JP2005091693A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】帯電ローラ2aへのトナーの付着を検知したときは、帯電ローラ2aと感光体1との間に電位差を設けることで、帯電ローラ2aに付着したトナーを感光体1に排出することを特徴とする。正に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラ2aの電位をA、感光体1の電位をBとすると、A>Bなる関係を満足し、負に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラ2aの電位をA、感光体1の電位をBとすると、A<Bなる関係を満足することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
感光体表面を帯電する手段としては、従来、コロナワイヤによるコロナ放電を利用した非接触方式が用いられてきたが、印加電圧が高く、オゾンや窒素酸化物(NOx)の発生量が多いため、感光体の劣化や環境への悪影響が問題となっている。
これに代わる手段として、中抵抗の帯電部材を感光体表面に接触させて帯電を行う接触方式がある。接触方式は、印加電圧が低くてすみ、オゾンやNOxの発生がほとんどない。しかしながら、感光体表面を均一に帯電させるのが難しく、また、感光体上の付着物が帯電部材表面を汚し、帯電ムラを発生させる等の問題点がある。また、弾性ローラやブラシなどを接触させる方式であるため、感光体が圧力を受けるため、感光体が摩耗するという問題もある。
そこで、帯電ローラ等の帯電部材を感光体に対して、オゾンやNOxの発生がほとんど問題にならないような近接位置に配置した近接方式が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、正に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をBとすると、A>Bなる関係を満足することを特徴とする画像形成装置である。
請求項3に記載の本発明は、請求項1または2に記載の画像形成装置において、負に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をBとすると、A<Bなる関係を満足することを特徴とする画像形成装置である。
請求項5に記載の本発明は、請求項4に記載の画像形成装置において、正に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をB、帯電クリーニング部材の電位をCとすると、C>A>Bなる関係を満足することを特徴とする画像形成装置である。
請求項6に記載の本発明は、請求項4または5に記載の画像形成装置において、負に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をB、帯電クリーニング部材の電位をCとすると、C<A<Bなる関係を満足することを特徴とする画像形成装置である。
請求項8に記載の本発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置において、前記検知手段は、帯電ローラへのトナーの付着を、光学式センサを用いて検知することを特徴とする画像形成装置である。
請求項9に記載の本発明は、請求項1ないし8のいずれかに記載の画像形成装置において、帯電手段から潜像担持体に排出されたトナーを転写手段で回収することを特徴とする画像形成装置である。
請求項10に記載の本発明は、請求項9に記載の画像形成装置において、転写手段にクリーニング手段を設置することを特徴とする画像形成装置である。
請求項11に記載の本発明は、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、帯電手段から潜像担持体に排出されたトナーを現像手段で回収することを特徴とする画像形成装置である。
請求項13に記載の本発明は、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、前記現像手段で使用されるトナーは、体積平均粒径(Dv)が3.0〜8.0μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする画像形成装置である。
請求項14に記載の本発明は、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、前記現像手段で使用されるトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とする画像形成装置である。
請求項15に記載の本発明は、請求項1ないし14のいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像手段で使用されるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
請求項16に記載の本発明は、請求項1ないし15のいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像手段で使用されるトナーは、略球形状であり、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にあることを特徴とする画像形成装置である。
請求項18に記載の本発明は、請求項17に記載のプロセスカートリッジにおいて、正に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をBとすると、A>Bなる関係を満足することを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項19に記載の本発明は、請求項17または18に記載のプロセスカートリッジにおいて、負に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をBとすると、A<Bなる関係を満足することを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項21に記載の本発明は、請求項20に記載のプロセスカートリッジにおいて、正に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をB、帯電クリーニング部材の電位をCとすると、C>A>Bなる関係を満足することを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項22に記載の本発明は、請求項20または21に記載のプロセスカートリッジにおいて、負に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をB、帯電クリーニング部材の電位をCとすると、C<A<Bなる関係を満足することを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項24に記載の本発明は、電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーであって、 該トナーは、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使用されるトナーであり、体積平均粒径が3.0〜8.0μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とするトナーである。
請求項25に記載の本発明は、請求項23又は24に記載のトナーにおいて、前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とするトナーである。
請求項26に記載の本発明は、請求項23ないし25のいずれかに記載のトナーにおいて、前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られることを特徴とするトナーである。
請求項27に記載の本発明は、請求項23ないし26のいずれかに記載のトナーにおいて、前記トナーは、略球形状であり、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にあることを特徴とするトナーである。
図1に示すように、ドラム状の感光体1は矢印で示す時計回り方向へ駆動装置(図示せず)によって回転される。感光体1の周囲には、感光体1表面に電荷を与える帯電手段として帯電装置2と、感光体1表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とする現像手段として現像装置5と、転写装置14と、中間転写ベルト10と、クリーニング装置3と、感光体に潤滑剤を塗布するための潤滑剤塗布装置4とがそれぞれ配置されている。また、中間転写ベルト10にはベルトクリーニング装置15が配置されている。
感光体1の表面は、帯電装置2により一様に帯電される。露光装置60は一様に帯電された感光体1の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。現像装置5は、トナーを感光体1の表面の静電潜像に与えてトナー画像を形成する。転写装置14は、感光体1の表面のトナー画像を中間転写ベルト10に転写する。中間転写ベルト10に転写されたトナー像は、2次転写装置によって転写紙上に転写される(図示せず)。潤滑剤塗布装置4は、トナー画像の転写後に感光体1の表面に潤滑剤を塗布し、クリーニング装置3で感光体1に残留しているトナーを取り除く。画像出力時にはこのような帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、が繰り返して実行される。
一次転写後の感光体1上に残留するトナーが略球形のトナーであることから、クリーニング装置3のクリーニングブレード3aをすり抜け、帯電ローラ2aに付着することがある。残留トナーの帯電極性としては、負帯電および正帯電の両極性が存在し、帯電ローラ2aに付着する。帯電クリーニングローラ2bでも除去できない場合は、帯電ローラ2aに付着した状態になる。トナーの付着量が増えると、帯電ムラを発生させ、画像品質を低下させる。
次に、帯電ローラ2aに付着したトナーの感光体1への排出について説明する。トナーの排出は非画像形成時におこなう。
図2は、正に帯電した転写残トナーを取り除く過程を示す図である。
帯電ローラ2aに付着した正帯電トナーを感光体1へ排出するときは、帯電ローラ2aの電位をA、感光体1の電位をBとすると、A>Bの関係を満足するようなバイアスを印加する。
また、帯電クリーニングローラ2bに付着したトナーも排出する必要があるときは、帯電クリーニングローラ2bの電位をCとすると、C>A>Bの関係を満足するようなバイアスを印加する。
図3は、負に帯電した転写残トナーを取り除く過程を示す図である。負帯電トナーを感光体1へ排出するときは、A<BまたはC<A<Bなる関係を満足するようなバイアスを印加する。
なお、本発明の実施例では、正帯電トナーを感光体1へ排出するときは、感光体1の電位Bは残留電位として略0V、帯電ローラ2aの電位Aを+250V、帯電クリーニングローラ2bの電位Cを+500Vとしている。また、負帯電トナーを感光体1へ排出するときは、感光体1の電位Bは残留電位として略0V、帯電ローラ2aの電位Aを−250V、帯電クリーニングローラ2bの電位Cを−500Vとしている。
また、帯電ローラ2aから感光体1上に排出されたトナーを現像装置5で回収しても良い。現像装置5と感光体1との間で電界を形成し、感光体1上のトナーを現像装置5へ移動させ、回収したトナーを現像容器7内で攪拌することにより、再び帯電を整える動作を行う。
このような構成にすることで、現像装置5にトナーを戻すことが可能になり、リサイクルシステムが実現することになる。また、新たに、排トナー回収手段を設ける必要が無くなり、装置の小型化と低コスト化を可能にする。
また、少なくとも感光体1、帯電ローラ2a、帯電クリーニングローラ2b及び現像装置5が一体となったプロセスカートリッジとして交換可能にしてもよい。このような形態にすることでユーザーの交換作業が容易になり、メンテナンス性が向上するほかに、プロセスカートリッジの交換だけで良好な画像が得られる画像形成装置を提供することが可能になる。
また、現像装置5で使用するトナーは、以下の形状係数SF−1、SF−2の値で規定することができるトナーであることが好ましい。図4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。
本発明に係る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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダ樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電気的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダ樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダ樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10−2μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
(トナーの製造方法)
1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
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。
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。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、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。
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。
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。
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。
図5は、本発明に係るトナーの形状を模式的に示す図である。図5において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)(図5(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図5(c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
また、2成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、磁性キャリアとしては、鉄、マグネタイト、Mn、Zn、Cu等の2価の金属を含むフェライトであって、体積平均粒径20〜100μmが好ましい。平均粒径が20μm未満では、現像時に感光体1にキャリア付着が生じやすく、100μmを越えると、トナーとの混合性が低く、トナーの帯電量が不十分で連続使用時の帯電不良等を生じやすい。また、Znを含むCuフェライトが飽和磁化が高いことから好ましいが、画像形成装置のプロセスにあわせて適宜選択することができる。磁性キャリアを被覆する樹脂としては、特に限定されないが、例えばシリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、含フッ素樹脂、オレフィン樹脂等がある。その製造方法は、コーティング樹脂を溶媒中に溶解し、流動層中にスプレーしコア上にコーティングしても良く、また、樹脂粒子を静電気的に核粒子に付着させた後に熱溶融させて被覆するものであってもよい。被覆される樹脂の厚さは、0.05〜10μm、好ましくは0.3〜4μmがよい。
2 帯電装置
2a 帯電ローラ
2b 帯電クリーニングブレード
3 クリーニング装置
3a クリーニングブレード
4 潤滑剤塗布装置
5 現像装置
5a 現像スリーブ
5b 攪拌部材
7 現像用器
8 ドクターブレード
10 中間転写ベルト
14 転写装置
15 ベルトクリーニング装置
Claims (27)
- 潜像担持体と、帯電ローラを潜像担持体表面に接触または近接させている帯電手段と、潜像担持体に露光して潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体表面の潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段と、潜像担持体と接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に電界を形成して、潜像担持体上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材上又は表面移動部材上に転写させる転写手段と、転写後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーを潜像担持体から回収するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
前記帯電ローラへのトナーの付着を検知する検知手段を備え、この検知手段でトナーの付着を検知したときは、帯電ローラと潜像担持体との間に電位差を設けることで、帯電ローラに付着したトナーを潜像担持体に排出することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
正に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をBとすると、A>Bなる関係を満足することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または2に記載の画像形成装置において、
負に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をBとすると、A<Bなる関係を満足することを特徴とする画像形成装置。 - 潜像担持体と、潜像担持体表面に接触または近接させている帯電ローラと帯電ローラに付着したトナーを回収する帯電クリーニング部材とを備える帯電手段と、潜像担持体に露光して潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体表面の潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段と、潜像担持体と接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に電界を形成して、潜像担持体上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材上又は表面移動部材上に転写させる転写手段と、転写後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーを潜像担持体から回収するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
前記帯電ローラへのトナーの付着を検知する検知手段を備え、この検知手段でトナーの付着を検知したときは、帯電クリーニング部材と帯電ローラと潜像担持体との間に電位差を設けることで、帯電クリーニング部材及び帯電ローラに付着したトナーを潜像担持体に排出することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4に記載の画像形成装置において、
正に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をB、帯電クリーニング部材の電位をCとすると、C>A>Bなる関係を満足することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4または5に記載の画像形成装置において、
負に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をB、帯電クリーニング部材の電位をCとすると、C<A<Bなる関係を満足することを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記検知手段は、帯電ローラへのトナーの付着を、帯電ローラの抵抗を定電流制御で測定することにより検知することを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記検知手段は、帯電ローラへのトナーの付着を、光学式センサを用いて検知することを特徴とする画像形成装置。 - 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、
帯電手段から潜像担持体に排出されたトナーを転写手段で回収することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9に記載の画像形成装置において、
転写手段にクリーニング手段を設置することを特徴とする画像形成装置。 - 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、
帯電手段から潜像担持体に排出されたトナーを現像手段で回収することを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記現像手段で使用されるトナーは、平均円形度が0.93〜1.00の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記現像手段で使用されるトナーは、体積平均粒径(Dv)が3.0〜8.0μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記現像手段で使用されるトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし14のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記現像手段で使用されるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし15のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記現像手段で使用されるトナーは、略球形状であり、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。 - 潜像を形成する潜像担持体と、帯電ローラを潜像担持体表面に接触または近接させている帯電手段と、潜像担持体表面の潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、
前記帯電ローラへのトナーの付着を検知する検知手段を備え、この検知手段でトナーの付着を検知したときは、帯電ローラと潜像担持体との間に電位差を設けることで、帯電ローラに付着したトナーを潜像担持体に排出することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項17に記載のプロセスカートリッジにおいて、
正に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をBとすると、A>Bなる関係を満足することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項17または18に記載のプロセスカートリッジにおいて、
負に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をBとすると、A<Bなる関係を満足することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像担持体と、潜像担持体表面に接触または近接させている帯電ローラと帯電ローラに付着したトナーを回収する帯電クリーニング部材とを備える帯電手段と、潜像担持体表面の潜像にトナーを供給し可視像化する現像手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、
前記帯電ローラへのトナーの付着を検知する検知手段を備え、この検知手段でトナーの付着を検知したときは、帯電クリーニング部材と帯電ローラと潜像担持体との間に電位差を設けることで、帯電クリーニング部材及び帯電ローラに付着したトナーを潜像担持体に排出することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項20に記載のプロセスカートリッジにおいて、
正に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をB、帯電クリーニング部材の電位をCとすると、C>A>Bなる関係を満足することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項20または21に記載のプロセスカートリッジにおいて、
負に帯電しているトナーを排出するときは、帯電ローラの電位をA、潜像担持体の電位をB、帯電クリーニング部材の電位をCとすると、C<A<Bなる関係を満足することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーであって、
該トナーは、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使用されるトナーであり、平均円形度が0.93〜1.00の範囲にあることを特徴とするトナー。 - 電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーであって、
該トナーは、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使用されるトナーであり、 体積平均粒径が3.0〜8.0μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とするトナー。 - 請求項23又は24に記載のトナーにおいて、
前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜18範囲にあることを特徴とするトナー。 - 請求項23ないし25のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られることを特徴とするトナー。 - 請求項23ないし26のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、略球形状であり、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にあることを特徴とするトナー。
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JP2006350250A (ja) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Ricoh Co Ltd | クリーニング装置、およびそれを用いた画像形成装置 |
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-
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