JP2006023540A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】帯電部材がトナー等で汚染されるのを防ぎ、長期間にわたり安定した像担持体への帯電を維持するため、トナー像転写過程後の像担持体上に残存したトナーの帯電量を均等に揃え、一時的に残存トナーを保持する摺擦装置を備える画像形成装置を提供することである。
【解決手段】少なくとも可撓性ブラシ繊維、極性制御成分を配合してなるブラシ表面被覆層23及び導電性のブラシ支持体22を有し、かつ、ブラシ21の体積抵抗が1×10〜1×1012Ω・cmであり、転写後に像担持体1上に残存したトナーの帯電量を、摺擦により転写前の像担持体1上トナー帯電量の50〜95%に帯電させる摺擦装置2でトナーを回収して保持し、非画像形成時に像担持体1上に排出し、排出された像担持体1上のトナーを現像装置5で回収することを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、さらに詳しくは、像担持体上に形成したトナー像を転写後、像担持体の表面とともに像担持体表面に残存したトナーを摺擦する摺擦装置、これを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
一般的に、電子写真方式によると、光導電性物質等の像担持体上に静電荷による潜像を形成し、この静電潜像に対して、現像装置により帯電したトナーを付着させ可視像を形成し、こうして形成されたトナー可視像を、最終的に紙等の転写媒体に転写後、熱、圧力や溶剤気体等によって転写媒体に定着して出力画像を形成している。
この電子写真画像形成方法は、可視像化のためのトナーを帯電させる方法によって、トナーとキャリアとを攪拌・混合させて発生する摩擦帯電を用いる、いわゆる二成分現像方式と、キャリアを用いずにトナーへの電荷付与を行う、いわゆる一成分現像方式とに大別される。この一成分現像方式は、現像ローラへのトナー粒子の保持に磁気力を使用するか否かにより、磁性一成分現像方式、非磁性一成分現像方式に分類される。
従来、高速性と画像再現性が求められるプリンター、複写機および複合機等では、トナー帯電の安定性や立ち上がり性と画像品質の長期的安定性等の要求に応えるには二成分現像方式が多く採用され、省スペース性、低コスト化等の要求が大きい小型プリンターとかファクシミリ等には、一成分現像方式が多く採用されてきていた。
特に昨今、出力画像のカラー化が進み、画像の高画質化や画像品質の安定化に対する要求は、これまでにも増して強くなっている。
通常、像担持体上への潜像は、像担持体を一様に帯電させた後若しくは像担持体を帯電させると同時に、レーザー光による書き込み装置等の潜像形成装置により、得ようとする画像のパターンに応じた潜像パターンとして形成される。
安定した画像を得るには、潜像の形成や、潜像の可視像化すなわち現像の安定化はもちろんのこと、更なる画質の安定化の為には、像担持体の一様な帯電の維持、潜像形成部位内の場所による帯電電位バラツキの抑制が、重要となる。
これらに対しては、これまでにも、コロトロン、スコロトロン、櫛歯電極をはじめとした、さまざまな提案がなされている。
特に、コロナ放電を用いた帯電装置は、帯電の均一性に対しては、効果的な方式であり、数多くの電子写真方式の画像形成装置に採用されている。
しかしながら、一方で、コロナ放電を用いた帯電装置では、放電に伴う大量のオゾン発生が不可避であり、これを低減することを目的として、帯電ローラや帯電ブラシを用いた接触帯電方式や、近接帯電方式等が提案されている。
これらの帯電装置は、主に帯電ローラや帯電ブラシ等と像担持体との間の、微小領域における放電を利用して、像担持体を帯電させるものである。このような帯電装置においては、帯電部材と感光体との接触・非接触は、特別重要視する必要はないが、均一な帯電を得るためには、その帯電部材と感光体との間の空隙は小さい方が望ましい。
したがって、このような帯電装置では、帯電部材を感光体の表面に接触させるようにしているのが一般的である。
このような帯電方式の帯電装置では、帯電効率(帯電電位/印加電圧)は接触もしくは近接する帯電部材の表面状態に依存し、像担持体から転写媒体に転写されなかった残存トナーに代表される汚染物質の帯電部材への累積的な付着・固着や融着に起因する経時的な変動や、付着・固着や融着が発生している箇所と発生していない箇所での帯電効率の差異が生じることがあった。
この様な状況が発生すると、定電圧制御の帯電装置では帯電効率が低下すると一定の印加電圧で得られる帯電電位が低下するため、画像濃度の低下や、その他の帯電電位を基準値として制御されるプロセスコントロールが正常に行われなくなることがあった。
これらを解決するため、従来は、像担持体上に残存するトナーを除去する、いわゆるクリーニング装置や、帯電部材を清掃する装置・機構等を設置し、帯電部材の汚染を抑制する提案がなされている(特許文献1、2、3)。
ところが、より高画質な画像を求める中、トナーの形状はより球形に近づき、また粒径は更に小さくなりつつ有る。この様なトナーは、クリーニング装置による除去が困難になり、帯電部材は一層汚染されやすくなってきている。
電子写真方式の画像形成装置は、上述のように、帯電装置にて均一に帯電させた像担持体を露光させ、潜像形成装置にてレーザーなどでの露光により静電潜像を形成し、現像装置によりトナーもしくはトナーを含む現像剤を用いて可視像化し、転写装置にて紙などの媒体もしくは中間転写媒体へ静電的にトナー像を転写し、中間転写媒体を用いた場合には、紙などの媒体へ再度転写した後、定着装置にてトナー像を媒体へ固定化することにより画像を得ている。
この時、可視像を形成したトナーの大部分は、転写装置にて大部分が媒体もしくは中間転写媒体へ移行するが、通常は、少量のトナーが残存する。
これらのトナー、いわゆる転写残トナーは、別途設けたクリーニング装置にて回収して廃棄されるか、もしくは更にリサイクル機構を経由して現像装置内に戻され使用される。
また、近年では、装置の小型化のため転写残トナーを像担持体上に残したまま、帯電装置設置部を通過させ現像装置にて回収する機構も提案されている(特許文献4)。
ところが、上述のような転写残トナーは、転写装置の転写電界に応答することなく残留したものであり、帯電量が小さなトナーや逆帯電のトナーが多く含まれるため、そのままでは現像装置部分で十分に回収できず、像担持体上に滞留して膜化したり、像担持体に接触している他の部材を汚染したりすることがあった。
また、このようなトナーは、たとえ現像装置にて回収されたとしても引き続き現像が行われるときに、十分な帯電量を保持していないことがあり、画像部、非画像部を問わず付着してしまい、画像品質を低下させる要因となっていた。
一方、上述のような帯電部材の汚染による異常や、画像への悪影響を避けるため、像担持体、帯電装置、現像装置等の内のいくつかを一体化して、プロセスカートリッジ化し、所定期間毎にプロセスカートリッジ全体を交換することにより、画像品質を安定化することも従来周知である。
しかしながら、昨今の環境保全の機運が高まる中、使用済みのプロセスカートリッジを廃棄することなく再使用し、廃棄物量を削減することは、製造者としての社会的使命となってきており、このためにも、複数回の使用に耐えられるような部品の安定化は、重要な課題として残されていた。
特開2001−51574号公報 特開2000−187422号公報 特開平05−216379号公報 特開平10−307455号公報
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、帯電部材がトナー等で汚染されるのを防ぎ、長期間にわたり安定した像担持体への帯電を維持するため、トナー像転写過程後の像担持体上に残存したトナーの帯電量を均等に揃え、また、一時的に残存トナーを保持し得る摺擦装置および安定した画像が得られ、かつ、環境負荷が小さなプロセスカートリッジを備える画像形成装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明は、以下のことを特徴とする。
1. 本発明は、少なくとも、静電潜像を形成する像担持体と、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、像担持体上の潜像をトナー像とする現像装置と、像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、転写後の像担持体表面を摺擦する摺擦部材を備える摺擦装置とを備える画像形成装置において、転写後に像担持体表面に残存するトナーを摺擦装置で回収して保持し、非画像形成時に像担持体上に排出し、排出された像担持体上のトナーを現像装置で回収する画像形成装置であって、前記摺擦装置は、少なくとも可撓性ブラシ繊維、極性制御成分を配合してなるブラシ表面被覆層及び導電性のブラシ支持体を有し、かつ、ブラシの体積抵抗が1×10〜1×1012Ω・cmであり、転写後に像担持体上に残存したトナーの帯電量を、摺擦により転写前の像担持体上トナー帯電量の50〜95%に帯電させることを特徴とする画像形成装置である。
2.前記摺擦装置のブラシ表面被覆層中の極性制御成分は、アミン化合物および/またはイミン化合物を含むことを特徴とする画像形成装置である。
3.前記摺擦装置は、アミノシラン化合物を含むことを特徴とする画像形成装置である。
4.前記摺擦装置のアミノシラン化合物は、下記化学式1よりなる群の内、少なくとも1種であることを特徴とする画像形成装置である。
Figure 2006023540
(式中、R1は、炭化水素基および/またはその誘導体、R2は、水素,炭化水素基および/またはその誘導体、Xは、第一、第二または第三アミンを有する有機基であり、aおよびbは、各々1〜3の整数を示す。)
5.また、本発明は、少なくとも、静電潜像を形成する像担持体と、像担持体上の潜像をトナー像とする現像装置と、転写後の像担持体表面を摺擦する摺擦部材を有する摺擦装置とを一体化するプロセスカートリッジを脱着することを特徴とする画像形成装置である。
6.また、本発明は、前記画像形成装置が、摺擦装置へ直流電圧または直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を、印加する電圧印加装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
7.前記電圧印加装置は、非画像形成時に、摺擦装置から像担持体へトナーが転移する電界を形成する電圧を摺擦装置へ印可する電圧印加装置であることを特徴とする画像形成装置である。
8.前記画像形成装置は、複数の像担持体に形成したトナー像を転写媒体または中間転写媒体に転写する転写装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
9.また、本発明は、前記画像形成装置に用いるトナーが、平均円形度が0.93〜1.00の範囲にあることを特徴とする。
10.前記画像形成装置に用いるトナーが、体積平均粒径が3〜10μmで、体積平均粒径と個数平均粒径との比(分散度)が、1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする。
11.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それぞれ溶解又は分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させることを特徴とする。
12.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。
13.前記トナーは、外観形状がほぼ球形状であって、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。
本発明によれば、像担持体上の転写残トナー帯電量を確実に回収でき、極めて長期間にわたって像担持体を安定した均一な電位に帯電させることができ、かつ、初期の画像品質を変動させることなく維持する画像形成装置を提供することができる。また、摺擦装置のメンテナンス回数を低減でき、新たな部材を追加する必要もないのでコストダウンが図れる。また、別途のトナーリサイクル機構を敷設する必要がないため、画像形成装置装置の小型化をも図れる。
また、高画質な画像を得るに適したトナーを使用しても、初期の高品質な画像を長期にわたって変動させることなく維持することができる共に、プロセスカートリッジもしくはこれに使用している部品の再使用が容易になり、廃棄物の削減、自然環境へ与える負荷を大幅に低減する画像形成装置を提供することができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置100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100に適用した一実施形態について説明する。画像形成装置100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画像形成装置(以下、「タンデム型」と記す。)100である。この画像形成装置100は、4つの像担持体1Y、1C、1M、1Kを備えている。各像担持体1Y、1C、1M、1Kは、それぞれ表面移動部材である中間転写媒体60に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。
図2は、画像形成装置内部のプロセスカートリッジの概略構成図である。
なお、プロセスカートリッジ10は各色毎に配置されており、各感光体1Y、1C、1M、1K周りの構成はすべて同じであるため、1つのプロセスカートリッジ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。ドラム状の像担持体1の周囲には、摺擦装置2、帯電装置3、潜像形成装置4、現像装置5、および一次転写装置6が配置され、以下の動作で画像形成が行われる。
画像形成のための一連のプロセスについて、ネガ−ポジプロセスで説明する。
有機光導電層を有する感光体(OPC)に代表される像担持体1は、除電ランプ(図示せず)等で除電され、帯電部材を有する帯電装置3で均一にマイナスに帯電される。
帯電装置3による像担持体1の帯電が行なわれる際には、電圧印加機構(図示せず)から帯電部材に、像担持体1を所望の電位に帯電させるに適した、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。
帯電された像担持体1は、レーザー光学系等の潜像形成装置4によって照射されるレーザー光で潜像形成(露光部電位の絶対値は、非露光部電位の絶対値より低電位となる)が行なわれる。レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡(ポリゴン)等により像担持体1の表面を、像担持体1の回転軸方向に走査する。
このようにして形成された潜像が、現像装置5にある現像剤担持体である現像スリーブ5a上に供給されたトナー粒子、またはトナー粒子及びキャリア粒子の混合物からなる現像剤により現像され、トナー可視像が形成される。
潜像の現像時には、電圧印加機構(図示せず)から現像スリーブに、像担持体1の露光部と非露光部の間にある、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
各色に対応した像担持体1上に形成されたトナー像は、転写装置6にて中間転写媒体60上に転写され、給紙機構200から給送された、紙などの転写媒体上に、トナー像が転写される。このとき、転写装置6には、転写バイアスとして、トナー帯電の極性と逆極性の電位が印加されることが好ましい。その後、中間転写媒体60は、像担持体1から分離され、転写像が得られる。
また、像担持体上に残存するトナー粒子は、本発明に係る摺擦装置2の摺擦部材21によって摺擦され、トナー帯電量が強化され、同時にトナー回収方向へ電界が形成された摺擦装置内へ一時的に保持される。その後、紙間などの画像形成を行わないタイミングで、トナー排出方向に電界が形成され、摺擦装置2から像担持体上へトナーが排出される。排出されたトナーは、像担持体1にて搬送され、現像装置5にて回収される。
画像形成装置100としては、上述の現像装置5が複数配置されたものを用い、複数の現像装置によって順次作製された色が異なる複数トナー像を順次転写材上へ転写した後、定着機構へ送り、熱等によってトナーを定着する装置であっても、あるいは同様に作製された複数のトナー像を順次一旦中間転写媒体上に順次転写した後、これを一括して紙のような転写媒体に転写後に、同様に定着する装置であっても良い。
プロセスカートリッジ10の場合も画像形成装置100と同様に、帯電装置3による像担持体1の帯電が行なわれる際には、電圧印加機構(図示せず)から帯電部材3aに、像担持体1を所望の電位に帯電させるに適した、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。帯電された像担持体1は、レーザー光学系等の潜像形成装置4によって照射されるレーザー光で潜像形成(露光部電位の絶対値は、非露光部電位の絶対値より低電位となる)が行なわれる。レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡(ポリゴン)等により像担持体1の表面を、像担持体1の回転軸方向に走査する。このようにして形成された潜像が、現像装置5にある現像剤担持体である現像スリーブ5a上に供給されたトナー粒子、またはトナー粒子及びキャリア粒子の混合物からなる現像剤により現像され、トナー可視像が形成される。潜像の現像時には、電圧印加機構(図示せず)から現像スリーブに、像担持体1の露光部と非露光部の間にある、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
像担持体1上に形成されたトナー像は、一次転写装置61にて中間転写媒体60上に転写される。このとき、一次転写装置61には、転写バイアスとして、トナー帯電の極性と逆極性の電位が印加されることが好ましい。その後、中間転写媒体60は、像担持体1から分離され、転写像が得られる。また、像担持体1上に残存するトナー粒子は、摺擦装置2の摺擦部材21によって、摺擦装置2内へ、一時的に保持される。
なお、本発明において、像担持体のクリーニング部材は必須ではなく、特に、トナーの円形度が大きく、転写が良好なトナーの使用においては、転写後の像担持体1上の残存トナー量は少なくなっているため、本発明の摺擦装置により十分にトナー帯電量を正常な状態に近づけていれば、帯電装置3を汚染することなく、現像装置5にて十分に回収が行われ、安定した画像を維持することができる。
次に、摺擦装置2について詳細に説明する。図3は、本発明に係る摺擦装置の構成を示す概略図である。
像担持体1に対向して配設された摺擦装置2は、導電性支持体22、可撓性ブラシ繊維23およびブラシ表面被覆層24よりなる摺擦部材21を有し、必要により像担持体1表面をクリーニングするためのクリーニング部材(図示せず)等から主に構成される。像担持体1に接触または近接する摺擦装置2には高電圧電源25により、転写残トナーを、摺擦装置2内に回収もしくは、摺擦装置2から排出させるための電圧が印加される。
ブラシ表面被覆層24には、本発明で規定するように、極性制御成分を含有している。また、ブラシ繊維23、ブラシ表面被覆層24の片方もしくは両方に電気伝導性物質を含有し、ブラシ抵抗が調整されている。
本発明者らは、従来技術の問題点を解決するために検討を続けてきた結果、トナー像を担持する工程を経る像担持体1の表面を、担持したトナー像を転写後かつ帯電前の領域で、摺擦する摺擦装置2を備える画像形成装置において、摺擦装置2が、少なくとも、可撓性ブラシ繊維23、極性制御成分を配合してなるブラシ表面被覆層24、並びに導電性の、ブラシ支持体22を有し、かつ、ブラシの体積抵抗が1×10〜1×1012Ω・cmであり、転写後に像担持体1上に残存したトナーの帯電量を、摺擦により転写前の像担持体上トナー帯電量の50〜95%に帯電させる摺擦装置2を用いることで極めて長期間にわたって、像担時体1上の残存トナーをクリーニングすることに伴う不具合を抑制でき、高品質な画像を維持し得ることを確認し、本発明に至った。
その作用については、およそ以下のように推察される。
一次転写装置61通過後の像担持体1上に残存している転写残トナーは、帯電量が小さい、又は逆帯電のトナーを多く含んでいるが、本発明に係る摺擦装置2を通過させることにより、通常のトナーと同等の帯電量を付与させることができるため、現像装置5にて転写残トナーを効率良く回収することができ、また、十分にトナー帯電量が維持できているため、画像品質への影響も与えなくできる。摺擦装置2の摺擦部には、可撓性ブラシ繊維23表面に、トナーの帯電量を像担持体表面の帯電極性と同極性に帯電させる極性制御成分を配合してなるブラシ表面被覆層24を設ける必要がある。撓みを持たない剛直なブラシ繊維の使用では、像担持体表面を傷つけるばかりでなく、ブラシ自身が経時的に変形し、十分な摺擦力が得られなくなるからである。また、導電性のブラシ支持体22を用いることにより、ブラシと転写残トナーとの間での電荷授受にて発生するトナー電荷のカウンター電荷を蓄積することなく、速やかに系外へ送り出すことができるため、ブラシの電荷付与能力を安定にすることができる。
摺擦装置2に使用する摺擦部材であるブラシ21は、他の部材との摺擦により比較的電荷が発生しやすい組成物を配合しているため、ブラシの体積抵抗が、あまりにも低過ぎる場合には、像担持体1表面とブラシが接離する領域で急激な電荷の受渡しが生じ、像担持体1を劣化させる恐れがある。一方、ブラシ21の体積抵抗があまりにも高すぎる場合には、上述のカウンター電荷が十分な速度でリークされず、ブラシ21の電荷付与能力を不安定にする。
ブラシ21の体積抵抗を1×10〜1×1012Ω・cmとすることにより、これらを両立させることができ、安定してトナーへの電荷付与を行うことができる。また、使用環境の変動に対して、よりしたトナーへの電荷付与のためには、ブラシの体積抵抗は、1×10〜1×1010Ω・cmとする方が、より好ましい。
また、転写後に像担持体1上に残存したトナーの帯電量を、摺擦により転写前の像担持体1上トナー帯電量の50〜95%に帯電させる極性制御成分をブラシ表面被覆層に配合することにより、ブラシ繊維の特性を損なうことなくトナーへの電荷付与を効率良く行うことができる。トナー帯電量が転写前トナー帯電量の50%に満たない場合、トナー帯電量が十分に高くなっていないため、現像装置5によるトナー回収後に画像品質が安定しないことがある。一方、トナー帯電量が転写前トナーの95%を超える程の電荷付与性能が高い極性制御成分を配合した場合、転写残トナーばかりでなく、像担持体1をも帯電させることがあり、その後の帯電装置3による帯電量の制御を困難にしてしまう。
また、ブラシ表面被覆層23中の極性制御成分は、アミン化合物および/またはイミン化合物を含むことが好ましい。極性制御成分として、これらの化合物を使用することにより、負帯電性トナーにおける帯電量を速やかに平衡値にすることができ、摺擦による転写残トナーの帯電量を安定にすることができる。
アミノシラン化合物はブラシ表面被覆層となる液の処方材料であり、この液をブラシに塗布することにより、ブラシ表面への膜化の際の架橋反応によりアミン化合物および/またはイミン化合物が形成され、これらの化合物が極性制御成分として有効になる。一方、アミノシラン化合物自体もある程度の量が未反応のまま残留する。
従って、比較的容易にブラシ表面層成分として、極性制御成分を導入することができるため、好ましく用いられる。アミノシラン化合物は、下記化学式1よりなる群の内少なくとも1種であることが好ましい。
Figure 2006023540
(式中、R1は、炭化水素基および/またはその誘導体、R2は、水素、炭化水素基および/またはその誘導体、Xは、第一、第二または第三アミンを有する有機基であり、a及びbは、各々1〜3の整数である。)
化学式1のアミノシラン化合物を使用することにより、ブラシ表面層のブラシ繊維への密着性を向上させることができ、極性制御成分が経時的に脱離することを抑制できるため、長期間に渡り、摺擦による転写残トナー帯電量上昇を行うことができる。
可撓性のブラシ繊維も材料としては、一般的に公知の材料から1種類または2種類以上を選択して使用することができる。具体的には、ポリオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン);ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂(例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン);塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;スチレン−ブタジエン樹脂;フッ素樹脂(例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン);ポリエステル;ナイロン;アクリル;レーヨン;ポリウレタン;ポリカーボネート;フェノール樹脂;アミノ樹脂(例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂);などの内、可撓性を持つ樹脂を使用することができる。
また、撓みの程度を調整するために、ジエン系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ヒドリンゴム、ノルボルネンゴム等を複合して用いても良い。
摺擦部材21の支持体22には、固定型と回動可能なロール状のものがある。ロール状の帯電ブラシとしては、例えばブラシ繊維をパイル地にしたテープを金属製の芯金にスパイラル状に巻き付けてロールブラシとしたものがある。ブラシ繊維は繊維径10〜500μm程度、ブラシの繊維の長さは1〜15mm、ブラシ密度は1平方インチ当たり1万〜30万本(1平方メートル当たり1.5×10〜4.5×108本)のものが好ましく用いられる。
摺擦部材21は、ブラシ密度の高い物を使用することが好ましく、1本の繊維を数本〜数百本の微細な繊維から作ることも好ましい。例えば、333デシテックス=6.7デシテックス×50フィラメント(300デニール=6デニール×50フィラメント)のように6.7デシテックス(6デニール)の微細な繊維を50本束ねて1本の繊維として植毛することも可能である。
また、ブラシ表面層を構成する成分としては、極性制御成分のほかに、ブラシ繊維の撓みに応じて変形することが可能な被覆層成分を用いることが好ましく、これらは、可撓性を保持し得る材料であれば、何ら限定される事無く使用できるが、表面部分での環境安定性、トナー粒子との摩擦特性等から、被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品(例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品);パーフルオロアルキルエーテル,ポリフルオロビニル、ポリフルオロビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂;ポリアミド;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂や、これらの複合樹脂等が挙げられる。中でも、ブラシ表面へのトナー成分の固着を防止する点で被覆層用の材料として好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にはシリコーン樹脂またはその変成品である。
シリコーン樹脂としては、従来から知られているシリコーン樹脂の内、可撓性を持つものであれば良く、下記式で示されるオルガノシロキサンを含む線状/非線状シリコーン樹脂をアルキド、ポリエステル、エポキシ、ウレタンなどで変成したシリコーン樹脂等が挙げられる。
Figure 2006023540
(式中、R1は、水素原子、炭素原子1〜4のアルキル基またはフェニル基、R2およびR3は水素基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素原子数2〜4のアリケニル基、炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、エチレンオキシド基、グリシジル基または下記式で示される基である。)
Figure 2006023540
(式中、R4、R5は、ヒドロキシ基、カルボキシル基、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、炭素原子数2〜4のアルケニル基、炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基、フェニル基、フェノキシ基、k、l、m、n、o、pは1以上の整数である。)
上記各置換基は未置換のもののほか、例えばアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、アルキル基、フェニル基、エチレンオキサイド基、グリシジル基、ハロゲン原子のような置換基を有してもよい。この他にも、フェニルシリコーンエラストマー等も、好ましく使用することができる。
また、ブラシの電気抵抗を調整するための電気伝導性物質としても従来公知のものを、使用することができ、例えば、鉄、金、銅等の金属;フェライト、マグネタイト等の酸化鉄;酸化ビスマス、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化スズ等の酸化物;ヨウ化銀、βアルミナ等のイオン導電体、これらを粒子表面に被覆して導電化した粒子などの電気伝導性粒子や、LiClO、LiBF、KBF、KSCN、NaSCN、LiCFSO等のイオン性電解質や、第四級アンモニウム塩に代表される導電性高分子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。この中でも特にカーボンブラックの一つであるファーネスブラックやアセチレンブラックを用いることにより、少量の低抵抗微粉末の添加で効果的に電気伝導性の調整が可能であり、好ましく用いられる。
電気伝導性物質として、粒子を用いる場合には、抵抗のバラツキを抑制するために、粒子径を十分小さくする必要があるが、およそ個数平均径で0.01〜1μm程度のものが好ましい。これらの電気伝導性物質は、ブラシ繊維、ブラシ表面被覆層のいずれか片方もしくは両方に使用しても良く、それぞれ同じ組成物を使用しても、異なる組成物を使用しても良いが、周辺環境による影響を抑制するためには、イオン性の電気伝導性物質の使用は、ブラシ繊維での使用に留める方が好ましい。
また、これらの電気伝導性物質は、本発明の規定範囲を逸脱しない限り、強度の維持や製造し易さの観点から、その量を適宜調整する事ができるが、ブラシ繊維組成物やブラシ被覆層組成物の100重量部に対して2〜30重量部程度の量を添加することが好ましく用いられ、30重量部を越えるような場合には、可撓性の維持が困難となったり、亀裂や永久歪等を引き起こすことが有り、2重量%を下回る場合には十分な電気伝導性物質の選択によっては効果が発現しないことや、その発現にバラツキが生じることが有る。
上述した摺擦装置2を用いることにより、静電潜像を形成する像担持体1と、像担持体1を帯電する帯電装置3と、像担持体1に潜像を形成する潜像形成装置4と、像担持体1上の潜像をトナー像とする現像装置5と、像担持体1上のトナー像を最終出力媒体上へ転写する転写装置6と、転写装置通過後の像担持体表面を摺擦する摺擦部材21を有する摺擦装置2を備える画像形成装置100において、高品質の画像を長期にわたり形成できる画像形成装置100を提供することができる。
また、本発明に係る画像形成装置100では、摺擦装置2へ、直流電圧、または直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する電圧印加装置を備えることにより、摺擦部材21との摺擦にて正規のトナー帯電量に近い帯電量となったトナーの摺擦装置2側への保持と、摺擦装置2から像担持体1上への移行とを所望のタイミングで行うことができる。これにより、画像形成時の転写残トナーの摺擦装置2への回収ならびに保持と、画像形成時以外での摺擦装置2内から像担持体1上への保持トナーの排出とを行うことができ、画像に影響を与えることなく現像装置5によるトナーの回収が可能となる。
すなわち、摺擦装置2への電圧印加が、摺擦装置2から像担持体1へトナーが移行する電界を形成する電圧印加であり、かつ、電圧印加のタイミングが画像形成を行なわない時間帯とすることにより、摺擦装置2から像担持体1上へのトナーの排出が確実に行われるものである。
また、画像形成時には、摺擦装置2への電圧印加は行わなくても良いが、より制御性良くトナーの一時保持を行うには、トナー排出時と逆方向の電界が形成されるように摺擦装置2への電圧印加を行っても差し支えない。
また、摺擦装置2のブラシ21の回転方向は、像担持体1と接触する部分で同方向とする。ブラシ21と像担持体1との線速比(ブラシの線速/像担持体の線速)は、1.0〜2.5の範囲であり、好ましくは、1.2〜2.2の範囲である。
次に、本発明の画像形成装置100に用いるトナーについて説明する。
本発明のトナーは、平均円形度が0.93〜1.00であることが好ましい。本発明では、下記式1より得られた値を円形度SRと定義する。この円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合1.00を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。
円形度SR=粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長・・・式1
平均円形度が0.93〜1.00の範囲では、トナー粒子の表面は滑らかであり、トナー粒子同士、トナー粒子と感光体との接触面積が小さいために転写性に優れる。トナー粒子に角がないため、現像装置内での 現像剤の攪拌トルクが小さく、攪拌の駆動が安定するために異常画像が発生しない。ドットを形成するトナーの中に、角張ったトナー粒子がいないため、転写で転写媒体に圧接する際に、その圧がドットを形成するトナー全体に均一にかかり、転写中抜けが生じにくい。トナー粒子が角張っていないことから、トナー粒子そのものの研磨力が小さく、感光体、帯電部材等の表面を傷つけたり、磨耗させたりしない。
次に、円形度の測定方法について説明する。
円形度は、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置FPIA−1000を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜10000個/μlとして前記装置によりトナーの形状、粒度を測定する。
また、本発明では、トナーの体積平均粒径D4が3〜10μmであることが好ましい。
この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。体積平均粒径D4が3μm未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。重量平均径D4が10μmを超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。
また本発明のトナーは、体積平均粒径D4と体積平均粒径D1の比(D4/D1)が1.00〜1.40であることが好ましい。(D4/D1)の値が1に近づくほど、そのトナーの粒度分布がシャープであることを意味する。よって、(D4/D1)が1.00〜1.40の範囲では、トナー粒径による選択現像が起きないため、画質の安定性に優れる。トナーの粒度分布がシャープであることから、摩擦帯電量分布もシャープとなり、カブリの発生が抑えられる。トナー粒径が揃っていると、潜像ドットに対して、緻密に、かつ整然と並ぶように現像されるので、ドット再現性に優れる。
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径D4、個数平均径D1を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
また、このような略球形の形状のトナーとしては、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が好ましい。この反応で製造されたトナーは、トナー表面を硬化させることで、ホットオフセットの少なくすることができ、定着装置の汚れとなって、それが画像上に表れるのを抑えることができる。
トナー作成に使用できる変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマーとしては、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)が挙げられ、また、プレポリマーと伸長または架橋する化合物としては、アミン類(B)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、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)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ポリイソシアネート(3)と反応させた物などが挙げられる。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およ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。
ポリオール(1)としては、ジオール(1−1)および3価以上のポリオール(1−2)が挙げられ、(1−1)単独、または(1−1)と少量の(1−2)の混合物が好ましい。ジオール(1−1)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価以上のポリオール(1−2)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。
ポリカルボン酸(2)としては、ジカルボン酸(2−1)および3価以上のポリカルボン酸(2−2)が挙げられ、(2−1)単独、および(2−1)と少量の(2−2)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(2−1)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価以上のポリカルボン酸(2−2)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(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、ポリカルボン酸(2)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)を用いてポリオール(1)と反応させてもよい。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)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。
ポリイソシアネート(3)としては、脂肪族ポリイソシアネート(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);イソシアヌレート類;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。
ポリイソシアネート(3)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、変性ポリ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。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(3)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%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、40重量%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プレポリマー(A)中の1分子当たりに含有す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。
アミン類(B)としては、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(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。ジアミン(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価以上のポリアミン(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。 さらに、必要により伸長停止剤を用いて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。伸長停止剤としては、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。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー(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(i)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。本発明においては、ウレア結合で変性されたポリエステル(i)中に、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。
これらの反応により、本発明のトナーに用いられる変性ポリエステル、中でもウレア変性ポリエステル(i)が作成できる。これらウレア変性ポリエステル(i)は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。ウレア変性ポリエステル(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。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステルの数平均分子量は、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およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
また、本発明においては、前記ウレア結合で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、変性されていないポリエステル(ii)を結着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、低温定着性およ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ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)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。
(ii)のピーク分子量は、通常1000〜30000、好ましくは1500〜10000、さらに好ましくは2000〜8000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)の酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすい傾向がある。
本発明において、結着樹脂のガラス転移点(Tg)は通常50〜70℃、好ましくは55〜65℃である。50℃未満ではトナーの高温保管時のブロッキングが悪化し、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樹脂の共存により、本発明の乾式トナーにおいては、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。結着樹脂の貯蔵弾性率としては、測定周波数20Hzにおいて10000dyne/cm2となる温度(TG’)が、通常100℃以上、好ましくは110〜200℃である。100℃未満では耐ホットオフセット性が悪化する。結着樹脂の粘性としては、測定周波数20Hzにおいて1000ポイズとなる温度(Tη)が、通常180℃以下、好ましくは90〜160℃である。180℃を超えると低温定着性が悪化する。すなわち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、TG’はTηより高いことが好ましい。言い換えるとTG’とTηの差(TG’−Tη)は0℃以上が好ましい。さらに好ましくは10℃以上であり、特に好ましくは20℃以上である。差の上限は特に限定されない。また、耐熱保存性と低温定着性の両立の観点から、TηとTgの差は0〜100℃が好ましい。さらに好ましくは10〜90℃であり、特に好ましくは20〜80℃である。
結着樹脂は以下の方法などで製造することができる。ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)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、これにポリイソシアネート(3)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。(3)を反応させる際および(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(3)に対して不活性なものが挙げられる。ウレア結合で変性されていないポリエステル(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。
また、本発明に用いるトナーは概ね以下の方法で製造することができるが勿論これらに限定されることはない。
本発明に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
トナー粒子は、水系媒体中でイソシアネート基を有するプレポリマー(A)からなる分散体を、(B)と反応させて形成しても良いし、あらかじめ製造したウレア変性ポリエステル(i)を用いても良い。水系媒体中でウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中にウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなるトナー原料の組成物を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。プレポリマー(A)と他のトナー組成物である(以下トナー原料と呼ぶ)着色剤、着色剤マスターバッチ、離型剤、荷電制御剤、未変性ポリエステル樹脂などは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。また、本発明においては、着色剤、離型剤、荷電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。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。高温な方が、ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなる分散体の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)を含むトナー組成物100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組成物の分散状態が悪く、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、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。
プレポリマー(A)からウレア変性ポリエステル(i)を合成する工程は水系媒体中でトナー組成物を分散する前にアミン類(B)を加えて反応させても良いし、水系媒体中に分散した後にアミン類(B)を加えて粒子界面から反応を起こしても良い。この場合製造されるトナー表面に優先的にウレア変性ポリエステルが生成し、粒子内部で濃度勾配を設けることもできる。
トナー組成物が分散された油性相を水が含まれる液体に乳化、分散するための分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩、αーオレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性荊、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四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、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ーアルキルーN,Nージメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
またフルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及ぴその金属塩、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、3一[オメガーフルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]ー1ーアルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3ー[オメガーフルオロアルカノイル(C6〜C8)一Nーエチルアミノ]ー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)カルボン酸及ぴ金属塩、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)スルホン酸及ぴその金属塩、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ープロピルーN一(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)ーNー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ー111、S−112、Sー113(旭硝子社製)、フロラードFCー93、FCー95、FCー98、FCーl29(住友3M社製)、ユニダインDS一101、DSーl02、(タイキン工莱社製)、メガファックFーll0、Fーl20、F一113、Fー191、Fー812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF一102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、カチオン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一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6一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ーl21(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDSー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ーl32(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF一300(ネオス社製)などが挙げられる。
また水に難溶の無機化合物分散剤として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なども用いる事が出来る。
また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ーシアノアクリル酸、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一ヒドロキシエチル、メタクリル酸β一ヒドロキシエチル、アクリル酸βーヒドロキシプロビル、メタクリル酸β一ヒドロキシプロピル、アクリル酸γーヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ一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ークロロー2一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ー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一テル類、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、例えば酢酸ピニル、プロピオン酸ピニル、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、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、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。
なお、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、微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。
分散剤を使用した場合には、分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、伸長および/または架橋反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
さらに、トナー組成物の粘度を低くするために、ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)が可溶の溶剤を使用することもできる。溶剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになる点で好ましい。溶剤は揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましく、中でもトルエン、キシレン等の芳香族系溶媒がより好ましい。プレポリマー(A)100部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300部、好ましくは0〜100部、さらに好ましくは25〜70部である。溶剤を使用した場合は、伸長および/または架橋反応後、常圧または減圧下にて加温し除去する。
伸長および/または架橋反応時間は、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)の組み合わせによる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。
得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいはまた、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、合せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
乳化分散時の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。
分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。
用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。
得られた乾燥後のトナーの粉体と離型剤微粒子、帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子、着色剤微粒子などの異種粒子とともに混合したり、混合粉体に機械的衝撃力を与えることによって表面で固定化、融合化させ、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。
具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などがあげられる。
また、トナーに使用される着色剤としては、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料が使用でき、具体的には、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン6Cレーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドンレッド、ベンジジンイエロー、ローズベンガル等を単独あるいは混合して用いることができる。
更に、必要により、トナー粒子自身に磁気特性を持たせるには、フェライト、マグネタイト、マグヘマイト等の酸化鉄類、鉄、コバルト、ニッケル等の金属あるいは、これらと他の金属との合金等の磁性成分を単独または混合して、トナー粒子へ含有させればよい。また、これらの成分は、着色剤成分として使用/併用することもできる。
また、本発明で用いられるトナー中の着色剤の個数平均径は0.5μm以下であることが望ましく、好ましくは0.4μm以下、より好ましくは0.3μm以下が望ましい。
トナー中の着色剤の個数平均径が0.5μmより大きいときには、顔料の分散性が充分なレベルには到らず、好ましい透明性が得られないことがある。
0.1μmより小さい微小粒径の着色剤は、可視光の半波長より十分小さいため、光の反射、吸収特性に悪影響を及ぼさないと考えられる。よって、0.1μm未満の着色剤の粒子は良好な色再現性と、定着画像を有するOHPシートの透明性に貢献する。一方、0.5μmより大きな粒径の着色剤が多く存在していると、入射光の透過が阻害されたり、散乱されたりして、OHPシートの投影画像の明るさ及び彩かさが低下する傾向がある。
さらに、0.5μmより大きな粒径の着色剤が多く存在していると、トナー粒子表面から着色剤が脱離し、カブリ、ドラム汚染、クリーニング不良といった種々の問題を引き起こしやすいため、好ましくない。特に、0.7μmより大きな粒径の着色剤は、全着色剤の10個数%以下である事が好ましく、5個数%以下である事が、より好ましい。
また、着色剤を結着樹脂の一部もしくは全部と共に、予め湿潤液を加えた上で混練しておく事により、初期的に結着樹脂と着色剤が十分に付着した状態となって、その後のトナー製造工程でのトナー粒子中における着色剤分散がより効果的に行なわれ、着色剤の分散粒径が小さくなり、一層良好な透明性を得る事ができる。
予めの混錬に用いる結着樹脂としては、トナー用結着樹脂として例示した樹脂類をそのまま使用することができるが、これらに限定されるものではない。
前記の結着樹脂と着色剤の混合物を予め湿潤液と共に混練する具体的な方法としては、例えば、結着樹脂、着色剤及び湿潤液を、ヘンシェルミキサー等のブレンダーにて混合した後、得られた混合物を二本ロール、三本ロール等の混練機により、結着樹脂の溶融温度よりも低い温度で混練して、サンプルを得る。
また、湿潤液としては、結着樹脂の溶解性や、着色剤との塗れ性を考慮しながら、一般的なものを使用できるが、特に、アセトン、トルエン、ブタノン等の有機溶剤や水が、着色剤の分散性の面から好ましい。
中でも、水の使用は、環境への配慮及び、後のトナー製造工程における着色剤の分散安定性維持の点から、一層好ましい。
この製法によると、得られるトナーに含有される着色剤粒子の粒径が小さくなるばかりでなく、粒子の分散状態の均一性が高くなるため、OHPによる投影像の色の再現性がより一層良くなる。
この他、本発明の構成をとる限り、トナー中に結着樹脂や着色剤とともにワックスに代表される離型剤を含有させることもできる。
離型剤としては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワッックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワッックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。
これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。これら離型剤の融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。トナー中のワックスの含有量は通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。
また、トナー帯電量及びその立ち上がりを早くするために、トナー中に、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。ここで、電荷制御剤として有色材料を用いると色の変化が起こるため、無色、白色に近い材料が好ましい。
帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えば、トリフェニルメタン系染料、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。具体的には第四級アンモニウム塩のボントロンPー51、オキシナフトエ酸系金属錯体のEー82、サリチル酸系金属錯体のEー84、フェノール系縮合物のEー89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTPー302、TP一415(以上、保土谷化学工業社製)、第四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、第四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ー901、ホウ素錯体であるLRー147(日本カ一リット社製)、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、四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。
本発明において荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯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。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させる事もできるし、有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えても良いし、トナー表面にトナー粒子作成後固定化させてもよい。
また、トナー製造過程で水系媒体中にトナー組成物を分散させるに際して、主に分散安定化のための樹脂微粒子を添加してもよい。
使用される樹脂微粒子は、水性分散体を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂も使用でき、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよいが、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。
ビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
更に、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は、無機微粒子を好ましく用いることができる。
この無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2000nmであることが好ましく、特に5nm〜500nmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m/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0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%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、ペンガラ、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。
このような流動化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。
また、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
上記のようにして得られるトナーは、以下の形状係数SF−1、SF−2の値で規定することができる。本画像形成装置で用いるトナーとしては、形状係数SF−1が100〜180、形状係数SF−2が100〜180のトナーである。
図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2で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)/AREA}×(100π/4) ・・・ 式2
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3で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−2={(PERI)/AREA}×(100π/4) ・・・ 式3
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体1との接触合点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体1との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。
また、上記トナーの形状は略球形状であり、以下の形状規定によって表すことができる。
図5は、本発明の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。
これらのトナーを用いることにより、上述の如く、現像の安定性に優れる、高画質なトナー像を形成することができる。しかしながら、転写装置にて転写媒体もしくは中間転写媒体に転写されず、像担持体上に残存してしまったトナーは、その微細さや転動性の良さのために、クリーニング装置による除去が困難で通過してしまうことがある。トナーを像担持体から完全に除去するには、例えばクリーニングブレードのようなトナー除去部材を像担持体に対して強力に押しつける必要がある。この様な負荷は、像担持体やクリーニング装置の寿命を短くするだけでなく、余計なエネルギーを使用してしまうことになる。
像担持体に対する負荷を軽減した場合には、像担持体上のトナー除去が不十分となり、トナーはクリーニング装置を通過し、帯電装置へ搬送されて帯電部材へ付着し、帯電装置の性能を変動させる要因となる。
本発明に係る摺擦装置は、上述の如く、転写残トナーを摺擦することにより、トナー帯電量を正常に近い状態とし、同時に、像担持体から摺擦装置内に一時的に転写トナーを保持し、画像形成時以外のタイミングで保持した転写残トナーを像担持体上へ排出し得るため、帯電装置通過時に帯電装置に適切な電圧を印加することにより帯電装置へトナーが移転することを抑止し、その後に設置した現像装置にて、容易に回収できる。よって、帯電装置の像担持体への帯電性能変動等を高度に抑制し、上記構成のトナーと併用することにより、極めて高画質な画像を長期にわたって安定して得ることができるものである。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。また、ここで「部」は全て重量部を示す。
(実施例1)
<摺擦部材製造例1>
直径6mm、全長355mmのSUSローラを導電性ブラシ支持体とし、ブラシ支持体上の像担持体に対向する310mmの領域に導電性ナイロン繊維をパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付けてロール状ブラシを作製した。導電性ナイロン繊維は、ナイロン繊維にカーボンブラックを分散させて抵抗調整したものであり、繊維束の太さは333デシテックス(=6.7デシテックス×50フィラメント);300デニール(=6デニール×50フィラメント);であった。ブラシの繊維の長さは3mm、ブラシ繊維束の径は約0.11mmφ、ブラシ密度は1平方インチ当たり10万本で植毛された物を用いた。得られたロール状ブラシに対して、以下のブラシ被覆層処方のコート液を浸漬法によりコート後、溶剤を乾燥して除去し、摺擦部材(S1)を得た。被覆量は、ロール状ブラシ1本当りの固形分で2g(平均膜厚約1μm)となるように調整した。
得られた摺擦部材の抵抗値は1×1010Ω・cmであった。
ブラシ被覆層処方1
フェニルシリコーン樹脂 10部
極性制御剤 1部
(γ(2アミノエチル)アミノプロピルモノメチルジメトキシシラン)
カーボンブラック 0.5部
トルエン 40部
イソプロピルアルコール 60部
コート液は、上記処方の材料をスチールボール(5mmφ)を分散メディアとした磁器製ボールミル(内径200mmφ、深さ200mm)にて分散した。
スチールボールの充填量は、内容積の40体積%とし、コート液の仕込み量は、およそ20%となるようにした。また、分散は常温下で、12時間行った。
得られた摺擦部材の電気抵抗の測定は、ブラシを円柱状のアルミニウム製ドラムに一定の距離を保って接触させ、摺擦部材およびアルミニウム製ドラムを等速で回転させながら、ローラ芯金とアルミニウム製ドラムの間に直流100Vの電圧を印加し、アルミニウム製ドラムと直列に接続した抵抗体にかかる電圧を測定することによって求めた。その最大値と最小値の比を周ムラとし、その値は1.1であった。更に、ブラシとアルミニウム製ドラムの接触部分の、ニップ幅および長さより求めた接触領域の総面積を接触面積とおき、摺擦部材支持体とアルミ製ドラムの距離を摺擦部材(ブラシ)の厚みとおいて、作製したブラシの体積抵抗を算出した。抵抗測定時のブラシと円柱状アルミニウム製ドラムの距離は2mmとした。
ブラシの体積抵抗は8.5×10Ω・cmであった。
<トナー製造例1>
〜有機微粒子エマルションの合成〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン79部、メタクリル酸79部、アクリル酸ブチル105部、ジビニルベンゼン13部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した重量平均粒径は、105nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂分のガラス転移点(Tg)は95℃、数平均分子量140000、重量平均分子量980000であった。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液2]を得た。[微粒子分散液2]をLA−920で測定した重量平均粒径は、100nmであった。[微粒子分散液2]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂分のTgは80℃、数平均分子量1700、重量平均分子量10000であった。
〜低分子ポリエステルの合成〜
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物220部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物561部、テレフタル酸218部、アジピン酸48部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg43℃、酸価25であった。
〜プレポリマーの合成〜
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価49であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]411部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート質量%は、1.53%であった。
〜ケチミンの合成〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
〜マスターバッチの合成〜
カーボンブラック(キャボット社製 リーガル400R):40部、結着樹脂:ポリエステル樹脂(三洋化成RS−801 酸価10、重量平均分子量20000、Tg64℃):60部、水:30部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で1mmφの大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
〜油相の作成〜
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナウバWAX110部、CCA (サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。 [原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
〜油相混合液の作成〜
[顔料・WAX分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、[ケチミン化合物1]6.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5000rpmで1分間混合し[油相混合液1]を得た。
〜乳化⇒脱溶剤〜
水990部、[微粒子分散液1]8部、[微粒子分散液2]72部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7):三洋化成工業製)40部、酢酸エチル90部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で3000rpmで1分間混合した後、容器に[油相混合液1]809部を加え、TKホモミキサーで、回転数13000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
〜洗浄⇒乾燥〜
[乳化スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1)濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過する操作を3回行い[濾過ケーキ1]を得た。
(2)[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、樹脂微粒子残存率3.6質量%の[トナー粒子1]を得た。
〜無機微粒子の外添〜
この[トナー粒子1]に、疎水化処理(ヘキサメチルジシラザン処理)されたシリカ(平均粒径:12nm)を、2.0重量%になるように添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で、2分間混合してトナー(T1)を得た。
トナー(T1)の粒度分布をFPIA−2100(シスメックス社製)にて測定したところ、重量平均粒径5.10μm、個数平均粒径4.40μm、累積個数分布から算出した個数基準10%径=2.2μm、円形度=0.97であった。
次に、マンガンフェライト磁性粒子にシリコーンコートを施したキャリア(重量平均径D4=35μm)920部とトナー(T1)80部を、ターブラーミキサーにて1分間混合し、二成分現像剤を得た。
リコー製カラープリンタIPSiO color 8000の改造機を用い、クリーニング装置を取り外し、空いたスペースに摺擦部材(S1)を用いた摺擦装置を設置し、この現像剤を用いて、A4版、画像面積率6%原稿30万枚の連続画像出図試験を行い、初期及び連続出図後の文字画像、ハーフトーン画像及びベタ画像を出力し画質評価を行った。
このとき、摺擦部材への電圧の印加は、画像出力時、すなわち転写残トナー回収時には、+300V、非画像出力時の内、回収した転写残トナーを像担持体上へ排出時には、−300Vの直流電圧を印加した。帯電装置への電圧の印加は、画像出力時には−600Vの直流電圧に、ピーク間電圧2000V、周波数2000Hzの交流電圧を重畳した帯電電圧を印加した。
転写前の像担時体上トナー帯電量は、画像サンプリング時のベタ画像と同じ条件にて画像形成を行う過程で、強制的に試験機を停止し、現像後かつ転写前の像担時体上トナーを、エレクトロメーターに接続した、重量既知の吸引冶具(フィルター内蔵)にて、吸引し、観測される電荷量と、吸引プローブの重量増加量(吸引トナー量)より、トナー単位重量あたりの電荷量、いわゆるトナー帯電量を算出した。
また、転写残トナー帯電量は、転写前トナー帯電量の場合と同様に、転写後かつ摺擦前の像担時体上トナーを吸引し、算出した。摺擦後のトナー帯電量は、摺擦部に保持されたトナーを吸引し、算出した。
トナーを吸引する面積は、転写前トナーの場合は約3cm2、転写残トナーの場合は約20cm2、また摺擦後トナーの場合は摺擦ブラシローラの外周に位置する部分で約5cm2とした。
画像出力時には、地肌部の像担持体電位を−600V、画像部の像担持体電位を−150Vにした。また、現像スリーブには、直流電圧(−450V)にピーク間電圧1500V、周波数2000Hzの交流電圧を重畳した、現像バイアス電位を印加した。
非画像出力時には、地肌部の像担持体電位及び画像部の像担持体電位はほぼ0Vである。但し、残留電位で−数十V程度は残っている可能性がある。また、現像スリーブの電位も0Vである。
摺擦部材への印加電圧は、トナー回収時には+300Vとし、トナー排出時には−300Vとした。
画質評価としては、文字部分の文字太り、ハーフトーン画像のボソツキおよび階調性、ベタ画像での画像濃度、地肌部のカブリの安定性及び各画像でのその他不具合の有無を評価した。
初期、30万枚後共に良好な画像品質が得られ、本発明の摺擦装置、画像形成装置が、画像品質、寿命の両面で有用であることが判った。
なお、画像濃度については、マクベス濃度計(RD−914)を用いて計測し、その他の項目については、目視により評価した。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
<実施例2>
(摺擦部材製造例2)
ブラシ被覆層として、ブラシ被覆層処方2を用いた以外は、摺擦部材製造例1と同様にして、摺擦部材(S2)を得た。
ブラシ被覆層処方2
フェニルシリコーン樹脂 10部
極性制御剤 0.6部
(γ(2アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン)
カーボンブラック 0.5部
トルエン 40部
イソプロピルアルコール 60部
摺擦装置に用いる摺擦部材として、摺擦部材(S2)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(実施例3)
<摺擦部材製造例3>
以下の製造方法により作成したコート液3を用いた以外は、摺擦部材製造例1と同様にして、摺擦部材(S3)を得た。
撹拌機、温度計、および冷却器を備えたフラスコに、ポリエチレンイミン6.97g、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン2.66g、メタノール20.37gを仕込み、フラスコ内を窒素置換し、65℃±2℃に温度保持し3時間撹拌した後、室温まで放冷した。引き続き、室温下で撹拌しつつ、メタノール5gと水0.1gの混合液を15分間かけて滴下し、1時間撹拌を継続した。更にその反応液に、テトラメトキシシラン79.6gとメタノール23.9gの混合溶液を加え、室温で3時間撹拌を続けることによりポリメトキシシラン鎖を持ち、極制御成分としてエチレンイミン部を持つ複合化合物のメタノール溶液(コート液3)を得た。
摺擦装置に用いる摺擦部材として、摺擦部材(S3)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の各評価結果について表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(実施例4)
<摺擦部材製造例4>
ブラシ被覆層として、ブラシ被覆層処方2を用いた以外は、摺擦部材製造例1と同様にして、摺擦部材(S4)を得た。
ブラシ被覆層処方4
フェニルシリコーン樹脂 10部
極性制御剤 2部
(スチレン/ブチルメタクリレート/2(メチル)(ジプロピル)アンモニウムエチルアクリレート・ベンゼンスルホン酸塩=20/75/5mol%)
カーボンブラック 0.5部
トルエン 50部
イソプロピルアルコール 50部
摺擦装置に用いる摺擦部材として、摺擦部材(S4)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(比較例1)
<摺擦部材製造例5>
ブラシ被覆層として、極性制御成分を配合していないブラシ被覆層処方5を用いた以外は、摺擦部材製造例1と同様にして、摺擦部材(S5)を得た。
ブラシ被覆層処方5
フェニルシリコーン樹脂 10部
カーボンブラック 0.5部
トルエン 60部
イソプロピルアルコール 40部
摺擦装置に用いる摺擦部材として、摺擦部材(S5)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(比較例2)
<摺擦部材製造例6>
ブラシ被覆層として、高抵抗のブラシ被覆層処方6を用いた以外は、摺擦部材製造例1と同様にして、摺擦部材(S6)を得た。
ブラシ被覆層処方6
フェニルシリコーン樹脂 10部
極性制御剤 1部
(γ(2アミノエチル)アミノプロピルモノメチルジメトキシシラン)
トルエン 60部
イソプロピルアルコール 40部
摺擦装置に用いる摺擦部材として、摺擦部材(S6)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(比較例3)
<摺擦部材製造例7>
ブラシ被覆層として、低抵抗のブラシ被覆層処方7を用いた以外は、摺擦部材製造例1と同様にして、摺擦部材(S7)を得た。
ブラシ被覆層処方7
フェニルシリコーン樹脂 10部
極性制御剤 1部
(γ(2アミノエチル)アミノプロピルモノメチルジメトキシシラン)
カーボンブラック 2部
トルエン 60部
イソプロピルアルコール 40部
摺擦装置に用いる摺擦部材として、摺擦部材(S7)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(比較例4)
<摺擦部材製造例8>
ブラシ支持体として、実施例1の形状と同一のグラスファイバー強化した絶縁性のABS樹脂ロッド(グラスファイバー配合率=25vol%)を用いた以外は、摺擦部材製造例1と同様にして、摺擦部材(S8)を得た。
摺擦装置に用いる摺擦部材として、摺擦部材(S8)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(比較例5)
<摺擦部材製造例9>
像担持体と対向する領域の直径10mm、両端部直径6mm、全長355mmのSUSローラを導電性ブラシ支持体とし、ブラシの繊維の長さは1mm、ブラシ繊維束の直径は約0.2mmφ、ブラシ密度は1平方インチ当たり15万本で植毛された物を用い、剛直な短毛ブラシを持つロール状ブラシを作成した。このロール状ブラシを用い、表面被覆層の量をロール状ブラシ1本当り固形分で1gとした以外は、摺擦部材製造例1と同様にして摺擦部材9を作成した。
摺擦装置に用いる摺擦部材として、摺擦部材(S9)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(実施例5)
<トナー製造例2>
トナー製造例1の、乳化から脱溶剤工程の条件を調整し、粒度分布がややブロードなトナー(T2)を得た。
トナーとして(T2)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(実施例6)
<トナー製造例3>
トナー製造例1の、乳化から脱溶剤工程の条件を調整し、平均粒子径がやや大きいトナー(T3)を得た。
トナーとして(T3)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(実施例7)
<トナー製造例4>
トナー製造例1の、乳化から脱溶剤工程の条件を調整し、平均粒子径が小さいトナー(T4)を得た。
トナーとして(T4)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(実施例8)
<トナー製造例5>
トナー製造例1の、脱溶剤条件を急速に行うと共に、油相処方中での反応を進めることにより、トナー形状を歪にしたトナー(T5)を得た。
トナーとして(T5)を用いた以外は、実施例1と同様にして、各評価を行った。
初期及び30万枚後の、各評価結果について、表1−1、表1−2、表1−3に示す。
(実施例9)
摺擦部材(S1)およびトナー(T1)を用いて、像担持体、摺擦装置、帯電装置、現像装置、トナー容器を一体にしたプロセスカートリッジを作成し、画像評価を行った。
ランニング枚数25000枚にて、容器内のトナーが終了したため、像担持体および現像装置内の現像剤の交換、並びにトナー容器へのトナー補給を行い、ランニング試験を継続した。各交換時の容器内のトナーは、ほとんど残存していなかった。
プロセスカートリッジを繰返し、5回使用した終了時の画像品質を確認したところ、初期と遜色のない、画像が得られた。
最後に、実施例1のランニング試験を、各トータル100万枚まで継続したが、初期と遜色のない、画像が得られた。
Figure 2006023540
Figure 2006023540
Figure 2006023540
本発明に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの構成を示す概略図である。 本発明に係る摺擦装置の構成を示す概略図である。 トナーの形状を模式的に表した図である。 トナーの外形形状を示す概略図である。
符号の説明
1 1Y、1M、1C、1K 像担持体(感光体)
2 摺擦装置
21 摺擦部材(ブラシ)
22 ブラシ支持体
23 ブラシ表面被覆層
24 内部被覆層(弾性層)
25 高圧電源
3 帯電装置
3a 帯電部材
4 潜像形成装置
5 現像装置
5a 現像剤担持体
6 転写装置
60 中間転写媒体
61 一次転写装置
7 定着装置
8 排紙トレイ
10 プロセスカートリッジ
100 画像形成装置
200 給紙機構

Claims (18)

  1. 少なくとも、静電潜像を形成する像担持体と、
    像担持体を帯電する帯電装置と、
    像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、
    像担持体上の潜像をトナー像とする現像装置と、
    像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、
    転写後の像担持体表面を摺擦する摺擦部材を備える摺擦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、転写後に像担持体表面に残存するトナーを摺擦装置で回収して保持し、非画像形成時に像担持体上に排出し、
    排出された像担持体上のトナーを現像装置で回収する画像形成装置であって、
    摺擦装置が、少なくとも可撓性ブラシ繊維、極性制御成分を配合してなるブラシ表面被覆層及び導電性のブラシ支持体を有し、
    かつ、ブラシの体積抵抗が1×10〜1×1012Ω・cmであり、
    転写後に像担持体上に残存したトナーの帯電量を、摺擦により転写前の像担持体上トナー帯電量の50〜95%に帯電させる
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1に記載の画像形成装置において、
    前記摺擦装置のブラシ表面被覆層中の極性制御成分は、アミン化合物および/またはイミン化合物を含むことを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1または2に記載の画像形成装置において、
    前記摺擦装置は、アミノシラン化合物を含むことを特徴とする画像形成装置。
  4. 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、
    前記摺擦装置のアミノシラン化合物は、下記化学式1よりなる群の内、少なくとも1種であることを特徴とする画像形成装置。
    XaSiR1(4−a−b)(OR2)b ・・・・・・ 化学式1
    (式中、R1は、炭化水素基および/またはその誘導体、R2は、水素,炭化水素基および/またはその誘導体、Xは、第一、第二または第三アミンを有する有機基であり、aおよびbは、各々1〜3の整数である。)
  5. 請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置において、
    少なくとも、静電潜像を形成する像担持体と、
    像担持体上の潜像をトナー像とする現像装置と、
    転写後の像担持体表面を摺擦する摺擦部材を有する摺擦装置とを一体化するプロセスカートリッジを脱着する
    ことを特徴とする画像形成装置。
  6. 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、
    前記画像形成装置は、摺擦装置へ直流電圧または直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を、印加する電圧印加装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項6に記載の画像形成装置において、
    前記電圧印加装置は、非画像形成時に、摺擦装置から像担持体へトナーが転移する電界を形成する電圧を摺擦装置へ印可する電圧印加装置であることを特徴とする画像形成装置。
  8. 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、
    前記画像形成装置は、複数の像担持体に形成したトナー像を転写媒体または中間転写媒体に転写する転写装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
  9. 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、
    前記画像形成装置で用いられるトナーは、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。
  10. 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、
    前記画像形成装置で用いられるトナーは、体積平均粒径が3〜10μmで、体積平均粒径と個数平均粒径との比(分散度)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。
  11. 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、
    前記画像形成装置で用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中にそれぞれ溶解又は分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させる
    ことを特徴とする画像形成装置。
  12. 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、
    前記画像形成装置で用いられるトナーは、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。
  13. 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、
    前記画像形成装置で用いられるトナーは、外観形状がほぼ球形状であって、
    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。
  14. 請求項1ないし8のいずれかに記載の画像形成装置に用いられるトナーであって、
    トナーは、平均円形度が0.93〜1.00の範囲にある
    ことを特徴とするトナー。
  15. 請求項14に記載のトナーにおいて、
    体積平均粒径が3〜10μmで、体積平均粒径と個数平均粒径との比(分散度)が、1.00〜1.40の範囲にある
    ことを特徴とするトナー。
  16. 請求項14または15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それぞれ溶解又は分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させる
    ことを特徴とするトナー。
  17. 請求項14ないし16のいずれか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。
  18. 請求項14ないし17のいずれかに記載のトナーにおいて、
    前記トナーは、外観形状がほぼ球形状であって、
    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。
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