JP2006047330A - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 感光体3と、帯電モジュール4と現像モジュール5とクリーニングモジュール6から選択される少なくとも1以上の装置とを一体にし、画像形成装置100本体に着脱可能なプロセスカートリッジ1において、感光体3をプロセスカートリッジ1に支持させ、かつ 帯電モジュール4と現像モジュール5とクリーニングモジュール6から選択される少なくとも1以上の装置をプロセスカートリッジ1に装着して一体化したプロセスカートリッジ1であって、感光体3と選択される少なくとも1以上の装置とをそれぞれ交換可能にする。
【選択図】 図1
Description
また、特許文献2では、潜像担持体及び少なくとも一つのプロセスユニットが組み込まれたプロセスカートリッジを備え、現像剤が収容される現像ハウジングに現像剤補給ボックス及び廃現像剤回収ボックスを夫々連通接続し、潜像担持体上の潜像書込位置よりも上流側に前記現像剤補給ボックスを配設し、かつ、前記潜像書込位置よりも下流側に廃現像剤回収ボックスを配設したプロセスカートリッジが開示されている。また、特許文献3では、少なくとも現像装置と、帯電装置、電子写真感光体及び電子写真感光体のクリーニング装置の何れかを一体的に構成し、画像形成装置本体に対して着脱自在に装着されているプロセスカートリッジにおいて、手に持って振り動かし易く構成したプロセスカートリッジが開示されている。
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、潜像担持体と各プロセス手段を一体化したプロセスカートリッジ自体の交換を可能とし、かつ、ユーザまたはサービスマンが容易に、潜像担持体、各プロセス手段ごとに独立して個別に交換することができるプロセスカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置を提供することである。
さらに、潜像担持体、各プロセス手段を独立して交換しても、画像形成条件を精度良く位置決めすることができるプロセスカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置を提供することである。
さらに、各プロセス手段の消耗・摩耗する部材を独立して交換することができるプロセスカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置を提供することである。
さらに、小粒径でほぼ球形形状を有するトナーであっても、クリーニングすることができるプロセスカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置を提供することである。
1.本発明のプロセスカートリッジは、少なくとも第1の枠体と第2の枠体とからなり、両枠体は開放移動可能とされた枠体と、前記第1の枠体と前記第2の枠体とを位置決めする枠体位置決め部材と、前記枠体に支持され、前記枠体の開放移動により生じた空間から交換可能とされる潜像担持体と、前記潜像担持体上に現像剤を供給する現像手段と、前記枠体位置決め部材とオーバーラップしない位置に設けられ、前記現像手段を前記枠体に位置決めする現像位置決め部材とからなることを特徴とする。
2.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記現像手段は、現像剤を搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に設けられ、所定の主極方向を持つマグネット群とを備え、前記現像位置決め部材は、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との位置を位置決める位置決め部材と、前記潜像担持体に対する前記マグネット群の主極方向を位置決める角度位置決め部材とからなることを特徴とする。
4.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記潜像担持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニング手段を前記枠体に位置決めするクリーニング位置決め部材とを設け、前記クリーニング手段は、前記枠体を開放移動させた後、前記クリーニング位置決め部材を取り外すことにより交換可能とされることを特徴とする。
5.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記クリーニング手段は、少なくとも前記潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニングブレード、残留トナーの帯電量を制御するバイアスローラおよび前記ブレードに付着したトナーを回収する回収ローラとからなり、前記クリーニング位置決め部材は、前記クリーニングブレードを前記枠体に位置決めするブレード位置決め部材と、前記バイアスローラおよび前記回収ローラとからなり、前記クリーニングブレードと、前記バイアスローラおよび前記回収ローラとは、それぞれ個別に交換されることを特徴とする。
6.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記潜像担持体上に一様に帯電する帯電手段とを備え、前記帯電手段は、前記枠体位置決め部材、前記現像位置決め部材および前記クリーニング位置決め部材とオーバーラップしない位置において、前記枠体に位置決めされることを特徴とする。
8.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記潜像担持体は、画像形成装置本体に配設される駆動軸が挿入されることを特徴とする。
9.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、画像形成装置本体に配設される駆動軸が、プロセスカートリッジ枠体に設けられる駆動軸受穴に挿入されることを特徴とする。
10.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、プロセスカートリッジの枠体が、除電手段、検知手段を備えることを特徴とする。
11.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記除電手段が、ELであることを特徴とする。
12.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記検知手段が、潜像担持体の電位センサ、潜像担持体上のトナー量を検知する濃度センサ、プロセスカートリッジ内の温湿度を検知する温湿度センサであることを特徴とする。
13.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、電気配線を、プロセスカートリッジの1カ所から外部に接続させることを特徴とする。
15.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、トナーは、重量平均粒径と個数平均粒径との比が、1.05ないし1.40の範囲にあることを特徴とする。
16.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、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。
17.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、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。
18.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、トナー又は新たに補給されたトナーを収納する収納部を備えることを特徴とする。
19.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、トナーを補給して再使用することができることを特徴とする。
20.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、補給されたトナーを収納する収納部を備えることを特徴とする。
22.また、本発明の画像形成装置は、さらに、トナー及び新たに補給されたトナーを収納する収納部を備えるプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
23.また、本発明の画像形成装置は、さらに、トナーを補給して再使用することができるプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
24.また、本発明の画像形成装置は、さらに、補給されたトナーを収納する収納部を備えることを特徴とする。
25.本発明のプロセスカートリッジは、枠体と、該枠体に支持される潜像担持体と、前記潜像担持体上にトナーを供給する現像手段と、前記現像手段を前記枠体に位置決めする現像位置決め部材と、前記潜像担持体上のトナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記現像位置決め部材とオーバーラップしない位置に設けられ、前記クリーニング手段を前記枠体に位置決めするクリーニング位置決め部材とからなることを特徴とする。
26.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記現像手段は、現像剤を搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に設けられ、所定の主極方向を持つマグネット群とを備え、前記現像位置決め部材は、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との位置を位置決める位置決め部材と、前記潜像担持体に対する前記マグネット群の主極方向を位置決める角度位置決め部材とからなることを特徴とする。
28.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記クリーニング手段は、前記枠体を開放移動させた後、前記クリーニング位置決め部材を取り外すことにより交換可能とされることを特徴とする。
29.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記クリーニング手段は、少なくとも前記潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニングブレード、残留トナーの帯電量を制御するバイアスローラおよび前記ブレードに付着したトナーを回収する回収ローラとからなり、前記クリーニング位置決め部材は、前記クリーニングブレードを前記枠体に位置決めするブレード位置決め部材と、前記バイアスローラおよび前記回収ローラとからなり、前記クリーニングブレードと、前記バイアスローラおよび前記回収ローラとは、それぞれ個別に交換されることを特徴とする。
31.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、現像手段と帯電手段を含むことを特徴とする。
32.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、潜像担持体と3個のプロセス手段とを一体にし、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、上記潜像担持体および3個のプロセス手段は、それぞれ個別に交換可能であることを特徴とする。
33.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記3個のプロセス手段は、クリーニング手段、現像手段および帯電手段であることを特徴とする。
35.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記潜像担持体又は選択される少なくとも1のプロセス手段は、他のプロセス手段が取り外されることなく交換可能であることを特徴とする。
36.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記潜像担持体またはプロセス手段の交換は、プロセスカートリッジが取り外される後に行われることを特徴とする。
37.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記潜像担持体は、プロセス手段を取り外すことなく、プロセスカートリッジ枠体から取り外されることを特徴とする。
38.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記潜像担持体は、クリーニング手段を回転させた後、プロセスカートリッジ枠体から取り外されることを特徴とする。
39.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記クリーニング手段は、両側に設けるクリーニング手段の位置決部材でプロセスカートリッジ枠体に固定されることを特徴とする。
41.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記クリーニング手段は、クリーニングブレード、潤滑剤成型体が交換可能であることを特徴とする。
42.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記帯電手段は、プロセスカートリッジ枠体の凹部に挿嵌されることを特徴とする。
43.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記現像手段は、両側に設ける現像手段位置決部材でプロセスカートリッジ枠体に固定されることを特徴とする。
44.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記現像手段は、現像手段位置決部材でプロセスカートリッジ枠体の駆動軸受穴と現像手段に配設される現像基準軸とが固定されることを特徴とする。
45.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、前記潜像担持体は、画像形成装置本体に配設される駆動軸が挿入されることを特徴とする。
46.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、画像形成装置本体に配設される駆動軸が、プロセスカートリッジ枠体に設けられる駆動軸受穴に挿入されることを特徴とする。
47.また、本発明のプロセスカートリッジは、さらに、プロセスカートリッジの枠体が、除電手段、検知手段を備えることを特徴とする。
49.また、本発明の画像形成装置は、さらに、トナー及び新たに補給されたトナーを収納する収納部を備えるプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
50.また、本発明の画像形成装置は、さらに、トナーを補給して再使用することができるプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
51.また、本発明の画像形成装置は、さらに、補給されたトナーを収納する収納部を備えることを特徴とする。
また、本発明のプロセスカートリッジ及び画像形成装置では、組立時に装置に組み立て時の基準となるガイドと組み立てる位置決部材によって精度良く組み立てることができる。
さらに、本発明のプロセスカートリッジ及び画像形成装置では、寿命の異なる消耗部材を、別個に交換することができる。
図1は、本発明の一実施形態であるプロセスカートリッジの構造を示す概略図である。図2は、本発明の一実施形態であるプロセスカートリッジの構造を示す概略断面図である。
図1及び図2に示すように、プロセスカートリッジ1は、プロセスカートリッジ枠体(以下、「枠体」と記すことがある。)2に潜像担持体である感光体3と各プロセス手段として帯電手段である帯電モジュール4、現像手段である現像モジュール5、クリーニング手段であるクリーニングモジュール6を備えることができる。なお、プロセスカートリッジ1そのものも交換可能であり、プロセスカートリッジ1を画像形成装置100本体から取り外した状態で、感光体3、帯電モジュール4、現像モジュール5、クリーニングモジュール6は、モジュール単位で新しいものと交換可能である。また、各モジュールはそれ自体でサービスマン、ユーザによる取り扱いが可能である。
このプロセスカートリッジ枠体2は、第1のプロセスカートリッジ枠体(以下、「第1枠体」と記す。)2aと第2のプロセスカートリッジ枠体(以下、「第2枠体」と記す。)2bとが係合部2cを軸として、開放位置と閉塞位置との間を回転可能に係合している。なお、閉塞位置のとき、枠体2a、2bは感光体3が取り外せないように囲っている。係合部2cは、図示しない突起部と穴部をそれぞれの枠体2a、2bに設けて、この穴部に突起部を挿入して係合させ、突起部にリングで抑えて抜けないようにする。さらに、閉塞位置時において第1、第2のプロセスカートリッジ枠体2a、2bがオーバーラップしている個所に設けられた穴部に対して、枠体位置決部材74に植立された2本のピンによって貫通させることにより、第1又は第2枠体2a、2bを位置決すると同時に固定する。これによって、プロセスカートリッジ枠体2は、第1又は第2枠体2a、2bを一体に成形することなく組立てることができ、さらに、容易に分離することができる。これによって、下記に説明する各プロセス手段4等および感光体3を別個に独立して入れ換えることができる。なお、ここでは、係合部2cを軸として第1枠体2aと第2枠体2bとを回転自在に構成したが、この構成に限定されない。すなわち、第1枠体2aと第2枠体2bとを開放位置と閉塞位置との間でスライド移動できるように構成してもよい。
温湿度センサ21は、第2プロセスカートリッジ枠体2bに配置され、正の温度特性を有する、例えば、白金、タングステン、ニクロム、カンタル、又は負の温度係数を有する、例えば、SiC(炭化けい素)、TaN(窒化タンタル)等の微細線もしくは薄膜、サーミスタ等の微小感温素子による検出素子によって検知する。この温湿度センサ21は、図2に示すように、第2枠体2bの上部に配設するが、この位置に限定されるものではない。
電位センサ22は、第2プロセスカートリッジ枠体2bに配置され、電位検知部と制御部とで構成されるが、電位センサ22は被測定物の感光体3表面から1〜3mmの間隔をおいて配設することで、感光体3の表面電位を検知することができる。この電位センサ22を、図2に示すように、第1枠体2aの上部で、帯電モジュール4と現像モジュール5の間であって、露光するレーザ光の下流側に配設する。この位置で、パッチ状のベタ黒部になる潜像を形成した感光体3の電位を検知し、検知した信号が信号線(ハーネス)24を通して画像形成装置100本体に送信され、この制御部で現像モジュール5が印加する現像バイアスの大きさを決定し、電源を制御して電圧を印加する。この電位センサ22は、位置に限定されるものではなく、白地背景部となる感光体3の電位を検知して、ベタ黒部を形成するレーザ光の光量、露光時間を制御してもよい。
このように感光体3に関係する各センサをカートリッジ枠体2a、2bに配置することにより、各プロセス手段の交換を容易にすることができる。また、交換可能な各プロセス手段を安価にすることができる。
この他に、例えば、転写前除電装置25、クリーニング前除電装置26を配設しても良い。転写前除電25は転写領域の上流側に、クリーニング前除電装置26は転写領域から下流側でクリーニングモジュール6の上流側に設けて、感光体3上の電荷を減衰させることで、転写又はクリーニングしやすくする。特に、クリーニング前除電装置26は感光体3上に転写されなかった残留トナーをクリーニングしやすくする。これらは発光手段としては、発光ダイオード(LD)、LED、エレクトロルミネッセンス(EL)、蛍光灯等を配設し、いずれも感光体3を露光して感光体3上の電荷を減衰させることができる。発光手段は、EL又はLDが好ましく、さらに、構造が簡単であり、ELを用いることが一層好ましい。また、帯電装置の上流側に帯電前除電を設けても良い。感光体3の残留電位を消去して、感光体を一様に帯電させることができる。
図5は、画像形成装置に組み込まれたプロセスカートリッジ奥側の状態を示す概略図である。図6は、画像形成装置に組み込まれたプロセスカートリッジ手前側の状態を示す概略図である。
感光体3は、図4に示すように、円筒状のアルミニウム基板35上に感光層36を設ける。円筒状の感光体3の場合には、円筒内部の両端にフランジ31、32を設けている。
プロセスカートリッジ奥側のフランジ32は、図5に示すように、中心部に画像形成装置100の本体に設けられる駆動軸101を通すための軸受33が形成される。軸受33の内面にはギア34が形成されており、駆動軸101に設けるギア102と嵌合される。
また、プロセスカートリッジ1手前側のフランジ31は、図6に示すように、中心部に嵌合部37fが形成される。この嵌合部37fは、感光体3のプロセスカートリッジ1への装着時に、プロセスカートリッジ枠体2aに取り付けられた位置決部2eに嵌合する。位置決部2eは感光体3を押し返す方向に、スプリング(図示しない)により付勢されている。感光体3のプロセスカートリッジ1への装着は、フランジ32の嵌合部37rを位置決部2eに押圧しつつ、プロセスカートリッジ枠体に装着することで行われ、取り外し時にはその逆である。なお、この感光体3は、プロセスカートリッジ枠体2の側板11に設ける支持部12に支持させるだけで、画像形成が行えるほど高精度には位置決めされてはいない。画像形成装置100は、画像形成装置100本体奥側板111rにプロセスカートリッジ1の枠体後側板11rに設ける穴部13に合わせた軸受103を備えている。この駆動軸101は、プロセスカートリッジ1の穴部13に挿嵌させて、画像形成装置100とプロセスカートリッジ1の位置決をする。
感光体3の基板35は、例えば、アルミニウム、銅、鉄等の金属またはこれらの金属の合金を押し出し、引き抜きなどの加工して円筒状の素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した円筒状ドラムに形成されている。
感光層36の構造は、電荷発生物質を主成分とする層である電荷発生層36aと発生した電荷を感光体表面又は基板35に輸送する電荷輸送層36bで構成される。電荷発生層36aは、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。電荷発生層36aには、公知の電荷発生材料を使用することが可能であり、その代表として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、フタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられ用いられる。中でもアゾ顔料及び/又はフタロシアニン顔料が有効に用いられる。
また、感光層36を保護するために、保護層36cが感光層36の上に設けられることもある。保護層36cにはその他、耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加することもできる。特に、フィラーの硬度の点からは、この中でも無機材料を用いることが有利である。特に、シリカ、酸化チタン、アルミナが有効に使用できる。
帯電モジュール4は、図8及び図9に示すように、感光体3に対向して配設される帯電部材42、帯電部材42が振動するのを防止し、バネ材43、帯電部材42の汚れを除去する帯電クリーニングローラ44、スペーサ部材45、支持部材46、これらを収納するハウジング41からなっている。帯電部材42、帯電クリーニングローラ44は、支持部材46に回転自在に軸支されている。支持部材46は、バネ材43により、ハウジング41から離間する方向(感光体のドラム軸に向かう方向)へ押圧され、ハウジング41に形成された規制部材により移動を規制される。この構成により、帯電モジュール4のプロセスカートリッジ1への装着時、帯電部材42は、スペーサ部材45によって感光体3と適切な距離を保ち、かつ帯電部材42が振動することを防止する。この帯電手段である帯電モジュール4は、感光体3の装着状態とは関係なく、個別に単独で交換可能である。
帯電モジュール4には、図10に示すように、ハウジング41に電極部47が設けられている。この電極部47は、ローラ状の帯電部材42を軸支する軸受47a、プロセスカートリッジ1の外部にある図示しない高圧電源に通じている接触給電部48cを有する給電端子48とからなっている。
また、給電端子48は、接触給電部48cから帯電部材42方向に、帯電モジュール4のハウジング41に沿って延びており、その一端である摺動給電部48aは、帯電部材42の軸に、給電部部材の弾性により付勢されて摺動させながら接触して通電するようになっている。また、他の一端である摺動給電部48bは、帯電部材42の軸端部に付勢されて摺動させながら接触して通電するようになっている。いずれか一方でも良いが、複数の箇所で給電することで、通電の障害の発生を防止することが出来る。
また、帯電部材42と感光体3との間隙は、スペーサ部材45により100μm以下、特に、20〜50μmの範囲にする。これにより、帯電モジュール4の作動時における異常画像の形成を抑えることができる。この間隙は、プロセスカートリッジ1と帯電装置4を嵌合する帯電嵌合部15で調整しても良い。また、帯電ローラ42は摩擦係数の低い樹脂による軸受に設けるバネ材43により感光体3表面方向に押圧されている。これにより、機械的振動、芯金の偏位があっても一定の間隙を形成することができる。
帯電モジュール4は、図12に示すように、プロセスカートリッジ1の両側側板11f、11r(「f」は前側、「r」は奥側を表す。以下、同じ。)に設けられる帯電嵌合部15f、15rに挿入し、嵌合させて位置決めを行い、第2プロセスカートリッジ枠体2bに固定される。
現像モジュール5は、図1に示すように、第1枠体2aに装着されている。また、現像モジュール5は、感光体3に近接するように配置されている現像剤担持体である現像スリーブ51、現像スリーブ51を回転させるマグネット群512、マグネット群の回転軸端部に設けられ、後述する主極方向の角度を位置決めるためのD型形状を有する駆動軸回転軸511、突起状のガイド59、現像モジュールと別個に設けられる補給トナー容器からトナーが補給される補給口58、補給されたトナーを混合・攪拌する混合スクリュー55、混合した現像剤を現像スリーブに供給する供給ローラ56などから構成され、感光体3への現像剤の供給を可能とする。なお、マグネット群512は、磁束密度分布の最大値を示す所定の主極方向をもち、当該主極方向は各画像形成装置のプロセス条件によって定まる角度を持って感光体3に対して位置決めされる。
また、図15は、現像モジュールの他の例を示しており、その構造を示す断面図である。現像モジュール5内には、補給トナーを収納するトナーホッパー52、トナーホッパーから現像剤収納部53にトナーを補給する補給ローラー54、補給されたトナーを磁性キャリアと混合・攪拌する混合スクリュー55、混合された現像剤を現像スリーブに供給する供給ローラ56、現像スリ−ブ51に供給された現像剤の量を規制する規制部材57が配置されている。
現像スリーブ51が回転し、現像剤の搬送方向における現像領域の上流側部分に配置されている規制部材57によって、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ51上の現像剤量を規制する。この規制部材57と現像スリーブ51との現像領域における間隔は、高品位の画像を得るために精確に位置決めされている。
また、図16は、現像スリーブの構造を示す断面図である。現像スリーブ51では、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなり、この現像スリーブ51が回転駆動機構(図示しない)として駆動軸513によって回転するようになっている。このときに、キャリアを現像スリースリーブに51の表面に引きつけるための磁力を有するマグネット群512が備えられている。このマグネット群512の中心には、回転させるための駆動軸回転軸511が設けられ、現像スリーブ51の端部で軸受514、515で軸支され、現像スリーブ51とは関係なく回転できるようになっている。これによって、主極方向を調整することができる。
現像モジュール5は、位置決め部材71と角度位置決め部材72とにより構成される現像位置決め部材により、第1枠体2aに装着される。現像モジュール5は、図17及び図18に示すように、第1枠体2aの設けるガイド溝2eに沿って取り付けられ、現像手段面板である位置決め部材71の穴部71bに対して、現像スリーブ51内に設けられるマグネット群512を回転させる駆動軸回転軸511の端部を挿入して、する現像スリーブ51の外周面と位置決め支持される。また、もう一方の現像剤スリーブ51の他方を回転させる回転軸513を、もう一つの位置決め部材に挿入して、現像装置モジュール5を支持するしている。
図19は、角度位置決め部材72の構造を示す概略図である。このときに、マグネット群512を回転させる駆動軸回転軸511の端部をD型形状にし、この穴部71bを通して、D型穴軸受721が設けられた角度位置決め部材72に嵌合させることで、駆動軸回転軸511の回転を止めることができるを所定の角度に位置決めすることができる。この駆動軸回転軸511の端部は、軸受D型穴に限らず721の形状は嵌合でき、所定の角度に位置決めし、回転を止めることができれば、D型でなくとも良い。この角度位置決め部材72によって、感光体3に対するマグネット群512の主極方向を調整し、さらに、この角度位置決め部材72に設けられた固定用穴722によりを位置決め部材71に固定することで、主極方向を固定することができる。
また、位置決め部材71は、穴部71dに画像形成装置100に設けられた感光体3の駆動軸101を通し、さらに、感光体3を貫通させることで、感光体3と現像モジュール5の位置決めをする。これを、感光体3と現像スリーブ51との位置決めの主基準とし、する。これによって、現像スリーブ51と感光体3との現像ギャップの距離もを調整することができる。
このようにして、マグネット群512の感光体3に対する角度、現像スリーブ51あんた現像モジュール5をプロセスカートリッジ1に簡単に高精度に位置決めすることができる。特に、容易に交換可能な現像モジュール5では、感光体3と現像スリーブ51との間隙が画像品位に大きく影響するために、交換後もこの間隙を精度良く保つことが重要である。また、位置決め部材71によって感光体3と現像スリーブ51とを位置決めして現像ギャップとの距離を位置決めした後、角度位置決め部材72によって主極方向を位置決めるようにしたことにより、高精度の位置決めが可能となる。このために、現像スリーブ51に設けられるD型軸受部721を設けることでこの精度を保つことが出来る。
また、同時に現像モジュール5の突起状ガイド59が第1枠体2aのガイド部2f2eへ、第1枠体2aの突起状ガイド28がを位置決め部材71の第3穴状ガイド71に挿通する。これにより、現像モジュール5の突起状ガイド59は現像モジュール5の従基準を決め、また、第1枠体2aの突起状ガイド28は第1枠体2aの従基準を決めることができる。ことで従基準を決めるとともに、現像モジュール5の回転するぶれを防止することができる。このときに、この突起状のガイド59をD型にしてて、現像位置決部材71の穴部71a、71cをD型形状にすることで高精度の位置決めをすることができる。
これと逆に、角度決定部材72、位置決め部材71をはずすことで、現像モジュール5をプロセスカートリッジから容易に分離することができる。
本発明の現像モジュールに関しては、乾式ニ成分現像剤を使用する現像モジュール5で説明したが、乾式ニ成分現像剤であってリサイクルトナーを使用する現像モジュール5であっても、一成分磁性現像剤、一成分非磁性現像剤を使用する現像モジュール5でもよい。
クリーニングモジュール6は、図20に示すように、クリーニング機構6aと塗布機構6bからなっている。クリーニング機構6aは、図20に示すように、感光体3表面上の残留トナーを除去するクリーニングブレード61、クリーニングブレード61を感光体に付勢する支持部材62、残留トナーの帯電量を制御するバイアスローラ64、クリーニングブレードに付着したトナーを回収する回収ローラ66、バイアスローラに付着した残留トナーを掻き取るフリッカー63a、回収ローラに付着した残留トナーを掃き取るフリッカー63bとからなり、感光体3のクリーニングを行う。クリーニングブレード61でクリーニングされた残留トナー、フリッカー63により掃き落とされた残留トナーは、自重により下方に落ち、枠体の回転軸2cに同軸に形成された搬送オーガ65によりプロセスカートリッジ1の外部に搬送し、廃トナー収納部に溜める。
クリーニングモジュール6は、他のプロセス手段とは別個に独立してプロセスカートリッジ1の横方向から装着及び取り外しが可能である。クリーニングモジュール6をプロセスカートリッジ1に係合させ、クリーニングモジュール6が備える第1及び第2の突起状ガイドに対して、第2枠体2bに設ける第1及び第2穴部25a、25bを通すことができる筒状ガイド73aを有するクリーニング位置決部材73で固定して装着する。ここで、クリーニングモジュール6は、第2枠体2bにクリーニング位置決部材73で固定される際に、クリーニングブレード61等の感光体3に当接する当接条件を調整する。さらに、搬送オーガ65を枠体係合部2cに挿入し、固定するようにしてもよい。
図22は、クリーニングモジュールの他の例である。本例では、クリーニングモジュール6を、塗布ローラ66などからなるクリーニングモジュール6cとクリーニングブレード61などからなるクリーニングモジュール6dとで構成し、図22に示すように枠体2bを回動して、開放させた空間から交換できるようにした。このように構成することにより、クリーニングモジュール6を構成する部材の寿命ごとにモジュール化することができ、クリーニングブレード61や支持部材62など、比較的寿命が長く、まだ使用できるものを一度に交換してしまうという無駄がなくなる。
図24は、枠体2bを回動して、開放した空間からクリーニングモジュール6cおよび6dを取り出した状態を示す概略図である。クリーニングモジュール6cは、2本のピンが植立されたクリーニング位置決部材75で枠体2bに固定され、バイアスローラ64、潤滑剤の回収・塗布ローラ66を感光体3上に適切な当接状態となるよう位置決める。また、クリーニングモジュール6dはブレード位置決部材76で枠体2bに固定され、クリーニングブレード61を感光体3上に適切な当接状態となるよう位置決める。なお、潤滑剤成型体67は、図示しない枠体2bに形成された穴部に挿入されており、潤滑剤成型体67の交換は、クリーニングモジュール6cを取り外してから行われる。
クリーニングモジュール6cと6dの交換は、枠体2bを90度回転させて開放した状態で行われる。このように枠体2bを回動することにより、感光体から掻き取った残留トナーが枠体2b上に溜まった状態で、クリーニングモジュール6cと6dの交換が行われるので、残留トナーによるトナー飛散は少ない。
また、現像モジュール5を位置決めるための位置決め部材71および角度位置決部材72と、感光体3を交換するための枠体位置決部材74とは、枠体上でオーバーラップしていないため、それぞれ独立して交換可能である。
また、現像モジュール5を位置決めるための位置決め部材71および角度位置決部材72と、クリーニングモジュール6を位置決めるためのクリーニング位置決部材73とは、枠体上でオーバーラップしていないため、それぞれ独立して交換可能である。
また、枠体位置決部材74を取り外して枠体2bを90度回動した状態において、現像モジュール5を位置決めるための位置決め部材71および角度位置決部材72と、クリーニングモジュール6cおよび6dをそれぞれ固定するクリーニング位置決部材75、およびブレード位置決部材6dとが、枠体上でオーバーラップしていないため、それぞれ独立して交換可能である。
すなわち、帯電モジュール4は、プロセスカートリッジ1の帯電嵌合部15から上方に引き出すことで取り外すことができる。現像モジュール5は、図17及び図18からわかるように、角度位置決部材72を外し、さらに、位置決め部材71を外すことで、現像モジュール5が枠体2から取り外すことができる。クリーニングモジュール6は、クリーニング位置決部材73を外すことにより横方向に、取り外すことができる。また、クリーニングモジュール6の他の例である、クリーニングモジュール6cおよび6dで構成したときには、枠体位置決部材74を外し、枠体2bを回動して開放した状態において、クリーニング位置決部材75を外せばクリーニングモジュール6cを取り外すことができ、またブレード位置決部材76を外せばクリーニングモジュール6dを取り外すことができる。
この転写紙は、給紙カセット109内に収容されており、ピックアップローラ109a等によってレジストローラ対109bまで搬送される。そして、搬送ベルト106a上の転写紙に重ね合わされたトナー像は、定着装置108に搬送されて、熱及び圧力で定着されて、排紙ローラ120によって、画像形成装置100外に排紙され、排紙トレイ125に載置される。
また、本発明のプロセスカートリッジ1は、トナーを補給することができる。プロセスカートリッジ1は、シール、蓋等により補給口58が封止されて出荷され、最初の使用時に開封されるものである。通常は、使用されてトナーが空になったプロセスカートリッジ1は交換されるが、本発明の画像形成装置100が備えるプロセスカートリッジ1はトナーを再充填することで、再度使用することができる。また、プロセスカートリッジ1は、トナーを収納する収納部53に新たに補給されたトナーを収納することができる。このトナーは、再度充填されたトナーであってもよいし、回収されて再利用されるトナーであってもよい。このときに、画像形成装置100本体に補給用のトナーを収納する図示しない収納部を設けておいてもよい。また、この収納部がプロセスカートリッジ1に設けられていてもよい。これらの場合、トナーを現像モジュール5に補給し、最重点することで、現像モジュール5自体を交換することなく、繰り返し使用することができる。
感光体3の摩擦係数を0.4以下にすることで、クリーニングブレード61との摩擦が大きくなるのを抑え、クリーニングブレード61の変形又はめくれを抑えて、トナーがクリーニングブレード61をすり抜けるのを防止して、クリーニング不良の発生を抑制することができる。さらに、0.4以下、さらに0.3以下が一層好ましい。感光体3の摩擦係数は、画像形成装置100に配設される他の装置の影響を受けるために、画像形成直後の摩擦係数の値から変化する。しかし、A4版記録紙で1,000枚程度の画像形成により摩擦係数の値はほぼ一定の値となる。したがって、ここにいう摩擦係数とは、この定常状態における一定になったときの摩擦係数をいう。
また、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未満では、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。
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、100/4πを乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π)……式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
トナーの形状係数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、形状が不定型になり、トナーの帯電量分布が広くなり、現像が潜像に対して忠実でなくなり、また、転写でも転写電界に忠実でなくなり画像品位が低下する。さらに、転写率が低下して転写残トナーが多くなり、大きいクリーニングモジュール6が必要になり画像形成装置100の設計上不利になる。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。
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。
以下に、トナーの構成材料及び好適な製造方法について説明する。
(ポリエステル)
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
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。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、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留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常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く、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
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。
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。
(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)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(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。
ウレア変性ポリエステル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等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステル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。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、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。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、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、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が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。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダ樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
また、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、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。
(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1〜300重量部、好ましくは1〜100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。
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。
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。
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。
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。
外添剤、潤滑剤を添加して現像剤を調製する際には、これらを同時に又は別々に添加して混合してもよい。外添剤等の混合は一般の粉体の混合機が用いられるがジャケット等装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。使用できる混合設備の例としては、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。混合条件である回転数、転動速度、時間、温度などを変化させて、外添剤の埋め込み、潤滑剤のトナー表面の薄膜形成を防止することが好ましい。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状から紡錘形状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
その他の無機微粒子の具体例としては、例えば、アルミナ、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。
11 側板
12 支持部
13 穴部
15 帯電嵌合部
2 プロセスカートリッジ枠体
2a 第1のプロセスカートリッジ枠体
2b 第2のプロセスカートリッジ枠体
2c 係合部
2d 保持部材
2e ガイド部
21 温湿度センサ
22 電位センサ
23 トナー濃度センサ
24 信号線ハーネス
25 転写前除電装置
26 クリーニング前除電装置
3 感光体
31、32 フランジ
33 軸受
34 ギア
35 基板
36 感光層
36a 電荷発生層
36b 電荷輸送層
36c 保護層
37 嵌合部
4 帯電モジュール
41 ハウジング
41a 規制部
41b ガイド部
42 帯電ローラ
42a 基体
42b 本体部
42c 中抵抗層
42d 表面層
42e ギア
43 バネ材
44 帯電クリーニングローラ
45 スペーサ部材
46 支持部材
47 電極部
47a 軸受
48 給電端子
48a、48b 摺動給電部
48c 接触給電部
5 現像モジュール
51 現像スリーブ
52 トナーホッパー
53 現像剤収納部
54 補給ローラ
55 混合スクリュー
56 供給ローラ
57 規制部材
58 トナー補給口
59 ガイド
6 クリーニングモジュール
6a クリーニング機構
6b 塗布機構
61 クリーニングブレード
62 支持部材
64 バイアスローラ
65 搬送オーガ
66 回収・塗布ローラ
67 潤滑剤成型体
68a 第1の突起状ガイド
68b 第1の突起状ガイド
71 位置決め部材
72 角度位置決め部材
721 D型穴
722 固定用穴軸受部
73 クリーニング位置決め部材
74 枠体位置決部材
75 プロセスカートリッジ位置決め部材
76 ブレード位置決め部材
100 画像形成装置
101 駆動軸
102 駆動ギア
111 側板
112、113、114 軸受
104 露光装置
106 転写装置
106a 中間転写ベルト
106b 1次転写ローラ
106c、106d 支持ローラ
106f 2転写ローラ
106g 搬送ベルト
108 定着装置
108a 加熱ローラ
108b 加圧ローラ
109 給紙ユニット
109a ピックアップローラ
109b レジストローラ
110 排紙ローラ
Claims (51)
- 少なくとも第1の枠体と第2の枠体とからなり、両枠体は開放移動可能とされた枠体と、
前記第1の枠体と前記第2の枠体とを位置決めする枠体位置決め部材と、
前記枠体に支持され、前記枠体の開放移動により生じた空間から交換可能とされる潜像担持体と、
前記潜像担持体上に現像剤を供給する現像手段と、
前記枠体位置決め部材とオーバーラップしない位置に設けられ、前記現像手段を前記枠体に位置決めする現像位置決め部材とからなる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段は、現像剤を搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に設けられ、所定の主極方向を持つマグネット群とを備え、
前記現像位置決め部材は、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との位置を位置決める位置決め部材と、前記潜像担持体に対する前記マグネット群の主極方向を位置決める角度位置決め部材とからなる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1又は2に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、
前記枠体位置決め部材および現像位置決め部材とのいずれにもオーバーラップしない位置に設けられ、前記クリーニング手段を前記枠体に位置決めするクリーニング位置決め部材とからなる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1又は2に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、
前記クリーニング手段を前記枠体に位置決めするクリーニング位置決め部材とを設け、
前記クリーニング手段は、前記枠体を開放移動させた後、前記クリーニング位置決め部材を取り外すことにより交換可能とされる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項4に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記クリーニング手段は、少なくとも前記潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニングブレード、残留トナーの帯電量を制御するバイアスローラおよび前記ブレードに付着したトナーを回収する回収ローラとからなり、
前記クリーニング位置決め部材は、前記クリーニングブレードを前記枠体に位置決めするブレード位置決め部材と、前記バイアスローラおよび前記回収ローラとからなり、
前記クリーニングブレードと、前記バイアスローラおよび前記回収ローラとは、それぞれ個別に交換される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体上に一様に帯電する帯電手段とを備え、
前記帯電手段は、前記枠体位置決め部材、前記現像位置決め部材および前記クリーニング位置決め部材とオーバーラップしない位置において、前記枠体に位置決めされる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体、前記クリーニング手段、前記帯電手段または前記現像手段の交換は、前記プロセスカートリッジを画像形成装置本体から取り外される後に行われる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体は、画像形成装置本体に配設される駆動軸が挿入される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項8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、画像形成装置本体に配設される駆動軸が、プロセスカートリッジ枠体に設けられる駆動軸受穴に挿入される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし9のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
プロセスカートリッジの枠体が、除電手段、検知手段を備える
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項10に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記除電手段が、ELである
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項10又は11に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記検知手段が、潜像担持体の電位センサ、潜像担持体上のトナー量を検知する濃度センサ、プロセスカートリッジ内の温湿度を検知する温湿度センサである
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし12のいずれか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、電気配線を、プロセスカートリッジの1カ所から外部に接続させる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし13のいずれか記載のプロセスカートリッジにおいて、
現像手段は、平均円形度が0.93ないし1.00の範囲にあるトナーを用いる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項14に記載のプロセスカートリッジにおいて、
トナーは、重量平均粒径と個数平均粒径との比が、1.05ないし1.40の範囲にある
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項14又は15に記載のプロセスカートリッジにおいて、
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
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項14ないし16のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
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
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし17のいずれか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、トナー又は新たに補給されたトナーを収納する収納部を備える
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし18のいずれか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、トナーを補給して再使用することができる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項19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、補給されたトナーを収納する収納部を備える
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーで可視化する画像形成装置であって、潜像担持体と、帯電手段と現像手段とクリーニング手段から選択される少なくとも1以上の手段とを一体化させたプロセスカートリッジを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項1ないし20のいずれかに記載のプロセスカートリッジを着脱可能に備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項21に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、トナー及び新たに補給されたトナーを収納する収納部を備えるプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項20又は21に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、トナーを補給して再使用することができるプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項23に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、補給されたトナーを収納する収納部を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 枠体と、該枠体に支持される潜像担持体と、
前記潜像担持体上にトナーを供給する現像手段と、
前記現像手段を前記枠体に位置決めする現像位置決め部材と、
前記潜像担持体上のトナーをクリーニングするクリーニング手段と、
前記現像位置決め部材とオーバーラップしない位置に設けられ、前記クリーニング手段を前記枠体に位置決めするクリーニング位置決め部材とからなる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項25に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段は、現像剤を搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内側に設けられ、所定の主極方向を持つマグネット群とを備え、
前記現像位置決め部材は、前記潜像担持体と前記現像剤担持体との位置を位置決める位置決め部材と、前記潜像担持体に対する前記マグネット群の主極方向を位置決める角度位置決め部材とからなる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項25又は26に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記枠体は、少なくとも第1の枠体と第2の枠体とからなり、両枠体は開放移動可能とされ、
前記潜像担持体は、前記枠体に支持され、前記枠体の開放移動により生じた空間から交換可能とされ、
前記第1の枠体と前記第2の枠体とを位置決めする枠体位置決め部材と、
前記現像位置決め部材とオーバーラップしない位置に設けられ、前記第1の枠体と前記第2の枠体とを位置決めする枠体位置決め部材とからなる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項25に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記クリーニング手段は、前記枠体を開放移動させた後、前記クリーニング位置決め部材を取り外すことにより交換可能とされる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項28に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記クリーニング手段は、少なくとも前記潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニングブレード、残留トナーの帯電量を制御するバイアスローラおよび前記ブレードに付着したトナーを回収する回収ローラとからなり、
前記クリーニング位置決め部材は、前記クリーニングブレードを前記枠体に位置決めするブレード位置決め部材と、前記バイアスローラおよび前記回収ローラとからなり、
前記クリーニングブレードと、前記バイアスローラおよび前記回収ローラとは、それぞれ個別に交換される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項25ないし29のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体上に一様に帯電する帯電手段とを備え、
前記帯電手段は、前記枠体位置決め部材、前記現像位置決め部材および前記クリーニング位置決め部材とオーバーラップしない位置において、前記枠体に位置決めされる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし30のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジは、現像手段と帯電手段を含む
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし30のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジは、潜像担持体と3個のプロセス手段とを一体にし、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
上記潜像担持体および3個のプロセス手段は、それぞれ個別に交換可能である
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項32に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記3個のプロセス手段は、クリーニング手段、現像手段および帯電手段である
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像担持体とプロセス手段とを一体にし、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体をプロセスカートリッジ枠体に支持されていて、かつ 少なくとも1以上のプロセス手段をプロセスカートリッジ枠体に支持されて一体化されたプロセスカートリッジであって、
潜像担持体と選択される少なくとも1以上のプロセス手段とは、それぞれ個別に交換可能である
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項34に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体又は選択される少なくとも1のプロセス手段は、他のプロセス手段が取り外されることなく交換可能である
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項34又は35に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体またはプロセス手段の交換は、プロセスカートリッジが取り外される後に行われる
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項34ないし36に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体は、プロセス手段を取り外すことなく、プロセスカートリッジ枠体から取り外される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項34ないし37に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体は、クリーニング手段を回転させた後、プロセスカートリッジ枠体から取り外される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項34ないし38のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記クリーニング手段は、両側に設けるクリーニング手段の位置決部材でプロセスカートリッジ枠体に固定される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項34ないし39のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記クリーニング手段は、塗布ローラと潤滑剤成型体とを備える塗布機構を有し、
該塗布機構で潜像担持体に潤滑剤が塗布される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項40に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記クリーニング手段は、クリーニングブレード、潤滑剤成型体が交換可能である
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項34ないし41のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記帯電手段は、プロセスカートリッジ枠体の凹部に挿嵌される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項34ないし42のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段は、両側に設ける現像手段位置決部材でプロセスカートリッジ枠体に固定される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項43に記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段は、現像手段位置決部材でプロセスカートリッジ枠体の駆動軸受穴と現像手段に配設される現像基準軸とが固定される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし44のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
前記潜像担持体は、画像形成装置本体に配設される駆動軸が挿入される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項45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、画像形成装置本体に配設される駆動軸が、プロセスカートリッジ枠体に設けられる駆動軸受穴に挿入される
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし46のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、
プロセスカートリッジの枠体が、除電手段、検知手段を備える
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーで可視化する画像形成装置であって、潜像担持体と、帯電手段と現像手段とクリーニング手段から選択される少なくとも1以上の手段とを一体化させたプロセスカートリッジを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項25ないし47のいずれかに記載のプロセスカートリッジを着脱可能に備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項48に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、トナー及び新たに補給されたトナーを収納する収納部を備えるプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項48又は49に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、トナーを補給して再使用することができるプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項50に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、補給されたトナーを収納する収納部を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
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