２３の電極２３ｃを共通に接続している。これにより、駆動信号の印加を簡単な回路構成で行うことができる。なお、直接コンタクトは電極２３ｃの接合面側を粗面に仕上げて、薄い接着層で振動部材２２に接合することで容易に得られるが、この他、導電性接着剤を用いて接合してもよい。
【０１２９】
このように構成したクリーニング装置１６において、複数の加振手段２３に対して駆動回路２８から所要周波数の駆動信号Ｐｖを与えて、複数の加振手段２３を構成する圧電素子に撓み変形を与えることで振動部材２２が振動し、この振動部材２２の振動によってブレード部材２１が振動する。
【０１３０】
ここで、加振手段２３によって振動部材２２に対してブレード部材２１先端の像担持体１１の移動方向（矢示Ａ方向）へのめくれが発生しない振動を与える。これにより、前述したように、ブレードニップ部への球形トナー、小径トナーの入り込みを防止することができて、球形トナー、小径トナーのクリーニング不良を無くすることができる。また、像担持体へのブレード部材からのストレスも減少し、結果的にブレード部材、および像担持体の耐久性が格段に向上するという非常に大きな効果が得られる。
【０１３１】
このとき、剛性の高い振動部材２２に、薄い、または従来より硬い弾性のブレード部材２１を接合した構成とすることで、加振手段２３の振動をブレードニップ部に効率よく伝えることが可能となり、前述したように、カット面めくれのない、新規なメカニズムのクリーニングを行うことができ、小径、球形トナーでもクリーニング不良せず、クリーニング性能が向上する。
【０１３２】
次に、クリーニング装置１６の加振ブレード２０の他の構成について図８を参照して説明する。
ここでは、振動部材２２は支軸３０で揺動可能に支持し、振動部材２２の一方の自由端部２２ａの支軸側に薄肉部２２ｂを形成して、この薄肉部２２ｂの外面側（像担持体１１側と反対面側）に加振手段２３を設け、また、振動部材２２の他方の自由端部と固定部２４との間に補助手段であるばね加圧手段３１を設けて、振動部材２２のブレード部材２１を取り付けた自由端２２ａ側を像担持体１１側に付勢するようにしている。
【０１３３】
このように、ブレード部材２１の像担持体１１への押しつけ力を、補助手段であるバネ加圧手段３０で与える構成とすることもできる。なお、ブレード部材２１の像担持体１１への押しつけ力を付与するための補助手段は、ばねに限るものではなく、ゴムなどの弾性部材でもよい。これにより、前述したと同様に、薄い弾性ブレード部材を使用しながら振動伝搬効率を高くし、且つブレード部材の反り、像担持体表面のうねりに対応するニップを安定して形成することができ、確実なクリーニング性能が得られる。
【０１３４】
次に、ブレード部材２１の像担持体１１に対する押し付け量及び当接角について図９を参照して説明する。なお、同図はブレード部材２１と像担持体１１の当接状態を示す要部拡大説明図である。
先ず、ブレード部材２１は像担持体１１の回転方向（矢示Ａ方向）に対して、カウンタ方向で当接している。すなわち、ブレード部材２１と像担持体１１とが当接する角度θが開く方向へ像担持体１１が移動する設定としている。
【０１３５】
これにより、ブレード部材２１のカット面２１ａのめくれを無くし、くさび形状が形成されたとしても非常に小い形状を維持することが可能となり、ニップ部へのトナーの入り込みを防止することができる。
【０１３６】
そして、ブレード部材２１は、上述した押し付け力によってニップ部先端において像担持体１１に押し付けられるが、このときの像担持体１１表面からブレード部材２１の高さ方向で押付け量をｄとしている。つまり、ブレード部材２１の先端の接触位置からさらに押し付け量ｄの高さだけ像担持体１１の方向へ押し付けた状態を初期設定とする。ここで、初期設定とは、加振しない状態でのブレード押し付け量であり、前記単板圧電素子を加振手段２３に用いた加振ブレード２０では、押し付け量ｄは弾性のブレードニップ部の変形と圧電素子を含む振動部材２２の撓み変形の量に相当する。
【０１３７】
この押し付け量ｄの値は、ブレード部材２１の厚さ、硬度にもよるが、厚さ１００〜３００μｍ、硬度がＪＩＳＡ７５〜１００°の場合、押し付け量ｄは、１０〜１００μｍの範囲内とすることが好ましい。ブレード部材２１の厚さが薄く、硬い方向の場合押し付け量ｄは小さく、厚く、硬度が小さい場合押し付け量ｄは大きい値とする。
【０１３８】
また、ブレード部材２１の像担持体１１に対する当接角度θは、０〜５０°の範囲内とすることで、ブレード部材２１のカット面２１ａのめくれを無くし、くさび形状が形成されたとしても非常に小い形状を維持することが可能となり、ニップ部へのトナーの入り込みを防止することができ、クリーニング性能が得られる。
【０１３９】
この当接角度θが０〜１０°のときは、振動部材２２に貼り付けているブレード部材２１の長さ寸法Ｌ（図２及び図８参照）は２〜５ｍｍと短くして実際に像担持体１１との接触する長さを短くした場合に好ましい構成であり、ブレード部材２１の長さ寸法Ｌが５ｍｍ以上と長い場合は１０〜５０°の範囲内で傾斜させてブレードエッジ部２１ｂ（図４参照）が接触する構成とすることが好ましい。
【０１４０】
次に、振動板部材２２に対するブレード部材２１の突き出し量について上述した図９及び図１０を参照して説明する。
まず、図９に示す例では、ブレード部材２１の剛性より振動部材２２の剛性が高い構成とし、且つ、ブレード部材２１と振動部材２２の先端突き出し量の関係を両者ほぼ同じ（又はブレード部材２１の先端を振動部材２２より短く、つまり振動部材２２先端より後退した）構成としている。
【０１４１】
このような構成とすることで、加振手段２３による振動部材２２の振動の伝搬がニップ部で減衰することが抑えられて、トナーのクリーニングに直接作用するブレードニップ部にほぼ同レベルで伝えることができ、より効率の良いクリーニングが可能となる。
【０１４２】
また、図１０に示す他の例では、前同様に、ブレード部材２１の剛性より振動部材２２の剛性が高い構成とするが、ブレード部材２１の先端を振動部材２２の先端より突き出し量ｈだけ突き出した関係の構成としている。ただし、微小量の高周波数の振動はゴム弾性部材のブレードに吸収されやすい。実験の結果、ブレードの硬さがＪＩＳＡ硬度で８０〜１００°の範囲内のものを使用し、ニップ部変位量の減衰が７０％以下にするためには、振動部材２２に対するブレード２１の先端の突き出し量ｈをブレード厚さの２倍以下の設定にすれば良いことが判明した。
【０１４３】
これによって、加振手段２３による振動部材２２の振動の伝搬がニップ部で減衰することが抑えられて、トナーのクリーニングに直接作用するブレードニップ部にほぼ同レベルで伝えることができ、より効率の良いクリーニングが可能となるとともに、加振手段２３の駆動条件を圧電素子の発熱が問題にならない範囲の電圧、周波数設定が可能となり、球形、小径トナーのクリーニングが可能となる。
【０１４４】
次に、加振手段２３の駆動条件、ブレード部材２１によるニップ部の振動量について説明する。
加振手段２３を構成する圧電素子として、厚さ０．３〜１．０ｍｍ、５〜２０、ｍｍの範囲内の縦横寸法のものを使用し、前述した振動部材２２及びブレード部材２１を用いて、圧電素子の駆動条件とクリーニング性能について実験を行った。
【０１４５】
この結果、圧電素子の駆動条件として、駆動信号の周波数１７ｋＨｚ〜５０ｋＨｚとして、振動変位量としてはブレード先端ニップ部において０．１〜４μｍが得られるようにすることで、ブレードニップ部に圧縮と緩和の振動が伝わり、前述した図１で説明したようなクリーニングメカニズムによって、球形、及び小径トナーのクリーニング性能が得られることが確認された。
【０１４６】
このことより、少なくとも、ニップ部に与える振動量を前記押付け量ｄより小さい値に設定することで、安定な効果を得ることができる。すなわち、ブレード部材２１が振動していることにより、またブレード部材２１から像担持体１１にも振動が伝わるが、これらによってブレード部２１と像担持体１１との摩擦力が低下し、ブレード部材２１のカット面がめくれる現象がなくなる。結果として、ブレードニップ部への球形トナー、小径トナーの入り込みが防止され、球形トナー、小径トナーのクリーニング不良が生じなくなる。
【０１４７】
同時に、ブレード部材２１の振動、またブレード部材２１から像担持体１１に振動が伝わることは、球形トナー自体を振動させることができ、トナーが像担持体１１表面上で活性に振動して、像担持体１１との吸着力がなくなり、クリーニング性能が向上する。
【０１４８】
さらに、ニップ部近傍の振動しているトナー群がバリヤーのような働き（振動トナー壁）をし、後続の像担持体１１上トナーの侵入を防止することになり、真球に近い様な球形トナーについても全くクリーニング不良が発生しない状態となる。
【０１４９】
ここで、トナーの平均粒径は、一般に８〜１０μｍ、最近は重合法による製造方法によって球形形状と同時に小径化が進み５μｍ前後のトナーを使用する様になってきている。前記クリーニング効果を得るためには、ブレード先端ニップ部における振動変位量として、トナーの平均粒径以下であればよく、駆動周波数によってはトナー平均粒子径の１／１０以下の振動量であっても十分な効果が得られることが確認された。
【０１５０】
また、ブレード部材２１の振動によって像担持体１１にも振動が伝わることで、カット面のめくれがなくなることについては前述したが、同時に像担持体１１の振動によってブレード近傍にある像担持体１１表面のトナーに振動が伝わる。加振手段２３を構成する圧電素子に対する駆動信号の周波数１７ｋＨｚ〜５０ｋＨｚとして、振動変位量としてはブレード先端ニップ部において０．１〜４μｍが得られるようにすることで、図１に示したように、ブレード部材２１に直接接していない近傍にあるトナー数個分の範囲わたっても振動を与えることができることが確認された。
【０１５１】
このように、加振手段によって振動部材の振動量がブレード部材の像担持体に対する押しつけ量より小さい振動を与えることによって、ブレード部材先端のめくれが発生せず、また、ブレード部材の振動がトナーに直接伝わり、更にブレード部材から像担持体に振動が伝わることで、ブレード近傍にあるトナーが像担持体面上で活性に振動して吸着力がなくなり、クリーニング性能が向上するとともに、加振による振動によってギャップが形成されてトナーがすり抜ける現象の発生を抑えることができて、確実なクリーニング性能が得られる。
【０１５２】
この場合、振動量はトナーの平均粒子径よりも小さくすることで、より確実に加振による振動によってギャップが形成されてトナーがすり抜ける現象の発生を抑えることができる。
【０１５３】
また、ブレード部材の振動によって直接ブレード部材に接していないトナーも振動が与えられる構成とすることで、特に像担持体の線速が速い領域のクリーニングが可能となり、特に球形、小径トナーを用いた高速高画質画像形成装置が得られるようになる。
【０１５４】
次に、クリーニング装置１６の加振ブレード２０の第２実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。
この実施形態では、加振手段２３として前記実施形態と同様に板状圧電素子を用い、振動部材２２には圧電素子を接合する領域に対応した部分を薄くした薄肉部２２ｂを形成して、その部分だけが弾性変形しやすい構造としている。なお、ブレード部材２１はウレタンブレード部材であり、振動部材２２は先端領域にブレード部材２１が接合され、像担持体１１へのブレード部材２１の当接角度θ、食い込み量（押し付け量）ｄを決める構成としていることは前記図２の構成と同様である。
【０１５５】
これによって、振動部材２２のブレード部材２１を取り付ける先端領域の剛性を高くすることができ、固有振動数を高く設定できるため、ブレード部材２１の幅方向において振動部材２２の先端部を高周波数領域まで均一に振動させることができるようになり、クリーニングムラのない高性能クリーニングが可能となる。そして、圧電素子を接合した領域に対応した部分のみ振動部材２２を薄くしているので、加振ブレード２０全体の固有振動数を高く維持でき、高い周波数までの加振が可能となる。
【０１５６】
また、振動部材２２は、複数の加振手段２３の間には幅方向に複数箇所の抜き領域（肉抜き部）２２ｄを設けている。これにより、圧電素子（加振手段２３）による振動部材２２の先端方向への撓み変形の効率がより向上し、より効率的にブレード部材２１を振動させることができる。
【０１５７】
ここで、この実施形態の加振ブレード２０（クリーニングブレード）について、実際のニップ部の振動変位量を測定した結果について図１３、図１４を参照して説明する。
【０１５８】
図１３に示すブレードニップ面変位量の測定条件としては、ブレード部材２１の幅をＡ３サイズ横幅とし、像担持体１１へのニップ部押付け量ｄ：５０μｍ、複数の各圧電素子（加振手段２３）へは共通の駆動信号Ｐｖを印加し、駆動信号Ｐｖは、電圧２２０Ｖ、周波数１０〜４０ｋＨｚの４段階とした。使用した圧電素子は、厚さ０．３ｍｍ、縦横寸法７×１０ｍｍとした。測定に使用した振動変位計は、グラフテック社製ＡＴ００２１レーザドップラ振動計、ビーム径Φ１２μｍによる。
【０１５９】
この結果から、Ａ３幅対応のクリーニングブレードで、幅方向においてほぼ均一な変位が得られることが分かり、ブレードのカット面めくれが発生せず、球形、小径トナーのクリーニングを行うことができる。
【０１６０】
また、図１４は上記ど同様に測定した結果であるが、圧電素子に印加する駆動信号Ｐｖの駆動電圧を８０Ｖにしている。この場合も、前記より変位量は低いが比較的像担持体の線速が遅い場合においては摩擦力を低下させるには十分な性能であり、球形、小径トナーのクリーニングを行うことができる。
【０１６１】
次に、クリーニング装置１６の加振ブレード２０の第３実施形態について図１５を参照して説明する。
この実施形態では、加振手段２３として板状圧電素子を用い、２枚の圧電素子（加振手段２３）を振動部材２２の両面に設けている。２つの圧電素子（加振手段２３）は電圧を印加することによって、一方は面方向に伸び、他方は面方向に縮む方向の変形を与えるように設定している。
【０１６２】
これにより、振動部材２２を２倍の力で撓ませることができ、また、全体の剛性が高くなるので、固有振動数を高くできる。
【０１６３】
次に、クリーニング装置１６の加振ブレード２０の第４実施形態について図１６及び図１７を参照して説明する。
この実施形態では、振動部材２２に振動を与える加振手段３３として積層型圧電素子を用いている。積層型圧電素子は、それ自体の固有振動数が５０〜１００ｋＨｚと高く、また発生変位力が非常に大きいので、積層型圧電素子を用いることで、振動部材２２の板厚を厚くしても高い振動数まで応答が可能な構成が容易となる。
【０１６４】
ここでは、加振手段３３を構成する積層型圧電素子は、例えば一層あたり１００μｍの圧電層３３ａと内部電極３３ｂとを交互に積層し、内部電極３３ｂは交互に両端面に引き出して端面電極（外部電極）に接続したものであり、その積層方向の変位であるｄ３３方向変位を利用する構成としている。
【０１６５】
なお、積層型圧電素子を用いて複数層積層した積層方向に対して直角となる面方向の変位、即ちｄ３１方向変位を利用する構成とすることもでき、この場合変位量が大きくとれ、低電圧化を図れ、ドライバ（駆動回路）コストの低減を図れる。この構成を採用する場合、加振手段２３を構成する積層型圧電素子以外図１６と同様の構成である。
【０１６６】
ここで、振動部材２２は弾性変形可能な薄板状であり、この振動部材２２と対向しする支持部３５ａを有する剛性の高いホルダである固定部材３５に振動部材２２の固定端を固定し、固定部材３５の支持部３５ａと振動部材２２との間に加振手段３３である積層型圧電素子が挟まれるように配置している。ブレード部材２１は加振手段３３からの振動が振動部材２２を介して伝わるように、振動部材２２の加振手段２３３とは反対面の先端領域に配置している。
【０１６７】
このように、加振手段を固定部と振動部材との間に設けた構成とすることで、効率的に振動部材に振動を伝えることができる。
【０１６８】
また、加振手段３３は、図１７に示すように、像担持体１の幅方向で複数個設けている。加振手段３３は、比較的幅が狭いブレード部材２１の場合、積層圧電素子の断面積の大きいものを使用すれば、１個とする構成も可能である。
【０１６９】
次に、クリーニング装置１６の加振ブレード２０の第５実施形態について図１８を参照して説明する。
この実施形態では、振動部材３２を厚くして剛性を高くし、積層型圧電素子を用いた加振手段３３を挟み込むようなコ字型の凹部３２ａを形成し、この凹部３２ａに前記第４実施形態と同様なｄ３３方向の変位を利用する積層型圧電素子を配置している。
【０１７０】
そして、加振手段３３によって振動部材３２の先端部が効率良く振動するように、振動溝３２ｃを設けて一部分３２ｂが薄くなるように形成している。また、ブレード部材２１は、振動部材３２からの振動が伝わりやすいように薄層化している。
【０１７１】
これにより、振動部材３２のブレード部材２１を取り付ける部分の剛性を高めることができ、より効率的にブレード部材２１に振動を伝搬することができるようになる。
【０１７２】
次に、上述した各実施形態に係るクリーニング装置を用いたクリーニング実験の結果について説明する。
この実験では、トナーとして円形度０．９８以上の球形トナーを用いた。円形度は、図１９に示すような定義で表され、円形度０．９８以上ではほとんど真球に近いトナーである。
【０１７３】
像担持体１１には付着量０．１ｍｇ／ｃｍ^２のハーフトーン画像を用い、加振手段２３に印加する駆動電圧と駆動周波数をパラメータとし、ブレード先端部変位量をレーザードップラー計で測定しながら評価を行った。
【０１７４】
加振手段２３を駆動しない状態、即ち振動を与えない場合は、当然初期からクリーニングを行うことが不可能であったが、変位量が０．１μｍ以上、振動周期が像担持体１から除去するトナーの通過周期の２〜３倍以下の時間であれば、すべての実施形態でクリーニングすることが可能であった。さらに、周波数に関しては１７ｋＨｚ以下では可聴域のため振動による騒音が気になるが、１７ｋＨｚ以上では音の問題もなく、クリーニング性も良好であった。
【０１７５】
初期的には真球に近いトナーに対してクリーニング可能であることがわかったので、次に耐久性の評価を行なった。
【０１７６】
〔比較実験〕
前述した第１ないし第５実施形態のクリーニング装置を備えた画像形成装置と、従来方式のブレードクリーニング（図２２の構成）を用いた画像形成装置を用いて、クリーニング性及び像担持体のダメージについて比較評価を行なった。
【０１７７】
評価には粉砕トナー及び球形トナーを用い、クリーニング不良が発生する枚数及び５００００枚通紙時点での像担持体の膜削れ量を測定した。
【０１７８】
球形トナーは、前述した図１９に示す定義で、円形度０．９８０のトナーを用いた。また、用紙サイズとしてＡ３用紙縦方向を用い、ブレードクリーニングさせる像担持体１１への現像トナー付着量は０．１ｍｇ／ｃｍ^２のハーフトーン画像を用いた。評価環境は、温度１０℃、湿度３０％で行なった。表１にこれらの評価結果を示している。
【０１７９】
【表１】

【０１８０】
この比較評価の結果、従来のブレードクリーニング方式に比べ、本発明の構成によって振動を与えたクリーニング方式では球形トナーに対しても可能であり、像担持体へのダメージも半分以下であることが分かる。
【０１８１】
次に、トナーの円形度とクリーニング性及び転写率についての評価を行った。
先ず、評価に用いたトナーの具体的な例（実施例）について説明する。なお、第１の発明で用いるトナーは、これらの例に限定されるものではない。また、以下の例に示すトナー製造に関する記載のうち、各成分量（部）はいずれも重量基準である。
【０１８２】
〔トナーＡ〕（懸濁重合の実施例円形度高）
スチレンモノマー４０重量部にカーボンブラックＭＡ１００（三菱化成社製）２０重量部と重合開始剤として２，２′−アゾビスイソブチロニトリルを０．５重量部加え、スリーワンモータ駆動撹拌翼、冷却器、ガス導入管、温度計を取り付けた５００ｍｌ四つ口セパラブルフラスコに入れ、窒素気流下、室温で３０分間撹拌し、フラスコ内を窒素で置換した。その後、７０℃の湯浴中で６時間６０ｒｐｍで撹拌し、グラフトカーボンブラックを得た。
【０１８３】
次いで、次の混合物をボールミルで１０時間分散した。
スチレンモノマー５０．０重量部
ｎ−ブチルメタクリレート１４．５重量部
１，３−ブタンジオールジメタアクリレート０．５重量部
ｔ−ブチルアクリルアミドスルフォン酸３．０重量部
低分子量ポリエチレン２．０重量部
（三井石油化学社製、三井ハイワックス２１０Ｐ）
前記グラフトカーボンブラック３０．０重量部
【０１８４】
この分散液に２，２′−アゾビスイソブチロニトリルおよび亜硝酸ナトリウムをそれぞれ１重量部ずつ溶解させた後、ポリビニルアルコールの２％水溶液２５０重量部に加え、ＴＫホモミキサー（特殊機化社製）により６０００ｒｐｍで１０分間撹拌し懸濁液を得た。
【０１８５】
上記懸濁液をスリーワンモータ駆動撹拌翼、冷却器、ガス導入管、温度計を取り付けた５００ｍｌの四つ口セパラブルフラスコに入れ、窒素気流下、室温で３０分間撹拌し、フラスコ内の酸素を窒素で置換した。その後、７０℃の湯浴中で、９０ｒｐｍ、８時間撹拌して重合を完了させ懸濁重合粒子を作製した。この粒子１００重量部を水／メタノール＝１／１（重量比）の混合液に固形分３０％になるよう再分散し、荷電制御剤としてジターシャリーブチルサリチル酸亜鉛塩を３重量部添加し、撹拌後濾過乾燥し、着色粒子を得た。
【０１８６】
得られた着色粒子９５重量部に対して、３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけ、トナーを得た。
【０１８７】
このトナーを「トナーＡ」とする。トナーＡの円形度は０．９８５であった。トナーＡの重量平均粒径は５．８１μｍであった。
【０１８８】
そして、重量平均粒径５０μのシリコーンコートキャリア（マグネタイト芯材）９５重量部に対して、トナーＡ５重量部をロッキングミキサーで混合し、二成分現像剤を得た。
【０１８９】
〔トナーＢ〕（分散重合実施例円形度高）
撹拌翼、冷却器を取り付けた５００ｍｌの四つ口フラスコに、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体（分子量４０，０００、ＧＡＦ社製）３．５重量部とメタノール１００重量部とを入れ、６０℃で２時間撹拌し、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体を完全に溶解させ分散安定剤を調製した。その後、室温まで冷却し次のものを投入した。
【０１９０】
スチレン６０．０重量部
メタクリル酸メチル４０．０重量部
ｔ−ドデシルメルカプタン０．０６重量部
１，３−ブタンジイオールジメタクリレート０．５重量部
【０１９１】
これらを撹拌しながらフラスコ内を窒素ガスでパージし、系内の残存酸素濃度が０．１％になるまで約１時間ゆるやかに撹拌（１００ｒｐｍ）を続けた。その後恒温水槽の温度を６０℃まで上昇させた後、２，２′−アゾビスイソブチロニトイル０．２重量部を開始剤に用い、２４時間重合を続けた。加熱後１５分すると液は白濁し始め、２４時間重合後も白濁した安定な分散液であった。一部サンプリングしてガスクロマトグラフィーで、内部標準法による測定を行なった結果、重合率は９５％であることが確認できた。
【０１９２】
得られた分散液を冷却し、遠心分離機にて２０００ｒｐｍで遠心分離すると、重合体粒子は完全に沈降し上部の液は透明であった。上澄み液を除き、新たにメタノール２００ｇを加え、１時間撹拌洗浄した。遠心分離しメタノールで洗浄する操作を繰返し濾過した。濾別したものを５０℃にて２４時間減圧乾燥し、９０％の収率で白色粉末の樹脂粒子を得た。
【０１９３】
次に、メタノール１００重量部中にオイルブラック８６０（オリエン化学社製）２重量部を加熱溶解した後、冷却し約１μｍフィルターで濾別し、染料溶液を作製した。
【０１９４】
次に、前記濾液に重合粒子を３０重量部加えて分散させ、５０℃で１時間加熱撹拌した。その後、分散液を室温まで冷却し濾別し着色樹脂微粒子分散液を得た。続いて、荷電制御剤としてジターシャリーブチルサリチル酸亜鉛塩を、水／メタノール（１／１）混合溶媒に溶解させ、着色樹脂粒子１００重量部に対して２重量部加えた。１時間攪拌後濾過し、乾燥させて着色粒子を得た。
【０１９５】
得られた着色粒子９５重量部に対して、３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけ、トナーを得た。
【０１９６】
このトナーを「トナーＢ」とする。トナーＢの円形度は０．９８３であった。トナーＢの重量平均粒径は５．５２μｍであった。そして、トナーＡと同様にして二成分現像剤を作製した。
【０１９７】
〔トナーＣ〕（溶解懸濁法実施例円形度高）
（トナーバインダーの合成）
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物７２４部、テレフタル酸２７６部およびジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧で２３０℃で８時間重縮合反応し、さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応して、ピーク分子量５３００のポリエステル樹脂を得た。このポリエステル樹脂１００部を酢酸エチル１００部に溶解、混合し、トナーバインダーの酢酸エチル溶液を得た。
【０１９８】
（トナーの作成）
密閉されたポット内に前記のトナーバインダーの酢酸エチル溶液２００部、カルナウバワックス５部、銅フタロシアニンブルー顔料４部、ジターシャリーブチルサリチル酸亜鉛塩、１部を入れ、５ｍｍｍφのジルコニアビーズを用いて２４時間ボールミル分散を行ないトナー組成物を得た。
【０１９９】
ビーカー内にイオン交換水６００部、部分ケン化ポリビニルアルコール６部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．３部を入れ均一に溶解分散した。
【０２００】
次いで、２０℃にビーカー内温を保ち、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）で１２０００ｒｐｍに攪拌しながら、上記トナー組成物を投入し３分間攪拌乳化した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のフラスコに移し、ラウリル硫酸ナトリウムを０．３部加え、３０分室温下で攪拌溶解した。ついで３０℃、５０ｍｍＨｇの減圧下で溶剤を除去した。ガスクロマトグラフィーによって分散液を分析したところ残存酢酸エチルはトナー粒子に対して５０ｐｐｍであった。３５％濃塩酸を１２０部加え、リン酸三カルシウムを溶解した後に、濾別、得られたケーキを蒸留水に再分散してろ過する操作を３回繰り返し洗浄した後に、４０℃２４時間減圧乾燥し着色粒子を得た。
【０２０１】
得られた着色粒子９５重量部に対して、３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけ、トナーを得た。
【０２０２】
このトナーを「トナーＣ」とする。トナーＣの円形度は０．９８０であった。トナーＣの重量平均粒径は５．４１μｍであった。そして、トナーＡと同様にして二成分現像剤を作製した。
【０２０３】
〔トナーＤ〕（粉砕トナーによる比較例円形度低）
下記原材料をヘンシェルミキサーで充分混合した後、小型二本ロールミルで、１５０℃、２時間混練した。
結着樹脂（スチレン−アクリル酸メチル共重合体）１００．０重量部
着色剤（カーボンブラック＃４４、三菱カーボン社製）１０．０重量部
荷電制御剤（ジターシャリーブチルサリチル酸亜鉛塩）２．０重量部
（オリエント化学製ボントロンＥ−８４）
カルナバワックス５．０重量部
【０２０４】
得られた混練物を２ｍｍのスクリーンを装着したパルベライザーで粗粉砕した後、ラボジェットで粉砕し、１００ＭＺＲで分級して着色粒子を得た。
【０２０５】
得られた着色粒子９５重量部に対して、３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけ、トナーを得た。
【０２０６】
このトナーを「トナーＤ」とする。トナーＤの円形度は０．９３０であった。トナーＤの重量平均粒径は５．７３μｍであった。そして、トナーＡと同様にして二成分現像剤を作製した。
【０２０７】
〔トナーＥ〕（粉砕トナーの機械的処理による比較例円形度やや低）
トナーＤの製造例で得られた着色粒子を奈良機械製ハイブリダイザーを用いて、１２０００回転で１０分間処理し、着色粒子を得た。
【０２０８】
得られた着色粒子９５重量部に対して、３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけ、トナーを得た。
【０２０９】
このトナーをトナーＥとする。トナーＥの円形度は０．９４５であった。
トナーＥの重量平均粒径は５．２１μｍであった。そして、トナーＡと同様にして二成分現像剤を作製した。
【０２１０】
〔トナーＦ〕（粉砕トナーの機械的処理による実施例円形度やや高）
トナーＤの製造例で得られた着色粒子を奈良機械製ハイブリダイザーを用いて、１２０００回転で３０分処理し、着色粒子を得た。
【０２１１】
得られた着色粒子９５重量部に対して、３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけ、トナーを得た。
【０２１２】
このトナーを「トナーＦ」とする。トナーＦの円形度は０．９６８であった。トナーＦの重量平均粒径は５．２６μｍであった。そして、トナーＡと同様にして二成分現像剤を作製した。
【０２１３】
〔トナーＧ〕（粉砕トナーの加熱処理による実施例円形度高）
トナーＤの製造例で得られた着色粒子を日本ニューマチック製サーフュージョンシステムを用いて、熱処理温度２５０℃、熱風風量１０００ｌ／ｍｉｎ、供給風量１００ｌ／ｍｉｎで２回処理し、着色粒子を得た。
【０２１４】
得られた着色粒子９５重量部に対して、３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけ、トナーを得た。
【０２１５】
このトナーを「トナーＧ」とする。トナーＧの円形度は０．９７０であった。トナーＧの重量平均粒径は５．５６μｍであった。そして、トナーＡと同様にして二成分現像剤を作製した。
【０２１６】
上述したトナーＡ〜Ｇまでのトナーを使用し、本発明に係る画像形成装置における転写性及びクリーニング性を評価した。
【０２１７】
帯電及び現像の条件は、次のとおりとし、評価時は一定とした。
動作速度：２００ｍｍ／ｓｅｃ
像担持体：アモルファスシリコン系感光体膜厚３０μｍ
（但し、膜削れ量評価の時には、同等の膜厚を持つ、ＯＰＣで評価した。）

【０２１８】
また、本発明に係る前記加振ブレードの加振手段を構成する圧電素子に対する駆動電圧の印加は、上述したように、パルス信号を発生させるための、ファンクションジェネレータと、これから発生した信号を増幅させる電源を通して行い、実際に圧電素子に印加される電圧を確認するため、増幅された電圧を分岐させ、これをオシロスコープによってモニタした。
【０２１９】
本発明が目的とするクリーニング性の評価、及び球形トナーを使用したときに向上される転写率について次のように評価を行った。
（転写率評価）
転写率の評価（測定）には、像担持体表面にべたの画像を出力している途中で、動作を止め、現像部と転写部との間、及び転写クリーニング部との間のトナー像をスコッチテープ（住友３Ｍ株式会社製）で白い紙に転写させて、それをマクベス反射濃度計ＲＤ５１４型で測定した。
【０２２０】
このとき、
現像部―転写部間のテープ濃度：Ｄｄｔ
転写部―クリーニング部間のテープ濃度：Ｄｔｃ
白い紙にスコッチテープを転写しただけの濃度：Ｄｒｅｆ
とし、転写効率を、次の（１）式で算出した。
【０２２１】
【数１】

【０２２２】
（クリーニング評価）
クリーニング性評価についても、先の転写率と同じように、スコッチテープを使って評価した。
像担持体である感光体表面上の転写工程後のトナー（転写残留トナー）をスコッチテープ（住友３Ｍ株式会社製）で白い紙に転写させて、それを同じようにマクベス反射濃度計ＲＤ５１４型で測定し、ブランク（白い紙にスコッチテープだけを貼ったもの）との差が、０．０１以下のものを良好（評価結果の表では「○」と記載）とし、それを超えるもの（濃度が高いもの）をＮＧ（不良）とした。
【０２２３】
（トナーの円形度の違いによる比較）
前述した第２実施形態に係る加振ブレード２０（図８及び図９）を搭載した画像形成装置で評価を行った。クリーニング性は、作像動作時の初期では、その良否の判断が困難であるため、従来のブレードクリーナと溶解懸濁重合で作られたトナーＣでクリーニング不良の発生が明らかに確認されたＡ３用紙相当で５００００枚後での評価を先に記載したトナーＡ〜Ｇで評価を行った。
【０２２４】
なお、ブレードクリーナとしては、従来ブレード（ブレード部厚み：３ｍｍ）と第２実施形態に係る加振ブレード２０（振動部材厚み：０．３ｍｍ、ブレード部材厚み：０．２ｍｍとした。）を用いて、共に感光体（像担持体１１）に対する押し当ての圧力（当接圧）を７０ｇ／ｃｍ^２で統一した。また、共にブレード部材はポリウレタンゴムとした。バルクとしての硬度は、ＪＩＳ−Ａで約７０°であった。第２実施形態に係る加振ブレード２０の積層型圧電素子３３には、全て電圧Ｖｐｐ：２０Ｖ、周波数：２０ｋＨｚの駆動電圧を印加した。
【０２２５】
実際の出力は、感光体上に付着量が０．１ｍｇ／ｃｍ^２となるような画像パターンを用意し、これをＡ３用紙縦方向で５００００枚分出力させる。５００００枚の出力が終了した段階で、先の転写率、クリーニング率の測定方法で示したように、べた画像となるような画像パターンを途中まで出力させ評価した。
【０２２６】
以上の評価結果を表２に示している。なお、表２のクリーニング性の欄における「本発明ブレード」は上記のとおり第４実施形態に係る加振ブレード２０を意味している。また、「ＮＧ１」は約１０００枚の出力で、紙上にクリーニング不良による地汚れが発生したことを、「ＮＧ２」は約３０００枚の出力で、紙上にクリーニング不良による地汚れが発生したことを、「ＮＧ３」は約２５００枚の出力で、紙上にクリーニング不良による地汚れが発生したことを、それぞれ意味している。
【０２２７】
【表２】

【０２２８】
この表２より、粉砕トナーであるトナーＤ及びＥについては、振動のない従来のブレードでもクリーニング性は維持されていること分かるが、機械処理、あるいは加熱処理で円形度を高くしたものでは、従来ブレードではクリーニングの機能が維持されないことが分かる。
【０２２９】
また、転写率に関しては、先に記載したように、円形度の高いものは転写効率が９５％前後と高い値を示し、この点から高画質であることが予測できるが、円形度の低いものは９０％前後と低くなっている。クリーニング性の点から良好であった、トナーＤ及びＥはクリーニング性は良好であるものの、転写率を比較すると低く、画質の点からは好ましくないことが分かる。
【０２３０】
この表２から明らかなように、本発明では高い円径度をもつ球形トナーに対し、ブレード部の振動があることによって、従来のブレードクリーニングと比較し、クリーニング不良の発生を防止することができ、また、繰り返し使用によってもクリーニング性を維持することが可能となることが分かる。
【０２３１】
次に、本発明に係るクリーニング装置を含む本発明に係るプロセスカ−トリッジについて図２０を参照して説明する。なお、同図は同プロセスカートリッジの概略構成断面図である。
【０２３２】
このプロセスカートリッジ５０は、像担持体５１、帯電手段５２、現像手段５４、本発明に係るクリーニング装置５６等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成している。
【０２３３】
クリ−ニング装置５６を着脱自在であるプロセスカ−トリッジ内に具備させることにより、メンテナンス性の向上、他の装置との一体交換が容易に行うことができるようになる。
【０２３４】
次に、本発明に係るプロセスカートリッジを用いたカラー画像形成装置について図２１を参照して説明する。
この画像形成装置は、水平に延在する転写ベルト（像担持体）６１に沿って、各色の上述したプロセスカ−トリッジ５０を並置した形式のカラー画像形成装置である。
【０２３５】
プロセスカ−トリッジ５０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに４つ配置されている。各プロセスカ−トリッジ５０で現像された像担持体６１上の現像トナーは水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルト６１に順次転写される。
【０２３６】
このようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと画像の形成が行なわれ、転写ベルト６１上に多重に転写され、転写手段６２で転写材１８にまとめて転写される。そして、転写材１８上の多重トナー像は図示しない定着装置によって定着される。プロセスカ−トリッジ５０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
【０２３７】
通常、カラーの画像形成装置は複数の画像形成部を有するため装置が大きくなってしまう。また、クリーニングや帯電などの各ユニットが個別で故障したり、寿命による交換時期がきた場合は、装置が複雑でユニットの交換に非常に手間がかかっていた。
【０２３８】
そこで、本実施形態のように、像担持体、帯電手段、現像手段の構成要素をプロセスカ−トリッジ５０として一体に結合して構成することによって、ユーザーによる交換も可能な小型で高耐久のカラー画像形成装置を提供することができる。
【０２３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るクリーニング装置によれば、像担持体表面に残留している円形度が０．９６〜１．００のトナーをクリーニングするために１又は複数の加振手段を取り付けた振動部材にブレード部材を取付け、新規なクリーニングメカニズムを採用したので、円形度が０．９６〜１．００の球形トナーを良好にクリーニングすることができる。
【０２４０】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係るクリーニング装置を備えているので、円形トナーを使用してもクリーニング不良がなく、高画質画像を形成することができる。
【０２４１】
本発明に係るプロセスカートリッジによれば、本発明に係るクリーニング装置を備えているので、円形トナーを使用してもクリーニング不良がなく、高画質画像を形成することが可能になる。
【０２４２】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る複数のプロセスカートリッジを備えているので、円形トナーを使用してもクリーニング不良がなく、高画質カラー画像を形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクリーニング装置のクリーニングメカニズムを説明するための説明図
【図２】本発明に係るクリーニング装置を備えた本発明に係る画像形成装置の概略構成図
【図３】同画像形成装置のクリーニング装置の加振ブレードの要部拡大説明図
【図４】図３の要部拡大説明図
【図５】同加振ブレードの正面説明図
【図６】同加振ブレードを先端側から見た説明図である。
【図７】同クリーニング装置に対する駆動系の一例を説明する説明図
【図８】同クリーニング装置の他の構成の説明に供する説明図
【図９】ブレード部材の当接角度及び押し付け量の説明に供する説明図
【図１０】振動部材とブレード部材の突き出し量の説明に供する説明図
【図１１】本発明に係るクリーニング装置の第２実施形態の説明に供する説明図
【図１２】同クリーニング装置の像担持体幅方向の説明図
【図１３】同クリーニング装置におけるブレードニップ部の変位量の測定結果を説明する説明図
【図１４】同クリーニング装置におけるブレードニップ部の変位量の他の測定結果を説明する説明図
【図１５】本発明に係るクリーニング装置の第３実施形態の説明に供する説明図
【図１６】本発明に係るクリーニング装置の第４実施形態の説明に供する説明図
【図１７】同クリーニング装置の像担持体幅方向の説明図
【図１８】本発明に係るクリーニング装置の第５実施形態の説明に供する説明図
【図１９】トナーの円形度の説明に供する説明図
【図２０】本発明に係るプロセスカートリッジの説明に供する説明図
【図２１】本発明に係るプロセスカートリッジを備えた本発明に係る画像形成装置の概略構成図
【図２２】従来のクリーニングブレードの説明に供する説明図
【図２３】同クリーニングブレードの像担持体が移動しているときの状態を示す要部拡大説明図
【図２４】同クリーニングブレードを用いた粉砕トナーのクリーニングメカニズムの説明に供する説明図
【図２５】同クリーニングブレードを用いた粉砕トナーのクリーニングメカニズムにおけるスティック・スリップ運動の説明に供する説明図
【図２６】同クリーニングブレードを用いた球形トナーのクリーニング不良の発生メカニズを説明する説明図
【図２７】同クリーニングブレードを用いた球形トナーのクリーニング不良の発生メカニズを説明する説明図
【符号の説明】
１…ブレード部材、１１…像担持体、２０…加振ブレード、２１…ブレード部材、２２…振動部材、２３…加振手段、５０…プロセスカートリッジ。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a cleaning device, an image forming apparatus, and a process cartridge.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-188452
[Patent Document 2] JP-A-2000-267536
[Patent Document 3] JP-A-62-111489
[Patent Document 4] JP-A-6-51673
[Patent Document 5] JP-A-11-30938
[0003]
2. Description of the Related Art In an electrophotographic image forming apparatus such as a printer, a facsimile, and a copying machine, a toner remaining on the surface of an image carrier (including an intermediate transfer body) after transfer is removed, and cleaning for repeated use for image formation is performed. Equipment.
[0004]
As a cleaning device in this image forming apparatus, a cleaning device using a cleaning blade made of an elastic material such as rubber is generally used because of its simple configuration and excellent toner removal performance.
[0005]
On the other hand, in recent years, there has been a strong demand for image quality of an electrophotographic image forming apparatus. In order to improve image quality, it has been found that reduction of toner particle size and spheroidization are effective means, and spherical toner using a polymerization method as a developing toner is becoming mainstream.
[0006]
However, when a small-diameter toner or a spherical toner is used, a conventional cleaning device using a cleaning blade has a problem that it is difficult to completely remove the transfer residual toner on the surface of the image carrier, resulting in poor cleaning. About the cause
Is generally
The reasons described in Patent Document 1 are cited.
[0007]
So, above
In Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-157, cleaning is performed by scraping off residual toner on the surface of a photoreceptor after transfer in order to efficiently remove residual toner on an image carrier of an image forming apparatus using a spherical toner manufactured by a polymerization method. There is disclosed a cleaning device that includes a blade and a cleaning brush that is disposed upstream of the cleaning blade in the moving direction of the photoconductor and that crushes residual toner to generate fine toner on the photoconductor.
[0008]
Also,
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163, in order to improve the cleaning performance of an image carrier cleaning blade of an image forming apparatus for spherical toner, a surface carrying a toner image formed by spherical toner passes through a transfer area and a cleaning area. A rotatable toner image carrier, a transfer device for transferring a toner image on the surface of the toner image carrier passing through the transfer area to a transfer material, and a frictional contact with the toner image carrier surface passing through the cleaning area. A cleaning blade made of an elastic member having a blade edge for removing residual toner on the surface of the toner image carrier; and a powder lubricant applied to the blade edge and an irregular toner having an average particle diameter smaller than the spherical toner. There is disclosed an image forming apparatus including a toner image carrier cleaner having a mixed powder material.
[0009]
On the other hand, as a cleaning device for an image forming apparatus,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163, the cleaning blade is forcibly applied to drop toner or foreign matter that is to adhere to the cleaning blade and to prevent squeal due to solid contact between the cleaning blade and the photoconductor. Some are made to vibrate dynamically.
[0010]
Also,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-157, the photosensitive member is brought into contact with the photosensitive member and shaken.
There is one provided with a vibration means capable of adding motion. further,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-157, the vibration blade is provided with vibration means for applying vibration to a fixed end (non-cleaning portion) of a cleaning blade to float particles on the surface and remove the particles from the surface. There is also.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However,
The cleaning device described in Patent Document 1 has a cleaning brush that crushes residual toner to generate fine toner on a photoreceptor, thus not only increasing the size of the device, but also cleaning the resin toner. It is very difficult to pulverize, and even if it can be pulverized, damage to the surface of the image carrier occurs, and the image quality deteriorates.
[0012]
Also,
In the cleaning device described in Patent Document 2, since a mixed powder material with an irregular toner having an average particle diameter smaller than that of the spherical toner is used, the image quality is improved by using the spherical toner. Is reduced, and as a result, image quality is reduced.
[0013]
further,
[Patent Document 3],
[Patent Document 4] and
In the cleaning device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163, only a vibration for dropping toner or the like adhering to a cleaning blade or a vibration for floating toner from the surface of an image carrier is applied, and a spherical toner is used. Since the vibration corresponding to the mechanism of the occurrence of the cleaning failure is not given, the cleaning failure occurs for the spherical toner.
[0014]
Therefore, the present inventors first studied the mechanism of the cause of the occurrence of cleaning failure in the counter-type cleaning blade when spherical toner was used, and clarified the mechanism.
[0015]
That is, as shown in FIG. 22, in a typical cleaning device using a counter-type cleaning blade, the tip of the cleaning blade 101 held by the metal holder 100 is moved relative to the image carrier 111. An abutment surface 101c of the cleaning blade 101 and the surface of the image carrier 111 are brought into contact with each other so as to form a counter with respect to the rotation direction A, and the tip (free end) of the cleaning blade 101 is pressed by a pressing amount d. By pressing against the image carrier 111, the residual toner on the image carrier 111 is cleaned.
[0016]
Here, the conventional cleaning blade 101 is usually a rubber elastic member mainly composed of polyurethane rubber, and has a JIS hardness of 65 to 70 °, a thickness of about 1.5 to 2.0 mm, and a free length of the blade from the metal holder 100. Generally, the protrusion amount is 8 to 15 mm, and the contact angle θ is 20 to 30 °.
[0017]
When the image carrier 111 rotates in a state where the image carrier 111 and the cleaning blade 101 are in contact with each other, the cleaning blade 101 is an elastic member as shown in FIG. By moving in the direction A, the edge 101b of the cut surface 101a of the blade 101 is pulled in the direction A by the frictional force with the image carrier 111, and the cut surface 101a (tip surface) of the blade 101 is deformed and turned up. State. By turning up the cut surface 101a, a wedge-shaped nip portion N is formed between the cut surface 101a at the tip of the blade 101 and the image carrier 111.
[0018]
In this case, when the used toner is the pulverized toner, as shown in FIG. 24, since the pulverized toner Ta has a distorted shape, the nip portion having a wedge shape formed by the cleaning blade 101 and the image carrier 111 is used. As a result, the edge of the toner Ta is caught. At this time, a repelling force acts to return the deformed portion of the tip end surface of the blade 101 to the original state, and a so-called stick-slip motion occurs.
[0019]
This stick-slip motion will be described with reference to FIG. When the blade nip becomes sticky (fixed) on the surface of the moving image carrier, the blade nip is forcibly stretched in the rotation direction of the image carrier 111 as shown by a broken line in FIG. When the blade nip is extended to a certain position, the repulsive force of the blade increases, and when the static friction force and the repulsive force are balanced, the blade nip slides on the surface of the image carrier. In a state in which slippage occurs between the blade nip and the image carrier, the blade nip returns to the original direction (the direction shown by the solid line) while sliding on the surface of the image carrier because the dynamic friction coefficient is smaller than the static friction coefficient. Due to the returning force of the repetitive motion of the stick-slip (the range is indicated by SP), the toner Ta staying in the wedge-shaped nip portion is returned in the direction opposite to the traveling direction of the image carrier 111. It is cleaned by receiving force.
[0020]
On the other hand, a case where spherical toner is used as the toner will be described with reference to FIG. This figure shows the behavior when the spherical toner Tb enters the wedge-shaped nip formed by the cleaning blade 101 and the image carrier 111.
[0021]
When the spherical toner Tb is used, since the toner does not have a distorted portion unlike the pulverized toner Ta, the toner does not catch on the tip of the blade 101, so that the toner enters the wedge-shaped nip portion, and the cleaning blade 101 and the image carrier 111. The spherical toner Tb sandwiched between the rollers receives a moment of rotation using the contact portion as a drive source due to frictional force with the image carrier 111. Therefore, the spherical toner Tb moves in the same direction as the rotation direction of the image carrier 111 while rotating in the direction opposite to the traveling direction of the image carrier 111, and passes through between the blade 101 and the image carrier 111. Cleaning failure occurs.
[0022]
At this time, once the spherical toner Tb slips through, the spherical toner Tb functions as a lubricant between the cleaning blade 101 and the image carrier 111 as shown in FIG. It functions to reduce the frictional force of the carrier 111 and release the curl of the tip (cut) surface of the blade 101 (return the blade 101 to its initial shape). Therefore, the above-described stick-slip motion, which is a basic function of cleaning by the blade 101, does not occur, and a phenomenon that toner cleaning failure occurs continuously occurs.
[0023]
Although the mechanism of occurrence of cleaning failure of the spherical toner has been described above, the small-diameter toner is more likely to enter the wedge-shaped nip portion shown in FIG. It has been confirmed that the smaller the diameter of the toner is, the less the toner is caught at the edge portion, so that the toner easily passes through.
[0024]
The present inventors have conducted further studies based on the mechanism of occurrence of defective cleaning of spherical and small-diameter toners as clarified as described above. I found what I can do.
[0025]
The present invention has been made based on the above findings, and provides a cleaning device having improved cleaning properties for spherical toner, an image forming apparatus and a process cartridge including the cleaning device, and an image forming apparatus including the process cartridge. The purpose is to provide.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The cleaning device according to the present invention is a cleaning device for cleaning toner having a circularity of 0.96 to 1.00 remaining on the surface of the image carrier, and is provided with one or a plurality of vibration units. A blade member capable of contacting the image carrier surface is attached to the vibration member.
[0027]
Here, it is preferable that the tip of the blade member is not turned up in the moving direction of the image carrier due to the vibration by the vibration means. Further, it is preferable that the vibration amount of the vibrating member by the vibrating means is smaller than the pressing amount when performing the cleaning operation at a setting in which the tip of the blade member is further pressed from the contact position with the image carrier. In this case, it is preferable that the magnitude of the vibration of the vibration member by the vibrating means is smaller than the average particle diameter of the toner.
[0028]
In addition, it is preferable that when the cleaning operation is performed with the setting in which the tip of the blade member is further pressed from the contact position with the image carrier, the vibration of the blade member can also apply vibration to the toner not directly in contact with the blade member. Further, it is preferable that the toner remaining on the image carrier is a toner produced by a polymerization method.
[0029]
Further, it is preferable that the surface of the blade member facing the image carrier has a contact angle formed by contacting the image carrier, and the moving direction of the image carrier is a direction in which the blade contact angle opens from the contact position. . Further, it is preferable that the contact angle formed when the surface of the blade member facing the image carrier makes contact with the image carrier is in the range of 0 ° to 50 °. Further, it is preferable that a pressing force of the blade member against the image carrier is given by the vibration member.
[0030]
Preferably, the vibrating means is a piezoelectric element. In this case, one end of the vibration member is a fixed end, a blade member is attached to the other end, and a plate-like piezoelectric element is provided between the fixed end of the vibration member and the blade member attachment end. It is preferable that the vibration member is configured to generate bending vibration by expansion and contraction in the plane direction. Alternatively, it is preferable to provide a piezoelectric element between the fixed member facing the vibration member and the vibration member. In this case, the piezoelectric element is a laminated piezoelectric element and applies a displacement in the d33 direction to the vibration member. Alternatively, it is preferable that the piezoelectric element is a laminated piezoelectric element and that a displacement in the d31 direction is given to the vibration member.
[0031]
Further, it is preferable that the rigidity of the vibrating member is higher than the rigidity of the blade member, and the amount of protrusion of the tip of the blade member from the vibrating member is twice or less the thickness of the blade member. Alternatively, it is preferable that the rigidity of the vibrating member is higher than the rigidity of the blade member, and that the tip end of the blade member is substantially the same as the end surface of the vibrating member or is retracted from the end surface. It is preferable that a plurality of vibrating means are arranged at intervals in the width direction of the cleaning device.
[0032]
The image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus that forms an image using toner having a circularity of 0.96 to 1.00, and includes the cleaning device according to the present invention.
[0033]
A process cartridge according to the present invention is configured to include at least one of an image carrier, a charging unit, a developing unit, and a transfer unit, and a cleaning unit including a cleaning device according to the present invention.
[0034]
Further, an image forming apparatus according to the present invention is configured to include a plurality of process cartridges according to the present invention.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, a novel cleaning mechanism by the cleaning device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The cleaning device according to the present invention is configured to efficiently vibrate the tip region of the blade member 1. Then, the vibration of the blade member 1 is transmitted to the toner T between the tip of the blade member 1 and the image carrier 11, and the vibration of the tip region of the blade member 1 is transmitted to the image carrier 1. Vibration is also transmitted from the image carrier 1 to the toner T.
[0036]
These vibrating operations are performed by vibrating the nip portion of the blade member 1 so that the nip portion has a shape and movement different from those of a conventional cleaning device using vibration, so that spherical toner and small-diameter toner enter the blade nip portion. Thus, it is possible to eliminate defective cleaning of the spherical toner and the small-diameter toner.
[0037]
That is, FIG. 1 illustrates a state in which the blade member 1 is in a vibrating state, the vibration is transmitted to the spherical toner T, and the toner T is actively vibrating (indicated by a white arrow in the figure). FIG. This illustrates the result of observation with a high-speed video camera through a high-power microscope. At this time, as shown in the figure, the blade member 1 is not turned up in the cut surface, and the edge 1b of the cut surface 1a may be in a state of maintaining the initial shape with respect to the surface of the image carrier 11. I understand. Incidentally, reference numeral 1c in the figure denotes an abdominal surface of the blade member 1 (a surface facing the surface of the image carrier 11).
[0038]
Then, at this time, it is found that the spherical toner T in the vicinity of the tip cut surface 1a of the blade member 1 and the image carrier 11 oscillates over a range of several toners (range B in the drawing). did.
[0039]
In such a state, the vibrating toner group (toner of the portion B) near the nip portion acts like a barrier (oscillating toner wall), and the toner T (the portion C in FIG. ) Is prevented, and cleaning failure does not occur at all even for a spherical toner that is close to a true sphere.
[0040]
At this time, the frictional force between the blade member 1 and the image carrier 2 is reduced by vibrating the blade member 1 and transmitting the vibration from the blade member 1 to the image carrier 11. It has been found that there is a condition that eliminates the phenomenon in which the cut surface 1a of the blade member 1 that has occurred is eliminated. The term "turning of the cut surface" used here means that a molded elastic member is usually cut in the thickness direction and its edge is finished with a sharp shape without burrs, chips, etc. This means that the surface is deformed as the image carrier moves and comes into contact with the surface of the image carrier (the state shown in FIG. 23 described above).
[0041]
Eliminating the occurrence of the turning of the cut surface of the blade member 1 reduces the stress from the blade member 1 to the image carrier 11, and as a result, the durability of the blade member 1 and the image carrier 11 is significantly improved. It was also found that a very great effect of improvement was obtained.
[0042]
Thus, an image forming apparatus according to the present invention including the cleaning device according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus.
[0043]
This image forming apparatus includes an image carrier 11 that rotates in the direction of arrow A, and a charging unit 12, an exposure unit 13, a developing unit 14, a transfer unit 15, a cleaning device 16, and a charge removing unit 17 are arranged around the image carrier 11. . Further, a fixing device (not shown) for fixing the toner image on the transfer material 18 transferred from the image carrier 11 is provided.
[0044]
Here, the charging unit 12 is disposed on the surface of the image carrier 11 at a predetermined distance in contact with or not in contact with the image carrier 11. By applying a bias to the charging unit 12, the image carrier 11 has a predetermined polarity, It is charged to a predetermined potential.
[0045]
The exposing unit 13 uses an LD or LED as a light emitting element, and irradiates the image carrier 11 with light based on image data to form an electrostatic latent image.
[0046]
The developing means 14 includes a magnet roller fixed inside and a rotatable developer carrier 14A, and holds the developer on the developer carrier 14A. In this image forming apparatus, two-component magnetic brush development is performed using a two-component developer composed of a toner and a carrier as a developer. As another developing method, a one-component developing method using no carrier may be used.
[0047]
A voltage is applied to the developer carrier 14A from a developing bias power supply. Due to the potential difference between the developing bias and the potential of the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier 11, the charged toner is attached to the electrostatic latent image in the developing area to perform development.
[0048]
The transfer means 15 comes into contact with the surface of the image carrier 11 with a predetermined pressing force at the time of transfer, and a voltage is applied, so that the surface of the image carrier 11 is transferred at a transfer nip portion between the image carrier 11 and the transfer means 15. Is transferred to the transfer material 18. In this image forming apparatus, transfer is performed using a transfer roller, but transfer means such as a corotron or a transfer belt may be used.
[0049]
The cleaning device 16 is a cleaning device according to the present invention, and includes a blade member 21, a vibrating member 22, a vibrating means 23, and a portion configured by these members is referred to as a "vibrating blade 20". As described above, the required vibration is applied to the blade member 21 to remove the residual toner on the surface of the image carrier 11. The toner cleaned from the image carrier 11 by the cleaning device 16 is stored in a waste toner bottle (not shown) as waste toner by a toner transport member, collected by a service person or the like, or transported to a developing device or the like as recycled toner. Used for development.
[0050]
The charge removing means 17 removes the residual charge of the image carrier 11 from which the residual toner has been removed by the cleaning device 16, and uses an optical charge removing device using an LED or the like.
[0051]
Here, the cleaning device 16 is used to clean the image forming apparatus.
[0052]
Next, the toner which is used in the image forming apparatus according to the present invention and which is cleaned by the cleaning apparatus according to the present invention will be described.
First, the circularity of the toner will be described. In order to form a high-quality image in an image forming apparatus using a spherical toner, it is important that the toner has a specific shape, the average circularity is less than 0.95, and the irregular shape is too far from the spherical shape. With the shape, a high quality image without transferability and dust cannot be obtained. Therefore, the circularity of the spherical toner is preferably 0.95 or more.
[0053]
As a method of measuring the shape, a method of an optical detection zone in which a suspension containing particles is passed through an imaging unit detection zone on a flat plate, and a particle image is optically detected and analyzed by a CCD camera is appropriate. is there. A toner having an average circularity of 0.95 or more, which is a value obtained by dividing the perimeter of an equivalent circle having the same projected area obtained by this method by the perimeter of an actual particle, has a reproducible high-definition image with an appropriate density. It has been found to be effective in forming. FIG. 12 shows the definition of the circularity.
[0054]
More preferably, the average circularity of the toner is 0.960 to 0.998. This value can be measured as an average circularity by a flow type particle image analyzer FPIA-2000 (trade name, manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). As a specific measuring method, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersing agent to 100 to 150 ml of water from which impurity solids have been removed in advance in a container. About 0.1 to 0.5 g. The suspension in which the sample is dispersed is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the concentration of the dispersion is set to 3000 to 10,000 / μl, and the shape and distribution of the toner are measured by the above apparatus. .
[0055]
Further, the toner particle size can be measured as follows. The average particle size and particle size distribution of the toner were analyzed using a Coulter Multisizer III (manufactured by Coulter, trade name), connected to a personal computer (manufactured by IBM), and using dedicated analysis software (manufactured by Coulter). The Kd value was set using 10 μm standard particles, and the aperture current was set by automatic setting. As the electrolyte, a 1% NaCl aqueous solution is prepared using primary sodium chloride. In addition, ISOTON-II (trade name, manufactured by Coulter Scientific Japan) can be used.
[0056]
As a measurement method, 0.1 to 5 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the aqueous electrolytic solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample was suspended was subjected to dispersion treatment for about 1 to 3 minutes using an ultrasonic disperser, and 50,000 counts of toner of 2 μm or more were measured using a 100 μm aperture tube to obtain a weight average particle diameter.
[0057]
Next, a method for producing the polymerized and spherical toner will be described.
Methods for producing a toner having a circularity of 0.960 to 0.998 used in the above image forming apparatus include a suspension polymerization method, an emulsion aggregation method, a dispersion polymerization method, an interfacial polymerization method, a solution suspension method, and a phase inversion emulsification method. And other wet granulation methods. In the case of a toner obtained by pulverizing and classifying a melt-kneaded product, a toner having a high circularity can be produced by heat treatment of the toner, but this is not preferable in terms of energy efficiency.
[0058]
Among the above-mentioned wet granulation methods, the suspension polymerization method and the dispersion polymerization method are superior in that a toner having a high circularity is stably obtained, a sharp particle size distribution is obtained, and the charge of the toner is controlled. ing. Further, the dissolution suspension method is excellent in that a polyester resin which is advantageous in terms of low-temperature fixability of the toner can be used. Hereinafter, the suspension polymerization method, the dispersion polymerization method, and the dissolution suspension method will be described in detail.
[0059]
(Suspension polymerization method)
For a specific monomer described below, a dispersion stabilizer, and a coloring agent, and further, if necessary, a crosslinking agent, a charge control agent, and a release agent are uniformly dispersed by a ball mill or the like, and then a polymerization initiator is added thereto. In addition, a monomer phase was obtained, and the aqueous dispersion medium phase prepared in advance by stirring with the monomer phase was placed in a stirring tank, stirred by a homogenizer, etc., and the resulting suspension was heated after replacement with nitrogen to carry out a polymerization reaction. Is completed to obtain colored resin particles, which are washed and dried to obtain toner particles having a high circularity.
[0060]
The polymerizable monomer used for suspension polymerization is a monomer having a vinyl group, and specific examples thereof include the following monomers. That is, styrene, o-methyl styrene, m-methyl styrene, p-methyl styrene, 2,4-dimethyl styrene, butyl styrene, styrene such as octyl styrene, and derivatives thereof, among which styrene monomers are most preferred .
[0061]
Other vinyl monomers include ethylenically unsaturated monoolefins such as propylene, butylene and isobutylene, vinyl halides such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl bromide and vinyl fluoride, vinyl acetate, and vinyl propionate. , Vinyl esters such as vinyl benzoate and vinyl butyrate, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, propyl acrylate, n-octyl acrylate, dodecyl acrylate, acrylic acid-2 -Ethylhexyl, stearyl acrylate, 2-chloroethyl acrylate, phenyl acrylate, α-methyl methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-methacrylic acid Acrylic acid or methacrylic acid such as octyl, dodecyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, stearyl methacrylate, phenyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, etc., α-methylene aliphatic monocarboxylic esters, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylamide Derivatives, vinyl ethers such as vinyl methyl ether and vinyl isobutyl ether, vinyl ketones such as vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone, methyl isopropenyl ketone, N-vinyl pyrrole, N-vinyl carbazole, N-vinyl indole, N-vinyl pyrrolidone N-vinyl compounds, vinyl naphthalene, and the like, and these monomers can be used alone or in combination.
[0062]
In the suspension polymerization method, in order to form a crosslinked polymer in the monomer composition, the following crosslinker may be used to carry out suspension polymerization. Examples of the crosslinking agent include divinylbenzene, divinylnaphthalene, polyethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,6-hexane glycol dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, Dipropylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, 2,2'-bis (4-methacryloxydiethoxyphenyl) propane, 2,2'-bis (4-acryloxydiethoxyphenyl) propane, trimethylolpropane trimethacrylate , Trimethylol methane tetraacrylate, dibromoneopentyl glycol dimethacrylate, diallyl phthalate and the like.
[0063]
If the amount of the cross-linking agent is too large, the toner is less likely to be melted by heat, and the heat fixability and the heat pressure fixability are poor. If the amount of the cross-linking agent is too small, the properties required for the toner, such as blocking resistance and durability, decrease, and in hot roll fixing, a portion of the toner does not completely adhere to the paper and is applied to the roll surface. A cold offset occurs in which the toner adheres and is transferred to the next paper. Therefore, the amount of the crosslinking agent used is 0.001 to 15 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymerizable monomer.
[0064]
The following can be used as the dispersion stabilizer in the suspension polymerization method. That is, polyvinyl alcohol, starch, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, water-soluble polymers such as sodium polyacrylate, sodium polymethacrylate, barium sulfate, calcium sulfate, barium carbonate, magnesium carbonate, calcium phosphate, talc, clay Diatomaceous earth, metal oxide powder and the like are used. These are preferably used in the range of 0.1 to 10% by weight based on water.
[0065]
In the suspension polymerization method, the polymerization initiator may be added to the dispersion liquid containing the monomer composition after granulation, but the point of imparting the polymerization initiator uniformly to the individual monomer composition particles. Therefore, it is preferable to include the monomer composition in the monomer composition before granulation. Examples of such a polymerization initiator include 2,2'-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobisisobutyronitrile, and 1,1'-azobis- (cyclohexane-1-yl). Azo-based or diazo-based polymerization initiators such as carbonitrile), 2,2'-azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azobisbutyronitrile, benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, and isopropyl peroxide And peroxide polymerization initiators such as 2,4-dichlorylbenzoyl peroxide and lauryl peroxide.
[0066]
In the suspension polymerization method, a magnetic toner containing a magnetic substance can be used. In order to obtain a magnetic toner, magnetic particles may be added to the monomer composition. Examples of the magnetic substance that can be used in the present invention include powders of ferromagnetic metals such as iron, cobalt, and nickel, and powders of alloys and compounds such as magnetite, hematite, and ferrite.
[0067]
As the magnetic particles, particles having a particle size of 0.05 to 5 μm, preferably 0.1 to 1 μm are used. In the case of producing a small particle size toner, magnetic particles having a particle size of 0.8 μm or less are used. Is preferred. The magnetic particles are preferably contained in an amount of 10 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer composition. Further, these magnetic particles may be treated with a surface treating agent such as a silane coupling agent or a titanium coupling agent, or an appropriate reactive resin. In this case, although it depends on the surface area of the magnetic particles or the density of the hydroxyl group present on the surface, usually, the surface treatment agent is used in an amount of 5 parts by weight or less, preferably 0.1 to 3 parts by weight per 100 parts by weight of the magnetic particles. Thus, sufficient dispersibility in the polymerizable monomer can be obtained, and the physical properties of the toner are not adversely affected.
[0068]
(Emulsion polymerization method)
Next, a method for producing spherical toner particles by an emulsion polymerization method will be described.
The emulsion polymerization method is a method in which particles having a submicron order are controlled and agglomerated while controlling the particles so that an appropriate particle size can be produced as a toner. The toner produced by this method is characterized in that the particle size (toner particle size) distribution tends to be fairly narrow. As a method of spheroidizing a toner, a method of producing completely spherical toner particles by spray-drying a latex obtained by an emulsion polymerization method has long been proposed.
[0069]
(Dispersion polymerization)
To the hydrophilic organic liquid, a polymer dispersant that dissolves in the hydrophilic organic liquid is added, and the polymer is dissolved in the hydrophilic liquid, but the resulting polymer is swollen by the hydrophilic liquid, or It is produced by adding one or more vinyl monomers that hardly dissolve and polymerizing. In addition, a reaction in which polymer particles having a particle size smaller than a target particle size and having a narrow particle size distribution are grown in the above-described system is also included. The monomer used for the growth reaction may be the same monomer as that used to produce the seed particles or another monomer, but the polymer must not be dissolved in the hydrophilic organic liquid.
[0070]
As the hydrophilic organic liquid as a diluent for the monomer used during the formation of the particles and during the growth reaction of the seed particles, methyl alcohol, ethyl alcohol, denatured ethyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, alcohols such as t-butyl alcohol, s-butyl alcohol, t-amyl alcohol, 3-pentanol, octyl alcohol, benzyl alcohol, cyclohexanol, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, ethylene glycol, glycerin, diethylene glycol, methyl Cellosolve, cellosolve, isopropyl cellosolve, butyl cellosolve, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomer Ethers, such as ether alcohols such as diethylene glycol monoethyl ether as a representative.
[0071]
These organic liquids can be used alone or as a mixture of two or more. In addition, by using an organic liquid other than alcohols and ether alcohols in combination with the above-mentioned alcohols and ether alcohols, the organic liquid can be used under the condition that the organic liquid does not have solubility in the produced polymer particles. By varying the SP value of the polymer in various ways, it is possible to suppress the size of the produced particles, the union of seed particles and the generation of new particles.
[0072]
In this case, the organic liquid used in combination is, for example, hydrocarbons such as hexane, octane, petroleum ether, cyclohexane, benzene, toluene, and xylene; halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride, trichloroethylene, and tetrabromoethane; and ethyl ether. , Ethers such as dimethyl glycol, silioxane and tetrahydrofuran; acetals such as methylal and diethyl acetal; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexane; esters such as butyl formate, butyl acetate, ethyl propionate and cellosolve acetate , Acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, nitropropene, nitrobenzene, dimethylamine, monoethanolamine, pyridine, dimethylsulfoxide, dimethylforma Sulfur, such as de, nitrogen-containing organic compounds, other water is also included.
[0073]
In addition, the type and composition of the mixed solvent may be changed at the start of polymerization, during the polymerization, and at the end of the polymerization to adjust the average particle size, particle size distribution, drying conditions, and the like of the polymer particles to be produced.
[0074]
Suitable examples of the polymer dispersant used in producing seed particles or in producing grown particles include, for example, acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, Acids such as fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride, or an acrylic monomer containing a hydroxyl group, for example, β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, β-hydroxypropyl acrylate, β-methacrylic acid Hydroxypropyl, γ-hydroxypropyl acrylate, γ-hydroxypropyl methacrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate Glycerin monoacrylate, glycerin monomethacrylate, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc., vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, or Esters of compounds containing a vinyl alcohol and a carboxyl group, for example, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride and methacrylic acid chloride , Vinylpyridine, vinylpyrrolidone, vinylimidazole, ethyleneimine, etc. Limmer or copolymer, polyoxyethylene, polyoxypropylene, polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene laurylphenyl Ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxyethylene series such as polyoxyethylene nonyl phenyl ester, and celluloses such as methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, or the hydrophilic monomer and styrene, α-methylstyrene, vinyl Those having a benzene nucleus such as toluene or derivatives thereof, or acrylonitrile, methacrylonitrile, Copolymers with acrylic acid or methacrylic acid derivatives such as acrylamide, and copolymers with crosslinkable monomers such as ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, allyl methacrylate, and divinylbenzene can also be used.
[0075]
These polymer dispersants are appropriately selected depending on the hydrophilic organic liquid to be used, the seed of the target polymer particles, and whether the seed particles or the grown particles are to be produced. In order to mainly prevent stericity, a polymer having high affinity and adsorptivity to the polymer particle surface and high affinity and solubility to a hydrophilic organic liquid is selected. Further, in order to three-dimensionally increase the repulsion between the particles, those having a certain length of the molecular chain, preferably those having a molecular weight of 10,000 or more are selected. However, if the molecular weight is too high, the viscosity of the solution will increase significantly, the operability and the agitation properties will be poor, and the resulting polymer will have a variation in the probability of precipitation on the particle surface, so care must be taken. It is also effective for stabilizing that a part of the above-mentioned monomers of the polymer dispersant coexist with the monomers constituting the target polymer particles.
[0076]
Further, together with these polymer dispersants, metals such as cobalt, iron, nickel, aluminum, copper, tin, lead and magnesium or alloys thereof (particularly those having a particle size of 1 μm or less are preferable), iron oxide, copper oxide, nickel oxide, Inorganic oxide fine powders of oxides such as zinc oxide, titanium oxide and silicon oxide, higher alcohol sulfates, alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates, anionic surfactants such as phosphates, alkylamine salts, Amino alcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives, amine salt types such as imidazoline, and quaternary ammonium salts such as alkyltrimethylammonium salt, dialkyldimethylammonium salt, alkyldimethylbenzylammonium salt, pyridium salt, alkylisoquinolinium salt, and benzethonium chloride Nonionic surfactants such as cation salt surfactants, fatty acid amide derivatives and polyhydric alcohol derivatives of um salt type, for example, amino acids such as alanine type "for example dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine" The stability of the resulting polymer particles and the improvement in the particle size distribution can be further improved by using a combination of a type and a betaine type amphoteric surfactant.
[0077]
In general, the amount of the polymer dispersant used during the production of the seed particles varies depending on the type of the polymerizable monomer for forming the desired polymer particles, but is preferably 0.1% by weight to 10% by weight based on the hydrophilic organic liquid. , Preferably 1 to 5% by weight. When the concentration of the polymer dispersion stabilizer is low, the resulting polymer particles have a relatively large particle size, and when the concentration is high, a small particle size is obtained. Even if it is used beyond this, the effect on reducing the diameter is small.
[0078]
The vinyl monomer is soluble in a hydrophilic organic liquid and includes, for example, styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, α-methylstyrene, and p-ethyl. Ethylene, 2,4-dimethylstyrene, p-n-butylstyrene, p-tert-butylstyrene, p-n-hexylstyrene, p-n-octylstyrene, p-n-nonylstyrene, p-n-decylstyrene Styrenes such as pn-dodecylstyrene, p-methoxystyrene, p-phenylstyrene, p-chlorostyrene, 3,4-dichlorostyrene, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, acrylic Isobutyl acrylate, propyl acrylate, n-octyl acrylate, dodecyl acrylate, lauryl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, stearyl acrylate, 2-chloroethyl acrylate, phenyl acrylate, α-methyl methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, methacryl Α-methyl fatty acid monocarboxylic acid esters such as n-octyl acid, dodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, stearyl methacrylate, phenyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, acrylonitrile , Acrylic acid such as methacrylonitrile and acrylamide, or methacrylic acid derivatives, vinyl chloride such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl bromide and vinyl fluoride Mixtures of singly or cross made of and their containing more than 50 wt% means a mixture of mutual with monomers capable of copolymerizable therewith.
[0079]
Further, the polymer in the present invention may be polymerized in the presence of a so-called cross-linking agent having two or more polymerizable double bonds in order to enhance the offset resistance. Preferred crosslinking agents include divinylbenzene, divinylnaphthalene and aromatic divinyl compounds which are derivatives thereof, other ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol methacrylate, triethylene glycol methacrylate, trimethylolpropane triacrylate, allyl methacrylate, tert-butyl. Diethylenic carboxylic acid esters such as aminoethyl methacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, all divinyl compounds such as N, N-divinylaniline, divinyl ether, divinyl sulfide, divinyl sulfone, and three The above-mentioned compounds having a vinyl group are mentioned, and these are used alone or in a mixture.
[0080]
When the growth polymerization reaction is subsequently performed using the seed particles thus cross-linked, the inside of the growing polymer particles is cross-linked. On the other hand, when the above-mentioned crosslinking agent is contained in the vinyl monomer solution used for the growth reaction, a polymer having a cured particle surface is obtained.
[0081]
In addition, for the purpose of adjusting the average molecular weight, a compound having a large chain transfer constant is used to carry out polymerization, for example, a low molecular compound having a mercapto group, carbon tetrachloride, and carbon tetrabromide.
[0082]
Examples of the polymerization initiator for the monomer include azo-based polymerization initiators such as 2,2'-azobisisobutyronitrile and 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and lauryl. Peroxide, benzoyl peroxide, peroxide-based polymerization initiators such as t-butyl peroctoate, peroxide-based polymerization initiators such as potassium persulfate, and those using sodium thiosulfate, amine and the like in combination. Used. The concentration of the polymerization initiator is preferably from 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the vinyl monomer.
[0083]
The polymerization conditions for obtaining the seed particles are determined according to the target average particle size and the target particle size distribution of the polymer particles, the concentration of the polymer dispersant and the vinyl monomer in the hydrophilic organic liquid, and the mixing ratio. Is done. In general, the concentration of the polymer dispersant is set high when the average particle size of the particles is to be reduced, and the concentration of the polymer dispersant is set low when the average particle size is to be increased. On the other hand, if the particle size distribution is to be made very sharp, the vinyl monomer concentration is set low, and if a relatively wide distribution is acceptable, the vinyl monomer concentration is set high.
[0084]
Particles are produced by completely dissolving a polymer dispersion stabilizer in a hydrophilic organic liquid, and then adding one or more vinyl monomers, a polymerization initiator, and, if necessary, an inorganic fine powder, a surfactant, and a dye. Add a pigment, etc., and stir with normal stirring at 30 to 300 rpm, preferably at a low speed as much as possible, and at a speed such that the flow in the tank becomes uniform using turbine-type stirring blades rather than paddle-type stirring blades. While heating, the polymerization is carried out at a temperature corresponding to the polymerization rate of the polymerization initiator used.
[0085]
In addition, since the temperature at the initial stage of polymerization has a great effect on the type of particles to be generated, it is preferable to raise the temperature to the polymerization temperature after adding the monomer, and to dissolve the polymerization initiator in a small amount of a solvent and then feed it. At the time of polymerization, it is necessary to sufficiently expel oxygen in the air in the reaction vessel with an inert gas such as nitrogen gas or argon gas. If the oxygen purge is insufficient, fine particles are likely to be generated. A polymerization time of 5 to 40 hours is required to carry out the polymerization in a high polymerization rate region, but the desired particle size, or stopping the polymerization in the state of the particle size distribution, or adding a polymerization initiator sequentially, The polymerization rate can be increased by performing the reaction under high pressure.
[0086]
After completion of the polymerization, the polymer slurry may be used as it is in the dyeing step, or may be subjected to operations such as sedimentation, centrifugation, and decantation to remove unnecessary fine particles, residual monomers, polymer dispersion stabilizers, etc. The dye may be collected and dyed. However, when the dispersion stabilizer is not removed, the stability of the dyeing is high, and unnecessary aggregation is suppressed.
[0087]
The dyeing in the dispersion polymerization method is as follows. That is, the resin particles are dispersed in an organic solvent that does not dissolve the resin particles, and before or after dissolving the dye in the solvent, penetrating the dye into the resin particles and coloring, and then removing the organic solvent. In the method for producing a dyed toner, the relationship between the liquid solubility (D1) of the dye in the organic solvent and the solubility (D2) of the dye in the resin of the resin particles A is (D1) / (D2). A dye satisfying ≦ 0.5 is selectively used. This makes it possible to efficiently manufacture a toner in which the dye has penetrated (diffused) to the deep portion of the resin particles.
[0088]
Solubility herein is defined as measured at a temperature of 25 ° C. The solubility of the dye in the resin has exactly the same definition as the solubility of the dye in the solvent, and means the maximum amount of the dye that can be contained in the resin in a compatible state. The observation of the dissolution state or the precipitation state of the dye can be easily performed by using a microscope. In order to know the solubility of the dye in the resin, an indirect observation method may be used instead of the above-described direct observation method. In this method, a liquid having a solubility coefficient similar to that of the resin, that is, a solvent that dissolves the resin well may be used, and the solubility of the dye in the solvent may be determined as the solubility in the resin.
[0089]
As the dye used for coloring, the ratio (D1) / (D2) of the dye to the resin constituting the resin particles is 0.5 or less based on the solubility (D1) of the dye in the organic solvent used as described above. Need to be Further, it is preferable that (D1) / (D2) be 0.2 or less. The dye is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned dissolving properties, but a water-soluble dye such as a cationic dye or an anionic dye may have a large environmental change, and the electrical resistance of the toner is lowered, and the transfer rate is lowered. Since there is a possibility that vat dyes, disperse dyes, and oil-soluble dyes are used, oil-soluble dyes are particularly preferable. Further, several kinds of dyes can be used in combination depending on a desired color tone.
[0090]
The ratio (weight) between the dye to be dyed and the resin particles is arbitrarily selected according to the degree of coloring, but usually 1 to 50 parts by weight of the dye is used per 1 part by weight of the resin particles. Is preferred. For example, when an alcohol such as methanol or ethanol having a high SP value is used as a dyeing solvent, and a styrene-acrylic resin having an SP value of about 9 is used as the resin particles, examples of the dye that can be used include the following. And the like.
[0091]
C. I. SOLVENT YELLOW (6, 9, 17, 31, 35, 1, 102, 103, 105)
C. I. SOLVENT ORANGE (2, 7, 13, 14, 66)
C. I. SOLVENT RED (5, 16, 17, 18, 19, 22, 23, 143, 145, 146, 149, 150, 151, 157, 158)
C. I. SOLVENT VIOLET (31, 32, 33, 37)
C. I. SOLVENT BLUE (22, 63, 78, 83-86, 91, 94, 95, 104)
C. I. SOLVENT GREEN (24, 25)
C. I. SOLVENT BROWN (3, 9).
[0092]
Commercially available dyes include, for example, Aizen SOT dyes Yellow-1,3,4, Orange-1,2,3, Scarlet-1, Red-1,2,3, Brown-2, Blue-1, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd. 2, Violet-1, Green-1,2,3, Black-1,4,6,8, sudan dye manufactured by BASF, Yellow-140,150, Orange-220, Red-290,380,460, Blue -670 or a dialegin manufactured by Mitsubishi Kasei Corporation, Yellow-3G, F, H2G, HG, HC, HL, Orange-HS, G, Red-GG, S, HS, A, K, H5B, Violet-D, Blue- J, G, N, K, P, H3G, 4G, Green-C, Brown-A and Orient Chemical oil color, Yellow-3 , GG-S, # 105, Orange-PS, PR, # 201, Scarlet- # 308, Red-5B, Brown-GR, # 416, Green-BG, # 502, Blue-BOS, HN, Black-HBB, # 803, EE, EX, Sumiplast manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., Blue GP, OR, Red FB, 3B, Yellow FL7G, GC, Kayaron manufactured by Nippon Kayaku, Polyester Black EX-SH3, Blue of Kayaset Red-B A-2R or the like can be used. Of course, the dye is appropriately selected depending on the combination of the resin particles and the solvent used for dyeing, and is not limited to the above examples.
[0093]
The dyeing organic solvent used for dyeing the dye on the resin particles may be one in which the resin particles used do not dissolve or slightly swells. Specifically, the difference in the solubility parameter (SP value) is one. 0.0 or more, preferably 2.0 or more. For example, for styrene-acrylic resin particles, use is made of an alcohol such as methanol, ethanol or n-propanol having a high SP value, or n-hexane or n-heptane having a low SP value. If the difference between the SP values is too large, the wetting of the resin particles becomes poor, and good dispersion of the resin particles cannot be obtained. Therefore, the optimum difference between the SP values is preferably 2 to 5.
[0094]
After dispersing the resin particles in the organic solvent in which the dye is dissolved, it is preferable to stir while maintaining the liquid temperature at or below the glass transition temperature of the resin particles. This makes it possible to dye while preventing aggregation of the resin particles. The stirring may be performed using a commercially available stirrer such as a homomixer or a magnetic stirrer. Alternatively, a dye may be directly added to a slurry obtained at the end of polymerization by dispersion polymerization or the like, that is, a dispersion in which polymer resin particles are dispersed in an organic solvent, and heated and stirred under the above-described conditions. When the heating temperature is higher than the glass transition temperature, fusion between resin particles occurs. The method of drying the slurry after dyeing is not particularly limited, but may be filtration and then dried under reduced pressure or directly dried under reduced pressure without filtering. In the present invention, the colored particles obtained by air-drying or drying under reduced pressure after filtration are hardly agglomerated and are reproduced without substantially impairing the particle size distribution of the charged resin particles.
[0095]
(Dissolution suspension method)
Next, a method for producing spherical toner particles by a solution suspension method will be described.
The solution suspension method is a method in which a resin is dissolved in a solvent to form an oil phase, emulsified in an aqueous phase composed of an aqueous medium, and then the solvent in the emulsified dispersion is removed to obtain resin particles.
[0096]
As the aqueous medium, water alone may be used, or a water-miscible solvent may be used in combination. Examples of miscible solvents include alcohols (eg, methanol, isopropanol, ethylene glycol), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (eg, methylcellosolve), lower ketones (eg, acetone, methylethylketone), and the like.
[0097]
Examples of the resin used include polymers of styrene such as polystyrene, poly p-chlorostyrene and polyvinyltoluene and their substituted polymers; styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, and styrene-vinyltoluene copolymer. Styrene-vinyl naphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate Copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, Styrene-butadiene copolymer, Styrene-based copolymers such as len-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester copolymer; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polychlorinated Vinyl, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, Aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax and the like can be mentioned, and they can be used alone or as a mixture.
[0098]
As a solvent that can be used for preparing an oil phase, a volatile solvent having a boiling point of less than 100 ° C. is preferable because it is easily removed. Examples of the solvent include 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 and 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 solvent to be used is usually 10 to 900 parts with respect to 100 parts of the toner composition.
[0099]
The oil phase is prepared by simultaneously adding and mixing a colorant (or a colorant masterbatch), a release agent, and a charge control agent, which are other toner compositions, when forming a dispersion in an aqueous medium. However, it is more preferable to mix them in the oil phase in advance.
[0100]
Further, other toner raw materials such as a colorant, a release agent, and a charge control agent do not necessarily need to be mixed when forming particles in an aqueous medium, and may be added after forming the particles. Good. For example, after forming particles containing no coloring agent, a coloring agent can be added by a known dyeing method.
[0101]
For dispersing the oil phase and the aqueous phase, all mixers with ordinary stirring can be used, but more preferably a homogenizer having a high-speed rotating body and a stator, a high-pressure homogenizer, and a disperser using media such as a ball mill, a bead mill, and a sand mill. Are used.
[0102]
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. In order to make the particle size of the dispersion 2 to 20 μm, a high-speed shearing type is preferred. The emulsifier having a rotating blade is not particularly limited, and any emulsifier or disperser that is generally commercially available can be used. For example, Ultra Turrax (manufactured by IKA), Polytron (manufactured by Kinematica), TK Auto Homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.), Ebara Milder (manufactured by Ebara Corporation), TK Pipeline Homomixer TK homomix line flow (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.), colloid mill (manufactured by Shinko Pantech Co., Ltd.), slasher, trigonal wet pulverizer (manufactured by Mitsui Miike Kakoki Co., Ltd.) Batch or continuous emulsifying machine such as Fine Flow Mill (manufactured by Taiheiyo Kiko Co., Ltd.), CLEARMIX (manufactured by M-Technic), Fillmix (manufactured by Tokushu Kika Kogyo) And the like.
[0103]
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 10 to 98 ° C. The high temperature method is preferred because the viscosity of the dispersion becomes appropriately low and the dispersion is easy.
[0104]
In the dissolution suspension method, a method of previously dispersing solid fine particles in an aqueous medium is used for the purpose of stabilizing the dispersed oil phase.
[0105]
Further, other dispersants can be used in combination to adjust the adsorptivity of the solid fine particle dispersant to the droplets. Other dispersants can be added before emulsifying the toner composition or when removing volatile components after emulsification.
[0106]
(Sphericalization of pulverized toner)
Although the toner obtained by the pulverization / classification method is indefinite as it is and depends on the pulverization method, the circularity is 0.930 to 0.950, and the circularity is not 0.960 to 0.998. The degree of circularity can be increased by mechanical sphering or heat treatment as described below, and a toner having a degree of circularity of 0.960 to 0.998 can be obtained.
[0107]
[Mechanical processing]
For example, as described in JP-A-09-085741, a method using a turbo mill (manufactured by Turbo Kogyo), Kryptron (manufactured by Kawasaki Heavy Industries), a Q-type mixer (manufactured by Mitsui Mining), a hybridizer (Nara Machinery) ) And a mechano-fusion device (manufactured by Hosokawa Micron) can make the shape of the pulverized toner spherical.
[0108]
[Heat treatment (dry)]
For example, it is possible to make the shape of the pulverized toner spherical by using a surffusion system (Nippon Pneumatic Industries) to partially melt the toner particle surface with hot air at 100 to 300 ° C.
[0109]
[Heat treatment (wet)]
By immersing the toner obtained by the pulverization method in a high-temperature liquid at a temperature (about 200 ° C.) at which the toner has plasticity, it is possible to make the shape of the pulverized toner spherical.
[0110]
(Carrier for two-component developer)
In the first invention, the toner can be used as a two-component developer. In this case, the toner may be used as a mixture with a magnetic carrier, and the content ratio of the carrier and the toner in the developer is 100 parts by weight of the carrier. On the other hand, 1 to 10 parts by weight of the toner is preferable.
[0111]
As the magnetic carrier, conventionally known ones such as iron powder, ferrite powder, magnetite powder, and magnetic resin carrier having a particle diameter of about 20 to 200 μm can be used.
[0112]
Examples of the coating material include amino resins such as urea-formaldehyde resin, melamine resin, benzoguanamine resin, urea resin, polyamide resin, and epoxy resin. Also, polyvinyl and polyvinylidene resins, for example, acrylic resins, polymethyl methacrylate resins, polyacrylonitrile resins, polyvinyl acetate resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl butyral resins, polystyrene resins such as polystyrene resins and styrene acrylic copolymer resins, polychlorinated resins Halogenated olefin resin such as vinyl, polyester resin such as polyethylene terephthalate resin and polybutylene terephthalate resin, polycarbonate resin, polyethylene resin, polyvinyl fluoride resin, polyvinylidene fluoride resin, polytrifluoroethylene resin, polyhexafluoro Propylene resin, copolymer of vinylidene fluoride and acrylic monomer, copolymer of vinylidene fluoride and vinyl fluoride, tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride And fluoro such as terpolymers of non-fluoride monomers including, and silicone resins.
[0113]
Further, if necessary, a conductive powder or the like may be contained in the coating resin. As the conductive powder, metal powder, carbon black, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide and the like can be used. These conductive powders preferably have an average particle size of 1 μm or less. When the average particle diameter is larger than 1 μm, it becomes difficult to control the electric resistance.
[0114]
The toner can be used as a one-component magnetic toner without using a carrier or as a non-magnetic toner.
[0115]
Next, details of the configuration of the first embodiment of the cleaning device 16 will be described with reference to FIGS. 3 is an enlarged explanatory view of a main part of a vibrating blade of the cleaning device, FIG. 4 is an enlarged explanatory view of a main part of FIG. 3, FIG. 5 is a front explanatory view of the vibrating blade, and FIG. FIG. 3 is an explanatory view of the front view.
[0116]
As described above, the vibrating blade 20 of the cleaning device 16 includes the blade member 21, the vibrating member 22 to which the blade member 21 is attached, and the vibrating means 23 attached to the vibrating member 22. .
[0117]
The blade member 21 is an elastic body made of, for example, polyurethane rubber and has a thickness in the range of 50 to 1500 μm, preferably in the range of 100 to 500 μm. If the thickness is too small, it is difficult to secure the amount of pressing of the blade member 21 against the image carrier 11 due to the undulation of the surface of the image carrier 11 and the blade member 21 itself. If the thickness is too large, the vibration from the vibration member 22 is absorbed, and the vibration to the tip of the blade member 21 is not sufficiently transmitted, so that the cleaning property of the toner is reduced. When the thickness of the blade member 21 is large, the transmission efficiency of vibration can be increased by using a hard member having a JISA hardness in the range of 85 to 100 ° as a material of the blade member 21.
[0118]
Here, depending on the method of manufacturing the thin urethane blade, a structure in which one or more members are interposed between the blade member 21 and the vibration member 22 may be employed. For example, when molding a thin urethane blade, it is integrally joined to an existing resin film such as PET having a higher hardness than urethane. As a result, the nip portion of the flade member needs to have a sharp edge. In this case, after integrally cutting PET and urethane, the PFT side is joined to the vibration member 22 and attached.
[0119]
The vibration member 22 is formed of a material that can vibrate and has higher rigidity than the elastic blade member 21, such as a metal member such as a soft steel plate or a SUS plate, or a resin molded member mixed with carbon or glass fiber. I have. The vibrating member 22 has one end fixed to the fixing portion 24 and the other end as a free end 23a, and the blade member 21 is attached to the free end. The fixing portion 24 is fixed to a housing 25 of the cleaning device as shown in FIG.
[0120]
The vibrating member 22 functions as a holder for the blade member 21 and also determines the pressing force and the contact angle of the blade member 21 against the image carrier 11. That is, in the conventional blade, the pressing force of the blade nip against the image carrier is given by the restoring force of the elastic blade itself. On the other hand, in the present invention, the blade member 21 is formed to be a thin member in order to increase the propagation efficiency of vibration, and the pressing force of the blade member 21 alone cannot be ensured. Is applied to the image carrier 11.
[0121]
As a result, the vibration propagation efficiency can be increased while using a thin elastic blade member, and the nip corresponding to the warpage of the blade member and the undulation of the surface of the image carrier can be formed stably, and the reliable cleaning performance can be obtained. Can be
[0122]
The vibration means 23 applies vibration to the vibration member 22, and here uses a piezoelectric element as an electromechanical conversion element, particularly a plate-like (single-plate) piezoelectric element. By using a plate-shaped piezoelectric element as the vibration means 23, a vibration means capable of easily obtaining a displacement amount at low cost can be configured.
[0123]
As shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of the vibrating means 23 are arranged in the axial direction (width direction) of the image carrier 11. The number of the vibrating means 23 may be one, but by arranging a plurality of them at intervals, it is easy to obtain the uniformity of the vibration of the vibration member 22 in the width direction. Although it is conceivable to provide one long piezoelectric element, in the case of a plate-shaped piezoelectric element, it is preferable to arrange a plurality of piezoelectric elements at an interval in order to use bending deformation due to expansion and contraction in the plate surface direction. .
[0124]
The vibrating means 23 is provided near the tip of the vibrating member 22 on the image carrier 1 side, that is, on the surface of the free end portion 22b opposite to the mounting surface with the blade member 21. Depending on the configuration of the vibration member 22, the mounting position of the vibration member 23 is not particularly limited as long as the vibration member 22 can be vibrated between the fixed end of the vibration member 23 and the blade tip (free end). .
[0125]
As shown in FIG. 4, the single-plate piezoelectric element constituting the vibration means 23 is formed by printing and firing on both surfaces of a piezoelectric layer 23a of lead zirconate titanate or the like, that is, on the bonding surface with the vibration member 22 and the opposite surface.

Electrodes

23b and 23c made of Ag or the like. By applying a voltage of 100 to 300 V to a piezoelectric element (piezoelectric layer 23a) having a thickness of 0.3 to 0.5 mm, which is polarized by using the

electrodes

23b and 23c, the contraction deformation in the plate surface direction is reduced. As a result, deformation vibration that causes the vibration member 22 to bend can be given. This bending vibration has a high deformation efficiency when the rigidity of the piezoelectric element (vibration means 23) and the vibration member 22 are substantially the same. For example, the metal vibration member 22 having a thickness of 0.2 to 0.4 mm or the thickness of 0 is used. It is preferable to use a resin vibration member having a thickness of 0.3 to 1.0 mm.
[0126]
Then, as shown in FIG. 7, in the cleaning device 16, as shown in FIG. 7, a drive signal Pv is commonly applied to the piezoelectric elements constituting the plurality of vibrating means 23 of the vibrating blade 20. And a driving circuit 28 for the operation. As described above, when a plurality of vibrating units are provided in the width direction of the blade member, by driving with a common drive circuit, the uniformity of vibration in the width direction of the blade member can be improved.
[0127]
The drive circuit 28 is configured by a drive control unit of the image forming apparatus, and supplies a drive signal Pv to the vibration unit 23 at a predetermined timing. Further, in this embodiment, the entire width in the width direction of the image carrier 11 is cleaned by one vibrating blade 20, but a plurality of vibrating blades 20 are provided to cover the entire width in the width direction. In this case as well, it is preferable that each of the vibrating means of the plurality of vibrating blades 20 is driven by a common drive circuit.
[0128]
Here, in this embodiment, a metallic member (conductive member) is used as the vibration member 22, and the electrodes 23 c of the piezoelectric elements constituting the plurality of vibration means 23 are directly contacted with the vibration member 22 to electrically connect the vibration members 22. By connecting, the electrodes 23c of the plurality of vibrating means 23 are commonly connected via the vibrating member 22. This makes it possible to apply the drive signal with a simple circuit configuration. The direct contact can be easily obtained by finishing the bonding surface side of the electrode 23c to a rough surface and bonding the electrode 23c to the vibration member 22 with a thin adhesive layer. Alternatively, the direct contact may be performed using a conductive adhesive. Good.
[0129]
In the cleaning device 16 configured as described above, a drive signal Pv of a required frequency is given from the drive circuit 28 to the plurality of vibrating units 23 to bend and deform the piezoelectric elements constituting the plurality of vibrating units 23. As a result, the vibration member 22 vibrates, and the vibration of the vibration member 22 causes the blade member 21 to vibrate.
[0130]
Here, the vibration means 23 applies vibration to the vibrating member 22 such that the tip of the blade member 21 does not turn up in the moving direction (the direction of arrow A) of the image carrier 11. As a result, as described above, it is possible to prevent the spherical toner and the small-diameter toner from entering the blade nip portion, and it is possible to eliminate defective cleaning of the spherical toner and the small-diameter toner. Further, the stress from the blade member to the image carrier is reduced, and as a result, a very large effect that the durability of the blade member and the image carrier is significantly improved can be obtained.
[0131]
At this time, by virtue of the configuration in which the thin or hard elastic blade member 21 is joined to the highly rigid vibration member 22, the vibration of the vibration means 23 can be efficiently transmitted to the blade nip. As described above, it is possible to perform cleaning of a novel mechanism without turning over the cut surface, and even with a small-diameter, spherical toner, there is no defective cleaning, and the cleaning performance is improved.
[0132]
Next, another configuration of the vibration blade 20 of the cleaning device 16 will be described with reference to FIG.
Here, the vibration member 22 is swingably supported by a support shaft 30, and a thin portion 22 b is formed on the support shaft side of one free end 22 a of the vibration member 22, and an outer surface side (image) of the thin portion 22 b is formed. The vibrating means 23 is provided on the side opposite to the carrier 11 side), and the spring pressing means 31 is provided between the other free end of the vibrating member 22 and the fixed part 24 to provide vibration. The free end 22a side of the member 22 to which the blade member 21 is attached is urged toward the image carrier 11 side.
[0133]
As described above, the pressing force of the blade member 21 against the image carrier 11 may be provided by the spring pressing means 30 as the auxiliary means. The auxiliary means for applying the pressing force of the blade member 21 to the image carrier 11 is not limited to a spring, but may be an elastic member such as rubber. Thus, as described above, the vibration propagation efficiency can be increased while using a thin elastic blade member, and the nip corresponding to the warpage of the blade member and the undulation of the surface of the image carrier can be formed stably. Reliable cleaning performance is obtained.
[0134]
Next, the amount of pressing of the blade member 21 against the image carrier 11 and the contact angle will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a main part showing a contact state between the blade member 21 and the image carrier 11.
First, the blade member 21 is in contact with the rotating direction of the image carrier 11 (the direction indicated by the arrow A) in the counter direction. In other words, the setting is such that the image carrier 11 moves in a direction in which the angle θ at which the blade member 21 and the image carrier 11 contact each other opens.
[0135]
This makes it possible to eliminate the curving of the cut surface 21a of the blade member 21 and to maintain a very small shape even if a wedge shape is formed, thereby preventing the toner from entering the nip portion.
[0136]
The blade member 21 is pressed against the image carrier 11 at the distal end of the nip portion by the above-described pressing force, and the pressing amount in the height direction of the blade member 21 from the surface of the image carrier 11 at this time is d. That is, the state in which the blade member 21 is further pressed toward the image carrier 11 by the height of the pressing amount d from the contact position of the tip end is set as the initial setting. Here, the initial setting is the blade pressing amount in a state where no vibration is applied. In the vibration blade 20 using the single-plate piezoelectric element as the vibration means 23, the pressing amount d is the deformation of the elastic blade nip. And the amount of bending deformation of the vibration member 22 including the piezoelectric element.
[0137]
The value of the pressing amount d depends on the thickness and hardness of the blade member 21, but when the thickness is 100 to 300 μm and the hardness is JISA 75 to 100 °, the pressing amount d should be within the range of 10 to 100 μm. Is preferred. The pressing amount d is small when the blade member 21 is thin and hard, and the pressing amount d is large when the blade member 21 is thick and hard.
[0138]
Further, by setting the contact angle θ of the blade member 21 to the image carrier 11 in the range of 0 to 50 °, turning over of the cut surface 21a of the blade member 21 is eliminated, and even if a wedge shape is formed, Therefore, it is possible to maintain a small shape, prevent toner from entering the nip portion, and obtain cleaning performance.
[0139]
When the contact angle θ is 0 to 10 °, the length L (see FIGS. 2 and 8) of the blade member 21 attached to the vibration member 22 is shortened to 2 to 5 mm, and the image is actually held. This is a preferable configuration when the length of contact with the body 11 is shortened. When the length L of the blade member 21 is as long as 5 mm or more, the blade member 21 is tilted within a range of 10 to 50 ° and the blade edge portion 21b (FIG. 4) is preferable.
[0140]
Next, the amount of protrusion of the blade member 21 from the diaphragm member 22 will be described with reference to FIGS. 9 and 10 described above.
First, in the example shown in FIG. 9, the rigidity of the vibration member 22 is higher than the rigidity of the blade member 21, and the relationship between the tip protrusion amounts of the blade member 21 and the vibration member 22 is substantially the same (or the blade member 21 has the same relationship). The distal end is shorter than the vibrating member 22, that is, retracted from the distal end of the vibrating member 22.
[0141]
With such a configuration, the propagation of the vibration of the vibration member 22 by the vibration means 23 is suppressed from being attenuated at the nip portion, and the vibration is transmitted to the blade nip portion which directly acts on the toner cleaning at substantially the same level. And more efficient cleaning becomes possible.
[0142]
Further, in another example shown in FIG. 10, the rigidity of the vibration member 22 is higher than the rigidity of the blade member 21 as before, but the tip of the blade member 21 protrudes from the tip of the vibration member 22 by the protrusion amount h. The relationship is structured. However, a minute amount of high-frequency vibration is easily absorbed by the blade of the rubber elastic member. As a result of the experiment, a blade having a hardness in the range of 80 to 100 degrees in JISA hardness was used, and the attenuation of the displacement of the nip portion was set to 70% or less. It has been found that the protrusion amount h should be set to not more than twice the blade thickness.
[0143]
Accordingly, the propagation of the vibration of the vibration member 22 by the vibration means 23 is suppressed from being attenuated in the nip portion, and can be transmitted to the blade nip portion which directly acts on the cleaning of the toner at substantially the same level. In addition to good cleaning, the driving conditions of the vibrating means 23 can be set to a voltage and a frequency within a range in which heat generation of the piezoelectric element does not matter, so that spherical and small-diameter toner can be cleaned.
[0144]
Next, the driving conditions of the vibration means 23 and the amount of vibration of the nip caused by the blade member 21 will be described.
As the piezoelectric element constituting the vibrating means 23, a piezoelectric element having a thickness of 0.3 to 1.0 mm, a vertical and horizontal dimension within a range of 5 to 20 and mm is used, and the vibration member 22 and the blade member 21 are used. An experiment was conducted on the driving conditions and cleaning performance of the piezoelectric element.
[0145]
As a result, the driving condition of the piezoelectric element is set to a frequency of 17 kHz to 50 kHz, and the amount of vibration displacement is set to 0.1 to 4 μm at the nip portion of the blade tip. It was confirmed that the cleaning mechanism described with reference to FIG. 1 provided the cleaning performance of spherical and small-diameter toner.
[0146]
Accordingly, a stable effect can be obtained by setting at least the vibration amount given to the nip portion to a value smaller than the pressing amount d. That is, the vibration is transmitted to the image carrier 11 from the blade member 21 due to the vibration of the blade member 21, and the frictional force between the blade portion 21 and the image carrier 11 is reduced by the vibration. The phenomenon that the cut surface turns up is eliminated. As a result, entry of the spherical toner and the small-diameter toner into the blade nip is prevented, and cleaning failure of the spherical toner and the small-diameter toner does not occur.
[0147]
At the same time, the vibration of the blade member 21 and the transmission of the vibration from the blade member 21 to the image carrier 11 can vibrate the spherical toner itself, and the toner actively vibrates on the surface of the image carrier 11, and Adhesive force with the carrier 11 is lost, and cleaning performance is improved.
[0148]
Further, the vibrating toner group in the vicinity of the nip portion acts as a barrier (vibrating toner wall) to prevent the subsequent intrusion of the toner on the image carrier 11, and a spherical shape close to a true sphere As for the toner, no cleaning failure occurs.
[0149]
Here, the average particle diameter of the toner is generally 8 to 10 μm, and recently, the diameter has been reduced at the same time as the spherical shape by the production method by polymerization, and the toner having a particle diameter of about 5 μm has been used. In order to obtain the cleaning effect, the vibration displacement amount at the blade tip nip may be equal to or less than the average particle diameter of the toner, and may be equal to or less than 1/10 of the average particle diameter of the toner depending on the driving frequency. It was confirmed that a sufficient effect was obtained.
[0150]
Further, as described above, the vibration of the blade member 21 causes the vibration to be transmitted to the image carrier 11, thereby preventing the cut surface from being turned up. At the same time, the vibration of the image carrier 11 causes the surface of the image carrier 11 near the blade to be removed. Vibration is transmitted to the toner. By setting the frequency of the drive signal for the piezoelectric element constituting the vibration means 23 to 17 kHz to 50 kHz and obtaining a vibration displacement amount of 0.1 to 4 μm in the blade tip nip portion, as shown in FIG. It has been confirmed that vibration can be applied even over a range of several toners in the vicinity that is not directly in contact with the blade member 21.
[0151]
In this manner, by applying the vibration of the vibrating member with the vibration amount smaller than the pressing amount of the blade member against the image carrier by the vibrating means, the tip of the blade member is not turned up, and the vibration of the blade member is applied to the toner. The vibration is transmitted directly from the blade member to the image carrier, and the toner in the vicinity of the blade vibrates actively on the surface of the image carrier, losing the adsorption force, improving the cleaning performance, and improving the cleaning performance. It is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which a gap is formed and toner slips through, so that reliable cleaning performance can be obtained.
[0152]
In this case, by making the amount of vibration smaller than the average particle diameter of the toner, it is possible to more reliably suppress the occurrence of a phenomenon in which a gap is formed by vibration due to vibration and the toner slips through.
[0153]
Also, by virtue of the vibration of the blade member, the toner that is not in direct contact with the blade member is also configured to be vibrated, so that it is particularly possible to clean an area where the linear velocity of the image carrier is high, and particularly, a spherical and small-diameter toner is used. A high-speed and high-quality image forming apparatus can be obtained.
[0154]
Next, a second embodiment of the vibration blade 20 of the cleaning device 16 will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, a plate-like piezoelectric element is used as the vibrating means 23 in the same manner as in the above-described embodiment, and a thin portion 22b is formed on the vibration member 22 by thinning a portion corresponding to a region where the piezoelectric element is joined. Only the part is easily elastically deformed. The blade member 21 is a urethane blade member, and the vibrating member 22 has the blade member 21 joined to the distal end region, and determines the contact angle θ of the blade member 21 to the image carrier 11 and the amount of biting (pressing amount) d. The configuration is the same as the configuration in FIG.
[0155]
Thereby, the rigidity of the distal end region of the vibration member 22 to which the blade member 21 is attached can be increased, and the natural frequency can be set high, so that the distal end portion of the vibration member 22 in the width direction of the blade member 21 extends to the high frequency region. Vibration can be made uniform and high-performance cleaning without cleaning unevenness can be performed. Since the vibrating member 22 is thinned only in a portion corresponding to the region where the piezoelectric elements are joined, the natural frequency of the entire vibrating blade 20 can be kept high, and it is possible to vibrate up to a high frequency.
[0156]
The vibration member 22 has a plurality of cutout regions (lightening portions) 22d in the width direction between the plurality of vibration means 23. Thereby, the efficiency of the bending deformation of the vibration member 22 toward the distal end by the piezoelectric element (vibration means 23) is further improved, and the blade member 21 can be vibrated more efficiently.
[0157]
Here, with respect to the vibrating blade 20 (cleaning blade) of this embodiment, the result of measuring the actual vibration displacement amount of the nip portion will be described with reference to FIGS.
[0158]
The conditions for measuring the blade nip surface displacement shown in FIG. 13 are as follows: the width of the blade member 21 is A3 size width, the nip pressing amount d against the image carrier 11 is 50 μm, and the plurality of piezoelectric elements (vibration means 23 ), A common drive signal Pv is applied, and the drive signal Pv has four steps of a voltage of 220 V and a frequency of 10 to 40 kHz. The piezoelectric element used had a thickness of 0.3 mm and a length and width of 7 × 10 mm. The vibration displacement meter used for the measurement was an AT0021 laser Doppler vibrometer manufactured by Graphtec, with a beam diameter of Φ12 μm.
[0159]
From this result, it can be understood that the cleaning blade corresponding to the A3 width can obtain a substantially uniform displacement in the width direction, and it is possible to clean spherical and small-diameter toner without turning up the cut surface of the blade.
[0160]
FIG. 14 shows the result of the measurement in the same manner as described above, except that the drive voltage of the drive signal Pv applied to the piezoelectric element is set to 80V. In this case as well, the displacement is lower than the above, but when the linear velocity of the image carrier is relatively low, the performance is sufficient to reduce the frictional force, and it is possible to clean the spherical and small diameter toner.
[0161]
Next, a third embodiment of the vibration blade 20 of the cleaning device 16 will be described with reference to FIG.
In this embodiment, a plate-like piezoelectric element is used as the vibration means 23, and two piezoelectric elements (vibration means 23) are provided on both surfaces of the vibration member 22. The two piezoelectric elements (vibration means 23) are set so that, when a voltage is applied, one is expanded in the plane direction and the other is deformed in the direction contracted in the plane direction.
[0162]
As a result, the vibration member 22 can be deflected with twice the force, and the overall rigidity increases, so that the natural frequency can be increased.
[0163]
Next, a fourth embodiment of the vibration blade 20 of the cleaning device 16 will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, a laminated piezoelectric element is used as the vibration means 33 for applying vibration to the vibration member 22. Since the laminated piezoelectric element has a high natural frequency of 50 to 100 kHz and a very large displacement force, the laminated piezoelectric element is high even when the thickness of the vibration member 22 is increased by using the laminated piezoelectric element. A configuration capable of responding up to the frequency becomes easy.
[0164]
Here, the laminated piezoelectric element constituting the vibration means 33 has, for example, a 100 μm-per-layer piezoelectric layer 33 a and an internal electrode 33 b alternately laminated, and the internal electrodes 33 b are alternately drawn to both end faces and are connected to an end face electrode (external electrode). Electrodes), and uses a displacement in the d33 direction, which is a displacement in the laminating direction.
[0165]
It is to be noted that a configuration in which a displacement in a plane direction perpendicular to the laminating direction of the plurality of laminated layers using the laminated piezoelectric element, that is, a displacement in the d31 direction may be used. And the cost of the driver (drive circuit) can be reduced. When this configuration is adopted, the configuration is the same as that of FIG. 16 except for the laminated piezoelectric element constituting the vibration means 23.
[0166]
Here, the vibrating member 22 is a thin plate that can be elastically deformed, and the fixed end of the vibrating member 22 is fixed to a fixing member 35 that is a highly rigid holder having a support portion 35a that faces the vibrating member 22. The laminated piezoelectric element, which is the vibration means 33, is disposed between the supporting portion 35 a of the member 35 and the vibration member 22. The blade member 21 is disposed in the distal end region of the vibrating member 22 opposite to the vibrating means 233 so that the vibration from the vibrating means 33 is transmitted through the vibrating member 22.
[0167]
In this manner, by providing the vibration means between the fixed portion and the vibration member, vibration can be efficiently transmitted to the vibration member.
[0168]
Further, as shown in FIG. 17, a plurality of vibration means 33 are provided in the width direction of the image carrier 1. In the case of the blade member 21 having a relatively small width, a single vibrating means 33 may be used if a laminated piezoelectric element having a large sectional area is used.
[0169]
Next, a fifth embodiment of the vibration blade 20 of the cleaning device 16 will be described with reference to FIG.
In this embodiment, the vibrating member 32 is thickened to increase rigidity, and a U-shaped concave portion 32a that sandwiches the vibrating means 33 using a laminated piezoelectric element is formed. A multi-layer piezoelectric element utilizing the same displacement in the d33 direction as in the embodiment is arranged.
[0170]
Then, a vibration groove 32c is provided so that a portion 32b is thinned so that the tip end of the vibration member 32 is efficiently vibrated by the vibration means 33. Further, the blade member 21 is thinned so that the vibration from the vibration member 32 is easily transmitted.
[0171]
Thereby, the rigidity of the portion of the vibration member 32 to which the blade member 21 is attached can be increased, and the vibration can be transmitted to the blade member 21 more efficiently.
[0172]
Next, results of a cleaning experiment using the cleaning device according to each of the above-described embodiments will be described.
In this experiment, a spherical toner having a circularity of 0.98 or more was used as the toner. The circularity is represented by the definition shown in FIG. 19, and a toner having a circularity of 0.98 or more is almost a true sphere.
[0173]
0.1 mg / cm adhesion amount to the image carrier 11 ² The evaluation was performed using the halftone image of (1) and using the drive voltage and the drive frequency applied to the vibration means 23 as parameters, and measuring the displacement of the blade tip with a laser Doppler meter.
[0174]
When the vibration means 23 is not driven, that is, when no vibration is applied, it is naturally impossible to perform cleaning from the beginning, but the displacement amount is 0.1 μm or more and the vibration period is removed from the image carrier 1. The cleaning was possible in all of the embodiments as long as the time is two to three times or less of the passage period of the toner. Further, with respect to the frequency, the noise caused by the vibration was anxious in the audible range below 17 kHz, but there was no problem with the sound above 17 kHz, and the cleaning property was good.
[0175]
Initially, it was found that it was possible to clean toner having a shape close to a perfect sphere. Then, durability was evaluated.
[0176]
(Comparative experiment)
Using an image forming apparatus provided with the above-described cleaning devices of the first to fifth embodiments and an image forming apparatus using conventional blade cleaning (the configuration shown in FIG. 22), the cleaning performance and the damage to the image carrier are described. Comparative evaluation was performed.
[0177]
For the evaluation, a pulverized toner and a spherical toner were used, and the number of sheets where cleaning failure occurred and the amount of film shaving of the image carrier at the time of passing 50,000 sheets were measured.
[0178]
As the spherical toner, a toner having a circularity of 0.980 according to the definition shown in FIG. 19 was used. Further, the A3 paper longitudinal direction is used as the paper size, and the amount of the developing toner adhered to the image carrier 11 to be cleaned by the blade is 0.1 mg / cm ² Was used. The evaluation was performed at a temperature of 10 ° C. and a humidity of 30%. Table 1 shows the results of these evaluations.
[0179]
[Table 1]

[0180]
As a result of this comparative evaluation, it can be seen that the cleaning method in which vibration is applied by the configuration of the present invention is also applicable to spherical toner, and damage to the image carrier is less than half as compared with the conventional blade cleaning method. .
[0181]
Next, the circularity, cleaning property and transfer rate of the toner were evaluated.
First, a specific example (embodiment) of the toner used for evaluation will be described. The toner used in the first invention is not limited to these examples. In addition, in the description of toner production shown in the following examples, the amounts (parts) of each component are all based on weight.
[0182]
[Toner A] (Example of suspension polymerization, high circularity)
To 40 parts by weight of styrene monomer, 20 parts by weight of carbon black MA100 (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.) and 0.5 parts by weight of 2,2'-azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator were added, and a three-one motor driven stirring blade and a cooler were added. The flask was placed in a 500 ml four-neck separable flask equipped with a gas inlet tube and a thermometer, stirred at room temperature for 30 minutes under a nitrogen stream, and the flask was purged with nitrogen. Thereafter, the mixture was stirred in a water bath at 70 ° C. for 6 hours at 60 rpm to obtain a graft carbon black.
[0183]
Next, the following mixture was dispersed in a ball mill for 10 hours.
Styrene monomer 50.0 parts by weight
14.5 parts by weight of n-butyl methacrylate
0.5 parts by weight of 1,3-butanediol dimethacrylate
t-butylacrylamidesulfonic acid 3.0 parts by weight
2.0 parts by weight of low molecular weight polyethylene
(Mitsui High Wax 210P, manufactured by Mitsui Petrochemical Company)
30.0 parts by weight of the graft carbon black
[0184]
After dissolving 1 part by weight of 2,2'-azobisisobutyronitrile and 1 part by weight of sodium nitrite in this dispersion, 250 parts by weight of a 2% aqueous solution of polyvinyl alcohol was added thereto. Was stirred at 6000 rpm for 10 minutes to obtain a suspension.
[0185]
The above suspension was placed in a 500 ml four-neck separable flask equipped with a three-one motor driven stirring blade, a cooler, a gas inlet tube, and a thermometer, and stirred at room temperature for 30 minutes under a nitrogen stream to remove oxygen in the flask. Replaced with nitrogen. Thereafter, the mixture was stirred in a 70 ° C. water bath at 90 rpm for 8 hours to complete the polymerization, thereby preparing suspension-polymerized particles. 100 parts by weight of the particles were redispersed in a mixed solution of water / methanol = 1/1 (weight ratio) so as to have a solid content of 30%, and 3 parts by weight of zinc ditertiarybutylsalicylate as a charge control agent was added, followed by stirring. Thereafter, filtration and drying were performed to obtain colored particles.
[0186]
To 95 parts by weight of the obtained colored particles, 3 parts by weight of silica and 2 parts by weight of titanium oxide particles were mixed with a Henschel mixer for 2 minutes and sieved to obtain a toner.
[0187]
This toner is referred to as “toner A”. The circularity of Toner A was 0.985. The weight average particle diameter of the toner A was 5.81 μm.
[0188]
Then, 5 parts by weight of the toner A was mixed with 95 parts by weight of a silicone coat carrier (magnetite core material) having a weight average particle diameter of 50 μm by a rocking mixer to obtain a two-component developer.
[0189]
[Toner B] (Example of dispersion polymerization, high circularity)
3.5 parts by weight of a methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer (molecular weight: 40,000, manufactured by GAF) and 100 parts by weight of methanol were placed in a 500 ml four-necked flask equipped with stirring blades and a cooler. The mixture was stirred at 2 ° C. for 2 hours to completely dissolve the methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer to prepare a dispersion stabilizer. After that, it was cooled to room temperature and the following was charged.
[0190]
60.0 parts by weight of styrene
Methyl methacrylate 40.0 parts by weight
t-dodecyl mercaptan 0.06 parts by weight
1,3-butanediol dimethacrylate 0.5 parts by weight
[0191]
While stirring these, the inside of the flask was purged with nitrogen gas, and stirring (100 rpm) was continued gently for about 1 hour until the residual oxygen concentration in the system became 0.1%. After raising the temperature of the thermostatic bath to 60 ° C., polymerization was continued for 24 hours using 0.2 parts by weight of 2,2′-azobisisobutyronitoyl as an initiator. After 15 minutes from heating, the liquid began to become cloudy, and was a stable dispersion that became cloudy even after polymerization for 24 hours. A part of the sample was subjected to measurement by an internal standard method by gas chromatography, and as a result, it was confirmed that the polymerization rate was 95%.
[0192]
When the obtained dispersion was cooled and centrifuged at 2,000 rpm with a centrifuge, the polymer particles were completely settled and the upper liquid was transparent. The supernatant was removed, and 200 g of methanol was newly added, followed by stirring and washing for 1 hour. The operation of centrifuging and washing with methanol was repeated and filtered. The product separated by filtration was dried under reduced pressure at 50 ° C. for 24 hours to obtain white powdery resin particles in a yield of 90%.
[0193]
Next, 2 parts by weight of Oil Black 860 (manufactured by Orien Chemical Co., Ltd.) was dissolved by heating in 100 parts by weight of methanol, then cooled and filtered with a filter of about 1 μm to prepare a dye solution.
[0194]
Next, 30 parts by weight of polymer particles were added to and dispersed in the filtrate, and the mixture was heated and stirred at 50 ° C. for 1 hour. Thereafter, the dispersion was cooled to room temperature and filtered to obtain a dispersion of colored resin fine particles. Subsequently, zinc ditertiarybutylsalicylate as a charge control agent was dissolved in a mixed solvent of water / methanol (1/1), and 2 parts by weight was added to 100 parts by weight of the colored resin particles. After stirring for 1 hour, the mixture was filtered and dried to obtain colored particles.
[0195]
To 95 parts by weight of the obtained colored particles, 3 parts by weight of silica and 2 parts by weight of titanium oxide particles were mixed with a Henschel mixer for 2 minutes and sieved to obtain a toner.
[0196]
This toner is referred to as “toner B”. The circularity of Toner B was 0.983. The weight average particle size of the toner B was 5.52 μm. Then, a two-component developer was prepared in the same manner as the toner A.
[0197]
[Toner C] (Example of dissolution suspension method, high circularity)
(Synthesis of toner binder)
724 parts of bisphenol A ethylene oxide 2 mol adduct, 276 parts of terephthalic acid and 2 parts of dibutyltin oxide are put in a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer and a nitrogen introducing pipe, and subjected to polycondensation at 230 ° C. for 8 hours at normal pressure. The reaction was further performed at a reduced pressure of 10 to 15 mmHg for 5 hours to obtain a polyester resin having a peak molecular weight of 5300. 100 parts of this polyester resin was dissolved and mixed in 100 parts of ethyl acetate to obtain a solution of a toner binder in ethyl acetate.
[0198]
(Create toner)
200 parts of the above ethyl acetate solution of the toner binder, 5 parts of carnauba wax, 4 parts of copper phthalocyanine blue pigment and 1 part of zinc ditertiary butylsalicylate were placed in a closed pot, and 1 part of zinc ditertiary butyl salicylate was added thereto using zirconia beads of 5 mm in diameter. The dispersion was dispersed in a ball mill for an hour to obtain a toner composition.
[0199]
In a beaker, 600 parts of ion-exchanged water, 6 parts of partially saponified polyvinyl alcohol, and 0.3 part of sodium dodecylbenzenesulfonate were added and uniformly dissolved and dispersed.
[0200]
Next, while maintaining the internal temperature of the beaker at 20 ° C. and stirring at 12,000 rpm with a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.), the toner composition was charged and emulsified with stirring for 3 minutes. Then, the mixed solution was transferred to a flask equipped with a stir bar and a thermometer, and 0.3 parts of sodium lauryl sulfate was added, followed by stirring and dissolving at room temperature for 30 minutes. Then, the solvent was removed at 30 ° C. under a reduced pressure of 50 mmHg. Analysis of the dispersion by gas chromatography revealed that the residual ethyl acetate was 50 ppm based on the toner particles. 120 parts of 35% concentrated hydrochloric acid was added to dissolve the tricalcium phosphate, followed by filtration. The obtained cake was repeatedly re-dispersed in distilled water and filtered three times, and then dried under reduced pressure at 40 ° C. for 24 hours. Then, colored particles were obtained.
[0201]
To 95 parts by weight of the obtained colored particles, 3 parts by weight of silica and 2 parts by weight of titanium oxide particles were mixed with a Henschel mixer for 2 minutes and sieved to obtain a toner.
[0202]
This toner is referred to as “toner C”. The circularity of Toner C was 0.980. The weight average particle diameter of the toner C was 5.41 μm. Then, a two-component developer was prepared in the same manner as the toner A.
[0203]
[Toner D] (Comparative example using pulverized toner; low circularity)
After thoroughly mixing the following raw materials with a Henschel mixer, the mixture was kneaded with a small two-roll mill at 150 ° C. for 2 hours.
Binder resin (styrene-methyl acrylate copolymer) 100.0 parts by weight
Colorant (Carbon Black # 44, manufactured by Mitsubishi Carbon Corporation) 10.0 parts by weight
Charge control agent (zinc ditertiary butylsalicylate) 2.0 parts by weight
(Orient Chemical Bontron E-84)
Carnauba wax 5.0 parts by weight
[0204]
The obtained kneaded material was roughly pulverized by a pulverizer equipped with a 2 mm screen, pulverized by a laboratory jet, and classified by 100 MZR to obtain colored particles.
[0205]
To 95 parts by weight of the obtained colored particles, 3 parts by weight of silica and 2 parts by weight of titanium oxide particles were mixed with a Henschel mixer for 2 minutes and sieved to obtain a toner.
[0206]
This toner is referred to as “toner D”. The circularity of Toner D was 0.930. The weight average particle diameter of the toner D was 5.73 μm. Then, a two-component developer was prepared in the same manner as the toner A.
[0207]
[Toner E] (Comparative example by mechanical treatment of pulverized toner; slightly circularity)
The colored particles obtained in Production Example of Toner D were treated at 12,000 rpm for 10 minutes using a hybridizer manufactured by Nara Machinery to obtain colored particles.
[0208]
To 95 parts by weight of the obtained colored particles, 3 parts by weight of silica and 2 parts by weight of titanium oxide particles were mixed with a Henschel mixer for 2 minutes and sieved to obtain a toner.
[0209]
This toner is referred to as toner E. The circularity of Toner E was 0.945.
The weight average particle diameter of the toner E was 5.21 μm. Then, a two-component developer was prepared in the same manner as the toner A.
[0210]
[Toner F] (Example of mechanical treatment of pulverized toner, slightly circularity)
The colored particles obtained in Production Example of Toner D were treated at 12,000 rpm for 30 minutes using a hybridizer manufactured by Nara Machinery to obtain colored particles.
[0211]
To 95 parts by weight of the obtained colored particles, 3 parts by weight of silica and 2 parts by weight of titanium oxide particles were mixed with a Henschel mixer for 2 minutes and sieved to obtain a toner.
[0212]
This toner is referred to as “toner F”. The circularity of Toner F was 0.968. The weight average particle diameter of the toner F was 5.26 μm. Then, a two-component developer was prepared in the same manner as the toner A.
[0213]
[Toner G] (Example of heat treatment of pulverized toner; high circularity)
The colored particles obtained in the production example of the toner D are treated twice using a surffusion system manufactured by Nippon Pneumatic Co., Ltd. at a heat treatment temperature of 250 ° C., a hot air flow of 1000 l / min, and a supply air flow of 100 l / min to obtain colored particles. Was.
[0214]
To 95 parts by weight of the obtained colored particles, 3 parts by weight of silica and 2 parts by weight of titanium oxide particles were mixed with a Henschel mixer for 2 minutes and sieved to obtain a toner.
[0215]
This toner is referred to as “toner G”. The circularity of Toner G was 0.970. The weight average particle size of the toner G was 5.56 μm. Then, a two-component developer was prepared in the same manner as the toner A.
[0216]
Using the toners A to G described above, transferability and cleaning property in the image forming apparatus according to the present invention were evaluated.
[0219]
The conditions of charging and development were as follows, and were constant at the time of evaluation.
Operating speed: 200mm / sec
Image carrier: Amorphous silicon photoreceptor Thickness 30 μm
(However, at the time of evaluation of the amount of film scraping, evaluation was performed by OPC having an equivalent film thickness.)

[0218]
Further, as described above, the application of the drive voltage to the piezoelectric element constituting the vibrating means of the vibrating blade according to the present invention amplifies the function generator for generating the pulse signal and the signal generated from the function generator. In order to confirm the voltage actually applied to the piezoelectric element, the amplified voltage was branched and monitored by an oscilloscope.
[0219]
The evaluation of the cleaning property aimed at by the present invention and the transfer rate improved when the spherical toner was used were evaluated as follows.
(Transfer rate evaluation)
In the evaluation (measurement) of the transfer rate, the operation is stopped while the solid image is being output on the surface of the image carrier, and the toner images between the developing section and the transfer section and between the transfer cleaning section are removed. The image was transferred to white paper with a scotch tape (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), and measured with a Macbeth reflection densitometer RD514.
[0220]
At this time,
Tape density between development part and transfer part: Ddt
Tape density between transfer part and cleaning part: Dtc
Density of scotch tape transferred to white paper: Dref
The transfer efficiency was calculated by the following equation (1).
[0221]
(Equation 1)

[0222]
(Cleaning evaluation)
The cleaning property was evaluated using a scotch tape in the same manner as the above-described transfer rate.
The toner (transfer residual toner) after the transfer process on the surface of the photoreceptor, which is an image carrier, is transferred to white paper with Scotch tape (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), and the same is similarly transferred with a Macbeth reflection densitometer RD514. Measured, and the difference from the blank (white paper with only scotch tape) 0.01 or less is considered good (marked “評価” in the evaluation result table), High) was NG (defective).
[0223]
(Comparison based on differences in circularity of toner)
The evaluation was performed using an image forming apparatus equipped with the vibration blade 20 (FIGS. 8 and 9) according to the second embodiment described above. Since it is difficult to determine the quality of the cleaning at the beginning of the image forming operation, it is difficult to judge the quality of the A3 paper using the conventional blade cleaner and the toner C made by the solution suspension polymerization. The evaluation after 50,000 sheets was performed using the toners A to G described above.
[0224]
As the blade cleaner, a conventional blade (thickness of the blade portion: 3 mm) and the vibrating blade 20 according to the second embodiment (thickness of the vibration member: 0.3 mm, thickness of the blade member: 0.2 mm) were used. In both cases, the pressure (contact pressure) of pressing against the photoconductor (image carrier 11) is 70 g / cm. ² Unified. In both cases, the blade member was made of polyurethane rubber. The hardness as a bulk was about 70 ° according to JIS-A. A drive voltage having a voltage Vpp of 20 V and a frequency of 20 kHz was applied to all the laminated piezoelectric elements 33 of the vibrating blade 20 according to the second embodiment.
[0225]
The actual output is 0.1 mg / cm ² Is prepared, and this is output for 50,000 A3 sheets in the vertical direction. When the output of 50,000 sheets has been completed, an image pattern that becomes a solid image is output and evaluated halfway as shown in the above-described methods of measuring the transfer rate and the cleaning rate.
[0226]
Table 2 shows the above evaluation results. In addition, "the blade of the present invention" in the column of the cleaning property in Table 2 means the vibrating blade 20 according to the fourth embodiment as described above. Also, "NG1" indicates that the background stain due to poor cleaning has occurred on the paper at about 1,000 sheets output, and "NG2" indicates that the background stain due to poor cleaning has occurred on the paper at about 3000 sheets output. “NG3” means that about 2500 sheets have been output, and that soiling due to poor cleaning has occurred on the paper.
[0227]
[Table 2]

[0228]
From Table 2, it can be seen that the cleaning performance of the toners D and E, which are pulverized toners, is maintained even with the conventional blade having no vibration. It can be seen that the blade does not maintain the cleaning function.
[0229]
Regarding the transfer rate, as described above, a transfer having a high circularity shows a high transfer efficiency of about 95%, and from this point, it can be predicted that a high image quality is obtained. Is as low as around 90%. Although the toners D and E, which were good in terms of cleanability, have good cleanability, the transfer rates are low in comparison, and it can be seen that they are not preferable in terms of image quality.
[0230]
As is clear from Table 2, in the present invention, the occurrence of cleaning failure can be prevented compared to the conventional blade cleaning due to the vibration of the blade portion for the spherical toner having a high circularity. Also, it can be seen that the cleaning property can be maintained by repeated use.
[0231]
Next, a process cartridge according to the present invention including the cleaning device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic sectional view of the process cartridge.
[0232]
The process cartridge 50 includes a plurality of components, such as an image carrier 51, a charging unit 52, a developing unit 54, and a cleaning device 56 according to the present invention, which are integrally connected as a process cartridge. The process cartridge is configured to be detachable from a main body of an image forming apparatus such as a copying machine or a printer.
[0233]
By providing the cleaning device 56 in a detachable process cartridge, the maintenance can be improved and the unit can be easily exchanged with another device.
[0234]
Next, a color image forming apparatus using the process cartridge according to the present invention will be described with reference to FIG.
This image forming apparatus is a color image forming apparatus in which the above-described process cartridges 50 of respective colors are juxtaposed along a transfer belt (image carrier) 61 extending horizontally.
[0235]
Four process cartridges 50 are arranged for each of yellow, magenta, cyan, and black. The developed toner on the image carrier 61 developed by each process cartridge 50 is sequentially transferred to a transfer belt 61 to which a horizontally extending transfer voltage is applied.
[0236]
In this manner, the images of yellow, magenta, cyan, and black are formed, transferred onto the transfer belt 61 in a multiplex manner, and transferred collectively to the transfer material 18 by the transfer unit 62. Then, the multiple toner image on the transfer material 18 is fixed by a fixing device (not shown). Although the process cartridges 50 have been described in the order of yellow, magenta, cyan, and black, they are not specified in this order and may be arranged in any order.
[0237]
Normally, a color image forming apparatus has a plurality of image forming units, so that the apparatus becomes large. In addition, when each unit such as cleaning or charging is broken down individually or when the replacement time comes due to the end of its life, the device is complicated and the replacement of the unit is very troublesome.
[0238]
Therefore, as in the present embodiment, the components of the image bearing member, the charging means, and the developing means are integrally connected as a process cartridge 50, so that a small and highly durable color which can be replaced by a user. An image forming apparatus can be provided.
[0239]
【The invention's effect】
As described above, according to the cleaning device of the present invention, one or a plurality of vibration units are used to clean toner having a circularity of 0.96 to 1.00 remaining on the surface of the image carrier. Since the blade member is attached to the attached vibration member and a novel cleaning mechanism is employed, the spherical toner having a circularity of 0.96 to 1.00 can be favorably cleaned.
[0240]
According to the image forming apparatus of the present invention, since the cleaning device of the present invention is provided, even if a circular toner is used, there is no defective cleaning, and a high-quality image can be formed.
[0241]
According to the process cartridge of the present invention, since the cleaning device of the present invention is provided, even if circular toner is used, there is no defective cleaning, and a high-quality image can be formed.
[0242]
According to the image forming apparatus of the present invention, since the plurality of process cartridges of the present invention are provided, even if a circular toner is used, there is no cleaning failure, and a high-quality color image can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a cleaning mechanism of a cleaning device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present invention including the cleaning device according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a main part of a vibrating blade of a cleaning device of the image forming apparatus.
FIG. 4 is an enlarged explanatory view of a main part of FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory front view of the vibrating blade.
FIG. 6 is an explanatory view of the vibrating blade as viewed from a distal end side.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a drive system for the cleaning device.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining another configuration of the cleaning device.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a contact angle and a pressing amount of a blade member;
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an amount of protrusion of a vibration member and a blade member;
FIG. 11 is an explanatory view for explaining a second embodiment of the cleaning device according to the present invention;
FIG. 12 is an explanatory diagram of the cleaning device in an image carrier width direction.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a measurement result of a displacement amount of a blade nip portion in the cleaning device.
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating another measurement result of the displacement amount of the blade nip in the cleaning device.
FIG. 15 is an explanatory view for explaining a third embodiment of the cleaning device according to the present invention;
FIG. 16 is an explanatory view for explaining a fourth embodiment of the cleaning device according to the present invention;
FIG. 17 is an explanatory diagram of the cleaning device in a width direction of the image carrier.
FIG. 18 is an explanatory diagram for describing a fifth embodiment of the cleaning device according to the present invention;
FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the circularity of toner;
FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining a process cartridge according to the present invention;
FIG. 21 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present invention including the process cartridge according to the present invention.
FIG. 22 is an explanatory diagram for explaining a conventional cleaning blade.
FIG. 23 is an enlarged explanatory view of a main part showing a state when the image carrier of the cleaning blade is moving.
FIG. 24 is an explanatory view for explaining a cleaning mechanism of the pulverized toner using the cleaning blade;
FIG. 25 is an explanatory diagram for explaining a stick-slip motion in a cleaning mechanism of the pulverized toner using the cleaning blade.
FIG. 26 is an explanatory diagram illustrating the mechanism of occurrence of defective cleaning of spherical toner using the cleaning blade.
FIG. 27 is an explanatory view illustrating the mechanism of occurrence of defective cleaning of spherical toner using the cleaning blade.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Blade member, 11 ... Image carrier, 20 ... Vibration blade, 21 ... Blade member, 22 ... Vibration member, 23 ... Vibration means, 50 ... Process cartridge.

Claims

A cleaning device for cleaning toner having a circularity of 0.96 to 1.00 remaining on the surface of the image carrier, wherein the surface of the image carrier is attached to a vibrating member to which one or a plurality of vibration units are attached. A cleaning device, wherein a blade member capable of contacting the cleaning device is mounted.

2. The cleaning device according to claim 1, wherein the tip of the blade member does not turn up in the moving direction of the image carrier due to the vibration of the vibrating means.

2. The cleaning device according to claim 1, wherein when performing a cleaning operation at a setting in which the tip of the blade member is further pressed from a contact position with the image carrier, the vibration amount of the vibration member by the vibrating unit is smaller than the pressing amount. A cleaning device characterized by being small.

4. The cleaning device according to claim 3, wherein the magnitude of vibration of the vibrating member by the vibrating means is smaller than an average particle diameter of the toner.

5. The cleaning device according to claim 1, wherein when the cleaning operation is performed with the tip of the blade member further pressed from a contact position with the image carrier, the blade member directly contacts the blade member by vibration of the blade member. 6. A cleaning device characterized in that vibration is applied to toner that has not been cleaned.

6. The cleaning device according to claim 1, wherein the toner remaining on the image carrier is a toner produced by a polymerization method.

7. The cleaning device according to claim 1, wherein a surface of the blade member facing the image carrier has a contact angle formed by contacting the image carrier, and a moving direction of the image carrier. The cleaning device is characterized in that a blade contact angle opens from a contact position.

7. The cleaning device according to claim 1, wherein a contact angle between a surface of the blade member facing the image carrier and an image carrier is in a range of 0 ° to 50 °. A cleaning device characterized by the above-mentioned.

9. The cleaning device according to claim 1, wherein a pressing force of the blade member against the image carrier is given by the vibration member.

10. The cleaning device according to claim 1, wherein said vibrating means is a piezoelectric element.

The cleaning device according to claim 10, wherein one end of the vibrating member is a fixed end, the blade member is attached to the other end, and a plate-like piezoelectric element is provided between the fixed end of the vibrating member and the blade member mounting end. A cleaning device characterized by the above-mentioned.

12. The cleaning device according to claim 11, wherein the vibration member generates bending vibration due to expansion and contraction of the plate-shaped piezoelectric element in a plate surface direction.

The cleaning device according to claim 10, wherein a piezoelectric element is provided between the fixed member facing the vibration member and the vibration member.

14. The cleaning apparatus according to claim 13, wherein the piezoelectric element is a stacked piezoelectric element, and applies a displacement in a direction d33 to the vibration member.

14. The cleaning device according to claim 13, wherein the piezoelectric element is a laminated piezoelectric element, and applies a displacement in a d31 direction to the vibration member.

The cleaning device according to any one of claims 1 to 15, wherein the rigidity of the vibration member is higher than the rigidity of the blade member, and an amount of protrusion of the tip of the blade member from the vibration member is smaller than a thickness of the blade member. A cleaning device characterized by being at most twice as large.

16. The cleaning device according to claim 1, wherein the rigidity of the vibrating member is higher than the rigidity of the blade member, and the tip of the blade member is substantially the same as or retreats from the end surface of the vibrating member. A cleaning device.

18. The cleaning device according to claim 1, wherein a plurality of vibrating means are arranged at intervals in a width direction of the cleaning device.

An image forming apparatus for forming an image using a toner having a circularity of 0.96 to 1.00, comprising the cleaning device according to any one of claims 1 to 18.

19. A process cartridge including at least one of an image carrier, a charging unit, a developing unit, and a transfer unit and a cleaning unit, wherein the cleaning unit is the cleaning device according to any one of claims 1 to 18. Process cartridge.

An image forming apparatus for forming a color image, comprising a plurality of the process cartridges according to claim 20.