JP2004287329A - Image forming apparatus, process cartridge, and toner - Google Patents

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武志 内谷
Toshio Koike
寿男 小池
Masahito Yanagida
雅人 柳田
Takashi Shintani
剛史 新谷
Naohiro Kumagai
直洋 熊谷
Masami Tomita
正実 冨田
Atsushi Sanpei
敦史 三瓶
Hiroyasu Nagashima
弘恭 長島
Masanori Kawasumi
正則 川隅
Eisaku Murakami
栄作 村上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tandem type image forming apparatus in which a cleaning device for preventing adhesion of residual toner after transfer on a photoreceptor drum to a charging roller is not disposed and which suppresses reverse transfer of the residual toner after transfer on the photoreceptor drum to a photoreceptor drum on the downstream side through a surface moving member such as an intermediate transfer belt, and to provide toner used in the apparatus. <P>SOLUTION: The tandem type image forming apparatus comprises a temporary holding device 40 which recovers reversely charged toner T<SB>1</SB>out of the residual toner remaining on a photoreceptor drum 1 after transfer with a transfer device 6 from the drum 1, holds the toner T<SB>1</SB>and returns the held residual toner after transfer to the drum 1, and recovery devices 5, 6 which recover normally charged toner T<SB>0</SB>passed through a charging region formed between a charging roller 3a and the drum 1 from the drum 1, wherein the temporary holding device 40 applies DC and AC biases. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスの画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジ、トナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
潜像担持体と、これに接触しつつ移動する中間転写体又は記録部材との間に転写電界を形成することで、潜像担持体上のトナー像を転写する静電転写方式を採用する画像形成装置では、転写後の潜像担持体表面に転写しきれない転写残トナーが残留する。この転写残トナーが除去されないまま、その潜像担持体が次の画像形成工程に供されると、その転写残トナー上の電荷はレーザ光が照射されても電荷がアースされないために、ハーフトーン部又はベタ部に白点が表れた異常画像の原因となる。また、転写残トナーが再度転写領域で転写され、次の画像とともに記録部材上に転写されて二重に画像を形成するという問題がある。
さらに、この転写残トナーは、潜像担持体を各色ごとに備え、複数の潜像担持体を表面移動部材の移動方向に並列させるタンデム型の画像形成装置では、中間転写体又は記録部材を搬送する搬送ベルト等を介して、下流側の潜像担持体に逆に転写して、帯電装置に付着して、帯電むらによる帯電の不均一で白すじ等の異常画像が発生する。転写残トナーが転写領域で潜像担持体から中間転写体等の表面移動部材に転写され、下流側にある潜像担持体まで搬送され、この潜像担持体の転写領域で表面移動部材から潜像担持体に逆に転写（以下、単に「逆転写」）するという問題がある。
【０００３】
そのため、従来は、転写領域から帯電領域までの潜像担持体に対向する位置にクリーニング装置を設け、転写残トナーを除去していた。このようなクリーニング装置は、潜像担持体から回収した転写残トナーを収容する廃トナータンクや、回収した転写残トナーを再利用するためにその転写残トナーを搬送するリサイクルトナー搬送通路などを設けるスペースが必要になるため、画像形成装置が大型化してしまい、また、部品の増加によるコストの上昇を招くという不具合がある。また、タンデム型の画像形成装置では、転写残トナーが複数ある潜像担持体のすべてに個別にクリーニング装置を設ける必要が生じ、装置の大型化及び高コスト化という不具合がある。
【０００４】
このような不具合に対して、クリーニング装置を省いたクリーニングレスの画像形成装置が提案されている。例えば、潜像担持体に残留した転写残トナーを、現像装置を用いて回収する方式（以下、「現像同時クリーニング方式」という。）の画像形成装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。この現像同時クリーニング方式では、クリーニングとは別の目的で設置されている現像装置をクリーニング手段として利用するため、別個独立に上記のようなクリーニング装置を設ける必要がないことで、装置の小型化及び低コスト化に大きく貢献することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０６−０４３７８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記問題を考慮してなされたものであり、その課題は、潜像担持体上の転写残トナーによる帯電ローラへのトナー付着を防止するクリーニング装置を配設しないタンデム型画像形成装置及びこれらに用いられるトナーを提供することを課題とする。また、潜像担持体上の転写残トナーが、表面移動部材を介して、下流側の潜像担持体に逆転写するのを抑えることができるタンデム型画像形成装置及びこれらに用いられるトナーを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、帯電部材を潜像担持体表面に接触又は近接させて潜像担持体を帯電する帯電装置と、潜像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、潜像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置と、潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、潜像担持体に形成されたトナー像を、表面移動部材との間に挟持される記録部材上又は表面移動部材上に転写する転写装置と を備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、転写装置による転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーのうち逆帯電トナーを潜像担持体から回収して保持し、その保持した転写残トナーを潜像担持体に戻す一時保持装置と、帯電部材と潜像担持体との間で形成される帯電領域を通過した正規帯電トナーを潜像担持体から回収する回収装置とを設け、かつ、前記一時保持装置は、直流及び交流バイアスを印加する画像形成装置とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記一時保持装置は、印加する交流バイアスのＶｐ−ｐが２００Ｖ〜３ｋＶの範囲であって、周波数が５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの範囲であり、直流バイアスの電位Ｖｄｃが（１／２）×Ｖｐ−ｐより小さい画像形成装置とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記一時保持装置は、ブラシ状ローラを備える画像形成装置とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記一時保持装置は、ブラシ状ローラのブラシの電気抵抗が１０２〜１０８Ω・ｃｍの範囲にある画像形成装置とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかにに記載の画像形成装置において、前記一時保持装置は、ブラシ状ローラのブラシの太さが１〜２０デニールで、長さが０．３〜４．０ｍｍの範囲にある画像形成装置とする。
【０００８】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記一時保持装置は、ブラシ状ローラが、潜像担持体の軸方向に揺動する画像形成装置とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記一時保持装置は、ブラシ状ローラのブラシの潜像担持体に対する食い込み量が、０．３□□〜３．０ｍｍの範囲にある画像形成装置とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、前記一時保持装置は、ブラシ状ローラが、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂の群から選択される樹脂であって、導電性粒子を含有する画像形成装置とする。
【０００９】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、用いられるトナーの体積平均粒径（Ｄｖ）が３〜８μｍの範囲にあり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）で定義される分散度が１．０５〜１．４０の範囲にある画像形成装置とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、用いられるトナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、かつ 形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある画像形成装置とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、用いられるトナーが、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲であって、長軸ｒ１≧短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を満足する画像形成装置とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、用いられるトナーが、略球形の形状である画像形成装置とする。
請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、作像形成部の現像装置に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び／又は伸長反応させるトナーである画像形成装置とする。
請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置は、少なくとも、潜像担持体と一時保持装置とを一体化したプロセスカートリッジであって、着脱可能にする画像形成装置とする。
【００１０】
請求項１５に記載の発明は、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、転写装置による転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーのうち逆帯電トナーを潜像担持体から回収して保持し、その保持した転写残トナーを潜像担持体に戻す一時保持装置と、帯電部材と潜像担持体との間で形成される帯電領域を通過した逆帯電トナーを潜像担持体から回収する回収装置とを一体化して、画像形成装置に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、前記一時保持装置は、直流又は直流及び交流バイアスを印加するプロセスカートリッジとする。
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、請求項１ないし７のいずれかに記載の一時保持装置を備えるプロセスカートリッジとする。
【００１１】
請求項１７に記載の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、帯電部材を潜像担持体表面に接触又は近接させて潜像担持体を帯電する帯電装置と、潜像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、潜像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置と、潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、潜像担持体に形成されたトナー像を、表面移動部材との間に挟持される記録部材上又は表面移動部材上に転写する転写装置と を備える画像形成装置に用いられるトナーおいて、前記画像形成装置は、転写装置による転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーのうち逆帯電トナーを潜像担持体から回収して保持し、その保持した転写残トナーを潜像担持体に戻す一時保持装置と、帯電部材と潜像担持体との間で形成される帯電領域を通過した逆帯電トナーを潜像担持体から回収する回収装置とを設け、前記トナーは、用いられるトナーの体積平均粒径（Ｄｖ）が３〜８μｍの範囲にあり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）で定義される分散度が１．０５〜１．４０の範囲にあるトナーとする。
請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載のトナーにおいて、前記トナーは、トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、かつ 形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーとする。
請求項１９に記載の発明は、請求項１７又は１９に記載のトナーにおいて、前記トナーは、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲であって、長軸ｒ１≧短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を満足するトナーとする。
請求項２０に記載の発明は、請求項１７ないし１９のいずれかに記載のトナーにおいて、前記トナーは、略球形の形状であるトナーとする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。画像形成装置は、イエロー（以下、「Ｙ」と記す。）、シアン（以下、「Ｃ」と記す。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す。）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す。）の４色のトナーから、カラー画像を形成するものである。
まず、複数の潜像担持体を備え、該複数の潜像担持体を表面移動部材の移動方向に並列させる画像形成装置（以下、「タンデム型」と記す。）の基本的な構成について説明する。この画像形成装置は、潜像担持体として４つの感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。なお、ここではドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ表面移動部材である中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したものであり、また、感光層と保護層との間に中間層を設けても良い。
【００１３】
図２は、感光体ドラムを配設する作像形成部の構成を示す概略図である。なお、作像形成部２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋにおける各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの作像形成部２についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋについては省略してある。感光体ドラム１の周りには、その表面移動方向に沿って、トナーを一時的に保持する一時保持装置４０、帯電手段としての帯電装置３、現像手段としての現像装置５の順に配置されている。帯電装置３と現像装置５との間には、潜像形成手段としての露光装置４から発せられる光が感光体ドラム１まで通過できるようにスペースが確保されている。
【００１４】
帯電装置３は、感光体ドラム１の表面を負極性に帯電する。本実施形態における帯電装置３は、いわゆる接触・近接帯電方式で感光体ドラム１との間に形成される領域（以下、「帯電領域」と記す。）で、帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラ３ａを備えている。すなわち、この帯電装置３は、帯電ローラ３ａを感光体ドラム１の表面に接触又は近接させ、その帯電ローラ３ａに負極性バイアスを印加することで、感光体ドラム１の表面を帯電する。感光体ドラム１の表面電位が−５００Ｖとなるような直流の帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加している。なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。また、帯電装置３には、帯電ローラ３ａの表面をクリーニングするクリーニングブラシ３ｂが設けられている。また、トナーが僅かに付着した場合でも、帯電ローラ３ａによる帯電ムラ等の帯電不良を引き起こすのを防止するために、帯電ローラ３ａの表面をクリーニングブラシ３ｂによってクリーニングする構成にしてもよい。
なお、帯電装置３として、帯電ローラ３ａの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体ドラム１の表面に当接するように設置してもよい。この構成においては、帯電ローラ３ａの表面と感光体ドラム１の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。したがって、帯電ローラ３ａに印加される帯電バイアスによって、帯電ローラ３ａの表面と感光体ドラム１の表面との間に放電が発生し、その放電によって感光体ドラム１の表面が帯電される。
【００１５】
このようにして帯電した感光体ドラム１の表面には、露光装置４によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体ドラム１に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置４は、レーザ方式の露光装置であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。
【００１６】
現像装置５は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ５ａが部分的に露出している。また、ここでは、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用してもよい。現像装置５は、図１に示したトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋは、それぞれが単体で交換できるように、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。
トナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから現像装置５内に補給されたトナーは、攪拌搬送スクリュー５ｂによってキャリアと撹拌されながら搬送され、現像ローラ５ａ上に担持されることになる。この現像ローラ５ａは、磁界発生手段としてのマグネットローラと、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。現像剤中のキャリアは、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ５ａ上に穂立ちした状態となって感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ５ａは、感光体ドラム１と対向する領域（以下、「現像領域」と記す。）において感光体ドラム１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ５ａ上に穂立ちしたキャリアは、感光体ドラム１の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体ドラム１の表面に供給する。このとき、現像ローラ５ａには、図示しない電源から−３００Ｖの現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体ドラム１上の静電潜像と現像ローラ５ａとの間では、現像ローラ５ａ上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ５ａ上のトナーは、感光体ドラム１上の静電潜像に付着することになる。この付着によって感光体ドラム１上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像される。また、ここでは、現像ローラ５ａは、クラッチを介して駆動装置に接続されており、そのクラッチによって、現像ローラ５ａの回転を一時停止することができる。
【００１７】
転写装置６における中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１１、１２、１３に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１０上には、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに対向する領域（以下、「転写領域」と記す。）における中間転写ベルト１０の部分の裏面に、それぞれ転写装置６としての一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋを配置している。ここでは、各一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋにより押圧された中間転写ベルト１０の部分と各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋとによって、一次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写する際には、各一次転写ローラ１４に正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０上に静電的に付着し、転写される。
【００１８】
中間転写ベルト１０の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置１５が設けられている。このベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１０の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置１５内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。
また、支持ローラ１３に張架された中間転写ベルト１０の部分には、二次転写ローラ１６が接触して配置されている。この中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１６との間には二次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録部材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置４の図中下側にある給紙カセット２０内に収容されており、給紙ローラ２１、レジストローラ対２２等によって、二次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー像は、二次転写ニップ部において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ１６に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１０上のトナー像が転写紙上に転写される。
二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置２３が配置されている。この加熱定着装置２３は、ヒータを内蔵した加熱ローラ２３ａと、圧力を加えるための加圧ローラ２３ｂとを備えている。二次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ２４によって、装置上面の排紙トレイ上に放出される。
【００１９】
さらに、本発明の画像形成装置は、転写装置６による転写後に感光体ドラム１に残留する転写残トナーを感光体ドラム１から回収して保持し、その保持した転写残トナーを感光体ドラム１に戻す一時保持装置４０と、感光体ドラム１から回収する回収手段とを設けている。
ここで、感光体ドラム１の表面に残留する転写残トナーについて説明する。転写残トナーの中には、正規の極性に帯電した正規帯電トナーＴ０と、正規の極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーＴ１が存在する。図３（ａ）は、感光体ドラム１上に担持されたトナーの転写直前におけるトナー帯電量分布を示すグラフである。また、図３（ｂ）は、転写後に感光体ドラム１上に残留した転写残トナーのトナー帯電量分布を示すグラフである。図３（ａ）に示すように、転写直前におけるトナーの帯電量は、ほぼ−３０（μＣ／ｇ）を中心に分布しており、そのほとんどが負極性に正規帯電している正規帯電トナーＴ０である。一方、転写残トナーの帯電量は、およそ−２（μＣ／ｇ）を中心に分布したものとなる。転写残トナーの一部は、一次転写ローラ１４に印加された正極性バイアスによる電荷注入を受けるなどして、トナーの帯電極性が正極性に反転する。その結果、転写残トナーの中には、図３（ｂ）中斜線部分で示すような正極性に反転してしまった逆帯電トナーＴ１が存在する。
【００２０】
まず、転写残トナーのうち逆帯電トナーＴ１は、一時保持装置４０に備えるローラで回収して一時的に保持し、その後放出し、回収手段で回収する。また、転写残トナーのうち正規帯電トナーＴ０は、予め正規帯電トナーＴ０の一部を逆帯電トナーＴ１と同様に、一時保持装置４０に備えるローラで回収して一時的に保持し、その後放出する。この放出された正規帯電トナーＴ０は、一時保持装置４０に備えるローラで回収しきれず感光体ドラム１上に残留する正規帯電トナーＴ０と同時に回収手段で回収することもできる。
図４は、一時保持装置の構成を示す概略図である。この一時保持装置４０は、感光体ドラム１の表面に接触するローラを備えている。このローラを感光体ドラム１に接触又は摺擦させて、感光体ドラム１上の転写残トナーに接触させる（以下、「ブラシ接触領域」という。）。ローラは、弾性ローラ又はブラシ状ローラにすることができるが、ブラシ状ローラ４１の方が好ましい。ブラシ状の方が表面積を大きくでき、転写残トナーの回収性を高くすることができる。このブラシ状ローラ４１は、転写残トナーを保持するための十分な空間をブラシ内部に確保することができる。また、ブラシ密度を低くすることで、回収した転写残トナーをブラシ状ローラ４１が保持したときの物理的な保持力が小さくなり、転写残トナーの放出工程をスムーズに実行することができるようになる。
【００２１】
また、ブラシ状ローラ４１は、駆動装置４２によって図中矢印の方向に回転駆動する。また、ブラシ状ローラ４１は、図中の矢印方向と逆に回転するものであっても良い。そして、このブラシ状ローラ４１には、第１電源４３又は第２電源４４のいずれか一方からバイアスが印加される構成になっている。具体的には、これらの電源４３、４４とブラシ状ローラ４１との間に切替スイッチ４５を設け、この切替スイッチ４５の動作によってブラシ状ローラ４１に接続される電源を選択する。この切替スイッチ４５の動作は、画像形成装置の制御部によって制御されている。なお、第１電源４３は、ブラシ状ローラ４１の表面部分の電位にトナーを保持できるバイアスを印加するものであり、第２電源４４は、その電位は、トナーを放出できるような放出バイアスを印加するものである。これにより、保持バイアス印加時にはブラシ状ローラ４１に転写残トナーを保持でき、放出バイアス印加時には保持した転写残トナーを放出することができる。なお、電源４３、４４として直流に交流を重畳させたバイアス（以下、「交番バイアス」と記す。）を印加する電源を用いることがこのましい。
【００２２】
ブラシ状ローラ４１は、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂等から選択することができる。特に、摩耗に強く、強度が高いポリアミド樹脂が好ましい。このブラシに、バイアス印加の効果を大きくするために、導電性粉末を含有させても良い。導電性粉末としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、黒鉛、または、銅、銀等の金属粉末を用いることができる。
ブラシ状ローラ４１の表面付近におけるブラシ密度が、１２０００（本／ｉｎｃｈ２）〜８５８０００（本／ｉｎｃｈ２）となるようにブラシ状ローラ４１を形成することが好ましい。密度が１２０００未満では、ブラシの表面積が小さく保持できる転写残トナーが少なくなり、密度が８５８０００を越えると逆に空間が少なくなり、保持できる転写残トナーが少なくなる。また、ブラシの太さが１〜２０デニールで、長さが０．３〜４．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。ブラシの太さが１デニール未満では強度が足りず変形するために使用できる期間が短くなり、２０デニールを越えると強度が大きくなり感光体ドラム１を傷つけることがある。また、長さが０．３ｍｍ未満では空間が少なくなり、保持できる転写残トナーが少なくなり、４．０ｍｍを越えると変形するために使用できる期間が短くなる。
【００２３】
さらに、ブラシの感光体ドラム１に対する食い込み量は、０．３〜３．０ｍｍの範囲にする。ブラシを感光体ドラム１を摺擦することで、転写残トナーを分散させ、また、逆帯電トナーＴ１とできるだけ長い時間接触させることで回収の効率を高めることができる。０．３ｍｍ未満では、感光体ドラム１との接触する長さが短く転写残トナーの回収が困難であり、３．０ｍｍを越えるとブラシが変形し使用できる期間が短くなる。また、ブラシの長さの１／３〜２／５の範囲にあることが好ましい。
このとき、ブラシの電気抵抗は１０２〜１０８Ω・ｃｍの範囲になることが好ましい。電気抵抗が１０２Ω・ｃｍ未満では、電気抵抗が小さくてブラシ先端から感光体ドラム１に放電が発生し、感光体ドラム１の寿命を短くする。電気抵抗が１０８Ω・ｃｍを越えると、電気抵抗が高すぎて、電圧を印加してもバイアスがかからず、転写残トナーの回収・保持の効率が低下する。
【００２４】
印加するバイアスは交流バイアスのＶｐ−ｐが２００Ｖ〜３ｋＶの範囲であって、周波数が５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの範囲であり、直流バイアスの電位Ｖｄｃが（１／２）×Ｖｐ−ｐより小さくする。交流バイアスが２００Ｖ未満では放電する電荷量が少なく、３ｋＶを越えると放電量が多くなって放電生成物が形成され、感光体ドラム１の使用期間を短くする。また、交流バイアスの周波数が５００Ｈｚ未満では後述する感光体ドラム１上の転写残トナーに対する振動の効果が小さく、５ｋＨｚを越えると同様に転写残トナーに対する振動の効果が小さくなる。
また、直流バイアスの電位Ｖｄｃが（１／２）×Ｖｐ−ｐより小さくするのは、０電位をまたぐことにより正極性と負極性の両方の転写残トナーを回収する。ただし、逆帯電トナーＴ１の回収が主目的であり、直流バイアスは負極性にすることが好ましい。直流＋交流バイアスの交番バイアスを印加することで、両方の極性の転写残トナーを回収する。交番バイアスが負極性にあるときは、正極性の逆帯電トナーＴ１を回収し、交番バイアスが正極性にあるときは、負極性の正規帯電トナーＴ０を回収する。回収後は、ブラシ状ローラ４１にバイアスを印加しなくとも、導電性のブラシに生ずる鏡像力で吸着するので両方の極性の転写残トナーを保持することができる。このとき、ブラシ状ローラ４１はトナーに強い衝撃で当たることから、機械的・物理的に吸着できる。いずれの力であっても、トナーの帯電の極性に無関係にブラシ表面にトナーを保持することができる。
【００２５】
また、このブラシ状ローラ４１は、軸方向に揺動させることが好ましい。感光体ドラム１に接触しながら、感光体ドラム１の回転方向に対して直交する向きに揺動するように構成する。これによって、感光体ドラム１に付着した転写残トナーを分散・攪乱させて回収しやすくすることができる。図５は、ブラシ状ローラ４１を揺動させる駆動装置の一例を示す概略図である。一時保持装置４０内に配置されるブラシ状ローラ４１の芯金４１ａの端部にカム４１ｂが固定され、このカムが、図示されないばね４１ｃによって、固定された固定部材４１ｄに圧接している。ブラシ状ローラ４１が回転すると、固定部材に圧接したカム４１ｂも一緒に回転するので、ブラシ状ローラ４１は感光体ドラム１に接触したまま、その長手方向に揺動する。
【００２６】
次に、ブラシ状ローラ４１で保持した転写残トナーを感光体ドラム１の表面に放出する放出工程について説明する。
転写残トナーをブラシ状ローラ４１で保持した後、その転写残トナーを画像形成装置が画像形成を行わないタイミングで感光体ドラム１の表面に放出する。タイミングは適宜選択することができるが、例えば、一つの画像形成動作を終了してから次の画像形成動作にはいるまでの間、また、他の例として、連続した画像形成動作中に１回程度に転写残トナーを放出する放出動作を設けても良い。放出工程として、一つの画像形成動作によってよって発生した転写残トナーを保持した後、次の画像形成動作で帯電装置３により帯電が行われる感光体ドラム１がブラシ接触領域に達する前に、転写残トナーを放出する。このようなタイミングで転写残トナーを放出することで、次の画像形成動作に悪影響を与えることなく転写残トナーを回収することができる。また、連続して画像形成を行う場合、その連続中の最後の画像形成を終了した後に、その間に保持した転写残トナーの放出動作を行うことで、連続画像形成の時間が長くなるのを防ぐことができる。このとき、回収時とは、バイアスの形態が異なるものであってよい。特に、逆帯電トナーＴ１の放出には、直流バイアスで正極性にすることが好ましい。また、正規帯電トナーＴ０は、この逆帯電トナーＴ１の放出に続いて行うことが好ましく、さらに、直流バイアスで負極性に換えることが好ましい。このときに、逆帯電トナーＴ１と正規帯電トナーＴ０の放出する時間が異なっても良い。また、交番バイアスで両方を同時に放出するものであっても良い。
【００２７】
次に、ブラシ状ローラ４１から放出されて感光体ドラム１の表面に付着した逆帯電トナーＴ１を回収する回収工程について説明する。
感光体ドラム１に戻された逆帯電トナーＴ１は、感光体ドラム１における帯電ローラ３ａとの帯電領域を通過した後に、感光体ドラム１から回収手段で回収される。この回収手段として、現像手段又は転写手段等を利用することができる。
回収手段としての現像手段は、以下のように動作させる。これは、逆帯電トナーＴ１が付着した感光体ドラム１が現像領域にあるときに、通常の画像形成における電界を形成することで、逆帯電トナーＴ１は、感光体ドラム１から現像手段側に移動し、回収される。その後、次の画像形成動作時には、現像ローラ５ａの駆動が開始されると、現像ローラ５ａに付着した逆帯電トナーＴ１は現像装置５の内部に搬送される。そして、現像装置５内部での混合・攪拌によって、正規帯電トナーＴ０となり、再度現像に寄与する。
また、ブラシ状ローラ４１から放出された感光体ドラム１上の逆帯電トナーＴ１を、次の転写領域に搬送して、ここで中間転写ベルト１０に転写して、中間転写ベルト１０をクリーニングするベルトクリーニング装置１５によって回収してもよい。
【００２８】
また、転写残トナーのうち正規帯電トナーＴ０は、以下のように回収する。
転写残トナーのうちの正規帯電トナーＴ０は、負極性に帯電しているため、帯電領域でも帯電ローラ３ａとは同極性であり、帯電ローラ３ａに付着して汚すことが少ない。次に、現像装置５の現像領域で、キャリアとの静電的吸引力で回収されることになる。したがって、新たなに次の画像形成工程のトナー像の形成に寄与する。
しかし、感光体ドラム１の１回転する時間付着していることで、感光体ドラム１との付着力が増している。このために、揺動するブラシ状ローラ４１に交番バイアスを印加し、感光体ドラム１上の正規帯電トナーＴ０を分散・攪乱することで容易に回収することができる。
これらによって、転写残トナーを回収し、廃トナータンク又はリサイクルトナー搬送経路等を備える感光体ドラム１用クリーニング装置を設ける必要がなく、画像形成装置の小型化を実現することができる。
【００２９】
また、本発明の画像形成装置では、一時保持装置４０の下流側に除電装置（図示せず）を設けても良い。光照射によって感光体ドラム１上の電荷を除電するものであり、帯電領域に入る前に感光体ドラム１上における残留電位を消去することで、転写残トナーの回収を容易にすることができる。この除電装置による光は、転写残トナーの放出後で、回収前に点灯することが好ましい。除電装置としては、蛍光灯、ハロゲンランプ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等発光部材を用い、特にＥＬが制御しやすく好ましい。
【００３０】
さらに、上述した画像形成装置内の構成のうち、少なくとも、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを、それぞれに備えられた一時保持装置４０と一体に構成し、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとすることができる。プロセスカートリッジとしては、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの周囲に配置された現像装置５、一時保持装置４０、帯電装置３等の中から選択して、一体化して構成することができる。よって、プロセスカートリッジ内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジを交換すればよく、利便性が向上する。
【００３１】
次に、本発明の画像形成装置に使用するトナーについて説明する。
また、トナーの体積平均粒径Ｄｖは、小さい方が細線再現性を向上させることができるために、大きくとも８μｍ以下のトナーを用いる。しかし、粒径が小さくなると現像性、クリーニング性が低下するために、小さくとも３μｍ以上が好ましい。さらに、３μｍ以下では、キャリア又は現像ローラの表面に現像されにくい微小粒径のトナーが多くなるために、その他のトナーにおけるキャリアまたは現像ローラとの接触・摩擦が不十分となり逆帯電性トナーＴ１が多くなり好ましくない。体積平均粒径Ｄｖと数平均粒径Ｄｎとの比（Ｄｖ／Ｄｎ）で表される粒径分布は、１．０５〜１．４０の範囲であることが好ましい。粒径分布をシャープにすることで、トナー帯電量分布が均一になり、逆帯電トナーＴ１を少なくすることができる。Ｄｖ／Ｄｎが１．４０を越えると、トナーの帯電量分布も広く、逆帯電トナーＴ１が多くなるために高品位な画像を得るのが困難になる。Ｄｖ／Ｄｎが１．０５未満にするには、製造が困難であり、実用的ではない。トナーの粒径は、コールターカウンターマルチサイザー（コールター社製）を用いて、測定するトナーの粒径に対応させて測定用穴の大きさが５０μｍのアパーチャーを選択して用い、５０，０００個の粒子の粒径の平均を測定することで得られる。
【００３２】
また、トナーは、円形度のうち形状係数ＳＦ−１が１００以上１８０以下の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００以上１８０以下の範囲にあることが好ましい。図６は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）……式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）……式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
【００３３】
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナー又は感光体ドラム１との接触が点接触になるために、トナー同士の吸着力が弱くなり、その結果流動性が高くなり、また、トナーと感光体ドラム１との吸着力が弱くなって、転写率が高くなり、また、逆帯電トナーＴ１を一時保持装置４０で回収しやすくなる。
トナーの形状係数ＳＦ−１とＳＦ−２は１００以上がよい。また、ＳＦ−１とＳＦ−２が大きくなると逆帯電トナーＴ１が多くなり、また、トナーの帯電量分布が広くなり、一時保持装置４０に対する負荷が大きくなる。このために、ＳＦ−１は１８０を越えない方が好ましく、ＳＦ−２は１８０を越えない方が好ましい。
【００３４】
さらに、この画像形成装置に用いるトナーは、略球形であってもよい。図６は、本発明のトナーの外形形状を示す概略図であり、図７（ａ）はトナーの外観であり、図７（ｂ）はトナーの断面図である。図７（ａ）では、Ｘ軸がトナーの最も長い軸の長軸ｒ１を、Ｙ軸が次に長い軸の短軸ｒ２を、Ｚ軸に最も短い軸の厚さｒ３を表し、長軸ｒ１≧短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を有している。
このトナーは、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０で表される略球形の形状を有している。長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５未満では、不定形状に近づくために帯電量分布が広くなる。
厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７未満では、不定形状に近づくために帯電量分布が広くなる。特に、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が１．０では、略球形の形状になるために、帯電量分布が狭くなる。
なお、これまでのトナーの大きさは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で、視野の角度を変え、その場観察しながら測定した。
トナーの形状は、製造方法により制御することができる。例えば、乾式粉砕法によるトナーは、トナー表面も凸凹で、トナー形状が一定しない不定形になっている。この乾式粉砕法トナーであっても、機械的又は熱的処理を加えることで真球に近いトナーにすることができる。懸濁重合法、乳化重合法により液滴を形成してトナーを製造する方法によるトナーは、表面が滑らかで、真球形に近い形状になることが多い。また、溶媒中の反応途中で攪拌して剪断力を加えることで楕円にすることができる。
【００３５】
以下に、トナーの具体的な構成成分、並びに製造方法について説明する。
この他のトナーの構成材料について説明する。
（変性ポリエステル）
本発明のトナーはバインダ樹脂として変性ポリエステル（ｉ）を含む。変性ポリエステル（ｉ）としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、さらに活性水素含有化合物と反応させ、ポリエステル末端を変性したものを指す。
【００３６】
変性ポリエステル（ｉ）としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類（Ｂ）との反応により得られるウレア変性ポリエステルなどが挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）としては、多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の重縮合物で、かつ活性水素基を有するポリエステルを、さらに多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）と反応させたものなどが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基（アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基）、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
【００３７】
ウレア変性ポリエステルは、以下のようにして生成される。
多価アルコール化合物（ＰＯ）としては、２価アルコール（ＤＩＯ）および３価以上の多価アルコール（ＴＯ）が挙げられ、（ＤＩＯ）単独、または（ＤＩＯ）と少量の（ＴＯ）との混合物が好ましい。２価アルコール（ＤＩＯ）としては、アルキレングリコール（エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）；アルキレンエーテルグリコール（ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど）；脂環式ジオール（１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールＡなど）；ビスフェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど）；上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物；上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数２〜１２のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数２〜１２のアルキレングリコールとの併用である。３価以上の多価アルコール（ＴＯ）としては、３〜８価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール（グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど）；３価以上のフェノール類（トリスフェノールＰＡ、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど）；上記３価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
【００３８】
多価カルボン酸（ＰＣ）としては、２価カルボン酸（ＤＩＣ）および３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）が挙げられ、（ＤＩＣ）単独、および（ＤＩＣ）と少量の（ＴＣ）との混合物が好ましい。２価カルボン酸（ＤＩＣ）としては、アルキレンジカルボン酸（コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など）；アルケニレンジカルボン酸（マレイン酸、フマール酸など）；芳香族ジカルボン酸（フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など）などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数４〜２０のアルケニレンジカルボン酸および炭素数８〜２０の芳香族ジカルボン酸である。３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）としては、炭素数９〜２０の芳香族多価カルボン酸（トリメリット酸、ピロメリット酸など）などが挙げられる。なお、多価カルボン酸（ＰＣ）としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル（メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど）を用いて多価アルコール（ＰＯ）と反応させてもよい。
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の比率は、水酸基［ＯＨ］とカルボキシル基［ＣＯＯＨ］の当量比［ＯＨ］／［ＣＯＯＨ］として、通常２／１〜１／１、好ましくは１．５／１〜１／１、さらに好ましくは１．３／１〜１．０２／１である。
【００３９】
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）としては、脂肪族多価イソシアネート（テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエートなど）；脂環式ポリイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど）；芳香族ジイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど）；芳香脂肪族ジイソシアネート（α，α，α′，α′−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど）；イソシアネート類；前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの；およびこれら２種以上の併用が挙げられる。
【００４０】
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）の比率は、イソシアネート基［ＮＣＯ］と、水酸基を有するポリエステルの水酸基［ＯＨ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＯＨ］として、通常５／１〜１／１、好ましくは４／１〜１．２／１、さらに好ましくは２．５／１〜１．５／１である。［ＮＣＯ］／［ＯＨ］が５を超えると低温定着性が悪化する。［ＮＣＯ］のモル比が１未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）構成成分の含有量は、通常０．５〜４０ｗｔ％、好ましくは１〜３０ｗｔ％、さらに好ましくは２〜２０ｗｔ％である。０．５ｗｔ％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、４０ｗｔ％を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の１分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常１個以上、好ましくは、平均１．５〜３個、さらに好ましくは、平均１．８〜２．５個である。１分子当たり１個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００４１】
次に、ポリエステルプレポリマー（Ａ）と反応させるアミン類（Ｂ）としては、２価アミン化合物（Ｂ１）、３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）、アミノアルコール（Ｂ３）、アミノメルカプタン（Ｂ４）、アミノ酸（Ｂ５）、およびＢ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）などが挙げられる。
２価アミン化合物（Ｂ１）としては、芳香族ジアミン（フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルメタンなど）；脂環式ジアミン（４，４′−ジアミノ−３，３′−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど）；および脂肪族ジアミン（エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど）などが挙げられる。３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール（Ｂ３）としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン（Ｂ４）としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸（Ｂ５）としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。Ｂ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）としては、前記Ｂ１〜Ｂ５のアミン類とケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類（Ｂ）のうち好ましいものは、Ｂ１およびＢ１と少量のＢ２の混合物である。
【００４２】
アミン類（Ｂ）の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中のイソシアネート基［ＮＣＯ］と、アミン類（Ｂ）中のアミノ基［ＮＨｘ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］として、通常１／２〜２／１、好ましくは１．５／１〜１／１．５、さらに好ましくは１．２／１〜１／１．２である。［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］が２を超えたり１／２未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常１００／０〜１０／９０であり、好ましくは８０／２０〜２０／８０、さらに好ましくは、６０／４０〜３０／７０である。ウレア結合のモル比が１０％未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００４３】
本発明で用いられる変性ポリエステル（ｉ）は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。変性ポリエステル（ｉ）の重量平均分子量は、通常１万以上、好ましくは２万〜１０００万、さらに好ましくは３万〜１００万である。この時のピーク分子量は１０００〜１００００が好ましく、１０００未満では伸長反応しにくくトナーの弾性が少なくその結果耐ホットオフセット性が悪化する。また１００００を超えると定着性の低下や粒子化や粉砕において製造上の課題が高くなる。変性ポリエステル（ｉ）の数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル（ｉｉ）を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。（ｉ）単独の場合は、数平均分子量は、通常２００００以下、好ましくは１０００〜１００００、さらに好ましくは２０００〜８０００である。２００００を超えると低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
変性ポリエステル（ｉ）を得るためのポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類（Ｂ）との架橋及び／又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン（ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど）、およびそれらをブロックしたもの（ケチミン化合物）などが挙げられる。
【００４４】
（未変性ポリエステル）
本発明においては、前記変性されたポリエステル（ｉ）単独使用だけでなく、この（ｉ）と共に、未変性ポリエステル（ｉｉ）をバインダ樹脂成分として含有させることもできる。（ｉｉ）を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。（ｉｉ）としては、前記（ｉ）のポリエステル成分と同様な多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも（ｉ）と同様である。また、（ｉｉ）は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。（ｉ）と（ｉｉ）は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、（ｉ）のポリエステル成分と（ｉｉ）は類似の組成が好ましい。（ｉｉ）を含有させる場合の（ｉ）と（ｉｉ）の重量比は、通常５／９５〜８０／２０、好ましくは５／９５〜３０／７０、さらに好ましくは５／９５〜２５／７５、特に好ましくは７／９３〜２０／８０である。（ｉ）の重量比が５％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
【００４５】
（ｉｉ）のピーク分子量は、通常１０００〜１００００、好ましくは２０００〜８０００、さらに好ましくは２０００〜５０００である。１０００未満では耐熱保存性が悪化し、１００００を超えると低温定着性が悪化する。（ｉｉ）の水酸基価は５以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜１２０、特に好ましくは２０〜８０である。５未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。（ｉｉ）の酸価は１〜５が好ましく、より好ましくは２〜４である。ワックスに高酸価ワックスを使用するため、バインダは低酸価バインダが帯電や高体積抵抗につながるので二成分系現像剤に用いるトナーにはマッチしやすい。
バインダ樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は通常３５〜７０℃、好ましくは５５〜６５℃である。３５℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、７０℃を超えると低温定着性が不十分となる。ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、本発明のトナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
【００４６】
（着色剤）
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常１〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％である。
【００４７】
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダ樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練して得ることができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには３本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
【００４８】
（荷電制御剤）
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、４級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、４級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）、４級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、４級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、４級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダ樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられる。好ましくは、０．２〜５重量部の範囲がよい。１０重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【００４９】
（外添剤）
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、５×１０−３〜２μｍであることが好ましく、特に５×１０−３〜０．５μｍであることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００ｍ２／ｇであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５ｗｔ％であることが好ましく、特に０．０１〜２．０ｗｔ％であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
この他、高分子系微粒子、たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
【００５０】
このような外添剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
特に、シリカ、酸化チタンに上記の表面処理を施して得られる疎水性シリカ、疎水性酸化チタンを用いることが好ましい。
【００５１】
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
（トナーバインダの製造方法）
トナーバインダは以下の方法などで製造することができる。多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を溜去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで４０〜１４０℃にて、これに多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）を反応させ、イソシアネート基を有するプレポリマー（Ａ）を得る。さらに（Ａ）にアミン類（Ｂ）を０〜１４０℃にて反応させ、ウレア結合で変性されたポリエステルを得る。
（ＰＩＣ）を反応させる際、及び（Ａ）と（Ｂ）を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤（トルエン、キシレンなど）；ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）；エステル類（酢酸エチルなど）；アミド類（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど）及びエーテル類（テトラヒドロフランなど）などの多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）に対して不活性なものが挙げられる。
未変性ポリエステル（ｉｉ）を併用する場合は、水酸基を有するポリエステルと同様な方法で（ｉｉ）を製造し、これを前記（ｉ）の反応完了後の溶液に溶解し、混合する。
【００５２】
（トナーの製造方法）
１）着色剤、未変性ポリエステル（ｉ）、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が１００℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは２種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー１００重量部に対し、通常０〜３００重量部、好ましくは０〜１００重量部、さらに好ましくは２５〜７０重量部である。
【００５３】
２）トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール（メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど）、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類（メチルセルソルブなど）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトンなど）などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液１００重量部に対する水系媒体の使用量は、通常５０〜２０００重量部、好ましくは１００〜１０００重量部である。５０重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。２００００重量部を超えると経済的でない。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの４級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシンやＮ−アルキル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【００５４】
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数２〜１０のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、３−［ω−フルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ］−１−アルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３−［ω−フルオロアルカノイル（Ｃ６〜Ｃ８）−Ｎ−エチルアミノ］−１−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル（Ｃ１１〜Ｃ２０）カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸（Ｃ７〜Ｃ１３）及びその金属塩、パーフルオロアルキル（Ｃ４〜Ｃ１２）スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、Ｎ−プロピル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）−Ｎ−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１６）エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンＳ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−１０１、ＤＳ−１０２（ダイキン工業社製）、メガファックＦ−１１０、Ｆ−１２０、Ｆ−１１３、Ｆ−１９１、Ｆ−８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１０２、１０３、１０４、１０５、１１２、１２３Ａ、１２３Ｂ、３０６Ａ、５０１、２０１、２０４、（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−１００、Ｆ１５０（ネオス社製）などが挙げられる。
【００５５】
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族１級、２級もしくは２級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６−Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンＳ−１２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−２０２（ダイキンエ業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−３００（ネオス社製）などが挙げられる。
【００５６】
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が１０〜９０％の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子１μｍ、及び３μｍ、ポリスチレン微粒子０．５μｍ及び２μｍ、ポリ（スチレン―アクリロニトリル）微粒子１μｍ、商品名では、ＰＢ−２００Ｈ（花王社製）、ＳＧＰ（総研社製）、テクノポリマーＳＢ（積水化成品工業社製）、ＳＧＰ−３Ｇ（総研社製）、ミクロパール（積水ファインケミカル社製）等がある。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
【００５７】
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する（メタ）アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−３−クロロ２−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
【００５８】
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を２〜２０μｍにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常１０００〜３００００ｒｐｍ、好ましくは５０００〜２００００ｒｐｍである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常０．１〜５分である。分散時の温度としては、通常、０〜１５０℃（加圧下）、好ましくは４０〜９８℃である。
【００５９】
３）乳化液の作製と同時に、アミン類（Ｂ）を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び／又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー（Ａ）の有するイソシアネート基構造とアミン類（Ｂ）との反応性により選択されるが、通常１０分〜４０時間、好ましくは２〜２４時間である。反応温度は、通常、０〜１５０℃、好ましくは４０〜９８℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
【００６０】
４）反応終了後、乳化分散体（反応物）から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
【００６１】
５）上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
【００６２】
以上によって製造されたトナーは、磁性キャリアを使用しない１成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
また、２成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、磁性キャリアとしては、鉄、マグネタイト、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ等の２価の金属を含むフェライトであって、体積平均粒径２０〜１００μｍが好ましい。平均粒径が２０μｍ未満では、現像時に感光体にキャリア付着が生じやすく、１００μｍを越えると、トナーとの混合性が低く、トナーの帯電量が不十分で連続使用時の帯電不良等を生じやすい。また、Ｚｎを含むＣｕフェライトは飽和磁化が高いことから好ましいが、画像形成装置のプロセスにあわせて適宜選択することができる。磁性キャリアを被覆する樹脂としては、特に限定されないが、例えばシリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、含フッ素樹脂、オレフィン樹脂等がある。その製造方法は、コーティング樹脂を溶媒中に溶解し、流動層中にスプレーしコア上にコーティングしても良く、また、樹脂粒子を静電的に核粒子に付着させた後に熱溶融させて被覆するものであってもよい。被覆される樹脂の厚さは、０．０５〜１０μｍ、好ましくは０．３〜４μｍがよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置では、感光体ドラムに対するクリーニング装置を設けることなく、感光体ドラム上の転写残トナーを回収し、帯電ローラへ付着するのを防いで、濃度むら等の異常画像の発生を抑えることができる。また、感光体ドラム上の転写残トナーが下流側にある感光体ドラムに付着して混食するのを防止して、高品位のカラー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】感光体ドラム周りの構成を示す概略図である。
【図３】トナーの帯電量分布を示すグラフで、（ａ）は、感光体ドラム上に担持されたトナーの転写直前におけるトナー帯電量分布を示すグラフである。また、（ｂ）は、転写後に感光体ドラム上に残留した転写残トナーのトナー帯電量分布を示すグラフである。
【図４】一時保持装置の構成を示す概略図である。
【図５】ブラシ状ローラを揺動させる駆動装置の一例を示す概略図である。
【図６】形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
【図７】本発明のトナーの外形形状を示す概略図であり、（ａ）はトナーの外観であり、（ｂ）はトナーの断面図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 作像形成部
３ 帯電装置
３ａ 帯電ローラ
４ 露光装置
５ 現像装置
５ａ 現像ローラ
５ｂ 攪拌搬送スクリュー
６ 転写装置
１０ 中間転写ベルト
１１、１２、１３ 支持ローラ
１４ 一次転写ローラ
１５ ベルトクリーニング装置
１６ 二次転写ローラ
３０ 接離機構
３１ トナーボトル
４０ 一時保持装置
４１ ブラシ状ローラ
４１ａ 芯金
４１ｂ カム
４１ｃ ばね
４１ｄ 固定部材
４２ 駆動装置
４３ 第１電源
４４ 第２電源
４５ 切替スイッチ
１１７ 第１転写電源
１１８ 第２転写電源
１１９ 切替スイッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus for an electrostatic copying process such as a copying machine, a facsimile, a printer, and the like, a process cartridge used for the same, and a toner.
[0002]
[Prior art]
An image adopting an electrostatic transfer method for transferring a toner image on a latent image carrier by forming a transfer electric field between the latent image carrier and an intermediate transfer body or a recording member that moves while contacting the latent image carrier. In the forming apparatus, transfer residual toner that cannot be completely transferred remains on the surface of the latent image carrier after the transfer. If the latent image carrier is subjected to the next image forming step without removing the transfer residual toner, the charge on the transfer residual toner is not grounded even if the laser beam is irradiated, so that the halftone This causes an abnormal image in which white spots appear in the area or the solid area. Further, there is a problem in that the transfer residual toner is transferred again in the transfer area and is transferred onto the recording member together with the next image to form a double image.
Further, in a tandem type image forming apparatus in which a latent image carrier is provided for each color and a plurality of latent image carriers are arranged in parallel in the moving direction of the surface moving member, the transfer residual toner conveys the intermediate transfer body or the recording member. The toner image is transferred in reverse to the latent image carrier on the downstream side via a conveying belt or the like, and adheres to the charging device, whereby irregular images due to non-uniform charging and white streaks are generated. The untransferred toner is transferred from the latent image carrier to a surface moving member such as an intermediate transfer body in a transfer area, is conveyed to a latent image carrier on the downstream side, and is transferred from the surface moving member in the transfer area of the latent image carrier. There is a problem that the image is transferred to the image carrier in reverse (hereinafter simply referred to as “reverse transfer”).
[0003]
For this reason, conventionally, a cleaning device is provided at a position facing the latent image carrier from the transfer area to the charged area to remove transfer residual toner. Such a cleaning device is provided with a waste toner tank for storing the transfer residual toner collected from the latent image carrier, a recycled toner conveying passage for conveying the transfer residual toner collected for reuse, and the like. Since space is required, the size of the image forming apparatus is increased, and the cost is increased due to an increase in the number of components. Further, in the tandem type image forming apparatus, it is necessary to separately provide a cleaning device for each of the latent image carriers having a plurality of transfer residual toners, and there is a problem that the size and cost of the device are increased.
[0004]
To solve such a problem, a cleaning-less image forming apparatus without a cleaning device has been proposed. For example, there is disclosed a technology relating to an image forming apparatus of a system (hereinafter, referred to as a “simultaneous development cleaning system”) in which a transfer residual toner remaining on a latent image carrier is collected by using a developing device (for example, Patent Document 1). 1). In the simultaneous development cleaning method, since a developing device installed for a purpose other than cleaning is used as a cleaning unit, it is not necessary to separately provide the above-described cleaning device, thereby reducing the size of the device and reducing the size of the device. This can greatly contribute to cost reduction.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-06-043789
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present invention has been made in consideration of the above-described problem, and has as its object to provide a tandem image forming apparatus that does not include a cleaning device that prevents toner remaining on a charging roller due to transfer residual toner on a latent image carrier. It is an object to provide a forming apparatus and a toner used for these. Further, the present invention provides a tandem-type image forming apparatus capable of suppressing a transfer residual toner on a latent image carrier from being reversely transferred to a downstream latent image carrier via a surface moving member, and a toner used in the tandem image forming apparatus. It is to be.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a latent image carrier that carries a latent image, and a charging device that contacts or approaches a charging member to the surface of the latent image carrier to charge the latent image carrier. Apparatus, a latent image forming apparatus for forming a latent image on the latent image carrier, a developing apparatus for attaching toner to the latent image on the latent image carrier for development, and a surface moving while contacting the latent image carrier and the latent image carrier Transfer device that forms a transfer electric field between a surface moving member and a toner image formed on a latent image carrier on a recording member or a surface moving member sandwiched between the surface moving member and the toner image. And the image forming apparatus recovers and retains the oppositely charged toner from the latent image carrier among the transfer residual toner remaining on the latent image carrier after the transfer by the transfer device, and retains the retained transfer. A temporary holding device for returning the residual toner to the latent image carrier, a charging member, A recovery device for recovering, from the latent image carrier, the normally charged toner that has passed through the charging area formed between the latent image carrier and the temporary holding device, wherein the temporary holding device is configured to apply a DC and AC bias. Equipment.
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the temporary holding device has a configuration in which the applied AC bias has a Vp-p in a range of 200 V to 3 kV and a frequency of 500 Hz to 5 kHz. And an image forming apparatus in which the DC bias potential Vdc is smaller than (１ ／) × Vp-p.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the temporary holding device is an image forming apparatus including a brush-like roller.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the temporary holding device includes a brush having a brush-like roller having an electric resistance of 10%. 2 -10 8 The image forming apparatus is in the range of Ω · cm.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the temporary holding device has a brush of a brush-like roller having a thickness of 1 to 20 denier and a length of 1 to 20 denier. The image forming apparatus is in the range of 0.3 to 4.0 mm.
[0008]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the temporary holding device is such that the brush-like roller swings in the axial direction of the latent image carrier. And
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to sixth aspects, the temporary holding device has a brush-like roller having a brush biting amount of 0.3 □ into the latent image carrier. The image forming apparatus is in the range of □ to 3.0 mm.
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to seventh aspects, in the temporary holding device, the brush-like roller is selected from a group of a nylon resin, an acrylic resin, and a polyester resin. The image forming apparatus is made of resin and contains conductive particles.
[0009]
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the volume average particle diameter (Dv) of the toner used in the image forming apparatus is in a range of 3 to 8 μm. The image forming apparatus has a dispersity defined by a ratio (Dv / Dn) between a volume average particle diameter (Dv) and a number average particle diameter (Dn) in a range of 1.05 to 1.40.
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the shape factor SF-1 of the toner used is in a range of 100 to 180, and It is assumed that the image forming apparatus has a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the toner used in the image forming apparatus has a ratio (r2 / r1) of a major axis to a minor axis. In the range of 0.5 to 1.0, the ratio (r3 / r2) of the thickness to the minor axis is in the range of 0.7 to 1.0, and the relationship of major axis r1> minor axis r2> thickness r3 is satisfied. Is satisfied.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, the image forming apparatus is an image forming apparatus in which a toner used has a substantially spherical shape.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to twelfth aspects, in the image forming apparatus, the toner used in the developing device of the image forming unit includes at least nitrogen atoms. An image forming apparatus is a toner in which a toner composition containing a polyester prepolymer having a functional group, a polyester, a colorant, and a release agent undergoes a crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous medium in the presence of resin fine particles.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to thirteenth aspects, the image forming apparatus is a process cartridge in which at least a latent image carrier and a temporary holding device are integrated. To make the image forming apparatus detachable.
[0010]
According to a fifteenth aspect of the present invention, at least a latent image carrier for carrying a latent image and a reversely charged toner among the transfer residual toner remaining on the latent image carrier after transfer by the transfer device are recovered from the latent image carrier. And a temporary holding device for returning the transferred untransferred toner to the latent image carrier, and transferring the oppositely charged toner from the latent image carrier that has passed through the charging area formed between the charging member and the latent image carrier. In the process cartridge integrated with a collecting device to be collected and made detachable to the image forming apparatus, the temporary holding device is a process cartridge to which a DC or a DC and an AC bias is applied.
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the process cartridge according to the fifteenth aspect, the process cartridge is a process cartridge including the temporary holding device according to any one of the first to seventh aspects.
[0011]
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a latent image carrier for carrying a latent image, a charging device for charging the latent image carrier by bringing a charging member into or out of contact with the surface of the latent image carrier, and a latent image carrier. A latent image forming device that forms a latent image, a developing device that attaches toner to the latent image on the latent image carrier to develop the latent image, and a surface moving member that moves on the surface while contacting the latent image carrier. A transfer device that forms a transfer electric field and transfers the toner image formed on the latent image carrier onto a recording member or a surface moving member sandwiched between the surface moving member and the image forming apparatus. In the toner, the image forming apparatus collects and retains the oppositely charged toner among the transfer residual toner remaining on the latent image carrier after the transfer by the transfer device from the latent image carrier, and removes the retained transfer residual toner. Temporary holding device for returning to latent image carrier, charging member and latent image carrier A recovery device for recovering, from the latent image carrier, the oppositely charged toner that has passed through the charged region formed between the toner and the toner, wherein the toner has a volume average particle diameter (Dv) of 3 to 8 μm. The toner has a dispersity in the range of 1.05 to 1.40 defined by the ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn).
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the toner according to the seventeenth aspect, the toner has a shape factor SF-1 of 100 to 180 and a shape factor SF-2 of 100 to 180. The toner in the above.
The invention according to claim 19 is the toner according to claim 17 or 19, wherein the ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) is in the range of 0.5 to 1.0, and The ratio (r3 / r2) of the toner to the minor axis is in the range of 0.7 to 1.0, and the toner satisfies the relationship of major axis r1> minor axis r2> thickness r3.
According to a twentieth aspect of the present invention, in the toner according to any one of the seventeenth to nineteenth aspects, the toner has a substantially spherical shape.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. Here, an embodiment applied to an electrophotographic image forming apparatus will be described. The image forming apparatus includes yellow (hereinafter, referred to as “Y”), cyan (hereinafter, referred to as “C”), magenta (hereinafter, referred to as “M”), and black (hereinafter, referred to as “K”). )) To form a color image from the four color toners.
First, a basic configuration of an image forming apparatus (hereinafter, referred to as a “tandem type”) including a plurality of latent image carriers and arranging the plurality of latent image carriers in the moving direction of the surface moving member will be described. . This image forming apparatus includes four photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K as a latent image carrier. Here, a drum-shaped photoconductor is taken as an example, but a belt-shaped photoconductor may be employed. Each of the photoconductor drums 1Y, 1C, 1M, and 1K is driven to rotate in the direction of the arrow in the drawing while being in contact with the intermediate transfer belt 10 that is a surface moving member. Each of the photoconductor drums 1Y, 1C, 1M, and 1K is driven to rotate in the direction of the arrow in the drawing while being in contact with the intermediate transfer belt 10, respectively. Each of the photoreceptor drums 1Y, 1C, 1M, and 1K has a photosensitive layer formed on a relatively thin cylindrical conductive substrate, and a protective layer formed on the photosensitive layer. An intermediate layer may be provided between the layer and the protective layer.
[0013]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming unit provided with a photosensitive drum. Since the configuration around each of the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K in the image forming units 2Y, 2C, 2M, and 2K is the same, only one image forming unit 2 is illustrated and used for color classification. Symbols Y, C, M, and K are omitted. Around the photosensitive drum 1, a temporary holding device 40 for temporarily holding toner, a charging device 3 as a charging unit, and a developing device 5 as a developing unit are arranged in this order along the surface moving direction. . A space is provided between the charging device 3 and the developing device 5 so that light emitted from the exposure device 4 as a latent image forming means can pass to the photosensitive drum 1.
[0014]
The charging device 3 charges the surface of the photosensitive drum 1 to a negative polarity. The charging device 3 in the present embodiment is a charging / charging member that performs a charging process in a region (hereinafter, referred to as a “charging region”) formed between the photosensitive drum 1 and the contact / proximity charging system. A roller 3a is provided. That is, the charging device 3 charges the surface of the photosensitive drum 1 by bringing the charging roller 3a into contact with or close to the surface of the photosensitive drum 1 and applying a negative bias to the charging roller 3a. A DC charging bias such that the surface potential of the photosensitive drum 1 becomes -500 V is applied to the charging roller 3a. It should be noted that a charging bias in which an AC bias is superimposed on a DC bias can be used as the charging bias. Further, the charging device 3 is provided with a cleaning brush 3b for cleaning the surface of the charging roller 3a. Further, even if the toner adheres slightly, the surface of the charging roller 3a may be cleaned by a cleaning brush 3b in order to prevent the charging roller 3a from causing charging failure such as uneven charging.
In addition, as the charging device 3, a thin film may be wound around both ends in the axial direction on the peripheral surface of the charging roller 3 a, and may be installed so as to be in contact with the surface of the photosensitive drum 1. In this configuration, the surface of the charging roller 3a and the surface of the photosensitive drum 1 are in an extremely close state separated by the thickness of the film. Therefore, a discharge is generated between the surface of the charging roller 3a and the surface of the photosensitive drum 1 by the charging bias applied to the charging roller 3a, and the surface of the photosensitive drum 1 is charged by the discharge.
[0015]
The surface of the photosensitive drum 1 charged in this way is exposed by the exposure device 4 to form an electrostatic latent image corresponding to each color. The exposure device 4 writes an electrostatic latent image corresponding to each color on the photosensitive drum 1 based on image information corresponding to each color. The exposure apparatus 4 of the present embodiment is a laser type exposure apparatus, but may employ another type of exposure apparatus such as an exposure apparatus including an LED array and an imaging unit.
[0016]
In the developing device 5, a developing roller 5a as a developer carrier is partially exposed from an opening of the casing. Although a two-component developer including a toner and a carrier is used here, a one-component developer containing no carrier may be used. The developing device 5 receives toner of a corresponding color from the toner bottles 31Y, 31C, 31M, and 31K shown in FIG. 1 and stores the toner therein. The toner bottles 31Y, 31C, 31M, and 31K are configured to be detachable from the image forming apparatus main body so that each can be replaced independently. With such a configuration, only the toner bottles 31Y, 31C, 31M, and 31K need to be replaced at the time of toner end. Therefore, other components that have not reached the end of life at the time of toner end can be used as they are, and costs for the user can be reduced.
The toner supplied from the toner bottles 31Y, 31C, 31M, and 31K into the developing device 5 is conveyed while being stirred with the carrier by the stirring and conveying screw 5b, and is carried on the developing roller 5a. The developing roller 5a includes a magnet roller as a magnetic field generating means and a developing sleeve that rotates coaxially therearound. The carrier in the developer is raised on the developing roller 5a by the magnetic force generated by the magnet roller, and is conveyed to the developing area facing the photosensitive drum 1. Here, the surface of the developing roller 5a moves in the same direction at a linear velocity higher than the surface of the photosensitive drum 1 in a region facing the photosensitive drum 1 (hereinafter, referred to as a “developing region”). The carrier rising on the developing roller 5a supplies the toner adhered to the carrier surface to the surface of the photosensitive drum 1 while rubbing the surface of the photosensitive drum 1. At this time, a developing bias of -300 V is applied from a power supply (not shown) to the developing roller 5a, whereby a developing electric field is formed in the developing area. Then, between the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 and the developing roller 5a, an electrostatic force toward the electrostatic latent image acts on the toner on the developing roller 5a. As a result, the toner on the developing roller 5a adheres to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1. By this adhesion, the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 is developed into a toner image of a corresponding color. Here, the developing roller 5a is connected to a driving device via a clutch, and the rotation of the developing roller 5a can be temporarily stopped by the clutch.
[0017]
The intermediate transfer belt 10 in the transfer device 6 is stretched around three support rollers 11, 12, and 13, and is configured to move endlessly in the direction of the arrow in the figure. On the intermediate transfer belt 10, the toner images on the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K are transferred so as to overlap each other by an electrostatic transfer method. In the electrostatic transfer method, there is a configuration using a transfer charger, but in this case, a configuration using a transfer roller with less occurrence of transfer dust is adopted. Specifically, primary transfer as a transfer device 6 is performed on the back surface of the intermediate transfer belt 10 in a region (hereinafter, referred to as a “transfer region”) facing each of the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K. The rollers 14Y, 14C, 14M, and 14K are arranged. Here, a primary transfer nip portion is formed by a portion of the intermediate transfer belt 10 pressed by each of the primary transfer rollers 14Y, 14C, 14M, and 14K and each of the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K. When transferring the toner images on the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M and 1K onto the intermediate transfer belt 10, a positive bias is applied to each primary transfer roller 14. As a result, a transfer electric field is formed in each primary transfer nip portion, and the toner images on each of the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K are electrostatically attached to the intermediate transfer belt 10 and transferred.
[0018]
A belt cleaning device 15 is provided around the intermediate transfer belt 10 to remove toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 10. The belt cleaning device 15 is configured to collect unnecessary toner attached to the surface of the intermediate transfer belt 10 with a fur brush and a cleaning blade. The collected unnecessary toner is transported from the inside of the belt cleaning device 15 to a waste toner tank (not shown) by a transport unit (not shown).
A secondary transfer roller 16 is disposed in contact with a portion of the intermediate transfer belt 10 stretched around the support roller 13. A secondary transfer nip portion is formed between the intermediate transfer belt 10 and the secondary transfer roller 16, and a transfer sheet as a recording member is fed to this portion at a predetermined timing. The transfer paper is accommodated in a paper feed cassette 20 on the lower side of the exposure device 4 in the figure, and is conveyed to a secondary transfer nip by a paper feed roller 21, a pair of registration rollers 22, and the like. Then, the toner images superimposed on the intermediate transfer belt 10 are collectively transferred onto transfer paper in a secondary transfer nip portion. During this secondary transfer, a positive bias is applied to the secondary transfer roller 16, and the toner image on the intermediate transfer belt 10 is transferred onto transfer paper by the transfer electric field formed by this.
On the downstream side of the secondary transfer nip in the transfer paper transport direction, a heat fixing device 23 as fixing means is disposed. The heat fixing device 23 includes a heating roller 23a having a built-in heater and a pressure roller 23b for applying pressure. The transfer paper that has passed through the secondary transfer nip is sandwiched between these rollers and receives heat and pressure. Thereby, the toner on the transfer paper is melted, and the toner image is fixed on the transfer paper. Then, the transfer paper after the fixing is discharged by a discharge roller 24 onto a discharge tray on the upper surface of the apparatus.
[0019]
Further, the image forming apparatus of the present invention collects and retains the transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 1 after the transfer by the transfer device 6, and transfers the retained transfer residual toner to the photosensitive drum 1. There is provided a temporary holding device 40 for returning, and a collecting means for collecting from the photosensitive drum 1.
Here, the transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 will be described. The transfer residual toner includes a regular charge toner T charged to a regular polarity. 0 And a reversely charged toner T charged to a polarity opposite to the normal polarity. 1 Exists. FIG. 3A is a graph showing the toner charge amount distribution immediately before the transfer of the toner carried on the photosensitive drum 1. FIG. 3B is a graph showing a toner charge amount distribution of the transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 1 after the transfer. As shown in FIG. 3A, the charge amount of the toner immediately before the transfer is distributed around −30 (μC / g), and most of the charge amount of the normally charged toner T is negatively charged. 0 It is. On the other hand, the charge amount of the transfer residual toner is distributed around about −2 (μC / g). A part of the transfer residual toner undergoes charge injection due to the positive bias applied to the primary transfer roller 14, and the charged polarity of the toner is reversed to the positive polarity. As a result, in the transfer residual toner, the oppositely charged toner T which has been inverted to the positive polarity as shown by the hatched portion in FIG. 1 Exists.
[0020]
First, of the transfer residual toner, the oppositely charged toner T 1 Are collected and temporarily held by rollers provided in the temporary holding device 40, then released, and collected by the collection means. In addition, among the transfer residual toner, the normally charged toner T 0 Means that the regular charged toner T 0 Part of the toner T 1 In the same manner as described above, the toner is collected and temporarily held by the rollers provided in the temporary holding device 40, and then released. The released normally charged toner T 0 Is a normally charged toner T remaining on the photosensitive drum 1 which cannot be collected by the rollers provided in the temporary holding device 40. 0 At the same time, it can be collected by the collecting means.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of the temporary holding device. The temporary holding device 40 includes a roller that comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1. The roller is brought into contact with or rubbed against the photosensitive drum 1 to make contact with the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 (hereinafter, referred to as “brush contact area”). The roller can be an elastic roller or a brush-like roller, but the brush-like roller 41 is preferred. The brush shape can increase the surface area and improve the recovery of the transfer residual toner. The brush-shaped roller 41 can secure a sufficient space inside the brush for holding the transfer residual toner. In addition, by lowering the brush density, the physical holding force when the brush-like roller 41 holds the collected transfer residual toner is reduced, so that the step of releasing the transfer residual toner can be smoothly performed. Become.
[0021]
The brush-like roller 41 is rotationally driven by a driving device 42 in the direction of the arrow in the figure. Further, the brush-like roller 41 may rotate in a direction opposite to the direction of the arrow in the figure. A bias is applied to the brush roller 41 from either the first power supply 43 or the second power supply 44. Specifically, a changeover switch 45 is provided between the power supplies 43 and 44 and the brush-like roller 41, and the operation of the changeover switch 45 selects a power supply connected to the brush-like roller 41. The operation of the changeover switch 45 is controlled by the control unit of the image forming apparatus. The first power supply 43 applies a bias capable of holding the toner to the potential of the surface portion of the brush-like roller 41, and the second power supply 44 applies a release bias capable of discharging the toner. Is what you do. Thus, the transfer residual toner can be held on the brush-like roller 41 when the holding bias is applied, and the held transfer residual toner can be released when the release bias is applied. It is preferable to use a power supply that applies a bias obtained by superimposing an alternating current on a direct current (hereinafter, referred to as an “alternating bias”) as the power supplies 43 and 44.
[0022]
The brush-like roller 41 can be selected from styrene resin, acrylic resin, polyester resin, fluorine resin, polyamide resin, and the like. In particular, a polyamide resin which is strong against abrasion and has high strength is preferable. This brush may contain conductive powder in order to increase the effect of bias application. As the conductive powder, carbon black such as acetylene black and furnace black, graphite, or metal powder such as copper and silver can be used.
The brush density near the surface of the brush-like roller 41 is 12000 (lines / inch). 2 ) To 858000 (books / inch 2 ), It is preferable to form the brush-like roller 41. When the density is less than 12,000, the transfer residual toner that can keep the surface area of the brush small becomes small, and when the density exceeds 858000, the space becomes small, and the transfer residual toner that can be retained decreases. It is preferable that the brush has a thickness of 1 to 20 denier and a length of 0.3 to 4.0 mm. When the thickness of the brush is less than 1 denier, the strength of the brush is insufficient, and the usable period is shortened. When the thickness exceeds 20 denier, the strength is increased and the photosensitive drum 1 may be damaged. On the other hand, if the length is less than 0.3 mm, the space is reduced, and the transfer residual toner that can be retained is reduced. If the length is more than 4.0 mm, the usable period for deformation becomes short.
[0023]
Further, the amount of penetration of the brush into the photosensitive drum 1 is set in the range of 0.3 to 3.0 mm. The brush is rubbed against the photosensitive drum 1 to disperse the transfer residual toner. 1 By contacting with the longest possible time, the recovery efficiency can be increased. If it is less than 0.3 mm, the length of contact with the photosensitive drum 1 is short, and it is difficult to collect the transfer residual toner. If it exceeds 3.0 mm, the brush is deformed and the usable period is shortened. Further, it is preferable that the length is in the range of 1/3 to 2/5 of the length of the brush.
At this time, the electric resistance of the brush is 10 2 -10 8 It is preferable to be in the range of Ω · cm. Electric resistance is 10 2 If the resistance is less than Ω · cm, electric resistance is small and electric discharge occurs from the tip of the brush to the photosensitive drum 1 to shorten the life of the photosensitive drum 1. Electric resistance is 10 8 If it exceeds Ω · cm, the electrical resistance is too high, no bias is applied even when a voltage is applied, and the efficiency of collecting and holding the transfer residual toner decreases.
[0024]
The applied bias is such that the AC bias Vp-p is in the range of 200 V to 3 kV, the frequency is in the range of 500 Hz to 5 kHz, and the DC bias potential Vdc is smaller than (1/2) × Vp-p. If the AC bias is less than 200 V, the amount of electric charge discharged is small, and if it exceeds 3 kV, the amount of discharge increases and discharge products are formed, thereby shortening the service period of the photosensitive drum 1. When the frequency of the AC bias is less than 500 Hz, the effect of the vibration on the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 described later is small, and when the frequency exceeds 5 kHz, the effect of the vibration on the transfer residual toner is reduced similarly.
The reason why the DC bias potential Vdc is lower than (１ ／) × Vp-p is to collect both the positive and negative transfer residual toner by crossing the zero potential. However, the oppositely charged toner T 1 The main purpose is to recover DC, and it is preferable to make the DC bias negative. By applying an alternating bias of DC + AC bias, transfer residual toner of both polarities is collected. When the alternating bias has a negative polarity, the positively-charged oppositely charged toner T 1 And when the alternating bias has a positive polarity, the negatively charged normally charged toner T 0 Collect. After the collection, even if no bias is applied to the brush roller 41, the toner is attracted by the mirror image generated by the conductive brush, so that the transfer residual toner of both polarities can be held. At this time, since the brush-like roller 41 hits the toner with a strong impact, it can be mechanically and physically attracted. With either force, the toner can be held on the brush surface regardless of the polarity of the toner charge.
[0025]
Further, it is preferable that the brush-like roller 41 is swung in the axial direction. It is configured to swing in a direction orthogonal to the rotation direction of the photosensitive drum 1 while being in contact with the photosensitive drum 1. Thereby, the transfer residual toner adhered to the photosensitive drum 1 can be easily dispersed and disturbed to be collected. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a driving device that swings the brush-like roller 41. A cam 41b is fixed to the end of the cored bar 41a of the brush-like roller 41 disposed in the temporary holding device 40, and this cam is pressed against the fixed fixing member 41d by a spring 41c (not shown). When the brush-like roller 41 rotates, the cam 41b pressed against the fixing member also rotates together, so that the brush-like roller 41 swings in the longitudinal direction while keeping contact with the photosensitive drum 1.
[0026]
Next, a description will be given of a discharging step of discharging the transfer residual toner held by the brush-like roller 41 to the surface of the photosensitive drum 1.
After the transfer residual toner is held by the brush roller 41, the transfer residual toner is discharged to the surface of the photosensitive drum 1 at a timing when the image forming apparatus does not form an image. The timing can be selected as appropriate. For example, the timing may be from the end of one image forming operation to the start of the next image forming operation, or, as another example, once during a continuous image forming operation. A release operation for releasing the transfer residual toner to a certain extent may be provided. In the discharging step, after the transfer residual toner generated by one image forming operation is held, the transfer residual toner is charged before the photosensitive drum 1 charged by the charging device 3 in the next image forming operation reaches the brush contact area. Releases toner. By releasing the transfer residual toner at such a timing, the transfer residual toner can be collected without adversely affecting the next image forming operation. Further, in the case where image formation is performed continuously, after the last image formation during the continuation is completed, the operation of releasing the transfer residual toner held during that time is performed, thereby preventing the time of continuous image formation from being lengthened. be able to. At this time, the form of the bias may be different from that at the time of collection. In particular, the oppositely charged toner T 1 It is preferable to make the positive polarity with a direct current bias for the release of. Further, the regular charged toner T 0 Is the oppositely charged toner T 1 It is preferable to carry out the step after the release of, and it is more preferable to change the polarity to negative with a DC bias. At this time, the oppositely charged toner T 1 And regular charged toner T 0 Release times may be different. Further, both may be simultaneously emitted with an alternating bias.
[0027]
Next, the oppositely charged toner T released from the brush roller 41 and adhered to the surface of the photosensitive drum 1 1 The recovery step of recovering is described.
Reversely charged toner T returned to photoreceptor drum 1 1 After passing through the charging area of the photosensitive drum 1 with the charging roller 3a, is collected from the photosensitive drum 1 by a collecting unit. As the collecting means, a developing means or a transfer means can be used.
The developing means as the collecting means is operated as follows. This is the oppositely charged toner T 1 When the photoreceptor drum 1 on which the toner is adhered is in the developing area, an electric field in normal image formation is formed, so that the oppositely charged toner T 1 Moves from the photosensitive drum 1 to the developing means side and is collected. Thereafter, during the next image forming operation, when the driving of the developing roller 5a is started, the oppositely charged toner T adhered to the developing roller 5a is 1 Is transported inside the developing device 5. Then, the normally charged toner T is mixed and stirred inside the developing device 5. 0 And again contributes to development.
The oppositely charged toner T on the photosensitive drum 1 released from the brush-like roller 41 1 May be conveyed to the next transfer area, where it is transferred to the intermediate transfer belt 10 and collected by the belt cleaning device 15 that cleans the intermediate transfer belt 10.
[0028]
In addition, among the transfer residual toner, the normally charged toner T 0 Are collected as follows.
Regularly charged toner T of transfer residual toner 0 Is charged to the negative polarity, and therefore has the same polarity as the charging roller 3a even in the charging area, and is less likely to adhere to and stain the charging roller 3a. Next, in the developing area of the developing device 5, the toner is collected by electrostatic attraction with the carrier. Therefore, it contributes to the formation of a new toner image in the next image forming step.
However, since the toner is adhered for one rotation of the photosensitive drum 1, the adhesive force with the photosensitive drum 1 is increased. To this end, an alternating bias is applied to the oscillating brush-like roller 41, and the normally charged toner T on the photosensitive drum 1 is charged. 0 Can be easily recovered by dispersing and dispersing.
Thus, the transfer residual toner is collected, and there is no need to provide a cleaning device for the photosensitive drum 1 including a waste toner tank or a recycle toner transport path, and the size of the image forming apparatus can be reduced.
[0029]
In the image forming apparatus of the present invention, a static eliminator (not shown) may be provided downstream of the temporary holding device 40. The charge on the photosensitive drum 1 is removed by light irradiation, and the residual potential on the photosensitive drum 1 is erased before entering the charged area, so that the transfer residual toner can be easily collected. It is preferable that the light from the static eliminator be turned on after the release of the transfer residual toner and before the collection. As the static eliminator, a light emitting member such as a fluorescent lamp, a halogen lamp, and electroluminescence (EL) is used.
[0030]
Further, among the configurations in the image forming apparatus described above, at least each of the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K is integrally formed with a temporary holding device 40 provided in each of the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K. A removable process cartridge can be provided. The process cartridge can be integrally formed by selecting from the developing device 5, the temporary holding device 40, the charging device 3, and the like arranged around each of the photosensitive drums 1Y, 1C, 1M, and 1K. . Therefore, when the life of a component housed in the process cartridge has expired or maintenance is required, the process cartridge may be replaced, and the convenience is improved.
[0031]
Next, the toner used in the image forming apparatus of the present invention will be described.
Further, the smaller the volume average particle diameter Dv of the toner is, the better the fine line reproducibility can be improved. However, when the particle diameter is small, the developing property and the cleaning property are deteriorated. When the thickness is 3 μm or less, the amount of toner having a small particle diameter that is difficult to be developed on the surface of the carrier or the developing roller is increased. 1 Undesirably increases. The particle size distribution represented by the ratio (Dv / Dn) between the volume average particle size Dv and the number average particle size Dn is preferably in the range of 1.05 to 1.40. By sharpening the particle size distribution, the toner charge amount distribution becomes uniform, and the oppositely charged toner T 1 Can be reduced. When Dv / Dn exceeds 1.40, the charge amount distribution of the toner is wide and the oppositely charged toner T 1 , It becomes difficult to obtain a high-quality image. If Dv / Dn is less than 1.05, the production is difficult and not practical. The particle size of the toner was measured using a Coulter Counter Multisizer (manufactured by Coulter Co., Ltd.), and an aperture having a measurement hole size of 50 μm was selected and used in accordance with the particle size of the toner to be measured. It is obtained by measuring the average of the particle size of the particles.
[0032]
Further, the toner preferably has a shape factor SF-1 in the range of 100 or more and 180 or less and a shape factor SF-2 in the range of 100 or more and 180 or less. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the shape of the toner for explaining the shape factor SF-1 and the shape factor SF-2. The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape, and is represented by the following equation (1). The value is obtained by dividing the square of the maximum length MXLNG of the shape formed by projecting the toner on the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-1 = ｛(MXLNG) 2 /AREA｝×(100π/4)...Equation (1)
When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner becomes a true sphere, and as the value of SF-1 increases, the shape becomes more irregular.
The shape factor SF-2 indicates the ratio of the unevenness of the shape of the toner, and is represented by the following equation (2). It is a value obtained by dividing the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner onto the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-2 = ｛(PERI) 2 / AREA ×× (100π / 4) ... Equation (2)
When the value of SF-2 is 100, no irregularities are present on the toner surface. As the value of SF-2 increases, the irregularities on the toner surface become more remarkable.
Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope (S-800: manufactured by Hitachi, Ltd.), introducing the photograph into an image analyzer (LUSEX3: manufactured by Nireco), and analyzing it. Calculated.
[0033]
When the shape of the toner becomes nearly spherical, the contact between the toner and the toner or the photosensitive drum 1 becomes a point contact, so that the attraction force between the toners is weakened, and as a result, the fluidity is increased, and the toner and the photosensitive The attraction force with the body drum 1 is weakened, the transfer rate is increased, and the oppositely charged toner T 1 Can be easily collected by the temporary holding device 40.
The shape factors SF-1 and SF-2 of the toner are preferably 100 or more. When SF-1 and SF-2 increase, the oppositely charged toner T 1 And the distribution of the amount of charge of the toner is widened, and the load on the temporary holding device 40 is increased. For this reason, SF-1 preferably does not exceed 180, and SF-2 preferably does not exceed 180.
[0034]
Further, the toner used in the image forming apparatus may be substantially spherical. FIG. 6 is a schematic view showing the external shape of the toner of the present invention, FIG. 7A is an external view of the toner, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the toner. In FIG. 7A, the X axis represents the long axis r1 of the longest axis of the toner, the Y axis represents the short axis r2 of the next long axis, the Z axis represents the thickness r3 of the shortest axis, and the long axis r1 ≧ short axis r2 ≧ thickness r3.
This toner has a ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) of 0.5 to 1.0, and a ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) of 0.7 to 1.0. It has a substantially spherical shape. When the ratio (r2 / r1) of the major axis to the minor axis is less than 0.5, the charge amount distribution becomes wide because the shape approaches an irregular shape.
If the ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) is less than 0.7, the charge amount distribution becomes wide because the shape approaches an irregular shape. In particular, when the ratio of the thickness to the short axis (r3 / r2) is 1.0, the charge amount distribution becomes narrow because of a substantially spherical shape.
The size of the toner thus far was measured with a scanning electron microscope (SEM) while changing the angle of view and observing the spot.
The shape of the toner can be controlled by a manufacturing method. For example, a toner obtained by a dry pulverization method has an irregular shape in which the toner surface is uneven and the toner shape is not constant. Even with this dry pulverization method toner, a toner close to a true sphere can be obtained by applying a mechanical or thermal treatment. A toner produced by a method of producing a toner by forming droplets by a suspension polymerization method or an emulsion polymerization method often has a smooth surface and a shape close to a true sphere. In addition, an ellipse can be formed by applying a shearing force by stirring during the reaction in the solvent.
[0035]
Hereinafter, specific components of the toner and a manufacturing method thereof will be described.
The other constituent materials of the toner will be described.
(Modified polyester)
The toner of the present invention contains the modified polyester (i) as a binder resin. The modified polyester (i) refers to a state in which a bonding group other than an ester bond is present in the polyester resin, or a resin component having a different configuration is bonded to the polyester resin by a covalent bond, an ionic bond, or the like. Specifically, it refers to a product obtained by introducing a functional group such as an isocyanate group which reacts with a carboxylic acid group or a hydroxyl group into a polyester terminal and further reacting with an active hydrogen-containing compound to modify the polyester terminal.
[0036]
Examples of the modified polyester (i) include a urea-modified polyester obtained by reacting a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group with an amine (B). As the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group, a polyester which is a polycondensate of a polyhydric alcohol (PO) and a polyvalent carboxylic acid (PC) and has an active hydrogen group, and a polyvalent isocyanate compound (PIC) And the like. Examples of the active hydrogen group possessed by the polyester include a hydroxyl group (alcoholic hydroxyl group and phenolic hydroxyl group), an amino group, a carboxyl group, a mercapto group, and the like. Of these, an alcoholic hydroxyl group is preferable.
[0037]
The urea-modified polyester is produced as follows.
Examples of the polyhydric alcohol compound (PO) include a dihydric alcohol (DIO) and a trihydric or higher polyhydric alcohol (TO), and a mixture of (DIO) alone or a mixture of (DIO) and a small amount of (TO). preferable. Examples of the dihydric alcohol (DIO) include alkylene glycols (such as ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, and 1,6-hexanediol); and alkylene ether glycols (diethylene glycol). , Triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); alicyclic diols (1,4-cyclohexane dimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); bisphenols (bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, etc.); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adducts of the above alicyclic diols; Alkylene oxide bisphenol (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), etc. adducts. Of these, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols, and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. Is a combination of Examples of the trihydric or higher polyhydric alcohol (TO) include polyhydric aliphatic alcohols of 3 to 8 or higher (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trihydric or higher phenols (Such as trisphenol PA, phenol novolak, and cresol novolak); and the above-mentioned trivalent or higher polyphenols alkylene oxide adducts.
[0038]
Examples of the polycarboxylic acid (PC) include dicarboxylic acid (DIC) and trivalent or higher polycarboxylic acid (TC), and (DIC) alone or (DIC) and a small amount of (TC). Mixtures are preferred. Examples of the divalent carboxylic acid (DIC) include alkylenedicarboxylic acids (such as succinic acid, adipic acid, and sebacic acid); alkenylene dicarboxylic acids (such as maleic acid and fumaric acid); and aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid). , Naphthalenedicarboxylic acid, etc.). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of the trivalent or higher polycarboxylic acid (TC) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). The polyhydric carboxylic acid (PC) may be reacted with polyhydric alcohol (PO) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (eg, methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester).
The ratio between the polyhydric alcohol (PO) and the polyhydric carboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1, preferably as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. Is from 1.5 / 1 to 1/1, more preferably from 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
[0039]
Examples of the polyvalent isocyanate compound (PIC) include aliphatic polyvalent isocyanates (such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and 2,6-diisocyanatomethylcaproate); alicyclic polyisocyanates (such as isophorone diisocyanate and cyclohexylmethane diisocyanate). Aromatic diisocyanates (tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.); araliphatic diisocyanates (α, α, α ', α'-tetramethylxylylene diisocyanate, etc.); isocyanates; Those blocked with caprolactam and the like; and combinations of two or more of these.
[0040]
The ratio of the polyvalent isocyanate compound (PIC) is usually 5/1 to 1/1, preferably 5/1 to 1/1, as the equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the hydroxyl group-containing polyester. The ratio is from 4/1 to 1.2 / 1, more preferably from 2.5 / 1 to 1.5 / 1. If [NCO] / [OH] exceeds 5, the low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester becomes low, and the hot offset resistance deteriorates.
The content of the polyvalent isocyanate compound (PIC) component in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 0.5 to 40 wt%, preferably 1 to 30 wt%, more preferably 2 to 20 wt%. . If the content is less than 0.5 wt%, the hot offset resistance is deteriorated and the heat storage stability and the low-temperature fixability are both disadvantageous. On the other hand, if it exceeds 40 wt%, the low-temperature fixability deteriorates.
The number of isocyanate groups contained in one molecule in the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups is usually one or more, preferably 1.5 to 3 on average, and more preferably 1.8 to 2 on average. There are five. If the number is less than one per molecule, the molecular weight of the urea-modified polyester becomes low, and the hot offset resistance deteriorates.
[0041]
Next, the amines (B) to be reacted with the polyester prepolymer (A) include a divalent amine compound (B1), a trivalent or higher polyamine compound (B2), an amino alcohol (B3), and an amino mercaptan (B4). ), Amino acids (B5), and those obtained by blocking the amino groups of B1 to B5 (B6).
Examples of the divalent amine compound (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4'-diamino-3,3'-dimethyldicyclohexyl) Methane, diaminecyclohexane, isophoronediamine, and the like; and aliphatic diamines (ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, and the like). Examples of the trivalent or higher polyamine compound (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of the amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of the aminomercaptan (B4) include aminoethylmercaptan and aminopropylmercaptan. Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of the compound (B6) in which the amino group of B1 to B5 is blocked include ketimine compounds and oxazolidine compounds obtained from the amines and ketones (such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone) of B1 to B5. Preferred of these amines (B) are B1 and a mixture of B1 and a small amount of B2.
[0042]
The ratio of amines (B) is equivalent ratio [NCO] / [NHx] of isocyanate groups [NCO] in polyester prepolymer (A) having isocyanate groups and amino groups [NHx] in amines (B). Is usually 1/2 to 2/1, preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, and more preferably 1.2 / 1 to 1 / 1.2. When [NCO] / [NHx] is more than 2 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester becomes low, and the hot offset resistance deteriorates.
Further, the urea-modified polyester may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio of the urea bond content to the urethane bond content is usually from 100/0 to 10/90, preferably from 80/20 to 20/80, and more preferably from 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10%, the hot offset resistance deteriorates.
[0043]
The modified polyester (i) used in the present invention is produced by a one-shot method or a prepolymer method. The weight average molecular weight of the modified polyester (i) is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 10,000,000, and more preferably 30,000 to 1,000,000. The peak molecular weight at this time is preferably from 1,000 to 10,000, and if it is less than 1,000, the elongation reaction is difficult, the elasticity of the toner is small, and as a result, the hot offset resistance deteriorates. On the other hand, if it exceeds 10,000, the problems in production of fixing property decrease, particle formation and pulverization become high. The number average molecular weight of the modified polyester (i) is not particularly limited when unmodified polyester (ii) described later is used, and may be a number average molecular weight that is easily obtained to obtain the above weight average molecular weight. (I) When used alone, the number average molecular weight is usually 20,000 or less, preferably 1,000 to 10,000, and more preferably 2,000 to 8,000. If it exceeds 20,000, the low-temperature fixability and the gloss when used in a full-color device deteriorate.
In the crosslinking and / or elongation reaction between the polyester prepolymer (A) and the amines (B) for obtaining the modified polyester (i), a reaction terminator is used as necessary to adjust the molecular weight of the obtained urea-modified polyester. be able to. Examples of the reaction terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, etc.), and those obtained by blocking them (ketimine compounds).
[0044]
(Unmodified polyester)
In the present invention, not only the modified polyester (i) may be used alone, but also an unmodified polyester (ii) may be contained as a binder resin component together with the modified polyester (i). By using (ii) together, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color device are improved, and it is preferable to use alone. Examples of (ii) include the same polycondensates of polyhydric alcohol (PO) and polycarboxylic acid (PC) as in the polyester component (i), and preferable ones are also the same as (i). . Further, (ii) may be not only an unmodified polyester but also a polyester modified with a chemical bond other than a urea bond, for example, a modified urethane bond. It is preferable that (i) and (ii) are at least partially compatible with each other in view of low-temperature fixability and hot offset resistance. Accordingly, the polyester component (i) and (ii) preferably have similar compositions. When (ii) is contained, the weight ratio of (i) to (ii) is usually 5/95 to 80/20, preferably 5/95 to 30/70, more preferably 5/95 to 25/75, Particularly preferably, it is 7/93 to 20/80. When the weight ratio of (i) is less than 5%, the hot offset resistance deteriorates, and the heat resistance storage stability and the low-temperature fixability are disadvantageous.
[0045]
The peak molecular weight of (ii) is usually from 1,000 to 10,000, preferably from 2,000 to 8,000, more preferably from 2,000 to 5,000. If it is less than 1,000, the heat-resistant preservability deteriorates, and if it exceeds 10,000, the low-temperature fixability deteriorates. The hydroxyl value of (ii) is preferably 5 or more, more preferably 10 to 120, and particularly preferably 20 to 80. If it is less than 5, it is disadvantageous in terms of compatibility between heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. The acid value of (ii) is preferably from 1 to 5, more preferably from 2 to 4. Since a high acid value wax is used as the wax, the low acid value binder leads to electrification and high volume resistance, so that the binder easily matches the toner used for the two-component developer.
The glass transition point (Tg) of the binder resin is usually 35 to 70 ° C, preferably 55 to 65 ° C. If the temperature is lower than 35 ° C., the heat-resistant storage stability of the toner deteriorates, and if it exceeds 70 ° C., the low-temperature fixability becomes insufficient. Since the urea-modified polyester is likely to be present on the surface of the obtained toner base particles, the toner of the present invention tends to have good heat-resistant storage stability even at a low glass transition point as compared with known polyester-based toners. Show.
[0046]
(Colorant)
As the colorant, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, and loess , Graphite, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R), Tartrazine lake, Quinoline yellow lake, Anthrazan yellow BGL, Isoindolinone yellow, Bengala, Lead red, lead red, cadmium red, cadmium mercury red, antimony red, permanent red 4R, para red, phi Sayred, parachlor ortonit Aniline Red, Risor Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Karn Min BS, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Lisor Rubin GX, Permanent Red F5R , Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlett 3B, Bordeaux 5B, Toluidine Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Lite, Bon Maroon Museum, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thio Indigo red B, thioindigo maroon, oil red, quinacridone red, pyrazolone red Polyazo Red, Chrome Vermilion, Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal-Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), indigo, ultramarine, navy blue, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt violet, manganese violet, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Lid Russian Nin Green, Anthraquinone Green, Titanium Oxide, Zinhua, Lithobon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, based on the toner.
[0047]
The colorant can also be used as a masterbatch combined with a resin. Manufacture of the masterbatch, or as a binder resin kneaded with the masterbatch, polystyrene, poly-p-chlorostyrene, a polymer of styrene such as polyvinyl toluene and its substitution, or a copolymer of these with a vinyl compound, Polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, polyacrylic resin, rosin, modified rosin, terpene resin, fat Aromatic or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, chlorinated paraffins, paraffin waxes, etc., can be used alone or in admixture.
The masterbatch can be obtained by mixing and kneading the resin for the masterbatch and the colorant by applying a high shear force. At this time, an organic solvent can be used to enhance the interaction between the colorant and the resin. In addition, a so-called flushing method is known in which a water-based paste containing a colorant water is mixed and kneaded with a resin and an organic solvent, and the colorant is transferred to the resin side to remove water and organic solvent components. Since it can be used as it is, it does not need to be dried and is preferably used. For mixing and kneading, a high-shear dispersion device such as a three-roll mill is preferably used.
[0048]
(Charge control agent)
Known charge control agents can be used, for example, nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (fluorine-modified Quaternary ammonium salts), alkyl amides, phosphorus simple substances or compounds, tungsten simple substances or compounds, fluorine-based activators, salicylic acid metal salts, and metal salts of salicylic acid derivatives. Specifically, Nigrosine dye Bontron 03, quaternary ammonium salt Bontron P-51, metal-containing azo dye Bontron S-34, oxynaphthoic acid metal complex E-82, and salicylic acid metal complex E-84. Phenol-based condensate E-89 (above, manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd.), quaternary ammonium salt Molybdenum complex TP-302, TP-415 (above, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.), copy of quaternary ammonium salt Charge PSY VP2038, copy blue PR of triphenylmethane derivative, copy charge NEGVP2036 of quaternary ammonium salt, copy charge NX VP434 (above, manufactured by Hoechst), LRA-901, LR-147 which is a boron complex (manufactured by Nippon Carlit) ), Copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, azo-based face And high molecular compounds having functional groups such as sulfonic acid groups, carboxyl groups, and quaternary ammonium salts. Of these, a substance that controls the toner to a negative polarity is particularly preferably used.
The amount of the charge control agent used is determined by the type of the binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, the toner manufacturing method including the dispersion method, and is not limited to a specific one. Preferably, it is used in the range of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin. Preferably, the range is 0.2 to 5 parts by weight. If the amount exceeds 10 parts by weight, the chargeability of the toner is too large, the effect of the charge control agent is reduced, the electrostatic attraction force with the developing roller increases, the fluidity of the developer decreases, and the image density decreases. Invite.
[0049]
(External additives)
Inorganic fine particles are preferably used as an external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the toner particles. The primary particle size of the inorganic fine particles is 5 × 10 -3 ２2 μm, especially 5 × 10 -3 It is preferably about 0.5 μm. The specific surface area by the BET method is 20 to 500 m. 2 / G. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably from 0.01 to 5% by weight of the toner, particularly preferably from 0.01 to 2.0% by weight.
Specific examples of the inorganic fine particles include, for example, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, silica sand, clay, mica, wollastonite, and diatomaceous Examples include earth, chromium oxide, cerium oxide, red iron oxide, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, and silicon nitride.
In addition, polymer-based fine particles, for example, polycondensation systems such as polystyrene, methacrylate and acrylate copolymers obtained by soap-free emulsion polymerization, suspension polymerization, and dispersion polymerization, silicone, benzoguanamine, and nylon, thermosetting Polymer particles made of a resin may be used.
[0050]
Such an external additive can be subjected to a surface treatment to increase hydrophobicity and prevent deterioration of flow characteristics and charging characteristics even under high humidity. For example, silane coupling agents, silylating agents, silane coupling agents having a fluorinated alkyl group, organic titanate-based coupling agents, aluminum-based coupling agents, silicone oil, modified silicone oil, and the like are preferable surface treatment agents. .
In particular, it is preferable to use hydrophobic silica and hydrophobic titanium oxide obtained by subjecting silica and titanium oxide to the above surface treatment.
[0051]
Next, a method for producing a toner will be described. Here, a preferred manufacturing method will be described, but the present invention is not limited to this.
(Production method of toner binder)
The toner binder can be manufactured by the following method. The polyhydric alcohol (PO) and polycarboxylic acid (PC) are heated to 150 to 280 ° C. in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxytitanate or dibutyltin oxide, and the pressure is reduced as necessary to produce water. After distilling off, a polyester having a hydroxyl group is obtained. Next, at 40 to 140 ° C., a polyvalent isocyanate compound (PIC) is reacted therewith to obtain a prepolymer (A) having an isocyanate group. Further, (A) is reacted with an amine (B) at 0 to 140 ° C. to obtain a polyester modified with a urea bond.
When reacting (PIC) and reacting (A) and (B), a solvent can be used if necessary. Solvents that can be used include aromatic solvents (toluene, xylene, etc.); ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.); esters (ethyl acetate, etc.); amides (dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.) and ethers And the like (e.g., tetrahydrofuran), which are inert to polyvalent isocyanate compounds (PIC).
When the unmodified polyester (ii) is used in combination, (ii) is produced in the same manner as in the case of the polyester having a hydroxyl group, and this is dissolved in the solution after the completion of the reaction (i) and mixed.
[0052]
(Toner manufacturing method)
1) A toner material liquid is prepared by dispersing a colorant, an unmodified polyester (i), a polyester prepolymer having an isocyanate group (A), and a release agent in an organic solvent.
It is preferable that the organic solvent is volatile having a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of easy removal after the formation of the toner base particles. Specifically, toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone or the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform and carbon tetrachloride are preferred. The amount of the organic solvent to be used is generally 0 to 300 parts by weight, preferably 0 to 100 parts by weight, more preferably 25 to 70 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyester prepolymer.
[0053]
2) The toner material liquid is emulsified in an aqueous medium in the presence of a surfactant and resin fine particles.
The aqueous medium may be water alone, or an organic solvent such as alcohol (methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methylcellosolve, etc.), and lower ketones (acetone, methylethylketone, etc.). May be included.
The amount of the aqueous medium to be used per 100 parts by weight of the toner material liquid is usually 50 to 2,000 parts by weight, preferably 100 to 1,000 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the dispersion state of the toner material liquid is poor, and toner particles having a predetermined particle size cannot be obtained. If it exceeds 20,000 parts by weight, it is not economical.
In order to improve the dispersion in the aqueous medium, a dispersant such as a surfactant and resin fine particles is appropriately added.
Examples of the surfactant include an alkyl benzene sulfonate, an α-olefin sulfonate, an anionic surfactant such as a phosphate, an alkylamine salt, an amino alcohol fatty acid derivative, a polyamine fatty acid derivative, and an amine salt type such as imidazoline. Quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salt, dialkyldimethylammonium salt, alkyldimethylbenzylammonium salt, pyridinium salt, alkylisoquinolinium salt, benzethonium chloride, fatty acid amide derivative, polyhydric alcohol Nonionic surfactants such as derivatives, for example, amphoteric surfactants such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine And the like.
[0054]
Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be improved with a very small amount. Preferred examples of the anionic surfactant having a fluoroalkyl group include fluoroalkylcarboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonylglutamate, and 3- [ω-fluoroalkyl (C6 to C11). ) Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sulfonic acid sodium salt, 3- [ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium salt, fluoroalkyl (C11-C20) carboxylic acid Acid and metal salt, perfluoroalkylcarboxylic acid (C7-C13) and its metal salt, perfluoroalkyl (C4-C12) sulfonic acid and its metal salt, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- ( 2-hydroxyethyl) perful Olooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate etc. No.
As trade names, Surflon S-111, S-112, S-113 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-101 , DS-102 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), Ectop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, and 204 (manufactured by Tochem Products), and Fagents F-100 and F150 (manufactured by Neos).
[0055]
Examples of the cationic surfactant include aliphatic quaternary ammonium such as an aliphatic primary, secondary or secondary amino acid, and a perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, which is a fluoroalkyl group. Salt, benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names are Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (Daikin Industries) Morifa), MegaFac F-150, F-824 (manufactured by Dainippon Ink), Ektop EF-132 (manufactured by Tochem Products), Futagent F-300 (manufactured by Neos), and the like.
[0056]
The resin fine particles are added to stabilize the toner base particles formed in the aqueous medium. For this reason, it is preferable that the toner be added so that the coverage existing on the surface of the toner base particles is in the range of 10 to 90%. For example, polymethyl methacrylate microparticles 1 μm and 3 μm, polystyrene microparticles 0.5 μm and 2 μm, poly (styrene-acrylonitrile) microparticles 1 μm, trade names are PB-200H (manufactured by Kao Corporation), SGP (manufactured by Sokensha), Techno Polymer SB (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), SGP-3G (manufactured by Soken Co., Ltd.), Micropearl (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) and the like.
Further, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
[0057]
As a dispersant that can be used in combination with the resin fine particles and the inorganic compound dispersant, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer-based protective colloid. For example, an acid such as acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride, or a (meth) acrylic monomer containing a hydroxyl group Such as -β-hydroxyethyl acrylate, -β-hydroxyethyl methacrylate, -β-hydroxypropyl acrylate, -β-hydroxypropyl methacrylate, -γ-hydroxypropyl acrylate, -γ-hydroxy methacrylate Propyl, 3-chloro-2-hydroxypropyl acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerin monoacrylate, glycerin monomethacrylate Vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl ester, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, and the like, or compounds containing vinyl alcohol and carboxyl group, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, etc. Esters, for example, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, etc., acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, vinylpyridine, vinylpyrrolidone, vinyl Nitrogen-containing compounds such as imidazole and ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring, polyoxyethylene, and polyoxyethylene. Xypropylene, polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxy Polyoxyethylenes such as ethylene nonyl phenyl ester and celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose can be used.
[0058]
The dispersing method is not particularly limited, but known equipment such as a low-speed shearing type, a high-speed shearing type, a friction type, a high-pressure jet type, and an ultrasonic wave can be applied. Among these, a high-speed shearing type is preferable in order to make the particle size of the dispersion 2 to 20 μm. When a high-speed shearing disperser is used, the number of rotations is not particularly limited, but is generally 1,000 to 30,000 rpm, preferably 5,000 to 20,000 rpm. The dispersion time is not particularly limited, but is usually 0.1 to 5 minutes in the case of a batch system. The temperature at the time of dispersion is usually 0 to 150 ° C (under pressure), preferably 40 to 98 ° C.
[0059]
3) Simultaneously with the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to react with the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups.
This reaction involves crosslinking and / or elongation of the molecular chains. The reaction time is selected depending on the reactivity between the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) and the amines (B), and is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. The reaction temperature is generally 0-150C, preferably 40-98C. In addition, a known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
[0060]
4) After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles.
In order to remove the organic solvent, the entire system is gradually heated in a laminar stirring state, a strong stirring is given in a certain temperature range, and then the solvent is removed to produce spindle-shaped toner base particles. . When an acid or alkali-soluble substance such as a calcium phosphate salt is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is dissolved from the toner base particles by a method such as dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. Is removed. In addition, it can be removed by an operation such as decomposition with an enzyme.
[0061]
5) A charge controlling agent is injected into the toner base particles obtained above, and then inorganic fine particles such as silica fine particles and titanium oxide fine particles are externally added to obtain a toner.
The charging of the charge control agent and the external addition of the inorganic fine particles are performed by a known method using a mixer or the like.
As a result, a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution can be easily obtained. Furthermore, by giving strong agitation in the process of removing the organic solvent, the shape between a true sphere and a rugby ball can be controlled, and the morphology of the surface can be controlled between a smooth and a umeboshi shape. be able to.
[0062]
The toner manufactured as described above can be used as a one-component magnetic toner without using a magnetic carrier or a non-magnetic toner.
Further, when used in a two-component developer, it may be mixed with a magnetic carrier, and the magnetic carrier may be a ferrite containing a divalent metal such as iron, magnetite, Mn, Zn, and Cu. The volume average particle size is preferably 20 to 100 μm. If the average particle size is less than 20 μm, carrier adhesion is likely to occur on the photoreceptor during development, and if it exceeds 100 μm, the miscibility with the toner is low, the charge amount of the toner is insufficient, and poor charging during continuous use is likely to occur. . Further, Cu ferrite containing Zn is preferable because of its high saturation magnetization, but can be appropriately selected according to the process of the image forming apparatus. The resin for coating the magnetic carrier is not particularly limited, and examples thereof include a silicone resin, a styrene-acryl resin, a fluorine-containing resin, and an olefin resin. The manufacturing method is that the coating resin may be dissolved in a solvent, sprayed into a fluidized bed and coated on the core, or the resin particles may be electrostatically attached to the core particles and then melted by heat to coat. May be used. The thickness of the resin to be coated is 0.05 to 10 μm, preferably 0.3 to 4 μm.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, in the image forming apparatus of the present invention, without providing a cleaning device for the photoconductor drum, the transfer residual toner on the photoconductor drum is collected and prevented from adhering to the charging roller, and the density unevenness and the like are prevented. The occurrence of an abnormal image can be suppressed. Further, it is possible to prevent the transfer residual toner on the photosensitive drum from adhering to and mixing with the photosensitive drum on the downstream side, thereby obtaining a high-quality color image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration around a photosensitive drum.
FIG. 3 is a graph showing a charge amount distribution of toner. FIG. 3A is a graph showing a toner charge amount distribution immediately before transfer of toner carried on a photosensitive drum. (B) is a graph showing a toner charge amount distribution of the transfer residual toner remaining on the photosensitive drum after the transfer.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a temporary holding device.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a driving device that swings a brush-like roller.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the shape of a toner for explaining a shape factor SF-1 and a shape factor SF-2.
FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams showing the external shape of the toner of the present invention, wherein FIG. 7A is an external view of the toner, and FIG. 7B is a sectional view of the toner.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor drum
2 Image forming unit
3 Charging device
3a Charging roller
4 Exposure equipment
5 Developing device
5a Development roller
5b Stirring conveying screw
6 Transfer device
10 Intermediate transfer belt
11, 12, 13 Support roller
14 Primary transfer roller
15 Belt cleaning device
16 Secondary transfer roller
30 Contact / separation mechanism
31 Toner Bottle
40 Temporary holding device
41 brush roller
41a Core
41b cam
41c spring
41d fixing member
42 Drive
43 1st power supply
44 Second power supply
45 Changeover switch
117 First transfer power supply
118 2nd transfer power supply
119 Changeover switch

Claims (20)

潜像を担持する潜像担持体と、帯電部材を潜像担持体表面に接触又は近接させて潜像担持体を帯電する帯電装置と、潜像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、潜像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置と、潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、潜像担持体に形成されたトナー像を、表面移動部材との間に挟持される記録部材上又は表面移動部材上に転写する転写装置と を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、転写装置による転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーのうち逆帯電トナーを潜像担持体から回収して保持し、その保持した転写残トナーを潜像担持体に戻す一時保持装置と、
帯電部材と潜像担持体との間で形成される帯電領域を通過した正規帯電トナーを潜像担持体から回収する回収装置とを設け、
かつ、前記一時保持装置は、直流及び交流バイアスを印加する
ことを特徴とする画像形成装置。A latent image carrier for carrying a latent image, a charging device for charging a latent image carrier by bringing a charging member into contact with or close to the surface of the latent image carrier, and a latent image forming apparatus for forming a latent image on the latent image carrier And a developing device for attaching toner to the latent image on the latent image carrier to develop the latent image, and a transfer electric field is formed between the latent image carrier and a surface moving member moving in contact with the latent image carrier to form a latent image. A transfer device for transferring the toner image formed on the carrier onto a recording member or a surface moving member sandwiched between the surface moving member and a transfer device.
The image forming apparatus collects and retains the oppositely charged toner among the transfer residual toner remaining on the latent image carrier after the transfer by the transfer device from the latent image carrier, and transfers the retained transfer residual toner to the latent image carrier. A temporary holding device to return,
A recovery device is provided for recovering the normally charged toner that has passed through the charging area formed between the charging member and the latent image carrier from the latent image carrier,
The temporary holding device applies a DC bias and an AC bias. 請求項１に記載の画像形成装置において、
前記一時保持装置は、印加する交流バイアスのＶｐ−ｐが２００Ｖ〜３ｋＶの範囲であって、周波数が５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの範囲であり、直流バイアスの電位Ｖｄｃが（１／２）×Ｖｐ−ｐより小さい
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1,
In the temporary holding device, the applied AC bias Vp-p is in the range of 200 V to 3 kV, the frequency is in the range of 500 Hz to 5 kHz, and the DC bias potential Vdc is (1/2) × Vp-p An image forming apparatus characterized by being small. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記一時保持装置は、ブラシ状ローラを備える
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the temporary holding device includes a brush-like roller. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記一時保持装置は、ブラシ状ローラのブラシの電気抵抗が１０２〜１０８Ω・ｃｍの範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus, wherein the temporary holding device has an electric resistance of a brush of a brush-like roller in a range of 10 2 to 10 8 Ω · cm. 請求項１ないし４のいずれかにに記載の画像形成装置において、
前記一時保持装置は、ブラシ状ローラのブラシの太さが１〜２０デニールで、長さが０．３〜４．０ｍｍの範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the temporary holding device has a brush having a brush thickness of 1 to 20 denier and a length of 0.3 to 4.0 mm. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記一時保持装置は、ブラシ状ローラが、潜像担持体の軸方向に揺動する
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus is characterized in that, in the temporary holding device, the brush-like roller swings in the axial direction of the latent image carrier. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記一時保持装置は、ブラシ状ローラのブラシの潜像担持体に対する食い込み量が、０．３〜３．０ｍｍの範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the temporary holding device has a brush-like roller in which a brush bites into a latent image carrier in a range of 0.3 to 3.0 mm. 請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記一時保持装置は、ブラシ状ローラが、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂の群から選択される樹脂であって、導電性粒子を含有する
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
In the image forming apparatus, the temporary holding device may be configured such that the brush-like roller is a resin selected from the group consisting of a nylon resin, an acrylic resin, and a polyester resin and contains conductive particles. 請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、用いられるトナーの体積平均粒径（Ｄｖ）が３〜８μｍの範囲にあり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）で定義される分散度が１．０５〜１．４０の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
In the image forming apparatus, the volume average particle diameter (Dv) of the toner used is in the range of 3 to 8 μm, and the ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) is used. An image forming apparatus, wherein a defined degree of dispersion is in a range of 1.05 to 1.40. 請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、用いられるトナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、かつ 形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The image forming apparatus is characterized in that the toner used has a shape factor SF-1 in the range of 100 to 180 and a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、用いられるトナーが、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲であって、長軸ｒ１≧短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を満足する
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
In the image forming apparatus, the toner used has a ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) in the range of 0.5 to 1.0 and a ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) of 0. An image forming apparatus in a range of 7 to 1.0, wherein a relationship of a major axis r1≥a minor axis r2≥a thickness r3 is satisfied. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、用いられるトナーが、略球形の形状である
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 11,
The image forming apparatus is characterized in that the toner used has a substantially spherical shape. 請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、作像形成部の現像装置に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び／又は伸長反応させるトナーである
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein
In the image forming apparatus, the toner used in the developing device of the image forming unit includes a toner composition containing at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent in an aqueous medium. An image forming apparatus, wherein the toner is subjected to a crosslinking and / or elongation reaction in the presence of resin fine particles. 請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、少なくとも、潜像担持体と一時保持装置とを一体化したプロセスカートリッジであって、着脱可能にする
ことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 13,
The image forming apparatus is a process cartridge in which at least a latent image carrier and a temporary holding device are integrated, and is detachable. 少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、
転写装置による転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーのうち逆帯電トナーを潜像担持体から回収して保持し、その保持した転写残トナーを潜像担持体に戻す一時保持装置と、
帯電部材と潜像担持体との間で形成される帯電領域を通過した逆帯電トナーを潜像担持体から回収する回収装置とを一体化して、画像形成装置に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
前記一時保持装置は、直流又は直流及び交流バイアスを印加する
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。At least, a latent image carrier that carries a latent image,
A temporary holding device that recovers and retains the oppositely charged toner among the transfer residual toner remaining on the latent image carrier after the transfer by the transfer device from the latent image carrier, and returns the retained transfer residual toner to the latent image carrier;
In a process cartridge integrated with a recovery device that recovers from the latent image carrier the oppositely charged toner that has passed through the charging area formed between the charging member and the latent image carrier, and made detachable to the image forming apparatus,
The process cartridge according to claim 1, wherein the temporary holding device applies a direct current or a direct current and an alternating current bias. 請求項１５に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、請求項１ないし７のいずれかに記載の一時保持装置を備える
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。The process cartridge according to claim 15, wherein
A process cartridge comprising the temporary holding device according to claim 1. 潜像を担持する潜像担持体と、帯電部材を潜像担持体表面に接触又は近接させて潜像担持体を帯電する帯電装置と、潜像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、潜像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置と、潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、潜像担持体に形成されたトナー像を、表面移動部材との間に挟持される記録部材上又は表面移動部材上に転写する転写装置と を備える画像形成装置に用いられるトナーおいて、
前記画像形成装置は、転写装置による転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーのうち逆帯電トナーを潜像担持体から回収して保持し、その保持した転写残トナーを潜像担持体に戻す一時保持装置と、
帯電部材と潜像担持体との間で形成される帯電領域を通過した逆帯電トナーを潜像担持体から回収する回収装置とを設け、
前記トナーは、用いられるトナーの体積平均粒径（Ｄｖ）が３〜８μｍの範囲にあり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）で定義される分散度が１．０５〜１．４０の範囲にある
ことを特徴とするトナー。A latent image carrier for carrying a latent image, a charging device for charging a latent image carrier by bringing a charging member into contact with or close to the surface of the latent image carrier, and a latent image forming apparatus for forming a latent image on the latent image carrier And a developing device for attaching toner to the latent image on the latent image carrier to develop the latent image, and a transfer electric field is formed between the latent image carrier and a surface moving member moving in contact with the latent image carrier to form a latent image. A transfer device for transferring the toner image formed on the carrier onto a recording member or a surface moving member sandwiched between the surface moving member and a transfer device.
The image forming apparatus collects and retains the oppositely charged toner among the transfer residual toner remaining on the latent image carrier after the transfer by the transfer device from the latent image carrier, and transfers the retained transfer residual toner to the latent image carrier. A temporary holding device to return,
A recovery device is provided for recovering, from the latent image carrier, the oppositely charged toner that has passed through the charging area formed between the charging member and the latent image carrier,
The toner has a volume average particle diameter (Dv) of the used toner in a range of 3 to 8 μm, and is defined by a ratio (Dv / Dn) between the volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn). Having a degree of dispersion in the range of 1.05 to 1.40. 請求項１７に記載のトナーにおいて、
前記トナーは、トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、かつ 形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある
ことを特徴とするトナー。The toner according to claim 17,
The toner according to claim 1, wherein the shape factor SF-1 of the toner is in the range of 100 to 180, and the shape factor SF-2 is in the range of 100 to 180. 請求項１７又は１９に記載のトナーにおいて、
前記トナーは、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲であって、長軸ｒ１≧短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を満足する
ことを特徴とするトナー。The toner according to claim 17, wherein
The toner has a ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) of 0.5 to 1.0, and a ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) of 0.7 to 1.0. A toner that satisfies a relationship of major axis r1 ≧ minor axis r2 ≧ thickness r3 within a range. 請求項１７ないし１９のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、略球形の形状である
ことを特徴とするトナー。The toner according to any one of claims 17 to 19,
The toner according to claim 1, wherein the toner has a substantially spherical shape.
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