JP2006235563A - 画像形成装置、プロセスカートリッジ、トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】 感光体表面のクリーニング性、フィルミング防止効果の一層の向上を図り、高画質で高精細の画像を形成する画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 クリーニングブラシ17aは押厚されている潤滑剤17bを摺擦し、感光体11表面に一様に塗布しているが、クリーニングブラシ17aの表面が一様に潤滑剤に被覆されてしまうとブラシの毛先端部の摩擦係数も低下するので、潤滑剤17bを摺擦しづらくなってしまい、感光体11表面への潤滑剤供給量が低下する。そこで、トナーをクリーニングブラシ17aに積極的に供給することで、潤滑剤17bを安定して摺擦することを可能とし、感光体11表面への潤滑剤供給量を一定に保ち、感光体11の表面摩擦係数を十分に低下させることができる。
【選択図】 図2
Description
特許文献3には潤滑剤を含有する現像剤を用いて像担持体の静電潜像を現像する現像装置とその現像装置で現像目的とは別に現像剤を付着して像担持体に潤滑剤を供給する潤滑剤供給実行手段とを備えている発明があるが、潤滑剤が現像剤に含有されていると画像面積や環境等の誤差因子により現像剤中の潤滑剤量が一定しないために、潤滑剤塗布が安定しない。
とくに、使用されている現像ユニット内の現像剤にはトナーから遊離した離型剤や流動化剤等が多く存在しており、感光体に潤滑剤の塗布量が少ないとすぐにフィルミングが発生してしまう。そこで、潤滑剤塗布動作を実施し感光体に十分に潤滑剤を塗布する必要がある。
さらに、本発明は画像面積(クリーニング部へのトナー入力量)に応じた最適の潤滑剤塗布動作を行うことで、潤滑剤の摺擦性と感光体への潤滑剤塗布性を向上させることで、感光体表面のクリーニング性向上、フィルミング防止効果の向上を一層図り、高画質で高精細の画像を形成する画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の画像形成装置では、潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該像担持体表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを、可視像化する現像手段と、該像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、像担持体表面に接しており、回動するブラシ状ローラとブラシ状ローラの下流に設置されたクリーニングブレードによってトナー等をクリーニングするクリーニング手段と、潤滑剤成型体とブラシ状ローラとからなり、該ブラシ状ローラが回転しながら潤滑剤成型体を摺擦して掻き取り、像担持体表面に塗布する構成を有する潤滑剤塗布手段とを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、クリーニング手段にトナーを入力することを特徴とする。
請求項2に記載の画像形成装置では、潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該像担持体表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを、可視像化する現像手段と、該像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、像担持体表面を接しており、回動するブラシ状ローラとブラシ状ローラの下流に設置されたクリーニングブレードによってトナー等をクリーニングするクリーニング手段と、潤滑剤成型体とブラシ状ローラとからなり、該ブラシ状ローラが回転しながら潤滑剤成型体を摺擦して掻き取り、像担持体表面に塗布する構成を有する潤滑剤塗布手段とを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、印刷動作後、クリーニング手段に入力するトナー量を制御することで、像担持体への潤滑剤の塗布量を制御することを特徴とする。
請求項3に記載の画像形成装置では、さらに、前記画像形成装置は、形成する画像の画像面積率を算出する手段を備え、一定枚数のジョブ終了後に一定枚数の平均画像面積率に応じた潤滑剤塗布動作をすることを特徴とする。
請求項5に記載の画像形成装置では、さらに、前記画像形成装置は、5%以下の画像面積率の画像印刷時には、像担持体上での画像範囲以降で、印刷ジョブの動作終了までの間にクリーニング手段にトナーを供給するパターンを形成させることを特徴とする。
請求項6に記載の画像形成装置では、さらに、前記画像形成装置は、直前の一定作像間隔の平均画像面積率5%以下であるときは、潤滑剤塗布動作前にクリーニング手段に意図的にトナーを入力し、直前の一定作像間隔の平均画像面積率20%以上であるときは、潤滑剤塗布動作時間を長くすることを特徴とする。
請求項7に記載の画像形成装置では、さらに、前記画像形成装置は、前期画像面積率の算出を、一連の印刷出力を累計した平均画像面積率で行うことを特徴とする。
請求項8に記載の画像形成装置では、さらに、前記画像形成装置は、一連の印刷出力を累計した平均画像面積率と、その一連の印刷出力枚数とに応じて、画像出力の直後から画像形成装置が停止する直前の間に現像部から供給するトナーの量を変化させることができることを特徴とする。
請求項9に記載の画像形成装置では、さらに、前記画像形成装置は、像担持体表面を帯電する帯電手段はDC成分にAC成分を重畳させている画像形成装置であり、潤滑剤塗布動作中の帯電は、DC成分のみで行うことを特徴とする。
請求項10に記載の画像形成装置では、請求項1ないし7のいずれかに記載の画像形成装置において、前記潤滑剤塗布手段は、前記ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を200mN以上の圧力で押圧させることを特徴とする。
請求項11に記載の画像形成装置では、さらに、前記画像形成装置は、像担持体とブラシ状ローラとの周速比(像担持体周速)/(ブラシ状ローラ周速)が0.8〜1.2の範囲であることを特徴とする。
請求項12に記載の画像形成装置では、さらに、前記画像形成装置は、像担持体に当接する弾性ブレードからなるクリーニング手段の線圧を0.1〜0.5N/cmとすることを特徴とする。
請求項14に記載のトナーでは、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。
請求項15に記載のトナーでは、前記トナーは、さらに、前記トナーは、略球形状であることを特徴とする。
請求項16に記載のトナーでは、さらに、前記トナーは、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。)、短軸r2と長軸r1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。
請求項17に記載のトナーでは、さらに、前記トナーは、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が50〜300nmで、嵩密度が0.3g/cm3以上のシリカ微粒子を外添加して得られることを特徴とする。
請求項18に記載のトナーでは、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。
請求項20に記載の画像形成装置では、請求項10ないし12のいずれかに記載の画像形成装置において、前記構成はプロセスカートリッジ形態であることを特徴とする。
また、本発明を実施することで、画像形成装置の画像面積によらずに、感光体の表面摩擦係数を低μで一定化でき、クリーニング不良やフィルミングの発生しない安定した画像を達成することができる。
図1は、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図、図2は、感光体ユニットの概略構成を示す図である。
この画像形成装置は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成するための4つの画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kを備える。尚、Y、M、C、Kの色順は、図1に限るものでなく、他の並び順であっても構わない。
画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kの上方には、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kの表面にレーザー光を走査しながら照射する光書込ユニット3が、下方には転写紙を担持して各画像形成ユニットの転写部を通過するように搬送する転写搬送ベルト60を有するベルト駆動装置としての転写ユニット6が配置されている。転写搬送ベルト60の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置85が接触するように配置されている。このクリーニング装置85により転写搬送ベルト60上に付着したトナー等の異物が除去される。
この他、トナー補給容器TCが備えられ、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースSの中に備えられている。
現像装置10Y、10M、10C、10Kは感光体ドラム11に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラは外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。
帯電装置14は、帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ14aを備える。帯電ローラ14aは、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。そして、その両端部をそれぞれ感光体ドラム11側に付勢する付勢部材である加圧スプリングとを備えている。帯電ローラ14aは、感光体ドラム11に接触させて設けてもよいが、感光体ドラム11に対して微小な間隙をもって配設してもよい。この微小な間隙は、図示しないが、帯電ローラ14aの両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体ドラム11表面に当接させることで、設定することができる。
また、帯電ローラ14aが感光体ドラム11と対向する面と反対側の面に当接するように、帯電クリーニングローラ14bが設けられる。帯電クリーニングローラ14bは、例えば、芯金に樹脂発泡体を円筒状に巻き付けるなどして形成される。
クリーニングブレード15aは、感光体ドラム11に対して線圧0.1〜0.5N/cmにて当接することが望ましい。線圧0.1N/cm以上でないと転写残等のトナーとせき止めることができず、逆に、0.5N/cm以上では像担持体11との摩擦力が大きくなりブレードめくれやバウンディングが生じやすくなる。また、ブレードの振動による鳴き、ビビリ等のクリーニング不良が生ずる。
潤滑剤成型体17bは、ステアリン酸亜鉛をブロック状に成形加工したものである。ブラシ状ローラ17aは感光体ドラム11の軸方向に延びる形状を有している。加圧スプリング17dは、潤滑剤成型体17bほぼ全てを使い切れるように、ブラシ状ローラ17aに対して付勢されている。潤滑剤成型体17b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17dで加圧されているために常時ブラシ状ローラ17aに当接させることで潤滑剤成型体17bを掻き取り、その後感光体ドラム11に供給・塗布する。ここで、ブラシ状ローラ17aはクリーニングブラシを兼ねており、クリーニングブレード15aにより掻き落としたトナーをトナー搬送オーガ15d側に移動させる役目も担っている。
尚、潤滑剤塗布手段17は、上記構成に限らず、潤滑剤成型体17bを直接感光体ドラム11表面に当接させて塗布する構成や、粉体状潤滑剤を感光体ドラム11表面に供給する構成等であってもよいが、感光体ドラム11表面への潤滑剤の塗布量をより効率的に調整できる手段として、上記に示す潤滑剤成型体17bとブラシ状ローラ17aとからなる構成であることがよい。潤滑剤成型体17bの潤滑剤としては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロポロピレン共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられる。特に、感光体5の摩擦を低減する効果の大きいステアリン酸金属塩、さらにはステアリン酸亜鉛が一層好ましい。
さらに、感光体ドラム11とブラシ状ローラ17aとの周速比(像担持体周速)/(ブラシ状ローラ周速)は0.8〜1.2の範囲であることが好ましい。周速比がこの範囲を外れて、周速に差がつきすぎると、感光体ドラム11に傷が発生しやすくなる。
先ず、帯電ローラ14aに図示しない電源より所定の電圧が印加されて、対向する感光体ドラム11表面を帯電する。所定の電位に帯電した感光体ドラム11表面には、引き続いて光書込ユニット3により画像データに基づくレーザー光が走査され、静電潜像が書き込まれる。静電潜像を担持した感光体ドラム11表面が現像装置10に到達すると、感光体ドラム11と対向配置される現像ローラにより、感光体ドラム11表面の静電潜像にトナーが供給されて、トナー像が形成される。
上記の動作が感光体ユニット2Y、2M、2C、2K全てに同様にして所定のタイミングで行われ、感光体ドラム11Y、11M、11C、11K表面にはそれぞれ所定の色のトナー像が形成される。
そして、感光体ドラム11Kとの対向位置を通過し、4色のトナー像が重ね合わされた転写紙100は、引き続いて定着ユニット7に搬送され、熱と圧力を受けて画像を定着される。
このとき、ブラシ状ローラ17aによって塗布されたステアリン酸亜鉛は、感光体ドラム11表面がクリーニングブレード15aの摺擦を受けるために、一様に引き延ばされ、薄膜となって感光体ドラム11表面を覆う。このように感光体ドラム11表面にステアリン酸亜鉛の薄膜を形成することで、感光体ドラム11表面の摩擦係数を低下させることができ、現像されたトナーの転写性の向上や、転写されずに残存するトナーのクリーニング性の向上等に寄与する。
トナーの平均円形度は、光学的に粒子を検知して、投影面積の等しい相当円の周囲長で除した値である。具体的には、フロー式粒子像分析装置(FPIA−2000;シスメックス社製)を用いて測定を行う。所定の容器に、予め不純固形物を除去した水100〜150mLを入れ、分散剤として界面活性剤0.1〜0.5mLを加え、さらに、測定試料0.1〜9.5g程度を加える。試料を分散した懸濁液を超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3,000〜10,000個/μLにしてトナーの形状及び分布を測定する。
このように平均円形度の値が高いトナーを用いることから、本画像形成装置はクリーニングの余裕度が小さい条件となっている。したがって、感光体ドラム11表面にステアリン酸亜鉛の薄膜をいかに感光体ユニット初期から好適に形成するかが重要である。
まず、トナーの構成材料、製造方法について具体的に示す。
油溶性重合開始剤、重合性単量体中に着色剤、離型剤等を分散し、界面活性剤、その他固体分散剤等が含まれる水系媒体中で後に述べる乳化法によって乳化分散する。その後重合反応を行い粒子化した後に、後述するトナー粒子の表面処理を行えば良い。
水溶性重合開始剤、重合性単量体を水中で界面活性剤を用いて乳化し、通常の乳化重合の手法によりラテックスを合成する。別途着色剤、離型剤等を水系媒体中に分散した分散体を用意し、混合した後にトナーサイズまで凝集させ、加熱融着させることによりトナーを得る。その後に後述するトナー粒子の表面処理を行えば良い。
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。
トナー組成物の油相には、樹脂、プレポリマー、顔料等の着色剤、離型剤、帯電制御剤等を揮発性溶剤に溶解又は分散する。
水系媒体中に、トナー組成物からなる油相を界面活性剤、固体分散剤等の存在下で分散させ、プレポリマーの反応を行わせて粒子化する。その後に後述するトナー粒子の表面処理を行えば良い。
これらいずれのトナー製造法にも共通して、液中で帯電制御付与の表面処理を施すことができる。トナー粒子が水系媒体中で形成され、用いた界面活性剤等を洗浄によって除去した後に、本工程を行うのが好ましい。水系媒体中に存在している余剰の界面活性剤をろ過、遠心分離などの固液分離操作をして除去し、得られたケーキ、スラリーを水系媒体中に再分散する。
その後、トナー粒子表面が有する極性とは逆極性の界面活性剤水溶液を攪拌下で徐々に添加する。逆極性の界面活性剤はトナー粒子固形分に対し0.01〜1重量%使用することができる。
また、ポリマー懸濁法の場合は、用いる樹脂を低分子量のものとして分散相の粘度を下げ、乳化を容易にし、しかも乳化後、粒子内で架橋及び/又は伸長反応させることにより、高分子量体の樹脂の含まれる粒子を作製できる。このとき、架橋及び/又は伸長反応によって得られたポリマーが有する極性がトナー粒子表面の極性となる。
このようなトナー粒子表面に存在する極性物質によって、トナーの安定した帯電性が得られないことがあるが、上記のようにトナー粒子表面の極性とは逆の極性の界面活性剤で表面処理することにより、トナー帯電性に与える影響を遮蔽できるというものである。
(フッ素系界面活性剤)
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−[オメガーフルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガー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。
また特に、下記一般式(1)にて示される含フッ素四級アンモニウム塩化合物を用いることにより、環境変動時における帯電量変化が少なく安定した現像剤を得ることができる。
(帯電制御性樹脂微粒子)
帯電制御性樹脂微粒子としては、公知のものが使用できるが、高分子系微粒子、例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樹脂微粒子分散体が好ましい。特に好ましいものとしては、メタクリル酸等のカルボキシル基を有するモノマーと共重合されたポリスチレン、フッ素系メタクリル酸エステルやフッ素系アクリル酸エステルを乳化重合、分散重合の際共重合させたものやシリコーン、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微粒子が挙げられる。
本発明に係るトナーはバインダ樹脂として変性ポリエステル(i)を含む。変性ポリエステル(i)としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、さらに活性水素含有化合物と反応させ、ポリエステル末端を変性したものを指す。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
変性ポリエステル(i)を得るためのポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
本発明においては、前記変性されたポリエステル(i)単独使用だけでなく、この(i)と共に、未変性ポリエステル(ii)をバインダ樹脂成分として含有させることもできる。(ii)を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。(ii)としては、前記(i)のポリエステル成分と同様な多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(i)と同様である。また、(ii)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(i)と(ii)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(i)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
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。
離型剤はマスターバッチ、バインダ樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10−2μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
(トナーの製造方法)
1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
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。例えば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共重合体、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の樹脂が挙げられる。樹脂微粒子の平均粒径は5〜200nm、好ましくは20〜300nmである。
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。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモル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、小粒径のトナーを用いる場合、ブレードクリーニング性が問題となっていたが、本発明の画像形成装置は、感光体ドラム11表面をステアリン酸亜鉛が適量塗布された状態とすることで、ブレードクリーニング性の向上、トナーフィルミングの抑制を図ることができる。
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)2/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、100/4πを乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π) ・・・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。
本発明に係るトナーはSF−1が100〜180の範囲にあり、SF−2が100〜180の範囲にあるトナーである。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ドラム11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、トナーの感光体ドラム11表面への付着力も低下し、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15aと感光体ドラム11との間隙に入り込みやすいため、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、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。
図5は、本発明に係るトナーの形状を模式的に示す図である。図5において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)(図5(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図5(c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
シリカの嵩密度は下記の方法により測定した。
100mlのメスシリンダーを用いて、シリカ微粒子を徐々に加え100mlにした。その際、振動は与えなかった。このメスシリンダーのシリカを入れる前後の重量差により嵩密度を測定した。
嵩密度(g/cm3)=シリカ量(g/100ml)÷100
嵩密度が0.3g/cm3以上のシリカ微粒子を用いることにより、トナーの表面にシリカが凝集せず均一に付着する傾向が見られ、クリーニングブレード先端での感光体との接触する領域で、トナー自身の回転が防止され、十分なクリーニング性能が得られる。 また、耐環境依存性および保存安定性の向上が図られる。
シリカの平均一次粒径が50nm未満の場合は、クリーニングブレード先端での感光体との接触する領域で、トナーの通過を防止するために十分な堰を作れない、あるいは、当該領域でトナー自身の回転によるブレードを通過する現象を防止できない、といった理由でクリーニング性を改善する効果が得られない。
シリカの平均一次粒径が300nmより大の場合は、トナーの表面からシリカが脱離しやすくなり、潜像担持体などの表面に単独で付着しトナーの融着(フィルミング)が発生しやすくなるなどの不具合が生じる。
本発明で用いているクリーニングブラシは、槌屋社製のPET材質で、ブラシの毛の太さは10Dであり、密度は30K本/inch2である。このクリーニングブラシは感光体と食い込み量1mmで接している。この感光体とクリーニングブラシは接触点において同方向に回転する。クリーニングブラシに押厚されている潤滑剤を摺擦し、感光体表面に一様に塗布している。このクリーニングブラシ自体も毛の腰があり、単独でも潤滑剤を摺擦することができるが、帯電(特にAC帯電)によるハザードの影響を受けている感光体に対して表面摩擦係数を下げるには十分ではなく、クリーニングブラシの表面が一様に潤滑剤に被覆されてしまうとブラシの毛先端部の摩擦係数も低下するので、潤滑剤を摺擦しづらくなってしまい、感光体表面への潤滑剤供給量が低下してしまう。しかし、クリーニングブラシにトナーがある程度保持されている状態では、潤滑剤の消費量も多く、感光体の表面摩擦係数も十分に低下することがわかった。よって、トナーをクリーニングブラシに積極的に供給することで、潤滑剤を安定して摺擦することができる。
実験方法は、imagioNeoC385の感光体ユニットを改造して、潤滑剤を搭載し、クリーニングブラシも絶縁性のPET材質のブラシに変更した。クリーニングブラシにトナーを一様に付着させた感光体ユニットとトナーがクリーニングブラシに付着していない感光体ユニットに、外部電源を用いて帯電手段にバイアスを印加し、感光体の摩擦係数の変化を測定した。図6にそのときの関係をグラフに示す。
感光体線速 162mm/S
感光体径 30mmφ
トナー 円形度 0.96
平均粒径 6.0μm
ブラシ状ローラへの
潤滑剤成型体押圧力 2400mN
ブラシ状ローラ 絶縁性PETブラシ(株式会社)槌屋社製
ブラシ状ローラへのトナー付着量 3g(長手方向に一様に付着させた)
クリーニングブラシに保持されているトナーによって潤滑剤の消費量が安定し、感光体への塗布量が安定し低摩擦係数が維持されることが分かった。図6の結果から、クリーニングブラシ部にトナーが存在の有無によって、潤滑剤の消費量が異なることから、潤滑剤消費量の制御ができるといえる。
そこで、クリーニング部へのトナー入力量を変化させたときの潤滑剤の消費量を実験した。
実験方法は、imagioNeoC385改造機に潤滑剤を搭載した感光体ユニットをセットした。このとき転写バイアスをOFFし、感光体上に作像されたトナー像はすべてクリーニング部に回収されるようにした。また、感光体上に感光体長手全幅の長方形パターンを形成させ、長方形の転写紙搬送縦方向の長さを任意に変更し感光体上のトナー付着量を変化させた。よって、クリーニング部への入力トナー量を振って、潤滑剤の消費量を測定した。クリーニング部へのトナー入力量は表2のように水準を振り、実験条件は下記のように行った。
実験機 imagioNeoC385改造機
トナー 円形度 : 0.96
平均粒径 : 6.0μm
パターン作成数 2000パターン
感光体回転数 約26000回転
潤滑剤加圧力 2400mN
ブラシ状ローラ 絶縁性PETブラシ (株式会社)槌屋社製
トナーの入力量を制御することで、潤滑剤の消費量の制御は可能であるが、クリーニング部へのトナーの入力量の増減によって、潤滑剤の消費量が異なってしまうといえる。実際には、クリーニング部へのトナー入力量の増減の発生する原因の一つとして、転写率が一定であるならば、ユーザーの使用条件(とくに画像面積率)が挙げられる。つまり、低画像面積率の画像の印刷時がクリーニング部へのトナー入力量が少なくなってしまうといえる。そこで、低画像面積時に潤滑剤の安定した塗布のためにはクリーニング部へのトナー量を補填する必要がある。
そこで、今回の実験では、ソフトの改造を行って低画像面積(5%以下)のトナー像作成後で、その印刷ジョブ中の感光体停止前にトナーを入力させるための長方形パターンを作成し転写電流をOFFさせてクリーニング部にトナーを入力するようにした。長方形のパターンは、レーザーによる感光体上に静電潜像を作成して書き込みでパターン作成が望ましいが、感光体長手方向の全幅にトナーを入力を行いたいので、簡単には帯電バイアスをOFFして現像バイアスだけをONすることで、トナー像を作成してもよい。パターンの面積(トナー入力量)を変化させる場合は、現像バイアスのOFFタイミングを変更すればよい。今回は、後者のほうでパターンの作成を実施した。今回での実験のタイミングチャートを図7に示す。そこで、低画像面積の印刷条件で通紙し、トナー補填量と潤滑剤消費量の関係を調べた。実験条件は、画像面積率を0.5%とし、2000枚通紙して潤滑剤の消費量を測定した。このとき1枚につき1ジョブとした。実験条件は以下に示すとおりである。
実験機 imagioNeoC385改造機
トナー 円形度 : 0.96
平均粒径 : 6.0μm
潤滑剤加圧力 2400mN
ブラシ状ローラ 絶縁性PETブラシ (株式会社)槌屋社製
感光体上トナー付着量 0.4mg/cm2
平均転写率 90%
画像面積率 0.5%
通紙枚数 2000枚
ジョブ条件 1ジョブで1枚
本発明では、imagioNeoC385改造機で検討を行った。
[条件]
ブラシ状ローラへの潤滑剤成型体押圧力 : バネ(500mN)×2個
印刷条件 : 1回のジョブを50枚
ブラシ状ローラ : 導電性アクリルブラシ[SA−7 (株式会社)槌屋社製]
[潤滑剤塗布動作条件]
感光体表面電位 : 100〜150V
感光体回転数 : 100回転
現像バイアス : 0V もしくは200V
現像バイアス印加時間 : 0(sec)もしくは5(sec)
また、この潤滑剤塗布動作中は転写手段のバイアスをOFFとし、接離機構がある場合は接離しておくことが望ましい。
imagioNeoC385改造機を用いて、画像面積率と感光体の摩擦係数の関係を調べた。
[条件]
ブラシ状ローラへの潤滑剤成型体押圧力 :バネ(500mN)×2個
潤滑剤塗布動作:ナシ
色調整動作:ナシ
印刷条件 50枚連続印刷
これは、ブラシ状ローラに研磨剤効果をするトナーがほとんど存在していないためと考えられる。逆に画像面積率50%では、感光体の摩擦係数の低下が小さい。これは、クリーニングブレード部に溜まったトナーが感光体表面の潤滑剤層を掻き取ってしまっているためと考えられる。
しかし、直前の200枚中の平均画像面積率が5%以下の場合は所定の印刷動作が終了後、潤滑剤の研磨剤としてトナーをブラシ状ローラに入力させることでより潤滑剤が感光体への塗布効果を高めることができる。感光体と現像ユニットを回転動作させ、現像バイアスをONすることで感光体の全幅にトナー像を作成し、クリーニング部にトナーを入力させる。このときのタイミングチャートを図10(b)に示す。
直前の200枚中の平均画像面積率20%以上では、低画像面積時とは逆にブラシ状ローラには非常に多くのトナーを保持しているために、逆に潤滑剤が感光体に塗布されにくい状態になってしまうので、保持されているトナーを除去する時間も必要となることから、潤滑剤塗布動作時間を長くする必要がある。このときのタイミングチャートを図10(c)に示す。
画像面積率0.5%と画像面積率50%のそれぞれの画像面積率で印刷したときに、本発明の潤滑剤塗布動作の有無による感光体の摩擦係数を調べた。図11のような結果が得られ、200枚後の潤滑剤塗布動作後の感光体摩擦係数は、潤滑剤塗布動作実施後の通紙枚数500枚時では、表4のようになり、十分に摩擦係数が低下している。
低い画像面積を大量に出力した場合、感光体だけでなく現像ユニット内のトナーが、繰り返しのストレスを受けて特性が劣化する可能性があることが知られている。
図12は、印刷命令基準でトナーを供給するようにした場合と、装置の動作を基準にしてトナーを供給するようにした場合の差を示す図である。図12に示すように、画像形成装置側から見た一連の動作でトナー供給を実施するほうが、印刷データ上の一連の動作によりトナーを供給する方が余分な動作をすることがなく、画像形成装置の状態に応じたトナー消費と感光体への供給を実施することができ、結果として画像形成装置の高寿命化を実現することができ、異常画像を防止することができる。
このような通紙枚数による消費量の不均一を補正するために、従来の平均画像面積率だけではなく、同時に一連のJobでの出力枚数をパラメータにすることが有効である。
図14は、画像出力枚数をJobエンド時のパラメータに加えた結果を示す図である。
このような構成にすることで、画像面積率や出力の条件によらず、平均のトナー消費量をより安定させることができ、安定して異常画像を防止した画像形成装置を提供することができる。
2 感光体ユニット
3 光書込ユニット
4a、4b 給紙カセット
5 レジストローラ
6 転写ユニット
7 定着ユニット
10 現像装置
11 感光体ドラム
14 帯電装置
14a 帯電ローラ
14b 帯電クリーニングローラ
15 クリーニング装置
15a クリーニングブレード
15d トナー搬送オーガ
17 潤滑剤塗布手段
17a ブラシ状ローラ
17b 潤滑剤成型体
17c ブラシ状ローラスクレーパ
17d 加圧スプリング
60 転写搬送ベルト
100 転写紙
MF 手差しトレイ
TC トナー補給容器
S 廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニット等のスペース
Y イエロー
M マゼンタ
C シアン
K ブラック
Claims (20)
- 潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該像担持体表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを、可視像化する現像手段と、該像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、像担持体表面に接しており、回動するブラシ状ローラとブラシ状ローラの下流に設置されたクリーニングブレードによってトナー等をクリーニングするクリーニング手段と、
潤滑剤成型体とブラシ状ローラとからなり、該ブラシ状ローラが回転しながら潤滑剤成型体を摺擦して掻き取り、像担持体表面に塗布する構成を有する潤滑剤塗布手段と
を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、クリーニング手段にトナーを入力する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該像担持体表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを、可視像化する現像手段と、該像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、像担持体表面を接しており、回動するブラシ状ローラとブラシ状ローラの下流に設置されたクリーニングブレードによってトナー等をクリーニングするクリーニング手段と、
潤滑剤成型体とブラシ状ローラとからなり、該ブラシ状ローラが回転しながら潤滑剤成型体を摺擦して掻き取り、像担持体表面に塗布する構成を有する潤滑剤塗布手段と
を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、印刷動作後、クリーニング手段に入力するトナー量を制御することで、像担持体への潤滑剤の塗布量を制御する
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、
前記画像形成装置は、形成する画像の画像面積率を算出する手段を備え、
一定枚数のジョブ終了後に一定枚数の平均画像面積率に応じた潤滑剤塗布動作をする
ことを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記画像形成装置は、形成する画像の画像面積率を算出する手段を備え、5%以下の画像面積率の画像を印刷時は、クリーニング手段にトナーを供給する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3または4に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、5%以下の画像面積率の画像印刷時には、像担持体上での画像範囲以降で、印刷ジョブの動作終了までの間にクリーニング手段にトナーを供給するパターンを形成させる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3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、直前の一定作像間隔の平均画像面積率5%以下であるときは、潤滑剤塗布動作前にクリーニング手段に意図的にトナーを入力し、
直前の一定作像間隔の平均画像面積率20%以上であるときは、潤滑剤塗布動作時間を長くする
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、
前期画像面積率の算出を、一連の印刷出力を累計した平均画像面積率で行う
ことを特徴とする画像形成装置。 - 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、
一連の印刷出力を累計した平均画像面積率と、その一連の印刷出力枚数とに応じて、画像出力の直後から画像形成装置が停止する直前の間に現像部から供給するトナーの量を変化させることができる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし8のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、像担持体表面を帯電する帯電手段はDC成分にAC成分を重畳させている画像形成装置であり、潤滑剤塗布動作中の帯電は、DC成分のみで行う
ことを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記潤滑剤塗布手段は、前記ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を200mN以上の圧力で押圧させる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、像担持体とブラシ状ローラとの周速比(像担持体周速)/(ブラシ状ローラ周速)が0.8〜1.2の範囲である
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、
前記画像形成装置は、像担持体に当接する弾性ブレードからなるクリーニング手段の線圧を0.1〜0.5N/cmとする
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、
このトナーは、請求項1ないし12のいずれかに記載の画像形成装置において用いられるトナーであり、
平均円形度が0.93〜1.00である
ことを特徴とするトナー。 - 請求項13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13または14に記載のトナーにおいて、
前期トナーは、略球形状である
ことを特徴とするトナー。 - 請求項13ないし15のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、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。)、短軸r2と長軸r1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。 - 請求項13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、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が50〜300nmで、嵩密度が0.3g/cm3以上のシリカ微粒子を外添加して得られる
ことを特徴とするトナー。 - 請求項13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、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。 - 像担持体と、少なくとも帯電手段と、現像手段と、クリーニング手段と、潤滑剤塗布手段とから選択される1以上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13ないし18のいずれかに記載のトナーを用いる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10ないし12のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記構成はプロセスカートリッジ形態である
ことを特徴とする画像形成装置。
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