JP2006184837A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】環境や帯電ケーブルのはい回し等による浮遊容量に影響を受けず、正確にAC帯電電流を検知して均一に感光体を帯電することで、経時に対しても感光体にフィルミングを発生させない画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】少なくとも、感光体1と、感光体表面に、帯電バイアス電圧として直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳して帯電を施す帯電装置と、帯電バイアス電圧印加時に感光体に流れる交流電流を検知する交流電流検知手段313と、感光体1表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、感光体1表面の可視像を転写媒体に転写する転写装置と、転写後の感光体表面をクリーニングするクリーニング装置と、感光体1表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置とを備える画像形成装置において、前記交流電流検知手段313が交流電流を感光体1の接地側にて検知することを特徴とする。
【選択図】図4
【解決手段】少なくとも、感光体1と、感光体表面に、帯電バイアス電圧として直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳して帯電を施す帯電装置と、帯電バイアス電圧印加時に感光体に流れる交流電流を検知する交流電流検知手段313と、感光体1表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、感光体1表面の可視像を転写媒体に転写する転写装置と、転写後の感光体表面をクリーニングするクリーニング装置と、感光体1表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置とを備える画像形成装置において、前記交流電流検知手段313が交流電流を感光体1の接地側にて検知することを特徴とする。
【選択図】図4
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、帯電バイアス電圧として直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳して帯電を施す帯電装置を備える画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体表面を放電により所定極性の電荷を与えて帯電処理し、帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像に帯電極性と同極性に帯電されたトナーを現像装置により供給し、トナー像を形成させる。感光体上に形成されたトナー像は、その後、記録紙等に転写され、熱と圧力を受けて記録紙上に定着される。
トナー像転写後の感光体表面には、転写されずに残留するトナーがあるため、次の帯電工程に入る前に、クリーニングブレード、クリーニングブラシ等のクリーニング部材によって感光体表面がクリーニングされる。
感光体表面を帯電する方法としては、近年では導電性の部材でローラ状に形成した帯電ローラを感光体の表面に近接又は接触させ、その状態で帯電ローラと感光体との間に電圧を印加することにより、感光体の表面を帯電させる帯電装置が、低オゾン化と低電力化が図れるという利点があることから、実用化されている。
また、感光体表面の帯電処理をより均一に行うために、直流(DC)電圧に交流(AC)電圧を重畳させた帯電バイアスを印加する方式が採られている。この方式を用いた画像形成装置は、DCのみの帯電方式に比べ、所望の帯電電位を得るために多量のAC電流を流す必要がある。さらに、経時での画像劣化の一つに、帯電ローラの汚れによる帯電電位の低下や不均一性にから来るカブリや縦黒スジ等が上げられる。この帯電ローラの汚れに関しては、DCのみの帯電方式に比べ、ACを重畳させた帯電方式の方が余裕度は大きいため、経時の画像安定性を考慮するとACを重畳させた帯電方式を選択せざるをえない。
トナー像転写後の感光体表面には、転写されずに残留するトナーがあるため、次の帯電工程に入る前に、クリーニングブレード、クリーニングブラシ等のクリーニング部材によって感光体表面がクリーニングされる。
感光体表面を帯電する方法としては、近年では導電性の部材でローラ状に形成した帯電ローラを感光体の表面に近接又は接触させ、その状態で帯電ローラと感光体との間に電圧を印加することにより、感光体の表面を帯電させる帯電装置が、低オゾン化と低電力化が図れるという利点があることから、実用化されている。
また、感光体表面の帯電処理をより均一に行うために、直流(DC)電圧に交流(AC)電圧を重畳させた帯電バイアスを印加する方式が採られている。この方式を用いた画像形成装置は、DCのみの帯電方式に比べ、所望の帯電電位を得るために多量のAC電流を流す必要がある。さらに、経時での画像劣化の一つに、帯電ローラの汚れによる帯電電位の低下や不均一性にから来るカブリや縦黒スジ等が上げられる。この帯電ローラの汚れに関しては、DCのみの帯電方式に比べ、ACを重畳させた帯電方式の方が余裕度は大きいため、経時の画像安定性を考慮するとACを重畳させた帯電方式を選択せざるをえない。
例えば、特許文献1では、像担持体表面に対向して、所定のギャップをあけて配置された帯電部材に対し、電源装置から電圧を印加して帯電部材と像担持体表面との間に放電を生ぜしめ、その像担持体表面を帯電する帯電装置において、ギャップが変動しても、像担持体表面を所定の一定の値に帯電させることができるように、帯電部材に定電圧制御された直流電圧と定電圧制御された交流電圧の重畳電圧を印加する技術が開示されている。
また、特許文献2では、Vpp(ピーク間電圧)を放電開始電圧の2倍以上としている。ところが、必要以上のAC電流を流すと感光体にフィルミングが発生しやすくなるなど、感光体フィルミングに対して余裕度が少なくなり、感光体の寿命が著しく低下する。このためAC電流の検知および制御は正確に行う必要がある。
また、特許文献3では、少なくとも2種類以上の交流発信出力と帯電交流電流を検知する検知手段を備えることで、プロセスカートリッジと画像形成装置本体との組み合わせに関わらず、帯電不良が発生せず、放電量が大きくならない画像形成装置を提供している。
また、特許文献2では、Vpp(ピーク間電圧)を放電開始電圧の2倍以上としている。ところが、必要以上のAC電流を流すと感光体にフィルミングが発生しやすくなるなど、感光体フィルミングに対して余裕度が少なくなり、感光体の寿命が著しく低下する。このためAC電流の検知および制御は正確に行う必要がある。
また、特許文献3では、少なくとも2種類以上の交流発信出力と帯電交流電流を検知する検知手段を備えることで、プロセスカートリッジと画像形成装置本体との組み合わせに関わらず、帯電不良が発生せず、放電量が大きくならない画像形成装置を提供している。
しかし、AC帯電方式の採用に伴い最も対策が困難な副作用として、感光体へのACハザードによる感光体フィルミングが上げられる。
この感光体フィルミングを除去する手段として、クリーニングブレードと表面に研磨剤を付着させたクリーニングローラとを配したクリーニング装置や、トナー除去用のクリーニングブレードと感光体フィルミング除去用のクリーニングブレードを併用するクリーニング装置が提案されている。しかしながら、クリーニングローラ表面に付着した研磨剤は剥がれ落ちやすく長期の使用に耐えないことや、2枚のクリーニングブレードを有することにより省スペース化が出来ないといったことにより、上記の方法は実現が困難である。
この感光体フィルミングを除去する手段として、クリーニングブレードと表面に研磨剤を付着させたクリーニングローラとを配したクリーニング装置や、トナー除去用のクリーニングブレードと感光体フィルミング除去用のクリーニングブレードを併用するクリーニング装置が提案されている。しかしながら、クリーニングローラ表面に付着した研磨剤は剥がれ落ちやすく長期の使用に耐えないことや、2枚のクリーニングブレードを有することにより省スペース化が出来ないといったことにより、上記の方法は実現が困難である。
しかしながら、帯電装置の電源部と帯電ローラとの間の距離が離れている場合には、その電源ケーブルに浮遊容量による電流が発生し、帰還電流によるAC電流の検知手段の位置いかんでは、浮遊容量に流れ込む電流と本来のAC電流とを正確に検知することができないという問題があった。この浮遊容量は、環境やハーネスケーブルのはい回し等でも変化してしまうので、浮遊容量によって発生する流入電流を推測することは困難であるから、AC電流を定量的に検知してフィルミングを防ぐことができないという問題があった。
上記問題点に鑑み、本発明は、環境やケーブルのはい回し等による浮遊容量に影響を受けず、正確に帯電装置のAC電流を検知して均一に感光体を帯電することで、経時に対しても感光体にフィルミングを発生させない画像形成装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、感光体フィルミングの原因となっているACハザードを最小の条件で制御し、長期に渡っても感光体フィルミングが生じない画像形成装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、感光体フィルミングの原因となっているACハザードを最小の条件で制御し、長期に渡っても感光体フィルミングが生じない画像形成装置を提供することを課題とする。
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.本発明の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に、帯電バイアス電圧として直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳して帯電を施す帯電手段と、帯電バイアス電圧印加時に像担持体に流れる交流電流を検知する交流電流検知手段と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、転写後の像担持体表面をクリーニング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、前記電流検知手段が交流電流を像担持体の接地側にて検知することを特徴とする。
2.前記帯電手段に対し定電圧制御された互いに異なるピーク電圧を印加したとき、被帯電体の表面電位がほぼ一定となる交流電流の最小値を検出し、最小値を示すピーク電圧を制御値に設定することを特徴とする。
3.前記交流電流の周期毎の最小値を検出し、小さい側からImin1、Imin2、Imin3、Imin4、Imin5・・・・・とし、必要な表面電位が得られず地肌汚れが発生する電流をIthとしたときに、Ith以上で一番小さいIminXを示すピーク電圧を制御値に設定することを特徴とする。
4.前記帯電手段近傍の絶対湿度を検知し、設定している絶対湿度区分が変わったときに制御をおこなうことを特徴とする。
5.作像がなされていない時間を検知し、一定時間以上作像がなされていないときに制御をおこなうことを特徴とする。
6.前記制御をジョブ枚数によって可変にすることを特徴とする。
7.前記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えることを特徴とする。
8.前記潤滑剤塗布手段は、ブラシ状のローラを備え、このブラシ状ローラが潤滑剤成形体を摺擦して掻き取った後、潤滑剤を感光体に塗布する構成であることを特徴とする。
9.使用するトナー中に、前記潤滑剤を混合することを特徴とする。
10.前記潤滑剤は、脂肪酸金属塩又はフッ素粒子であることを特徴とする。
1.本発明の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に、帯電バイアス電圧として直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳して帯電を施す帯電手段と、帯電バイアス電圧印加時に像担持体に流れる交流電流を検知する交流電流検知手段と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、転写後の像担持体表面をクリーニング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、前記電流検知手段が交流電流を像担持体の接地側にて検知することを特徴とする。
2.前記帯電手段に対し定電圧制御された互いに異なるピーク電圧を印加したとき、被帯電体の表面電位がほぼ一定となる交流電流の最小値を検出し、最小値を示すピーク電圧を制御値に設定することを特徴とする。
3.前記交流電流の周期毎の最小値を検出し、小さい側からImin1、Imin2、Imin3、Imin4、Imin5・・・・・とし、必要な表面電位が得られず地肌汚れが発生する電流をIthとしたときに、Ith以上で一番小さいIminXを示すピーク電圧を制御値に設定することを特徴とする。
4.前記帯電手段近傍の絶対湿度を検知し、設定している絶対湿度区分が変わったときに制御をおこなうことを特徴とする。
5.作像がなされていない時間を検知し、一定時間以上作像がなされていないときに制御をおこなうことを特徴とする。
6.前記制御をジョブ枚数によって可変にすることを特徴とする。
7.前記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えることを特徴とする。
8.前記潤滑剤塗布手段は、ブラシ状のローラを備え、このブラシ状ローラが潤滑剤成形体を摺擦して掻き取った後、潤滑剤を感光体に塗布する構成であることを特徴とする。
9.使用するトナー中に、前記潤滑剤を混合することを特徴とする。
10.前記潤滑剤は、脂肪酸金属塩又はフッ素粒子であることを特徴とする。
11また、本発明は、前記画像形成装置に用いるトナーは、体積平均粒径が3〜8μm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。
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、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。
14.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。
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、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。
14.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。
本発明により、環境やケーブルのはい回し等による浮遊容量に影響を受けず、正確に帯電装置のAC電流を検知して均一に感光体を帯電することで、感光体にフィルミングを発生させることなく、高画質で印刷する画像形成装置を提供することができる。
また、本発明により、感光体フィルミングの原因となっているACハザードを最小の条件で制御し、長期に渡っても感光体フィルミングが生じない画像形成装置を提供することができる。
また、本発明により、感光体フィルミングの原因となっているACハザードを最小の条件で制御し、長期に渡っても感光体フィルミングが生じない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、潜像担持体として4つの感光体1Y、1C、1M、1Kを備えている。各感光体1Y、1C、1M、1Kは、それぞれ表面移動部材である中間転写ベルト6aに接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体1Y、1C、1M、1Kは、それぞれ中間転写ベルト6aに接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。
図2は、感光体1を配設する画像形成ユニット2の構成を示す概略図である。なお、画像形成ユニット2Y、2C、2M、2Kにおける各感光体1Y、1C、1M、1K周りの構成はすべて同じであるため、1つの画像形成ユニット2についてのみ図示し、色分け用の符号Y、C、M、Kについては省略してある。感光体1の周りには、その表面移動方向に沿って、潜像を可視化してトナー像を形成する現像装置5、感光体1に潤滑剤を塗布する潤滑剤の塗布装置21、感光体1上の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置7、感光体1を帯電させる帯電装置3の順に配置されている。
また、本発明の画像形成装置100の構成を、図1及び図2に基づいて説明する。
現像装置5は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ5aが部分的に露出している。また、ここでは、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用してもよい。現像装置5は、トナーボトルから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。この現像ローラ5aは、磁界発生手段としてのマグネットローラと、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。現像剤中のキャリアは、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ5a上に穂立ちした状態となって感光体1と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ5aは、感光体1と対向する領域(以下、「現像領域」と記す。)において感光体1の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ5a上に穂立ちしたキャリアは、感光体1の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体1の表面に供給し、現像する。このとき、現像ローラ5aには、図示しない電源から現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。
現像装置5は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ5aが部分的に露出している。また、ここでは、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用してもよい。現像装置5は、トナーボトルから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。この現像ローラ5aは、磁界発生手段としてのマグネットローラと、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。現像剤中のキャリアは、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ5a上に穂立ちした状態となって感光体1と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ5aは、感光体1と対向する領域(以下、「現像領域」と記す。)において感光体1の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ5a上に穂立ちしたキャリアは、感光体1の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体1の表面に供給し、現像する。このとき、現像ローラ5aには、図示しない電源から現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。
転写装置6における中間転写ベルト6aは、3つの支持ローラ6b、6c、6dに張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト6a上には、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラ6eを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体1Y、1C、1M、1Kと接触する中間転写ベルト6aの部分の裏面に、それぞれ転写装置6としての各一次転写ローラ6eY、6eC、6eM、6eKを配置している。ここでは、一次転写ローラ6eにより押圧された中間転写ベルト6aの部分と感光体1とによって、一次転写領域が形成される。そして、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像を中間転写ベルト6a上に転写する際には、一次転写ローラ6eに正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写する領域(以下、転写領域)と記す。)には転写電界が形成され、各感光体1Y、1C、1M、1K上のトナー像は、中間転写ベルト6a上に静電的に付着し、転写される。
中間転写ベルト6aの周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置6fが設けられている。このベルトクリーニング装置6fは、中間転写ベルト6aの表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置6f内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。
また、支持ローラ6dに張架された中間転写ベルト6aの部分には、二次転写ローラ6gが接触して配置されている。この中間転写ベルト6aと二次転写ローラ6gとの間には二次転写領域が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録部材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置4の図中下側にある給紙カセット9内に収容されており、ピックアップローラ10、レジストローラ対11等によって、二次転写領域まで搬送される。そして、中間転写ベルト6a上に重ね合わされたトナー像は、二次転写領域において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ6gに正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト6a上のトナー像が転写紙上に転写される。
また、支持ローラ6dに張架された中間転写ベルト6aの部分には、二次転写ローラ6gが接触して配置されている。この中間転写ベルト6aと二次転写ローラ6gとの間には二次転写領域が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録部材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置4の図中下側にある給紙カセット9内に収容されており、ピックアップローラ10、レジストローラ対11等によって、二次転写領域まで搬送される。そして、中間転写ベルト6a上に重ね合わされたトナー像は、二次転写領域において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ6gに正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト6a上のトナー像が転写紙上に転写される。
ここで、潤滑剤の塗布装置21は、固定されたケースに収容された潤滑剤成型体21bと、潤滑剤成型体21bに接触して潤滑剤を削り取り、感光体1に塗布するブラシ状ローラ21aと、潤滑剤成型体21bをブラシ状ローラ21aに押しつける加圧スプリング21cから主に構成されている。潤滑剤成型体21bは直方体状に形成されており、ブラシ状ローラ21bは感光体1の軸方向に延びる形状を有している。潤滑剤成型体21bは、そのほぼ全てを使い切れるように、ブラシ状ローラ21aに対して加圧スプリング21cで付勢されている。潤滑剤成型体21bは消耗品であるため経時的にその厚みが減少するが、加圧スプリング21cで加圧されているために常時ブラシ状ローラ21aに当接している。
また、この潤滑剤の塗布装置21は、クリーニング装置7内にクリーニング手段であるクリーニングブレード7aと共に設けても良い。これによって、ブラシ状ローラ21aで感光体1を摺擦することでブラシに付着するトナーを潤滑剤成型体21b又はフリッカーで振り落としたトナーを容易に回収することができる。
また、この潤滑剤の塗布装置21は、クリーニング装置7内にクリーニング手段であるクリーニングブレード7aと共に設けても良い。これによって、ブラシ状ローラ21aで感光体1を摺擦することでブラシに付着するトナーを潤滑剤成型体21b又はフリッカーで振り落としたトナーを容易に回収することができる。
潤滑剤としては、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらは単独または2種類以上を混合して用いることができる。脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄などが好ましく、特に、ステアリン酸亜鉛がもっとも好ましい。
また、潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等を粉体にしたものやフッ素粒子を固形成形体に塗り込んで潤滑剤成形体としてもよい。
また、潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等を粉体にしたものやフッ素粒子を固形成形体に塗り込んで潤滑剤成形体としてもよい。
また、クリーニング装置7は、クリーニングブレード7a、支持部材7b、トナー回収コイル7c、ブレード加圧スプリング7dを備える。クリーニングブレード7aは、転写後に残留する感光体1上のトナーを除去する。クリーニングブレード7aとしては、熱硬化性のウレタン樹脂が好ましく、特に、ウレタンエラストマーが、耐摩耗性、耐オゾン性、耐汚染性の観点から好ましい。エラストマーには、ゴムも含まれる。
次に、帯電装置3について詳細に説明する。帯電装置3は、感光体ドラム1に対向配置される帯電部材としての帯電ローラ3aと、帯電ローラ3aが感光体ドラム1と対向する面と反対側の面に当接するように配置される帯電クリーニング部材3bとからなる。帯電ローラ3aと感光体1の表面とは、感光体1に対して微小な間隙をもって配設される近接方式又は感光体1の表面に接触させる方式のどちらでも可能である。
図3は、本発明に係る帯電ローラの断面図である。帯電ローラ3aは、円柱状を呈する導電性支持体としての芯金31と、芯金31の外周面上に一様の厚さで形成された抵抗調整層32と、抵抗調整層32の表面を被覆して後述のようにリークを防止する保護層33とを有する。
帯電ローラ3aは、電源に接続されており、所定の電圧が印加される。その電圧は、DC電圧に交流(AC)電圧を重畳させた電圧である。AC電圧を印加することにより、感光体ドラム1表面をより均一に帯電することができる。ところが、上述したように、AC電流を流しすぎると、感光体表面にフィルミングが発生するため、AC電流値を正確に制御する必用がある。
図3は、本発明に係る帯電ローラの断面図である。帯電ローラ3aは、円柱状を呈する導電性支持体としての芯金31と、芯金31の外周面上に一様の厚さで形成された抵抗調整層32と、抵抗調整層32の表面を被覆して後述のようにリークを防止する保護層33とを有する。
帯電ローラ3aは、電源に接続されており、所定の電圧が印加される。その電圧は、DC電圧に交流(AC)電圧を重畳させた電圧である。AC電圧を印加することにより、感光体ドラム1表面をより均一に帯電することができる。ところが、上述したように、AC電流を流しすぎると、感光体表面にフィルミングが発生するため、AC電流値を正確に制御する必用がある。
図4は、本発明に係る帯電装置の電源供給回路とAC電流検知手段を示す図である。図4に示す電源供給回路は、上記4つの感光体のうち、ひとつの感光体に対して高電圧を印加する電源供給回路を示している。従って、上記構成のタンデム型では、本電源供給回路を4つ持つことになる。本電源供給回路は、AC出力回路311とDC出力回路312とからなり、2個の電圧昇圧手段を備えることで安定した帯電バイアス電圧を得ている。1個の電圧昇圧手段でも可能であるが、出力の安定性を考慮すると、2個のほうが好ましい。
DCバイアス電圧にACバイアス電圧を重畳した帯電バイアス電圧が帯電ローラに印加されると、AC電流は帯電ローラ、感光体ドラムを経てAC電流帰還回路に流れ込む。このとき、像担持体のGND側にAC電流のみを検出するAC電流検知手段313を設けて、この検出されたAC電流を制御基板314に入力し、所定の電流値の範囲内にあるかどうかを比較する。範囲外であれば範囲内に収まるように印加するACバイアス電圧を制御する。従って、帯電ローラ3aと帯電装置3との電源供給回路との間の距離が離れていて、この間のケーブルのはい回し等による浮遊容量により生ずる電流が帯電ローラ3aから感光体ドラムへ流れ込んでも、ACバイアス電圧印加による所定のAC帯電電流が所定の範囲内にあるように調整することが可能となる。本発明者らは、実験として、1.1kHzの周波数のAC帯電電流値を650〜750μAの間で変化するようにACバイアス電圧を印加した。この結果、650〜690μAでは、フィルミングが発生せず、720〜750μAで発生が確認された。このようにAC電流検知手段を感光体の接地側と制御基板との間に接地することで、フィルミングを発生させないAC電流値のレンジを定量的に確保し、環境、ケーブルのはい回し等に伴う浮遊容量による電流が流入したとしても、上記レンジ内に電流を確保して容易にフィルミングの発生を防ぐことができる。本実施形態では、メンテナンスの観点からAC電流検知手段313は帯電装置3の電源供給回路と同一基板に設けられているが、AC電流検知手段313を制御基板314に実装することも可能である。
また、帯電ローラ3aに対し、定電圧制御であるピーク電圧を印加した場合、帯電ローラ3aの円周方向の抵抗ムラによるインピーダンス変動や、帯電ローラ3aと被帯電体である感光体との間に設けられている微小Gapの変動によるインピーダンス変動によりAC電流は変動する。この変動したAC電流が最小値になる個所が帯電ローラ3aと感光体との間のインピーダンスが大きい個所に相当し、この部分の表面電位がほぼ一定となる電流値に設定することにより、過剰なAC電流を流すことなく、また、異常画像も発生せずに画像を形成できるようになる。
ところが、上記の最小値で制御することにより、AC電流の最小値を検出する際に、輻射ノイズ等がAC電流に乗った場合、それを最小値と検出する可能性がある。そのため、検出した最小値がノイズ等の異常値を検出しないため、ある程度以下の電流値の場合にその検出値を除く必要がある。この電流値は、AC電流が小さくなれば表面電位が下がり、地汚れが発生してしまうことから、地汚れが許容範囲である電流値設定が必要になる。本実施例では、地肌において面積率1%となる地汚れを許容した電流値をIthとしており、具体的には、実験では、300μAに設定した。図5は、帯電ローラ3aにおけるAC電流変動を示す図である。従って、帯電ローラ3aの場合は、周期をもってAC電流が変動していること、各周期中の最小値が真の最小値に近いことから、各周期中の交流電流の最小値(Imin1、Imin2、Imin3、Imin4、Imin5・・・・・)とIthとを比較し、Ith以上のImin値を設定値とすることにより、余分なAC電流を最小限に抑えることが可能となり、異常画像が発生しない画像を形成することができるようになる。
図6は、帯電ローラ近傍の絶対湿度と異常画像の発生しないAC電流との関係を示す図である。帯電ローラ3a近傍の絶対湿度と異常画像の発生しない最小のAC電流とは図1に示すような相関があり、絶対湿度が低くなるほど異常画像の発生しない最小のAC電流は大きくなる。このため、帯電ローラ3a近傍の絶対湿度変動に対して制御値を推移させることにより、常に異常画像の発生しない最小のAC電流を制御値とすることができる。即ち、長期に渡り感光体フィルミングの発生しない画像形成装置を供給することができる。
また、環境区分を分けずに絶対湿度と異常画像の発生しない最小のAC電流との相関から制御値を設定することも可能である。
また、帯電ローラ3a近傍の絶対湿度と外気との相関が取れている場合は外気による制御にしても問題がない。
また、環境区分を分けずに絶対湿度と異常画像の発生しない最小のAC電流との相関から制御値を設定することも可能である。
また、帯電ローラ3a近傍の絶対湿度と外気との相関が取れている場合は外気による制御にしても問題がない。
次に、連続通紙が終わる際に制御値の変更、即ち、帯電に関するプロセスコントロールが実施され、その後長時間通紙が行われない場合、即ち、作像がなされていない場合を想定する。
帯電ローラ3aの連続通電による短期的な抵抗変動や、電力供給装置の連続通電による出力変動等により、放置状態(安定状態)に比べ制御値がばらつくことがある。そのため連続通紙(帯電ローラ3aへの電圧印加)後に制御が入り長時間放置された場合には、異常画像の発生しない最小のAC電流は変動している場合がある。そこで、作像がなされていない時間を検知し、一定時間以上作像がなされていない場合には制御を入れることにより、長時間放置後、例えば、6時間放置後には帯電AC制御を実行することで異常画像の発生しない最小のAC電流を設定値とすることが可能となる。即ち、長期に渡り感光体フィルミングの発生しない画像形成装置を供給することができる。
帯電ローラ3aの連続通電による短期的な抵抗変動や、電力供給装置の連続通電による出力変動等により、放置状態(安定状態)に比べ制御値がばらつくことがある。そのため連続通紙(帯電ローラ3aへの電圧印加)後に制御が入り長時間放置された場合には、異常画像の発生しない最小のAC電流は変動している場合がある。そこで、作像がなされていない時間を検知し、一定時間以上作像がなされていない場合には制御を入れることにより、長時間放置後、例えば、6時間放置後には帯電AC制御を実行することで異常画像の発生しない最小のAC電流を設定値とすることが可能となる。即ち、長期に渡り感光体フィルミングの発生しない画像形成装置を供給することができる。
また、ジョブ枚数(通紙枚数)、例えば、A4縦200枚通紙後に帯電AC制御を実行することにより異常画像の発生しない最小のAC電流を設定値とすることが可能となり、長期に渡り感光体フィルミングの発生しない画像形成装置を供給することができる。
また、ブラシ状ローラによって潤滑剤を感光体表面に塗布すると、感光体のべた画像部の潤滑剤塗布量が減少してしまう。その対策として、トナー中に潤滑剤(本実施例では:ステアリン酸亜鉛を使用)を添加することにより、ブレード部にて転写残トナー表面の潤滑剤が感光体に塗布され、潤滑剤塗布量低下によるフィルミングの発生を抑制することが可能になる。図7は、トナー中に潤滑剤を添加した効果を示す図である。図7に示すように、トナー中にステアリン酸亜鉛を混入しない場合に比べて、0.15部混入した場合は、著しくフィルミングに対して効果があった。
以上説明してきた帯電装置3を、感光体1と一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジとすることができる。プロセスカートリッジは、この他に現像装置5及び/又はクリーニング装置7、潤滑剤塗布装置21を含んで構成するものであっても良い。本プロセスカートリッジによって、帯電装置3の電源供給回路から帯電ローラ3aへ、及び、感光体からAC電流検知手段へのケーブルのはい回しをある程度固定化して浮遊容量のバラツキを最小化することができ、印加するAC電圧のレンジを狭めることが可能になる。
また、プロセスカートリッジ化することにより、メンテナンスの面で有利であり、感光体1、帯電装置3、クリーニング装置15、潤滑剤塗布装置21及び/または現像装置5等に起因した故障を起こした場合、カートリッジを交換するだけで、早期に原状回復させることができるため、サービス時間を短縮することが可能になる。また、感光体5のクリーニング性を良好にすることにより、プロセスカートリッジの高寿命化に大きく寄与する。
また、プロセスカートリッジ化することにより、メンテナンスの面で有利であり、感光体1、帯電装置3、クリーニング装置15、潤滑剤塗布装置21及び/または現像装置5等に起因した故障を起こした場合、カートリッジを交換するだけで、早期に原状回復させることができるため、サービス時間を短縮することが可能になる。また、感光体5のクリーニング性を良好にすることにより、プロセスカートリッジの高寿命化に大きく寄与する。
本発明の画像形成装置は、特に以下に示すような小粒径化、球形化したトナーを用いる場合において有効である。
現像装置5で使用するトナーは、体積平均粒径3〜8μmであり、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の範囲にあることが好ましい。
小粒径のトナーを用いることで、潜像に対して緻密にトナーを付着させることができる。しかしながら、本発明の範囲よりも体積平均粒径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌において磁性キャリアの表面にトナーが融着し、磁性キャリアの帯電能力を低下させ、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。逆に、トナーの体積平均粒径が本発明の範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒径の変動が大きくなる場合が多い。
また、粒径分布を狭くすることで、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、転写率を高くすることができる。しかしながら、Dv/Dnが1.40を超えると、帯電量分布が広くなり、解像力も低下するため好ましくない。
尚、トナーの平均粒径及び粒度分布は、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)を用いて測定することができる。本発明においてはコールターカウンターTA−II型を用い個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)及びパーソナルコンピュータ(PC9801:NEC社製)に接続し、測定した。
現像装置5で使用するトナーは、体積平均粒径3〜8μmであり、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の範囲にあることが好ましい。
小粒径のトナーを用いることで、潜像に対して緻密にトナーを付着させることができる。しかしながら、本発明の範囲よりも体積平均粒径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌において磁性キャリアの表面にトナーが融着し、磁性キャリアの帯電能力を低下させ、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。逆に、トナーの体積平均粒径が本発明の範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒径の変動が大きくなる場合が多い。
また、粒径分布を狭くすることで、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、転写率を高くすることができる。しかしながら、Dv/Dnが1.40を超えると、帯電量分布が広くなり、解像力も低下するため好ましくない。
尚、トナーの平均粒径及び粒度分布は、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)を用いて測定することができる。本発明においてはコールターカウンターTA−II型を用い個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)及びパーソナルコンピュータ(PC9801:NEC社製)に接続し、測定した。
また、現像装置5で使用するトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることが好ましい。
図8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。
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との接触が点接触に近くなるために、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。一方、球形トナーはクリーニングブレード7aと感光体1との間隙に入り込みやすいため、トナーの形状係数SF−1又はSF−2はある程度大きい方がよい。また、SF−1とSF−2が大きくなると、画像上にトナーが散ってしまい画像品位が低下する。このために、SF−1とSF−2は180を越えない方が好ましい。
尚、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。
図8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。
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との接触が点接触に近くなるために、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。一方、球形トナーはクリーニングブレード7aと感光体1との間隙に入り込みやすいため、トナーの形状係数SF−1又はSF−2はある程度大きい方がよい。また、SF−1とSF−2が大きくなると、画像上にトナーが散ってしまい画像品位が低下する。このために、SF−1とSF−2は180を越えない方が好ましい。
尚、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。
本発明の画像形成装置に好適に用いられるトナーは、例えば、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、水系溶媒中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法の例を挙げて説明する。
(変性ポリエステル)
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。
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。
変性ポリエステル(i)としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との反応により得られるウレア変性ポリエステルなどが挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合物で、かつ活性水素基を有するポリエステルを、さらに多価イソシアネート化合物(PIC)と反応させたものなどが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
ウレア変性ポリエステルは、以下のようにして生成される。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
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。
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
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)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
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。
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
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。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
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。
本発明で用いられる変性ポリエステル(i)は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。変性ポリエステル(i)の重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。この時のピーク分子量は1000〜10000が好ましく、1000未満では伸長反応しにくくトナーの弾性が少なくその結果耐ホットオフセット性が悪化する。また10000を超えると定着性の低下や粒子化や粉砕において製造上の課題が高くなる。変性ポリエステル(i)の数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル(ii)を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。(i)単独の場合は、数平均分子量は、通常20000以下、好ましくは1000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
変性ポリエステル(i)を得るためのポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
尚、生成するポリマーの分子量は、THFを溶媒としゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
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。
尚、生成するポリマーの分子量は、THFを溶媒としゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
(未変性ポリエステル)
本発明においては、前記変性されたポリエステル(i)単独使用だけでなく、この(i)と共に、未変性ポリエステル(ii)をバインダ樹脂成分として含有させることもできる。(ii)を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。(ii)としては、前記(i)のポリエステル成分と同様な多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(i)と同様である。また、(ii)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(i)と(ii)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(i)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
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。
(ii)のピーク分子量は、通常1000〜10000、好ましくは2000〜8000、さらに好ましくは2000〜5000である。1000未満では耐熱保存性が悪化し、10000を超えると低温定着性が悪化する。(ii)の水酸基価は5以上であることが好ましく、さらに好ましくは10〜120、特に好ましくは20〜80である。5未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。(ii)の酸価は1〜5が好ましく、より好ましくは2〜4である。ワックスに高酸価ワックスを使用するため、バインダは低酸価バインダが帯電や高体積抵抗につながるので二成分系現像剤に用いるトナーにはマッチしやすい。
バインダ樹脂のガラス転移点(Tg)は通常35〜70℃、好ましくは55〜65℃である。35℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、70℃を超えると低温定着性が不十分となる。ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、本発明のトナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
尚、ガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)によって測定することができる。
尚、ガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)によって測定することができる。
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
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。
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダ樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
(荷電制御剤)
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ 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。
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)
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。
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。
(外添剤)
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。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。
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
(トナーの製造方法)
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。
(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。
2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
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。
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。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
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、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が10〜90%の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子1μm、及び3μm、ポリスチレン微粒子0.5μm及び2μm、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1μm、商品名では、PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
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。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。
3)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
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。
4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
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。
5)上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
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。
また、本発明に係る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9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9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9(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図9(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。
図9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9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9(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図9(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。
以上によって製造されたトナーは、磁性キャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
また、2成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、磁性キャリアとしては、鉄、マグネタイト、Mn、Zn、Cu等の2価の金属を含むフェライトであって、体積平均粒径20〜100μmが好ましい。平均粒径が20μm未満では、現像時に感光体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100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。
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100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。
1 感光体
2 画像形成ユニット
3 帯電装置
3a 帯電ローラ
3b 帯電クリーニングローラ
31 芯金
32 抵抗調整層
33 保護層
4 露光装置
5 現像装置
5a 現像ローラ
6 転写装置
6a 中間転写ベルト
6b、6c、6d 支持ローラ
6e 一次転写ローラ
6f ベルトクリーニング装置
6g 二次転写ローラ
7 クリーニング装置
7a クリーニングブレード
7b 支持部材
7c 回収スクリュー
7d 加圧スプリング
7e サイドシール
7f クリーニングケース
8 定着装置
8a 加熱ローラ
8b 加圧ローラ
9 給紙ユニット
10 ピックアップローラ
11 レジストローラ
12 排紙ローラ
21 塗布装置
21a ブラシ状ローラ
21b 潤滑剤成型体
21c 加圧スプリング
100 画像形成装置
311 AC出力回路
312 DC出力回路
313 AC電流検知回路
314 制御基板
2 画像形成ユニット
3 帯電装置
3a 帯電ローラ
3b 帯電クリーニングローラ
31 芯金
32 抵抗調整層
33 保護層
4 露光装置
5 現像装置
5a 現像ローラ
6 転写装置
6a 中間転写ベルト
6b、6c、6d 支持ローラ
6e 一次転写ローラ
6f ベルトクリーニング装置
6g 二次転写ローラ
7 クリーニング装置
7a クリーニングブレード
7b 支持部材
7c 回収スクリュー
7d 加圧スプリング
7e サイドシール
7f クリーニングケース
8 定着装置
8a 加熱ローラ
8b 加圧ローラ
9 給紙ユニット
10 ピックアップローラ
11 レジストローラ
12 排紙ローラ
21 塗布装置
21a ブラシ状ローラ
21b 潤滑剤成型体
21c 加圧スプリング
100 画像形成装置
311 AC出力回路
312 DC出力回路
313 AC電流検知回路
314 制御基板
Claims (18)
- 潜像を担持する像担持体と、
像担持体表面に均一に、帯電バイアス電圧として直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳して帯電を施す帯電手段と、
帯電バイアス電圧印加時に像担持体に流れる交流電流を検知する交流電流検知手段と、
帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、
像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、
像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、
転写後の像担持体表面をクリーニング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、
前記電流検知手段が交流電流を像担持体の接地側にて検知する
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、
前記帯電手段に対し定電圧制御された互いに異なるピーク電圧を印加したとき、
被帯電体の表面電位がほぼ一定となる交流電流の最小値を検出し、最小値を示すピーク電圧を制御値に設定する
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、
前記交流電流の周期毎の最小値を検出し、小さい側からImin1、Imin2、Imin3、Imin4、Imin5・・・・・とし、必要な表面電位が得られず地肌汚れが発生する電流をIthとしたときに、Ith以上で一番小さいIminXを示すピーク電圧を制御値に設定する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2または3に記載の画像形成装置において、
前記帯電手段近傍の絶対湿度を検知し、設定している絶対湿度区分が変わったときに制御をおこなう
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、
作像がなされていない時間を検知し、一定時間以上作像がなされていないときに制御をおこなう
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、
前記制御をジョブ枚数によって可変にする
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、
前記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7に記載の画像形成装置において、
前記潤滑剤塗布手段は、ブラシ状のローラを備え、このブラシ状ローラが潤滑剤成形体を摺擦して掻き取った後、潤滑剤を感光体に塗布する構成である
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7に記載の画像形成装置において
使用するトナー中に、前記潤滑剤を混合する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8または9に記載の画像形成装置において、
前記潤滑剤は、脂肪酸金属塩又はフッ素粒子である
ことを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記現像手段で用いられるトナーは、体積平均粒径が3〜8μm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。 - 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、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。 - 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10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3〜8μm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15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。 - 請求項15又は16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15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、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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