JP2006251483A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】廃トナーを複数回繰り返し利用しても、クリーニング性能が低下しないクリーニング手段を有する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】現像手段とクリーニング手段が搬送手段により接続し、クリーニング手段により回収されたトナーは現像手段に再び供給される電子写真用の画像形成装置において、クリーニング手段は、クリーニングブレード、滞留室、トナー回収室を備え、クリーニングブレードにより掻き落とされたトナーが一時的に滞留室に滞留し、滞留するトナーがクリーニングブレードと像担持体との間に適度に入り込み、クリーニングブレードと像担持体表面との摩擦を軽減することで、長期間のクリーニング手段のクリーニング性能が保持される。
【選択図】図3
【解決手段】現像手段とクリーニング手段が搬送手段により接続し、クリーニング手段により回収されたトナーは現像手段に再び供給される電子写真用の画像形成装置において、クリーニング手段は、クリーニングブレード、滞留室、トナー回収室を備え、クリーニングブレードにより掻き落とされたトナーが一時的に滞留室に滞留し、滞留するトナーがクリーニングブレードと像担持体との間に適度に入り込み、クリーニングブレードと像担持体表面との摩擦を軽減することで、長期間のクリーニング手段のクリーニング性能が保持される。
【選択図】図3
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置において、転写後、像担持体表面上に残存する未転写のトナーは、クリーニング手段により除去、回収され廃トナーとして廃棄されていた。今日、廃トナーを回収し、再びその廃トナーを使用して画像を形成出来る画像形成装置に関心が寄せられている。
廃トナーは未使用トナーと比較して、帯電性、転写性の点において劣るため、廃トナーを再びトナーとして使用しても、カブリやトナー飛散等の画質低下を引き起こす原因となり問題となっていた。しかし、従来多用されていた粉砕タイプのトナーを、重合タイプのトナーに変更することによって、廃トナーを再利用した際のカブリ等の画質低下の問題は、以下に示されるように、ある程度改善することが可能となった。
例えば、トナーの硬度(ビッカース硬度)を上げ、外添剤のトナー母粒子への埋没を抑制し、廃トナーを使用しつつ、カブリを抑制することが検討されている(例えば特許文献1参照)。
また、粒度分布がシャープな重合トナーを使用することで、廃トナーを使用しても、カブリやトナー飛散等の画質低下を防止することが試みられている(特許文献2および特許文献3参照)。
上記従来技術によれは、重合トナーを使用することによって、廃トナーの帯電性、転写性が改善され、短期的な画質低下を防止することができる。しかし、回収された廃トナーの帯電性、転写性が改善されるものの、従来技術には、以下のようなクリーニング性の問題が存在する。トナーの表面には潤滑剤としてのシリカ等(外添剤)が外添されているが、廃トナーの表面には未使用のトナーと比較して付着している外添剤の量が少なく、多くの外添剤はトナーから剥離した状態にある。外添剤が剥離した状態のトナーを繰り返し使用し続けると、そのトナーが未転写トナーとなった場合、該未転写トナーを感光体からクリーニング手段によって回収しようとしても、完全に回収できなくなる。その為、感光体上に残存したトナーが原因となって画質低下を引き起こし、問題となる。また未転写トナーを回収する際、クリーニング手段のクリーニングブレードと、未転写トナーとの摩擦が大きくなり、クリーニングブレードが振動して、異音を発生し、しかもクリーニングブレードが破損し易くなるという問題がある。
本発明は上記課題を解決するために、少なくとも像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像を現像して像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、像担持体上のトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の像担持体表面の残留トナーを除去し、回収するクリーニング手段と、クリーニング手段により回収されたトナーを現像手段に搬送する搬送手段を備える画像形成装置であって、該クリーニング手段は、少なくとも像担持体表面上を摺接し、残留トナーを掻き落とすためのクリーニングブレードと、掻き落とされたトナーをクリーニングブレードの先端に一時的に滞留させる滞留室と、滞留室に隣接し、滞留室よりトナーが供給されるトナー回収室を備え、該滞留室とトナー回収室の間には、少なくとも1つのトナーを通過させるためのトナー通路を有する画像形成装置を提供するものである。
上記画像形成装置であって、例えば、該滞留室は、像担持体表面を摺接するクリーニングブレードと、クリーニングブレードと並列し、クリーニングブレードにより掻き落とされたトナーを塞き止めるための塞き止め部材と、クリーニングブレードの下方に位置し、塞き止め部材と像担持体表面との間をシールするシール部材からなり、該滞留室の上方部には、クリーニングブレードと塞き止め部材との間に形成されるトナー通路を有する。
上記画像形成装置であって、例えば、更に、該滞留室の下方部には、塞き止め手段を開口して形成されるトナー通路を有する。
上記画像形成装置であって、例えば、該滞留室は、像担持体表面を摺接するクリーニングブレードと、クリーニングブレードと並列し、かつ該クリーニングブレードに固定され、クリーニングブレードにより掻き落とされたトナーを塞き止めるための塞き止め部材と、クリーニングブレードおよび塞き止め部材の下方に位置し、塞き止め部材の下方と像担持体表面との間をシールするシール部材からなり、該滞留室の上方部には、塞き止め部材を開口して形成されるトナー通路を有し、該滞留室の下方部には、塞き止め部材とシール部材との間に形成されるトナー通路を有する。
上記画像形成装置であって、該トナーは、形状係数(SF1)が125〜145の重合トナーであることが望ましい。
本発明によれば、画質の低下を生ずることなく、廃トナーを繰り返し使用することが出来る画像形成装置を提供することができる。
本発明の実施の形態について、以下説明する。
〔画像形成装置〕
本実施形態に係る画像形成装置は、少なくとも像担持体と、潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、クリーニング手段と、搬送手段を備える。
本実施形態に係る画像形成装置は、少なくとも像担持体と、潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、クリーニング手段と、搬送手段を備える。
画像形成装置の一実施形態を、図1を用いて説明する。該画像形成装置60は、像担持体(感光体)1と、該像担持体1表面を帯電するための帯電手段2と、帯電した像担持体1表面に静電潜像を形成するための潜像形成手段4と、静電潜像を現像して像担持体1表面にトナー像を形成する現像手段5と、像担持体1表面上のトナー像を被転写体13に転写するための転写手段6と、転写後の像担持体1表面に残留するトナーを除去し、回収するクリーニング手段11と、像担持体1表面を除電する除電手段7と、被転写体13上に転写されたトナー像を定着する定着手段9と、該クリーニング手段11によって回収されたトナーを現像手段5へ搬送する搬送手段10を有する。
像担持体1(感光体)としては、公知のものを使用することが出来る。一実施形態として、例えば、感光体は、導電性支持体と、該導電性支持体上に形成される感光層からなる。所望により、導電性支持体と感光層の間に、中間層を形成してもよい。
導電性支持体としては、例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、ステンレス、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、インジウム、金、白金等の金属または合金を用いた金属板、金属ドラム、金属ベルト、あるいは導電性ポリマー、酸化インジウム等の導電性化合物やアルミニウム、パラジウム、金等の金属または合金を塗布、蒸着、あるいはラミネートした紙、プラスチックフィルム、ベルト等が挙げられる。
感光体にレーザー光が照射される場合、干渉縞が発生するのを防止する為に、導電性支持体の表面に、中心線平均粗さ(Ra)が0.04μm〜0.5μmの値の範囲で粗面化することが望ましい。粗面化の方法としては、研磨剤を水に懸濁させて導電性支持体に吹き付けることによって行う湿式ホーニング、あるいは、回転する砥石に導電性支持体を圧接し、連続的に研削加工を行うセンタレス研削、陽極酸化処理等が好ましい。
Raが0.04μm未満であると、導電性支持体の表面は、鏡面に近くなるので干渉防止効果を得ることが出来ない。一方、Raが0.5μmを超えると、画質が荒くなり、問題となる。なお、光源として非干渉光を用いる場合には、干渉縞を防止するための導電性支持体の粗面化は必要ない。
前記陽極酸化処理は、アルミニウムを陽極とし電解質溶液中で陽極酸化することによりアルミニウム表面に酸化膜を形成するものである。電解質溶液としては硫酸溶液、シュウ酸溶液等が挙げられる。しかし、そのままの多孔質陽極酸化膜は化学的に活性であり、汚染され易く、環境による抵抗変動も大きい。そこで、陽極酸化膜の微細孔を、加圧水蒸気または沸騰水中(所望により、ニッケル等の金属塩を加えてもよい)で水和反応による体積膨張によって塞ぎ、より安定な水和酸化物に変える封孔処理を行う。
前記導電性支持体の上に形成される感光層は、電荷発生層と該電荷発生層の上に形成される電荷輸送層を備える。
電荷発生層は、電荷発生材料と、結着樹脂を配合して製造される。電荷発生材料としては、ビスアゾ、トリスアゾなどのアゾ顔料、ジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料、ペリレン顔料、ピロロピロール顔料、フタロシアニン顔料等の有機顔料、三方晶セレン、酸化亜鉛等の無機顔料等の既知のもの全てを使用することが出来る。特に、350nm〜500nmの露光波長を用いる場合には無機顔料が好ましく、700nm〜800nmの露光波長を用いる場合には、金属および無金属フタロシアニン顔料が好ましい。その中でも、特開平5−263007号公報、特開平5−279591号公報に開示されたヒドロキシガリウムフタロシアニン、特開平5−98181号公報に開示されたクロロガリウムフタロシアニン、特開平5−140472号公報および特開平5−140473号公報に開示されたジクロロスズフタロシアニン、特開平4−189873号公報、および特開平5−43813号公報に開示されたチタニルフタロシアニンが特に好ましい。
結着樹脂としては、広範な公知の絶縁性樹脂から選択して使用することができる。また、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン、ポリシラン等の有機光導電性ポリマーから選択し、使用することもできる。このましい結着樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂(ビスフェノールAとフタル酸の重縮合体等)、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等の絶縁性樹脂を挙げることが出来るが、これらに限定されるものではない。これらの結着樹脂は、単独あるいは2種以上混合して用いることが出来る。
前記電荷発生材料と結着樹脂の配合比(質量比)は、10:1〜1:10の範囲が好ましい。これらは、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸、n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤に分散される。分散方法としては、ボールミル分散法、アトライター分散法、サンドミル分散法等の公知の方法が使用される。
電荷発生層の厚みは、一般的には、0.1μm〜5μm、好ましくは0.2μm〜2.0μmである。電荷発生層を形成する際に使用される塗布方法としては、例えば、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の公知の方法が使用される。
前記電荷発生層の上に形成される電荷輸送層は、電荷輸送材料と結着樹脂との配合物、あるいは高分子電荷輸送材料からなる。
電荷輸送材料としては、p−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物等の電子輸送性化合物、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物等の正孔輸送性化合物が挙げられる。これらの電荷輸送性材料は、単独または2種以上混合して用いることができるが、これらに限定されるものではない。
結着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂や、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン、特開平8−176293号公報、特開平8−208820号公報に示されているポリエステル系高分子電荷輸送材料等の高分子電荷輸送材料を用いることもできる。これらの結着樹脂は単独であるいは、2種以上混合して用いることが出来る。電荷輸送材料と結着樹脂との配合比(質量比)は10:1〜1:5が好ましい。
また電荷輸送材料の材料として、高分子電荷輸送材料を単独で用いることもできる。高分子電荷輸送材料としては、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の電荷輸送性を有する公知のものを使用することが出来る。特に、特開平8−17623号公報や特開平8−208820号公報に示されているポリエステル系高分子電荷輸送材料は、高い電荷輸送性を有しており、特に好ましい。なお高分子電荷輸送材料は、単独で電荷輸送層として使用することが出来るが、上記結着樹脂を混合して使用してもよい。
電荷輸送層の厚みは、一般的に、5μm〜50μm、好ましくは10μm〜30μmの範囲である。電荷輸送層を形成する際に使用する塗布方法としては、ブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることが出来る。電荷輸送層を設ける際に使用する溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、2−ブタノン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類、テトラヒドロフラン、エチルエーテル等の環状もしくは直鎖状のエーテル類等の通常の有機溶剤が挙げられる。これらは単独あるいは2種以上混合して使用される。
また、画像形成装置中で発生するオゾンや酸化性ガス、あるいは光、熱による感光体の劣化を防止する目的で、感光層中に酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤等の添加剤を添加することができる。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノンおよびそれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機燐化合物等が挙げられる。
光安定剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、ジチオカルバメート、テトラメチルピペリジン等の誘導体が挙げられる。
また感度の向上、残留電位の低減、繰り返し使用時の疲労低減等を目的として、少なくとも1種の電子受容性物質を含有させることが出来る。該電子受容性物質としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、ジブロム無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、o−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、クロラニル、ジニトロアントラキノン、トリニトロフルオレノン、ピクリン酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸等を挙げることができる。
所望により、導電性支持体と、感光層の間に、中間層を形成してもよい。該中間層の材料としては、ジルコニウムキレート化合物、ジルコニウムアルキド化合物、ジルコニウムカップリング剤等の有機ジルコニウム化合物、チタンキレート化合物、チタンアルコキシド化合物、チタネートカップリング剤等の有機チタン化合物、アルミニウムキレート化合物、アルミニウムカップリング剤等の有機アルミニウム化合物、アンチモンアルコキシド化合物、ゲルマニウムアルコキシド化合物、インジウムアルコキシド化合物、インジウムキレート化合物、マンガンアルコキシド化合物、マンガンキレート化合物、スズアルコキシド化合物、スズキレート化合物、アルミニウムシリコンアルコキシド化合物、アルミニウムチタンアルコキシド化合物、アルミニウムジルコニウムアルコキシド化合物等の有機金属化合物等が挙げられる。
特に、有機ジルコニウム化合物、有機チタニル化合物、有機アルミニウム化合物は、残留電位が低く、良好な電子写真性を示すため、好ましく使用される。また、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス−2−メトキシエトキシシラン、ビニルアセトキシシラン、γ−グリシドキリプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−2−アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプロプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、β−3,4−エポキシシクロヘキシルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤を中間層の材料に含有させて使用することができる。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレノキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリアミド、ポリイミド、カゼイン、ゼラチン、ポリエチレン、ポリエステル、フェノール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エポキシ樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリウレタン、ポリグルタミン酸、ポリアクリル酸等の公知の結着樹脂を用いることもできる。
感光層の最表面(電荷輸送層)には、フッ素系樹脂の微粒子を含有させることが望ましい。フッ素系樹脂としては、4フッ化エチレン樹脂、3フッ化塩化エチレン樹脂、6フッ化プロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、2フッ化2塩化エチレン樹脂等が挙げられ、これらは単独または2種以上組み合わせて使用される。特に、4フッ化エチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂が好ましい。フッ素系樹脂微粒子の一次粒径は、0.05μm〜1μmが好ましく、さらに好ましくは0.1μm〜0.5μmである。一次粒径が0.05μmを下回ると、フッ素系微粒子の分散時に凝集し易くなり、一方、1μmを上回ると画質欠陥が発生し易くなる。
電荷輸送層中のフッ素系樹脂の含有量は、電荷輸送層全質量に対し、0.1〜40質量%が好ましく、より好ましくは1〜30質量%であり、更に好ましくは3〜10質量%の範囲である。
フッ素樹脂を最表面に含有させることによって、感光体と、クリーニング手段のクリーニングブレードとの摺擦摩擦力が低減し、感光体摩耗を抑制し、球状のトナーを使用する画像形成装置においても、良好なクリーニング性を維持することが可能である。
図1に示される帯電手段2は、接触型ロール帯電手段である。該帯電手段2には、帯電器用の電源3が供給されている。該帯電手段2は一例を示すに過ぎず、本実施形態に係る帯電手段2としては、公知の帯電方式を適用することができる。例えば、コロントロン帯電方式や接触帯電方式などが挙げられる。接触帯電方式では、ローラ状の帯電部材、ブレード状の帯電部材、ベルト状の帯電部材、ブラシ状の帯電部材、磁気ブラシ状の帯電部材などが適用可能である。特に、ローラ状の帯電部材、ブレード状の帯電部材については、感光体に対し、接触状態またはある程度の空隙(100μm以下)を有する非接触状態として配置しても構わない。ローラ状の帯電部材、ブレード状の帯電部材、ベルト状の帯電部材は帯電部材として有効な電気抵抗(103Ω〜108Ω)に調整された材料から構成されるものであり、単層または複数層から構成されてもよい。材質としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、EPDM、エピクロルヒドリンゴム等の合成ゴムやポリオレフィン、ポリスチレン、塩化ビニル等からなるエラストマーを主材料とし、導電性カーボン、金属酸化物、イオン導電剤等の任意の導電性付与剤を適量配合し、帯電部材として有効な電気抵抗を発現させ、用いることが出来る。さらに、ナイロン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、シリコーン等の樹脂を塗料化し、さらに、導電性カーボン、金属酸化物、イオン導電剤等の任意の導電性付与剤を適量配合して、得られた塗料をディッピング、スプレー、ロールコート等の任意の手法で積層したものを使用することも出来る。
潜像形成手段4は、帯電した像担持体1表面に静電潜像を形成する手段である。図1に示されるように、潜像形成手段4(画像入力器)は、画像読み取り装置8に読み取られた画像情報を基に、像担持体1表面上に画像を形成する。該画像読み取り装置8に読み取られた画像情報は、読み取った画像を処理記憶等する制御部12を介し、潜像形成手段4に伝達される。なお、上記潜像形成手段4は、一例に過ぎず、本実施形態においては、公知の潜像形成手段4を使用することが出来る。
現像手段5は、公知の現像手段5を使用することが出来る。なお現像手段5において使用される現像剤としては、一成分現像剤、二成分現像剤の何れかを使用することが可能である。但し、本実施形態においては、後述する重合トナーとキャリアからなる現像剤を使用することが望ましい。
転写手段6としては、公知の転写方式を適用することが可能である。例えば、転写コロトロンや転写ロール等を用いた直接転写方式、中間転写ベルトや中間転写ドラム等の中間転写体を用いた中間転写方式、記録材を静電的に吸着して搬送し像担持体上の画像を転写する転写ベルト方式などが挙げられる。なお、像担持体上にトナーバンドを形成する場合、該トナーバンドが被転写体13等の上に転写されるのを防止する必要があるので、像担持体上に形成されたトナーバンドが転写領域を通過する条件下では、転写手段6に印加するバイアスを切断し、転写バイアスとは逆極性のバイアスを印加する等の転写防止措置を、転写手段6に施すことが望ましい。
除電手段7としては、公知の除電手段を適用することが出来る。
定着手段としては、公知の定着手段9を使用することが出来る。中でもヒートロールを用いる熱定着方式が好ましく用いられる。
本実施形態に係るクリーニング手段11は、像担持体1表面を摺接し、未転写のトナーを掻き落とすためのクリーニングブレード29と、該クリーニングブレード29により掻き落とされたトナーを一時的に滞留させる場所である滞留室20と、該滞留室20に隣接し、滞留室20からトナーが供給され、トナーを回収するトナー回収室21を有する。該トナー回収室21には、搬送オーガー40があり、回収されたトナーを再び現像手段5へ搬送するための搬送手段10へトナーを送り込む。
クリーニングブレードの材質としては、例えば、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム等を使用することが出来る。特に、耐摩耗性に優れるポリウレタン弾性体を用いることが望ましい。該ポリウレタン弾性体としは、一般にイソシアネートと、ポリオール並びに各種水素含有化合物との付加反応を経て合成されるポリウレタンより調製される。ポリオール成分としては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテル系ポリオールや、アジペート系ポリオール、ポリカプロラクタム系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール等のポリエステル系ポリオール等を用いる。ポリイソシアネート成分としては、トリレンジイソシアネート、4,4’ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、トルイジンジイソシアネート等の芳香族系ポリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂肪族系ポリイソシアネート等を用いる。
上記ポリオール、ポリイソシアネート成分よりウレタンプレポリマーを調製し、さらに、該プレポリマーに硬化剤を添加したものを、所定の型内に注し、架橋硬化させ、常温で熟成させてウレタンゴムが調製される。なお上記硬化剤としては、通常、1,4−ブタンジオール等の二価アルコールとトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の三価以上の多価アルコールが使用される。
クリーニングブレードの望ましい物性値は、以下の通りである。硬度(JISAスケール):50〜90、ヤング率(kg/cm2):40〜90、100%モジュラス(kg/cm2):20〜65、300%モジュラス(kg/cm2):70〜150、引っ張り強さ(kg/cm2):240〜500、伸(%):290〜500、反発弾性(%):30〜70、引裂強さ(kg/cm2):25〜75、永久伸(%):4.0以下。またクリーニングブレードの圧接力は10〜60(gf/cm)、当接セット角度は17°〜30°が好ましい。
本実施形態に係るクリーニング手段11の一例を、図を用いて説明する。図3に示されるのは、クリーニング手段11の要部の断面の概略を示す図である。クリーニング手段11は、主に、クリーニングブレード29と、滞留室20と、トナー回収室21からなる。クリーニングブレード29は、その先端の縁部(エッジ)22が像担持体1表面と摺接し、像担持体1表面上の未転写トナーを掻き落とす。該像担持体1は、図中矢印Rの向きに回転する。掻き落とされたトナーTは、一旦、滞留室20で留まる。図3中、滞留室20は破線で囲まれた領域Aとして示される。滞留室20は、クリーニングブレード29と、塞き止め部材31と、シール部材30によって形成される領域である。滞留室20で一時的に留まったトナーTは、滞留室20内のトナー量が増加するに従い、順次、滞留室20に隣接するトナー回収室21へ、トナー通路50を通って移動する。該通路50は、クリーニングブレード29と、該クリーニングブレード29に並列する塞き止め部材31の間に存在する。即ち、トナー通路50は、滞留室20の上方部に位置することになる。図3中、トナー回収室21は、破線で囲まれた領域Bとして示される。なおトナー回収室21には、回収されたトナーを現像手段5へ搬送するための搬送手段10と接続する搬送オーガー40が設けられている。なお該トナー回収室21は、トナーを回収するための空間であり、塞き止め部材31、下縁37およびその他の部材(図示せず)によって形成される空間である。該クリーニング手段11の斜視図を、図4に示す。クリーニング手段11の側面は、側方シール部材32、33でシールされている。クリーニング手段11は、ハウジング27で覆われ、上縁28部分を備える。
塞き止め部材31は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂等を材料として製造される。
シール部材30は、例えば、ポリウレタン樹脂等の樹脂を材料として製造される。
なお、上記クリーニング手段11において、滞留室20の下部、即ち、塞き止め部材31の下方部を開口して、トナーTの通過するトナー通路51を形成してもよい(図5および図6参照)。重合トナーのような球形状のトナーを使用した場合、滞留室20が過剰な圧密状態となり易くなり、クリーニング不良を起こしやすくなるので、トナー通路51を増やすことが望ましい。
本実施形態に係るクリーニング手段の他の一例を説明する。図7に示されるには、クリーニング手段の要部の断面の概略を示す図である。該クリーニング手段11は、主に、クリーニングブレード29と、滞留室20と、トナー回収室21からなる。該クリーニングブレード29の先端の縁部22(エッジ)は、像担持体1表面と摺接し、像担持体1表面上の未転写トナーを掻き落とす。該像担持体1は図中矢印Rの向きに回転する。該クリーニングブレード29は、塞き止め部材31Bと接着剤またはネジ等の固定手段により固定される。クリーニングブレード29と塞き止め部材31Bとの間には、トナーTが滞留、通過するための空間が存在する。クリーニングブレード29によって掻き落とされたトナーTは、一時的に滞留室20に留まる。該滞留室20は、図7中の破線で囲まれた領域Aで示される。該滞留室20は、クリーニングブレード29と、該クリーニングブレード29と固定される塞き止め部材31Bと、シール部材30によって形成される領域である。滞留室20の上方部および下方部には、トナー通路50A、51Aが設けられている。滞留室20で一時的に滞留したトナーは、トナー通路50A、51Aを通って、隣接するトナー回収室21へ移動する。なお、滞留室20の上方部のトナー通路50Aは、塞き止め部材31Bを開口して形成される。一方、滞留室20の下方部のトナー通路51Aは、塞き止め部材31Bとシール部材30(シール部材が固定される下縁37)との間に存在する。トナー回収室21は、図7中において、破線で囲まれた領域Bによって示される。トナー回収室21には、回収されたトナーを現像手段5へ搬送するための搬送手段10と接続する搬送オーガー40が設けられている。なおトナー回収室21は、トナーを回収するための空間であり、塞き止め部材31B、下縁37よびその他の部材(図示せず)によって形成される空間である。塞き止め部材31B、シール部材30は、上記実施形態と同様の材料より製造することができる。
上記した本実施形態のクリーニング手段11は、廃トナーを長期的に使用し続けるシステムを有する画像形成装置において用いることが望ましく、特に、後述する重合トナーを使用する画像形成装置において用いることが望ましい。クリーニングブレード29の先端の縁部22(エッジ)の近傍は、回収された廃トナーによって一時的に覆われた状態となる。この廃トナーの表面およびその周辺には、外添剤が存在している。この外添剤は、クリーニングブレード29の先端(特に、先端の縁部22)に供給され、クリーニングブレードと像担持体表面との摩擦力を低減する働きをする。摩擦力が低減されると、未転写トナーの回収時、クリーニングブレードの振動が抑制され、異音の発生を抑制することが出来る。
更に、摩擦力が低減されると、球形状の為、一般的に回収し難いとされる重合トナーを使用した場合であっても、像担持体表面上から未転写トナーを回収し易くなる。従って、長期間に渡って廃トナーを利用し続ける画像形成装置において、本実施形態のクリーニング手段を利用すれば、廃トナーが繰り返し未転写トナーとなった場合であっても、該未転写トナーを回収することが出来、画質低下を防止することが出来る。
本実施形態に係る画像形成装置において、作成する画像によっては、非画像部分等の画像の少ない部分では像担持体表面上に残留するトナーの量が少なくなり、クリーニングブレードによって掻き取られるトナーの量が少なくなる。掻き取られるトナーの量があまりにも少なくなると、クリーニングブレードが摩耗し易くなり、クリーニング不良による筋の発生等が問題となる場合がある。そこで、上記クリーニング手段のクリーニング性能を長期間に渡り維持するために、像担持体上の画像と次の画像との隙間の領域に、トナーバンドを形成し、該トナーバンドをクリーニングブレードで掻き取らせることを行うことが望ましい。上記トナーバンドは、画像形成装置のウォーミングアップ時や、画像形成の合間等の非画像形成時に形成される。トナーバンドの作成の要否は、例えば、制御部12において、画像読み取り装置8で読み取った画像情報を元に、画像密度を演算し、その演算結果の情報に基づいて決定される。該画像密度は、一枚の画像の画像密度に基づいて決定されても良く、また複数の画像の画像密度の累積値に基づいて決定されても良い。例えば、画像形成の合間にトナーバンドが形成される場合、像担持体上の画像と次の画像との隙間の領域において、該領域の画像形成領域の幅方向に所定形状(例えば、帯状)の静電潜像が潜像形成手段4により形成され、該静電潜像は現像手段5により現像される。
非画像形成時にトナーバンドを形成することによって、クリーニング手段のクリーニングブレードと像担持体(感光体)の摺擦摩擦力が低減し、クリーニングブレードおよび感光体の摩耗を抑制し、クリーニング手段のクリーニング性能を長期間持続させることが出来る。
搬送手段10は、クリーニング手段11によって回収されたトナーを再び、現像手段5へ搬送するための手段である。本実施形態に係る搬送手段10としては、例えば、図1および図2に示されるように、搬送手段10は、クリーニング手段11と現像手段5とを経路10Eで接続され、該経路10E内には、トナーを搬送するための搬送オーガー10Dが備えられている。該搬送オーガー10Dは、上記クリーニング手段11の搬送オーガー40の駆動と連動して駆動する。図2に示されるように、搬送手段10の経路10Eが途中で折れ曲がる箇所においては、伝達ギヤ(図示せず)を介することで次の経路10Eへ駆動を伝達させる。該経路10E内をトナーが通過する際、トナーはある程度、搬送オーガー10Dの撹拌に起因する熱的、機械的負荷を受けるが、本実施形態の搬送手段は、経路10E内のオーガー10Dのはね10Cの数や、伝達ギアの径を調節し、トナーの搬送速度を適宜調節して、トナーの受ける負荷を最小限にすることが出来る。
〔トナー〕
本実施形態において使用されるトナーは、特に限定されるものではないが、乳化重合凝集法により製造される重合トナーであることが好ましい。乳化重合凝集法は、粒径が1μm以下の樹脂粒子を分散した樹脂粒子分散液、および着色剤を分散した着色剤分散液等を混合し、樹脂粒子、着色剤をトナー粒径に凝集させる工程(以下、凝集工程と称する場合がある)、樹脂粒子のガラス転移点以上の温度に加熱し凝集体を融合しトナー粒子を形成する工程(以下、「融合工程」と称する場合がある)を含む。
本実施形態において使用されるトナーは、特に限定されるものではないが、乳化重合凝集法により製造される重合トナーであることが好ましい。乳化重合凝集法は、粒径が1μm以下の樹脂粒子を分散した樹脂粒子分散液、および着色剤を分散した着色剤分散液等を混合し、樹脂粒子、着色剤をトナー粒径に凝集させる工程(以下、凝集工程と称する場合がある)、樹脂粒子のガラス転移点以上の温度に加熱し凝集体を融合しトナー粒子を形成する工程(以下、「融合工程」と称する場合がある)を含む。
該樹脂粒子は、乳化重合等の方法により作製することができる。例えば乳化重合は水等の比較的極性の高い溶媒中に、該溶媒に対して溶解性の低い数種の重合性単量体を界面活性剤等の分散安定剤と共に添加することで、該分散媒内にミセルを形成させ、更にこれに水溶性の重合開始剤により、重合を開始させ、樹脂粒子を作製するものである。
凝集工程においては、互いに混合された樹脂粒子分散液、着色剤分散液、及び必要に応じて離型剤分散液中の各粒子が凝集して凝集粒子を形成する。該凝集粒子はヘテロ凝集等により形成され、該凝集粒子の安定化、粒度/粒度分布制御を目的として、前記凝集粒子とは極性が異なるイオン性界面活性剤や、金属塩等の一価以上の電荷を有する化合物が添加される。
またトナーの製法として、懸濁重合法も好ましく用いることができる。前記懸濁重合法は、着色剤粒子、離型剤粒子等を、重合性単量体とともに必要に応じて分散安定剤等が添加された水系媒体中へ懸濁させ、所望の粒度、粒度分布に分散させた後、加熱等の手段により重合性単量体を重合し、その後重合物を水系媒体から分離、必要に応じて洗浄、乾燥させることによって、トナー粒子を形成する方法である。
懸濁重合法の場合も前述のように水系媒体中へ重合性単量体を添加する工程があり、このときに極性の高い重合性単量体、更には架橋性の高い重合性単量体を用いることにより同様の効果を得ることができる。
前記重合性単量体の具体例としては、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類の単独重合体または共重合体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類の単独重合体または共重合体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体または共重合体;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類の単独重合体または共重合体;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン類の単独重合体または共重合体;エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類の単独重合体または共重合体;などが挙げられる。
またメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等を含むシリコーン樹脂、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いても良い。これらの樹脂は、1種単独で用いても良いし、2種以上を併用して用いても良い。
具体的には、前記重合性単量体のうち、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等の短鎖アクリル酸アルキルエステル等と、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等を組み合わせて共重合させたものを用いることが好ましい。
架橋剤の具体例としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族の多ビニル化合物類;フタル酸ジビニル、イソフタル酸ジビニル、テレフタル酸ジビニル、ホモフタル酸ジビニル、トリメシン酸ジビニル/トリビニル、ナフタレンジカルボン酸ジビニル、ビフェニルカルボン酸ジビニル等の芳香族多価カルボン酸の多ビニルエステル類;ピリジンジカルボン酸ジビニル等の含窒素芳香族化合物のジビニルエステル類;ピロムチン酸ビニル、フランカルボン酸ビニル、ピロール−2−カルボン酸ビニル、チオフェンカルボン酸ビニル等の不飽和複素環化合物カルボン酸のビニルエステル類;ブタンジオールメタクリレート、ヘキサンジオールアクリレート、オクタンジオールメタクリレート、デカンジオールアクリレート、ドデカンジオールメタクリレート等の直鎖多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類;ネオペンチルグリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジアクリロキシプロパン等の分枝、置換多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート類;コハク酸ジビニル、フマル酸ジビニル、マレイン酸ビニル/ジビニル、ジグリコール酸ジビニル、イタコン酸ビニル/ジビニル、アセトンジカルボン酸ジビニル、グルタル酸ジビニル、3,3'−チオジプロピオン酸ジビニル、trans−アコニット酸ジビニル/トリビニル、アジピン酸ジビニル、ピメリン酸ジビニル、スベリン酸ジビニル、アゼライン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル、ドデカン二酸ジビニル、ブラシル酸ジビニル等の多価カルボン酸の多ビニルエステル類;等が挙げられる。
本実施形態において、これらの架橋剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用して用いても良い。また、上記架橋剤のうち、本発明における架橋剤としては、重合が通常の重合性単量体に比較して遅いことが求められるために、ブタンジオールメタクリレート、ヘキサンジオールアクリレート、オクタンジオールメタクリレート、デカンジオールアクリレート、ドデカンジオールメタクリレート等の直鎖多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類;ネオペンチルグリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジアクリロキシプロパン等の分枝、置換多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート類などを用いることが好ましい。
前記架橋剤の好ましい含有量は、重合性単量体総量の0.05〜5質量%の範囲が好ましく、0.1〜1.0質量%の範囲がより好ましい。
トナーに用いる樹脂を重合性単量体のラジカル重合によって製造する場合、使用される重合開始剤としては、以下のものを挙げることができる。
ラジカル重合用開始剤としては、特に制限はないが、具体的には、過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化tert−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピル、テトラリンヒドロペルオキシド、1−フェニル−2−メチルプロピル−1−ヒドロペルオキシド、過トリフェニル酢酸tert−ブチルヒドロペルオキシド、過蟻酸tert−ブチル、過酢酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチル、過フェニル酢酸tert−ブチル、過メトキシ酢酸tert−ブチル、過N−(3−トルイル)カルバミン酸tert−ブチル等の過酸化物類、2,2'−アゾビスプロパン、2,2'−ジクロロ−2,2'−アゾビスプロパン、1,1'−アゾ(メチルエチル)ジアセテート、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)硝酸塩、2,2'−アゾビスイソブタン、2,2'−アゾビスイソブチルアミド、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス−2−メチルプロピオン酸メチル、2,2'−ジクロロ−2,2'−アゾビスブタン、2,2'−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2,2'−アゾビスイソ酪酸ジメチル、1,1'−アゾビス(1−メチルブチロニトリル−3−スルホン酸ナトリウム)、2−(4−メチルフェニルアゾ)−2−メチルマロノジニトリル、4,4'−アゾビス−4−シアノ吉草酸、3,5−ジヒドロキシメチルフェニルアゾ−2−メチルマロノジニトリル、2−(4−ブロモフェニルアゾ)−2−アリルマロノジニトリル、2,2'−アゾビス−2−メチルバレロニトリル、4,4'−アゾビス−4−シアノ吉草酸ジメチル、2,2'−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1'−アゾビスシクロヘキサンニトリル、2,2'−アゾビス−2−プロピルブチロニトリル、1,1'−アゾビス−1−クロロフェニルエタン、1,1'−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリル、1,1'−アゾビス−1−シクロへプタンニトリル、1,1'−アゾビス−1−フェニルエタン、1,1'−アゾビスクメン、4−ニトロフェニルアゾベンジルシアノ酢酸エチル、フェニルアゾジフェニルメタン、フェニルアゾトリフェニルメタン、4−ニトロフェニルアゾトリフェニルメタン、1,1'−アゾビス−1,2−ジフェニルエタン、ポリ(ビスフェノールA−4,4'−アゾビス−4−シアノペンタノエート)、ポリ(テトラエチレングリコール−2,2'−アゾビスイソブチレート)等のアゾ化合物類、1,4−ビス(ペンタエチレン)−2−テトラゼン、1,4−ジメトキシカルボニル−1,4−ジフェニル−2−テトラゼン等が挙げられる。
このうち好ましいものは水溶性の化合物であって、具体的には過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化tert−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピル等である。
トナーの製造において、例えば、前記懸濁重合法における分散時の安定化、前記乳化重合凝集法における樹脂粒子分散液、着色剤分散液、及び離型剤分散液の分散安定を目的として界面活性剤を用いることができる。
上記界面活性剤としては、例えば硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤;などが挙げられる。これらの中でもイオン性界面活性剤が好ましく、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤がより好ましい。
本実施形態におけるトナーにおいて、一般的にアニオン系界面活性剤は分散力が強く、樹脂粒子、着色剤の分散に優れているため、離型剤を分散させるための界面活性剤としてはアニオン系界面活性剤を用いることが有利である。
非イオン系界面活性剤は、前記アニオン系界面活性剤またはカチオン系界面活性剤と併用されるのが好ましい。前記界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して使用してもよい。
アニオン系界面活性剤の具体例としては、ラウリン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油ナトリウム等の脂肪酸セッケン類;オクチルサルフェート、ラウリルサルフェート、ラウリルエーテルサルフェート、ノニルフェニルエーテルサルフェート等の硫酸エステル類;ラウリルスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、トリイソプロピルナフタレンスルホネート、ジブチルナフタレンスルホネートなどのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム;ナフタレンスルホネートホルマリン縮合物、モノオクチルスルホサクシネート、ジオクチルスルホサクシネート、ラウリン酸アミドスルホネート、オレイン酸アミドスルホネート等のスルホン酸塩類;ラウリルホスフェート、イソプロピルホスフェート、ノニルフェニルエーテルホスフェート等のリン酸エステル類;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのジアルキルスルホコハク酸塩類;スルホコハク酸ラウリル2ナトリウム等のスルホコハク酸塩類;などが挙げられる。
カチオン系界面活性剤の具体例としては、ラウリルアミン塩酸塩、ステアリルアミン塩酸塩、オレイルアミン酢酸塩、ステアリルアミン酢酸塩、ステアリルアミノプロピルアミン酢酸塩等のアミン塩類;ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジヒドロキシエチルメチルアンモニウムクロライド、オレイルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、ラウロイルアミノプロピルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパークロレート、アルキルベンゼントリメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類;などが挙げられる。
非イオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のアルキルフェニルエーテル類;ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンオレート等のアルキルエステル類;ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンステアリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンオレイルアミノエーテル、ポリオキシエチレン大豆アミノエーテル、ポリオキシエチレン牛脂アミノエーテル等のアルキルアミン類;ポリオキシエチレンラウリン酸アミド、ポリオキシエチレンステアリン酸アミド、ポリオキシエチレンオレイン酸アミド等のアルキルアミド類;ポリオキシエチレンヒマシ油エーテル、ポリオキシエチレンナタネ油エーテル等の植物油エーテル類;ラウリン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ジエタノールアミド等のアルカノールアミド類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等のソルビタンエステルエーテル類;などが挙げられる。
界面活性剤の各分散液中における含有量としては、0.01〜10質量%程度の範囲であり、より好ましくは0.05〜5質量%の範囲であり、さらに好ましくは0.1〜2質量%程度の範囲である。含有量が0.01質量%未満であると、樹脂粒子分散液、着色剤分散液、離型剤分散液等の各分散液が不安定になり、そのため凝集を生じたり、また凝集時に各粒子間の安定性が異なるため、特定粒子の遊離が生じる等の問題があり、また、10質量%を超えると、粒子の粒度分布が広くなったり、また、粒子径の制御が困難になる等の理由から好ましくない。一般的には粒子径の大きい懸濁重合トナー分散物は、界面活性剤の使用量は少量でも安定である。
また、前記懸濁重合法に用いる前記分散安定剤としては、難水溶性で親水性の無機微粉末を用いることができる。使用できる無機微粉末としては、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウム(ヒドロキシアパタイト)、クレイ、ケイソウ土、ベントナイト等が挙げられる。これらの中でも炭酸カルシウム、リン酸三カルシウム等は微粒子の粒度形成の容易さと、除去の容易さの点で好ましい。
また、常温固体の水性ポリマー等も用いることができる。具体的には、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系化合物、ポリビニルアルコール、ゼラチン、デンプン、アラビアゴム等が使用できる。
トナーの製造に乳化重合凝集法を用いた場合、凝集工程においてpH変化により凝集を発生させ、粒子(粒子径)を調製することができる。同時に粒子の凝集を安定に、また迅速に、またはより狭い粒度分布を持つ凝集粒子を得るため、凝集剤を添加しても良い。
凝集剤としては一価以上の電荷を有する化合物が好ましく、その化合物の具体例としては、前述のイオン性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等の水溶性界面活性剤類、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、シュウ酸等の酸類、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀、硫酸銅、炭酸ナトリウム等の無機酸の金属塩、酢酸ナトリウム、蟻酸カリウム、シュウ酸ナトリウム、フタル酸ナトリウム、サリチル酸カリウム等の脂肪族酸、芳香族酸の金属塩、ナトリウムフェノレート等のフェノール類の金属塩、アミノ酸の金属塩、トリエタノールアミン塩酸塩、アニリン塩酸塩等の脂肪族、芳香族アミン類の無機酸塩類等が挙げられる。
凝集粒子の安定性、凝集剤の熱や経時に対する安定性、洗浄時の除去を考慮した場合、凝集剤としては、無機酸の金属塩が性能、使用の点で好ましい。具体的には塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀、硫酸銅、炭酸ナトリウム等の無機酸の金属塩などが挙げられる。
これらの凝集剤の添加量は、電荷の価数により異なるが、いずれも少量であって、一価の場合は3質量%以下程度、二価の場合は1質量%以下程度、三価の場合は0.5質量%以下程度である。凝集剤の量は少ない方が好ましいため、価数の多い化合物を用いることが好ましい。
着色剤としては公知のものが使用できる。例えば、黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、非磁性フェライト、マグネタイト等があげられる。
黄色顔料としては、例えば、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、クロムイエロー、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーメネントイエローNCG等があげられる。
橙色顔料としては赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンジGK等があげられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ等があげられる。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどがあげられる。
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等があげられる。
緑色顔料としては、酸化クロム、クロムグリーン、ピグメントグリーン、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等があげられる。
白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等があげられる。
体質顔料としては、バテライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等があげられる。また、必要に応じて染料を用いることもできる。該染料としては、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料、例えば、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等があげられる。また、これらの単独、もしくは混合し、更には固溶体の状態で使用できる。
これらの着色剤は、公知の方法で分散されるが、例えば、回転せん断型ホモジナイザーやボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等が好ましく用いられる。
また、これらの着色剤は、極性を有する界面活性剤を用い、前記ホモジナイザーによって水系に分散される
本実施形態の着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透過性、トナー中での分散性の観点から選択される。着色剤の添加量は、樹脂100質量部に対して1〜20質量部添加される。
黒色着色剤に磁性体を用いた場合は、他の着色剤とは異なり、樹脂100質量部に対して30〜100質量部添加される。
またトナーに磁性を与える場合は、トナー中に磁性粉を含有せしめても良い。このような磁性粉としては、磁場中で磁化される物質が用いられ鉄、コバルト、ニッケルの如き強磁性の粉末、もしくはフェライト、マグネタイト等化合物である。
この場合、水層中でトナーを得る際、磁性体の水層移行性に注意を払う必要がある。従って磁性体の表面に疎水化処理等を施して、磁性体表面を改質しておくことが好ましい。
所望により、トナーに離型剤を添加しても良い。離型剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス類;モンタンワックス、 オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス類;ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル等の高級脂肪酸と高級アルコールとのエステルワックス類;ステアリン酸ブチル、オレイン酸プロピル、モノステアリン酸グリセリド、ジステアリン酸グリセリド、ペンタエリスリトールテトラベヘネート等の高級脂肪酸と単価または多価低級アルコールとのエステルワックス類;ジエチレングリコールモノステアレート、ジプロピレングリコールジステアレート、ジステアリン酸ジグリセリド、テトラステアリン酸トリグリセリド等の高級脂肪酸と多価アルコール多量体とからなるエステルワックス類;ソルビタンモノステアレート等のソルビタン高級脂肪酸エステルワックス類;コレステリルステアレート等のコレステロール高級脂肪酸エステルワックス類などが挙げられる。これらの離型剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用して用いても良い。
本実施形態で使用される重合トナーは、その形状係数(SF1)が、125〜145であることが望ましい。
前記形状係数は、下記式(1)より求められる。
SF1=100π×(ML)2/(4×A) ・・・・・(1)
ここで、式中、MLは、トナー粒子の最大長を表す。Aはトナー粒子の投影面積を表す。
SF1=100π×(ML)2/(4×A) ・・・・・(1)
ここで、式中、MLは、トナー粒子の最大長を表す。Aはトナー粒子の投影面積を表す。
トナー粒子の形状係数は上記式(1)を利用し、以下のようにして算出される。スライドガラス上に載置したトナー粒子の像を、ビデオカメラを通じて、光学顕微鏡により測定し、画像解析装置(LUXZXIII、NIRECO社製)に取り込み、トナーの最大長(ML)、および投影面積(A)を算出し、これらの値を上記式(1)に代入して形状係数を求める。なお本実施形態における形状係数は、平均形状係数のことであり、任意の100個のトナー粒子における上記式(1)より算出された形状係数の平均値である。
(SF1)の値が125〜145の範囲にある重合トナーは、球形状であり、一般的なクリーニング手段によってクリーニングすることは容易では無い。しかし、本実施形態の画像形成装置において、形状係数が上記範囲にある重合トナーを使用しても、該画像形成装置のクリーニング手段は、良好に該トナーをクリーニングすることができる。
(体積平均粒径)
トナーの体積平均粒径(D50v、以下、このように表記する場合がある)は、3.0μm〜8.0μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは、3.0μm〜7.0μmの範囲、更に好ましくは4.0μm〜7.0μmの範囲である。体積平均粒径の値が、3.0μm未満であると、トナーの帯電性が不十分となり、現像性が低下する場合がある。一方、体積平均粒径の値が、8.0μmを超えると画像の解像性が低下する場合がある。
トナーの体積平均粒径(D50v、以下、このように表記する場合がある)は、3.0μm〜8.0μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは、3.0μm〜7.0μmの範囲、更に好ましくは4.0μm〜7.0μmの範囲である。体積平均粒径の値が、3.0μm未満であると、トナーの帯電性が不十分となり、現像性が低下する場合がある。一方、体積平均粒径の値が、8.0μmを超えると画像の解像性が低下する場合がある。
なお上記体積平均粒径(D50v)は、以下のようにして求められる。コールターカウンターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)測定器(アパーチャ−径50μm)で粒度分布を測定し、得られた粒度分布を所定の粒度範囲(分割数:1μm〜30μmまでを16分割)に分割する。分割された粒度範囲に対し、体積、個数をそれぞれ小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径をD50vと定義する。
〔外添剤〕
本実施形態におけるトナーには外添剤が添加される。該外添剤はクリーニング潤滑剤としての機能を有するものである。該外添剤としては、例えば、シリカ、チタニア、酸化亜鉛、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、またはこれらの複合酸化物等が挙げられる。このうちシリカ、チタニアが、粒径、粒度分布、製造性の観点から好ましく用いられる。特に本実施形態においては、シリカ(特に単分散球形シリカ)を外添剤として使用することが望ましい。以下、この単分散球形シリカについて説明する。
本実施形態におけるトナーには外添剤が添加される。該外添剤はクリーニング潤滑剤としての機能を有するものである。該外添剤としては、例えば、シリカ、チタニア、酸化亜鉛、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、またはこれらの複合酸化物等が挙げられる。このうちシリカ、チタニアが、粒径、粒度分布、製造性の観点から好ましく用いられる。特に本実施形態においては、シリカ(特に単分散球形シリカ)を外添剤として使用することが望ましい。以下、この単分散球形シリカについて説明する。
単分散球形シリカとして、比重1.3〜1.9、体積平均粒径80nm〜300nm(好ましくは100nm〜200nm)のものを使用することが好ましい(但し、粒径は一次粒子径である)。上記比重および体積平均粒径を有する単分散球形シリカは、クリーニングブレード先端部に供給された場合、クリーニングブレードと像担持体との間に介在し易くなる。単分散球形シリカは、クリーニングブレードと像担持体の間で転がり、クリーニングブレードと像担持体との間の摩擦を抑制するための潤滑剤として機能する。単分散シリカは、そのようにして潤滑効果を発揮し、クリーニングブレードエッジの変形量増加やスティックアンドスリップ現象を抑制することが出来る。
単分散球形シリカをクリーニングブレードの先端部へ簡便に供給するには、トナー(現像剤)に該単分散球形シリカを直接添加することが最も有効である。単分散球形シリカは、トナー表面に保持された状態でクリーニングブレードの先端部(エッジ)に供給され、その後、トナー表面の単分散球形シリカは、クリーニングブレードとの摺擦のストレスでトナー表面から離脱し、クリーニングブレード先端部(特に、クリーニングブレードの先端部であって、該ブレードと像担持体との間の摺擦摩擦力により変形する変形部)に供給される。
単分散球形シリカの体積平均粒径が80nm未満の場合、クリーニングブレードの先端変形部に留まり難く、単分散球形シリカは安定した潤滑効果を発揮することができない。一方、単分散球形シリカの体積平均粒径が300nmを超えると、現像手段内において、攪拌ストレス等で容易にトナー表面から剥離し易くなり、有効にクリーニングブレードへ単分散球形シリカを供給出来なくなり、因って、長期に渡るクリーニングブレードの挙動安定化を図ることが出来なくなる。
また該単分散球形シリカは、単分散かつ球形であり、トナー表面に均一に分散させることが出来る。該単分散球形シリカを表面に備えるトナーは、現像手段内で機械的ストレスを受けてもトナー表面から該シリカを剥離し難い。
本実施形態における「単分散」は、体積平均粒径に対する標準偏差で把握出来る。標準偏差としては、D50v×0.22以下であることが望ましい。
比重測定は、ルシャテリエ比重瓶を用い、JIS K0061の5−2−1に準拠して行った。具体的な操作は、次の通りである。
1)ルシャテリエ比重瓶に約250mlのエチルアルコールを入れ、メニスカスが目盛りの位置にくるように調整した。
2)比重瓶を恒温水槽に浸し、液温が20.0±0.2℃になった時、メニスカスの位置を比重瓶の目盛りで正確に読み取った(読み取り精度は0.025mlとする)。
3)試料を約100g量り取り、その質量をWとした。量り取った試料を比重瓶に入れ泡を除いた。
4)比重瓶を恒温水槽に浸し、液温が20.0±0.2℃になった時、メニスカスの位置を比重瓶の目盛りで正確に読み取った(読み取り精度は0.025mlとする)。
5)次式により比重を算出した。
D=W/(L2−L1) ・・・・・式A
S1=D/0.9982 ・・・・・式B
上記式AおよびB中、Dは試料の密度(20℃)(g/cm3)、S1は試料の比重(20℃)、Wは試料の見かけの質量(g)、L1は試料を比重瓶に入れる前のメニスカスの読み(20℃)(ml)、L2は試料を比重瓶に入れた後のメニスカスの読み(20℃)(ml)、0.9982は、20℃における水の密度(g/cm3)である。
2)比重瓶を恒温水槽に浸し、液温が20.0±0.2℃になった時、メニスカスの位置を比重瓶の目盛りで正確に読み取った(読み取り精度は0.025mlとする)。
3)試料を約100g量り取り、その質量をWとした。量り取った試料を比重瓶に入れ泡を除いた。
4)比重瓶を恒温水槽に浸し、液温が20.0±0.2℃になった時、メニスカスの位置を比重瓶の目盛りで正確に読み取った(読み取り精度は0.025mlとする)。
5)次式により比重を算出した。
D=W/(L2−L1) ・・・・・式A
S1=D/0.9982 ・・・・・式B
上記式AおよびB中、Dは試料の密度(20℃)(g/cm3)、S1は試料の比重(20℃)、Wは試料の見かけの質量(g)、L1は試料を比重瓶に入れる前のメニスカスの読み(20℃)(ml)、L2は試料を比重瓶に入れた後のメニスカスの読み(20℃)(ml)、0.9982は、20℃における水の密度(g/cm3)である。
また、一次粒子径およびその標準偏差測定は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(HORIBA LA−910)を用いて行った。
本実施形態における「球形」は、Wadellの球形化度で把握出来る。本実施形態における外添剤(単分散球形シリカ)の球形化度は、好ましくは0.6以上であり、より好ましくは0.8以上である。また、球形化度は、Wadellの真の球形化度を採用し、以下の式(2)に準じて計算した。
球形化度Ψ=S’/S ・・・・・(2)
上記式(2)中、S’は、実際の粒子と同じ体積を有する球の表面積を表し、平均粒径の値から計算により求めた。また、Sは、実際の粒子の表面積であり、島津粉体比表面積測定装置SS−100型を用いて測定されるBET比表面積の値で代用した。
球形化度Ψ=S’/S ・・・・・(2)
上記式(2)中、S’は、実際の粒子と同じ体積を有する球の表面積を表し、平均粒径の値から計算により求めた。また、Sは、実際の粒子の表面積であり、島津粉体比表面積測定装置SS−100型を用いて測定されるBET比表面積の値で代用した。
本実施形態で用いられる単分散球形シリカの屈折率は1.5前後である。単分散球形シリカの粒径を比較的大きくしても、光散乱による透明度の低下、特にOHP上への画像作成時のPE値等に影響を及ぼさないため、好ましいトナーの外添剤である。
他の代表的な無機微粒子として、酸化チタン(比重4.2、屈折率2.6)、アルミナ(比重4.0、屈折率1.8)、酸化亜鉛(比重5.6、屈折率2.0)を挙げることができるが、これらは何れも比重が高い。従って、シール効果を有効に発現することのできる粒径(80nm以上)の無機微粒子を外添剤として使用すると、該外添剤は、現像手段内においてトナーから剥離し易いものとなる。
単分散球形シリカの比重が1.9より大きくなると、該シリカは、現像手段内において受ける攪拌ストレスにより、トナー表面から剥がれ易くなる。この場合、該シリカをクリーニングブレードの先端部に供給することが出来なくなる。また該シリカの比重が1.3未満であっても、トナー表面から該シリカが剥離し易くなる。該シリカが凝集分散し、トナー表面に該シリカの穂立ちが不均一に形成される。その為、トナー表面には部分的に穂立ちによる凸部が形成され、該凸部にストレスが加わり易くなり、凸部を形成する該シリカが剥離するものと推測される。
単分散球形シリカはゾルゲル法によって製造できる。該単分散球形シリカの粒径、粒度分布(単分散)、形状(球形形状)は、ゾルゲル法の加水分解、縮重合工程において、アルコキシシラン、アンモニア、アルコール、水の質量比、反応温度、撹拌速度、供給速度を調節することによって、自由に制御することが可能である。
ゾルゲル法による具体的な単分散球形シリカの製造方法は以下の通りである。先ず、テトラメトキシシラン、水、アルコールからなる溶液中に、アンモニア水溶液を少しずつ滴下し、溶液を撹拌して、反応を進行させる。次に反応により得られたシリカゾル懸濁液を遠心分離し、該懸濁液を、湿潤シリカゲル、アルコール、アンモニア水に分離する。得られた湿潤シリカゲルに溶剤を加え、該シリカゲルをゾル(シリカゾル)にし、シリカゾルに疎水化処理剤を加え、シリカの表面に疎水化処理を施す。その後、疎水化処理を施したシリカゾルから溶媒を除去し、シリカゾルを乾燥し、シーブすることによって、所望の単分散球形シリカを得ることができる。なお、得られた単分散球形シリカに、再度疎水化処理を施しても良い。
上記疎水化処理剤としては、一般的な水溶性のシラン化合物を用いることが出来る。該シラン化合物としては、化学構造式RaSiX(4-a)(式中、aは0〜3の整数であり、Rは水素原子、アルキル基及びアルケニル基等の有機基を表し、Xは塩素原子、メトキシ基およびエトキシ基等の加水分解性基を表す。)で表される化合物を使用することが出来る。例えば、クロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤の何れの種類のシラン化合物を使用出来る。
上記シラン化合物としては、例えば、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、N,O−(ビストリメチルシリル)アセトアミド、N,N−ビス(トリメチルシリル)ウレア、tert−ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等を使用することが出来る。本実施形態において、ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等が特に好ましいシラン化合物(疎水化処理剤)である。
本実施形態において、トナーの外添剤として、潤滑剤を使用してもよい。該潤滑剤としては、グラファイト、二硫化モリブデン、滑石、脂肪酸等の固体潤滑剤;ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等のような脂肪族アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等のような植物系ワックス;ミツロウのような動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等のような鉱物、石油系ワックス;及びそれらの変性物等を使用することが出来る。これらは単独あるいは2種以上組み合わせて使用することができる。該潤滑剤は、上記単分散球形シリカ等の外添剤と併用しても良く、あるいは上記単分散球形シリカ等の外添剤に代えて使用しても良い。併用する場合、単分散球形シリカ等の外添剤の中に、上記潤滑剤を含浸、包含させて使用してもよい。
本実施形態において、外添剤はトナー100質量部に対して、0.5〜4質量部添加される。外添剤の添加量が0.5質量部未満であると、現像手段内において、トナーの流動性が低下し、トナーの滞留室から回収室への供給が困難になる場合がある。一方、4質量部を超えて添加されると、外添剤がトナー表面に不均一に付着し易くなる。故に、トナーの流動性が変化し易くなり、トナーの流動性を制御することが困難となる。
〔現像剤〕
本実施形態に係る現像剤は上記トナーを使用するものである。現像剤は、1成分現像剤でも、2成分現像剤でもよいが、好ましくはトナーとキャリアを組み合わせた2成分現像剤である。使用されるキャリアは、特に制限されるものではなく、公知のキャリアを適用することができる。具体的には、例えば、鉄粉、ガラスビーズ、フェライト粉、ニッケル粉、マグネタイト粉や、これらの粉末の表面に樹脂コーティングを施した樹脂被覆粉末、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させた樹脂分散型キャリア等がある。特に、樹脂被覆粉末をキャリアとして使用することが好ましい。
本実施形態に係る現像剤は上記トナーを使用するものである。現像剤は、1成分現像剤でも、2成分現像剤でもよいが、好ましくはトナーとキャリアを組み合わせた2成分現像剤である。使用されるキャリアは、特に制限されるものではなく、公知のキャリアを適用することができる。具体的には、例えば、鉄粉、ガラスビーズ、フェライト粉、ニッケル粉、マグネタイト粉や、これらの粉末の表面に樹脂コーティングを施した樹脂被覆粉末、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させた樹脂分散型キャリア等がある。特に、樹脂被覆粉末をキャリアとして使用することが好ましい。
ここで、樹脂被覆粉末の表面をコーティングする樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類;ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等のビニルピリジン類;ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロピルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有モノマー;等の単独重合体、または2種以上のモノマーからなる共重合体等が挙げられる。更に、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等のシリコーン類;ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類;エポキシ樹脂;ポリウレタン樹脂;ポリアミド樹脂;セルロース樹脂;ポリエーテル樹脂;ポリカーボネイト樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は1種単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
以下、本発明を実施例で具体的に説明する。なお以下に示される実施例によって本発明の内容は制限されるものではない。
〔感光体の調製〕
(感光体A)
4質量部のポリビニルブチラール樹脂(エスレックBM−S、積水化学社製)を溶解したn−ブチルアルコール170質量部に、有機ジルコニウム化合物(アセチルアセトンジルコニウムブチレート)30質量部および有機シラン化合物(γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)3質量部を添加、混合撹拌して、下引き層(中間層)形成用の塗布液を得た。この塗布液をホーニング処理により粗面化された外径40mmのアルミニウム支持体の上に浸漬塗布し、室温で5分間風乾を行った後、支持体を10分間で50℃に昇温し、50℃、85%RH(露点47℃)の恒温恒湿槽中に入れて、20分間加湿硬化促進処理を行った。その後、熱風乾燥機に入れて170℃で10分間乾燥を行い、下引層を形成した。
(感光体A)
4質量部のポリビニルブチラール樹脂(エスレックBM−S、積水化学社製)を溶解したn−ブチルアルコール170質量部に、有機ジルコニウム化合物(アセチルアセトンジルコニウムブチレート)30質量部および有機シラン化合物(γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)3質量部を添加、混合撹拌して、下引き層(中間層)形成用の塗布液を得た。この塗布液をホーニング処理により粗面化された外径40mmのアルミニウム支持体の上に浸漬塗布し、室温で5分間風乾を行った後、支持体を10分間で50℃に昇温し、50℃、85%RH(露点47℃)の恒温恒湿槽中に入れて、20分間加湿硬化促進処理を行った。その後、熱風乾燥機に入れて170℃で10分間乾燥を行い、下引層を形成した。
電荷発生材料として、塩化ガリウムフタロシアニンを用い、その15質量部、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニオンカーバイド社製)10質量部、およびn−ブチルアルコール300質量部からなる混合物をサンドミルにて、4時間分散した。得られた分散液を、上記下引層上に浸漬塗布し、乾燥して膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
次に、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン40質量部と、ビスフェノールZポリカーボネート樹脂(質量平均分子量40,000)60質量部と、テトラビドロフラン280質量部およびトルエン120質量部に充分に溶解混合した後、4フッ化エチレン樹脂粒子10質量部を加え、さらに混合した。この際、室温を25℃に設定し、混合工程における液温度を、25℃に保った。その後、ガラスビーズを用いたサンドグラインダーにて分散し、4フッ化エチレン樹脂粒子分散液を調製した。この際、サンドグラインダーのベッセルに24℃の水を流し、分散液の温度を50℃に保持した。得られた塗布液を上記電荷発生層の上に浸漬塗布し、乾燥することによって、膜厚28μmの電荷輸送層を有する感光体Aを得た。
(感光体B)
N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン40質量部と、ビスフェノールZポリカーボネート樹脂(質量平均分子量40,000)60質量部とをテトラヒドロフラン235質量部、およびモノクロロベンゼン100質量部に充分に溶解混合して塗布液を得た。該塗布液を上記感光体Aと同様な手順で、電荷発生層まで塗布したアルミニウム支持体上に浸漬塗布し、乾燥することによって、膜厚28μmの電荷輸送層を有する感光体Bを得た。
N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン40質量部と、ビスフェノールZポリカーボネート樹脂(質量平均分子量40,000)60質量部とをテトラヒドロフラン235質量部、およびモノクロロベンゼン100質量部に充分に溶解混合して塗布液を得た。該塗布液を上記感光体Aと同様な手順で、電荷発生層まで塗布したアルミニウム支持体上に浸漬塗布し、乾燥することによって、膜厚28μmの電荷輸送層を有する感光体Bを得た。
〔外添剤の調製〕
外添剤として、球形単分散シリカを調製した。ゾルゲル法で得られたシリカゾルにヘキサメチルジシラザン処理を行い、その後、処理したものを乾燥、粉砕することによって、比重1.50、球形化度Ψ=0.85、体積平均粒子径D50=135nm(標準偏差=29nm<D50×0.22=29.7nm)の球形単分散シリカを得た。
外添剤として、球形単分散シリカを調製した。ゾルゲル法で得られたシリカゾルにヘキサメチルジシラザン処理を行い、その後、処理したものを乾燥、粉砕することによって、比重1.50、球形化度Ψ=0.85、体積平均粒子径D50=135nm(標準偏差=29nm<D50×0.22=29.7nm)の球形単分散シリカを得た。
〔樹脂分散液の製造〕
(樹脂分散液1の製造)
スチレン 370質量部
n−ブチルアクリレート 30質量部
アクリル酸 6質量部
ドデカンチオール 24質量部
4臭化炭素 4質量部
以上の成分を混合溶解したものを、フラスコ中において、非イオン性界面活性剤ノニポール400の6質量部およびアニオン性界面活性剤ネオゲンSCの10質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものに分散、乳化し、10分ゆっくりと混合しながら、過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入し、窒素置換をおこなった。その後、該フラスコを攪拌しながらオイルバス内で内容物が70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。以上のようにして、中心径155nm、ガラス転移点59℃、重量平均分子量12000の樹脂分散液を得た。
(樹脂分散液1の製造)
スチレン 370質量部
n−ブチルアクリレート 30質量部
アクリル酸 6質量部
ドデカンチオール 24質量部
4臭化炭素 4質量部
以上の成分を混合溶解したものを、フラスコ中において、非イオン性界面活性剤ノニポール400の6質量部およびアニオン性界面活性剤ネオゲンSCの10質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものに分散、乳化し、10分ゆっくりと混合しながら、過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入し、窒素置換をおこなった。その後、該フラスコを攪拌しながらオイルバス内で内容物が70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。以上のようにして、中心径155nm、ガラス転移点59℃、重量平均分子量12000の樹脂分散液を得た。
(樹脂分散液2の製造)
スチレン 280質量部
n−ブチルアクリレート 120質量部
アクリル酸 8質量部
以上の成分を混合溶解したものを、フラスコ中において、非イオン性界面活性剤ノニポール400の6質量部およびアニオン性界面活性剤ネオゲンSCの12質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものに分散、乳化し、10分ゆっくりと混合しながら、過硫酸アンモニウム3質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入し、窒素置換をおこなった。その後、該フラスコを攪拌しながらオイルバス内で内容物が70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。以上のようにして、中心径105nm、ガラス転移点53℃、重量平均分子量550000の樹脂分散液を得た。
スチレン 280質量部
n−ブチルアクリレート 120質量部
アクリル酸 8質量部
以上の成分を混合溶解したものを、フラスコ中において、非イオン性界面活性剤ノニポール400の6質量部およびアニオン性界面活性剤ネオゲンSCの12質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものに分散、乳化し、10分ゆっくりと混合しながら、過硫酸アンモニウム3質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入し、窒素置換をおこなった。その後、該フラスコを攪拌しながらオイルバス内で内容物が70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。以上のようにして、中心径105nm、ガラス転移点53℃、重量平均分子量550000の樹脂分散液を得た。
(着色剤分散液の製造)
カーボンブラック(キャボット製) 20質量部
アニオン性界面活性剤ネオゲンSC 2質量部
イオン交換水 78質量部
以上の成分を混合し、本田電子(株)製超音波洗浄機W−113にて発振周波数28kHzで10分間分散して着色剤分散液A1を得た。このサンプルの粒度分布を堀場製作所(株)製粒度測定装置LA−700で測定したところ体積平均粒径は150nmであった。
カーボンブラック(キャボット製) 20質量部
アニオン性界面活性剤ネオゲンSC 2質量部
イオン交換水 78質量部
以上の成分を混合し、本田電子(株)製超音波洗浄機W−113にて発振周波数28kHzで10分間分散して着色剤分散液A1を得た。このサンプルの粒度分布を堀場製作所(株)製粒度測定装置LA−700で測定したところ体積平均粒径は150nmであった。
カーボンブラックの替わりに、イエロー顔料PY180(クラリアント製)、シアン顔料PB15:3、マゼンタ顔料PB122(クラリアント製)を用いたこと以外はA1と同様に分散液A2、A3、A4を得た。
(離型剤分散液の製造)
パラフィンワックスHNP0190(融点85℃、日本精蝋) 200質量部
アニオン性界面活性剤ネオゲンSC 10質量部
イオン交換水 790質量部
以上の成分を95℃に加熱し、ゴーリンホモジナイザーで560×105N/m2の吐出圧力で乳化した後、急冷して、離型剤分散液を得た。このサンプルを堀場製作所(株)製粒度測定装置LA−700で測定したところ体積平均粒径は160nmであった。
パラフィンワックスHNP0190(融点85℃、日本精蝋) 200質量部
アニオン性界面活性剤ネオゲンSC 10質量部
イオン交換水 790質量部
以上の成分を95℃に加熱し、ゴーリンホモジナイザーで560×105N/m2の吐出圧力で乳化した後、急冷して、離型剤分散液を得た。このサンプルを堀場製作所(株)製粒度測定装置LA−700で測定したところ体積平均粒径は160nmであった。
(トナー粒子1の製造)
樹脂分散液1 180質量部
樹脂分散液2 80質量部
着色剤分散液A1 30質量部
離型剤分散液 30質量部
サニゾールB50 1.5質量部
以上の成分を丸型ステンレス製フラスコ中において、ウルトラタラックスT50で混合分散した後、撹拌しながら加熱用オイルバスで50℃まで加熱した。50℃で1時間保持した後、光学顕微鏡にて得られたものを観察し、約3μmの凝集粒子が生成していることを確認した。その後、これにネオゲンSCを3質量部を追加した後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら105℃まで加熱し、3時間保持した。冷却後、ろ過し、イオン交換水で充分洗浄、乾燥しトナー粒子1を得た。コールターカウンターでこの粒子の粒径を測定すると、体積平均粒径は3.1μmであった。また形状係数SF1=129であった。
樹脂分散液1 180質量部
樹脂分散液2 80質量部
着色剤分散液A1 30質量部
離型剤分散液 30質量部
サニゾールB50 1.5質量部
以上の成分を丸型ステンレス製フラスコ中において、ウルトラタラックスT50で混合分散した後、撹拌しながら加熱用オイルバスで50℃まで加熱した。50℃で1時間保持した後、光学顕微鏡にて得られたものを観察し、約3μmの凝集粒子が生成していることを確認した。その後、これにネオゲンSCを3質量部を追加した後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら105℃まで加熱し、3時間保持した。冷却後、ろ過し、イオン交換水で充分洗浄、乾燥しトナー粒子1を得た。コールターカウンターでこの粒子の粒径を測定すると、体積平均粒径は3.1μmであった。また形状係数SF1=129であった。
(トナー粒子11、トナー粒子12およびトナー粒子13の製造)
着色剤分散液A1の変わりに着色剤分散液A2、着色剤分散液A3、着色剤分散液A4を用いたこと以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子11、トナー粒子12およびトナー粒子13を得た。得られた粒子の体積平均径、D50vはそれぞれ3.2μm、3.2μm、3.1μmであった。また形状係数(SF1)は、それぞれ130、126、129および129であった。
着色剤分散液A1の変わりに着色剤分散液A2、着色剤分散液A3、着色剤分散液A4を用いたこと以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子11、トナー粒子12およびトナー粒子13を得た。得られた粒子の体積平均径、D50vはそれぞれ3.2μm、3.2μm、3.1μmであった。また形状係数(SF1)は、それぞれ130、126、129および129であった。
(トナー粒子2の製造)
上記トナー粒子1の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを4.0にしたこと以外は、トナー粒子1と同様の方法で、トナー粒子2を作製した。得られたトナー粒子2(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は120、体積平均粒径(D50v)は3.1μmであった。
上記トナー粒子1の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを4.0にしたこと以外は、トナー粒子1と同様の方法で、トナー粒子2を作製した。得られたトナー粒子2(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は120、体積平均粒径(D50v)は3.1μmであった。
(トナー粒子3の製造)
上記トナー粒子1の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを5.0にしたこと以外は、トナー粒子1と同様の方法で、トナー粒子3を作製した。得られたトナー粒子3(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は125、体積平均粒径(D50v)は3.3μmであった。
上記トナー粒子1の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを5.0にしたこと以外は、トナー粒子1と同様の方法で、トナー粒子3を作製した。得られたトナー粒子3(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は125、体積平均粒径(D50v)は3.3μmであった。
(トナー粒子4の製造)
トナー粒子1の製造における105℃の加熱温度を95℃、加熱時間を1時間にしたこと以外は、トナー粒子1と同様の方法でトナー粒子4を作製した。得られたトナー粒子4(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は145、体積平均粒径(D50v)は3.3μmであった。
トナー粒子1の製造における105℃の加熱温度を95℃、加熱時間を1時間にしたこと以外は、トナー粒子1と同様の方法でトナー粒子4を作製した。得られたトナー粒子4(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は145、体積平均粒径(D50v)は3.3μmであった。
(トナー粒子5の製造)
トナー粒子1の製造における105℃の加熱温度を90℃、加熱時間を2時間にしたこと以外は、トナー粒子1と同様の方法でトナー粒子5を作製した。得られたトナー粒子5(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は149、体積平均粒径(D50v)は3.4μmであった。
トナー粒子1の製造における105℃の加熱温度を90℃、加熱時間を2時間にしたこと以外は、トナー粒子1と同様の方法でトナー粒子5を作製した。得られたトナー粒子5(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は149、体積平均粒径(D50v)は3.4μmであった。
(トナー粒子6の製造)
トナー粒子1の製造において、サニゾールB50の配合量を2質量部、混合分散液の50℃での保持時間を2時間とし、ネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを4.0にしたこと以外は、トナー粒子1と同様の方法でトナー粒子6を作製した。得られたトナー粒子6(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は122、体積平均粒径(D50v)は5.6μmであった。
トナー粒子1の製造において、サニゾールB50の配合量を2質量部、混合分散液の50℃での保持時間を2時間とし、ネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを4.0にしたこと以外は、トナー粒子1と同様の方法でトナー粒子6を作製した。得られたトナー粒子6(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は122、体積平均粒径(D50v)は5.6μmであった。
(トナー粒子7の製造)
トナー粒子6の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを5.0にしたこと以外は、トナー粒子6と同様の方法でトナー粒子7を作製した。得られたトナー粒子7(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は127、体積平均粒径(D50v)は5.8μmであった。
トナー粒子6の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを5.0にしたこと以外は、トナー粒子6と同様の方法でトナー粒子7を作製した。得られたトナー粒子7(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は127、体積平均粒径(D50v)は5.8μmであった。
(トナー粒子8の製造)
トナー粒子6の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを5.5にしたこと以外は、トナー粒子6と同様の方法でトナー粒子8を作製した。得られたトナー粒子8(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は138、体積平均粒径(D50v)は5.7μmであった。
トナー粒子6の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを5.5にしたこと以外は、トナー粒子6と同様の方法でトナー粒子8を作製した。得られたトナー粒子8(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は138、体積平均粒径(D50v)は5.7μmであった。
(トナー粒子9の製造)
トナー粒子6の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを5.5にし、105℃の加熱温度を95℃にしたこと以外は、トナー粒子6と同様の方法でトナー粒子9を作製した。得られたトナー粒子9(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は143、体積平均粒径(D50v)は5.8μmであった。
トナー粒子6の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを5.5にし、105℃の加熱温度を95℃にしたこと以外は、トナー粒子6と同様の方法でトナー粒子9を作製した。得られたトナー粒子9(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は143、体積平均粒径(D50v)は5.8μmであった。
(トナー粒子10の製造)
トナー粒子6の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを6.5にし、105℃の加熱温度を90℃にしたこと以外は、トナー粒子6と同様の方法でトナー粒子10を作製した。得られたトナー粒子10(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は150、体積平均粒径(D50v)は5.7μmであった。
トナー粒子6の製造におけるネオゲンSC(3質量部)の追加時に0.4N硝酸水溶液で混合分散液のpHを6.5にし、105℃の加熱温度を90℃にしたこと以外は、トナー粒子6と同様の方法でトナー粒子10を作製した。得られたトナー粒子10(ブラックトナー)の形状係数(SF1)は150、体積平均粒径(D50v)は5.7μmであった。
〔現像剤の調製〕
(現像剤A)
上記トナー粒子1の100質量部に対し、上記のようにして得られた球形単分散シリカを1.48質量部添加し、ヘンシェルミキサーを用いて、10分間ブレンド(周速32m/s)した。さらに、それにシリカ(TS720、キャッボット社製)を1質量部加え、引き続き該ミキサーを用いて5分間ブレンド(周速20m/s)した。その後、得られたものを45μm網目のシーブを用いて、粗大粒子を除去し、外添剤を被覆したトナーを得た。得られたトナー6質量部と、キャリア(Docu Center Color 400CP キャリア、富士ゼロックス(株)社製)100質量を、V−ブレンダーを用い、40rpmで20分間撹拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより、現像剤Aを得た。
(現像剤A)
上記トナー粒子1の100質量部に対し、上記のようにして得られた球形単分散シリカを1.48質量部添加し、ヘンシェルミキサーを用いて、10分間ブレンド(周速32m/s)した。さらに、それにシリカ(TS720、キャッボット社製)を1質量部加え、引き続き該ミキサーを用いて5分間ブレンド(周速20m/s)した。その後、得られたものを45μm網目のシーブを用いて、粗大粒子を除去し、外添剤を被覆したトナーを得た。得られたトナー6質量部と、キャリア(Docu Center Color 400CP キャリア、富士ゼロックス(株)社製)100質量を、V−ブレンダーを用い、40rpmで20分間撹拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより、現像剤Aを得た。
(現像剤B)
上記現像剤Aの調製において、球形単分散シリカを1質量部添加すること以外は、同様にして現像剤Bを調製した。
上記現像剤Aの調製において、球形単分散シリカを1質量部添加すること以外は、同様にして現像剤Bを調製した。
(現像剤C)
上記現像剤Aの調製において、球形単分散シリカを3質量部添加すること以外は、同様にして現像剤Cを調製した。
上記現像剤Aの調製において、球形単分散シリカを3質量部添加すること以外は、同様にして現像剤Cを調製した。
(現像剤1〜現像剤13)
上記の方法により得られたそれぞれのトナー粒子を利用して、以下に示す製造方法により、各現像剤1〜13を調製した。なお得られた現像剤と、その製造に使用したトナーとの関係は、表3および表4に示した。
上記の方法により得られたそれぞれのトナー粒子を利用して、以下に示す製造方法により、各現像剤1〜13を調製した。なお得られた現像剤と、その製造に使用したトナーとの関係は、表3および表4に示した。
トナー粒子50質量部に対し、上記外添剤を、被覆率が20%となるように添加した。その後、外添剤が添加されたトナーをサンプルミルでブレンドし、45μmメッシュにて篩い分けを行った。更に、外添剤で被覆されたトナーを、トナー濃度が5質量%になるように、キャリアに添加し、V−型ブレンダーで20分間撹拌、混合した。その後、得られた、外添剤が被覆されたトナーと、現像剤の混合物を、177μmの網目を有するシーブにて篩い分けして、各現像剤を調製した。なおキャリアは、ポリメチルメタクリレート樹脂(質量平均分子量:85000、綜研化学製)が1質量%コーティングされた体積平均粒径50μmのフェライトキャリアである。
〔評価試験1〕
廃トナーを再利用するシステムを搭載した画像形成装置を用いて走行試験を行い、該画像形成装置のクリーニング性、クリーニングブレードの異音の有無、走行試験後のトナーの帯電性、転写性、帯電器(帯電手段)の汚れを評価した。ここで、該画像形成装置は、図8に示すようなタンデム方式のカラー画像形成装置60Aである。それぞれの像担持体(感光体)1Y、1M、1C、1Kには、現像手段5Y、5M、5C、5K、クリーニング手段11Y、11M、11C、11K、搬送手段10Y、10M、10C、10K、が備えられている。該画像形成装置は、中間転写体ベルト55を使用する中間転写方式を採用する。なお評価試験は、単色モードにて行い、高温高湿(28℃、80%RH)の条件下で、6万枚の走行試験を行った。
廃トナーを再利用するシステムを搭載した画像形成装置を用いて走行試験を行い、該画像形成装置のクリーニング性、クリーニングブレードの異音の有無、走行試験後のトナーの帯電性、転写性、帯電器(帯電手段)の汚れを評価した。ここで、該画像形成装置は、図8に示すようなタンデム方式のカラー画像形成装置60Aである。それぞれの像担持体(感光体)1Y、1M、1C、1Kには、現像手段5Y、5M、5C、5K、クリーニング手段11Y、11M、11C、11K、搬送手段10Y、10M、10C、10K、が備えられている。該画像形成装置は、中間転写体ベルト55を使用する中間転写方式を採用する。なお評価試験は、単色モードにて行い、高温高湿(28℃、80%RH)の条件下で、6万枚の走行試験を行った。
クリーニング手段としては、図3に示される態様のものが使用された。シール部材は、厚さ20μmのポリウレタン樹脂製のものを使用した。塞き止め部材は、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂製のものを使用した。結果は表1に示した。
実施例4については、200枚に1回、幅2cm、長さ10cmのトナーバンドを感光体の中央、奥、手前の3箇所に作製し、走行試験を行った。
トナーの帯電性の評価は、6万枚走行後の画像の背景部(非画像部)のカブリ濃度を測定し、その濃度のレベルを判定することにより行った。カブリ濃度はX−Rite社製の濃度測定器X−Rite404によって測定した。カブリの判定基準は以下の通りである。なお、カブリレベルの値が1を超えると、問題となる。
○:カブリ濃度≦0.5
△:0.5<カブリ濃度≦1.0
×:カブリ濃度>1.0
○:カブリ濃度≦0.5
△:0.5<カブリ濃度≦1.0
×:カブリ濃度>1.0
クリーニング性の確認は、クリーニングブレードのクリーニング性能をストレス条件下で評価を行うと共に、クリーニングブレードのエッジダメージを、レーザー顕微鏡(キーエンス株式会社製)により、エッジ先端部の摩耗量を測定した。判断基準は以下の通りである。
○:クリーニング性能問題なし。エッジ摩耗量は小。
△:クリーニング性能問題なし。エッジ摩耗量は大。
×:像担持体上の軸方向において、局所的にクリーニング不良が発生。
××:像担持体上の軸方向において、ほぼ全域に渡ってクリーニング不良が発生。
○:クリーニング性能問題なし。エッジ摩耗量は小。
△:クリーニング性能問題なし。エッジ摩耗量は大。
×:像担持体上の軸方向において、局所的にクリーニング不良が発生。
××:像担持体上の軸方向において、ほぼ全域に渡ってクリーニング不良が発生。
クリーニングブレードの異音の有無は、以下のようにして評価した(官能評価)。
○:異音が全く聞こえない。
△:軽微な異音を確認できる。
×:異音を確認できる。
○:異音が全く聞こえない。
△:軽微な異音を確認できる。
×:異音を確認できる。
転写性については、画像形成装置の転写効率を測定し、初期時の転写効率と走行後の転写効率の変化分を指標にし、以下の判断基準に基づき評価した。
○:転写性変化率<10%
△:10%≦転写変化率≦15%
×:転写変化率>15%
○:転写性変化率<10%
△:10%≦転写変化率≦15%
×:転写変化率>15%
帯電器の汚れの評価については、目視による官能評価を行った。
○:問題なし。汚れ無し。
△:若干問題有り。若干の汚れ有り。
×:問題有り。汚れ有り。
○:問題なし。汚れ無し。
△:若干問題有り。若干の汚れ有り。
×:問題有り。汚れ有り。
比較として、本実施形態に係るクリーニング手段を使用しない画像形成装置を使用して同様に画像評価を行った。結果は表1に示した。
本実施形態に係るクリーニング手段を使用する画像形成装置においては、トナー帯電性、クリーニング性、異音、転写性、帯電器の汚れの何れの評価においても、問題は見られなかった。一方、比較例においては、特に、クリーニング性、異音、帯電器の汚れの点において問題がみられた。
〔評価試験2〕
廃トナーを再利用するシステムを搭載した画像形成装置を用いて走行試験を行い、該画像形成装置のクリーニング性、クリーニングブレードの異音の有無、走行試験後のトナーの帯電性、転写性、帯電器(帯電手段)の汚れを評価した。ここで、該画像形成装置は、図1に示すような態様の画像形成装置である。該画像形成装置にて、6万枚の走行試験を行った。
廃トナーを再利用するシステムを搭載した画像形成装置を用いて走行試験を行い、該画像形成装置のクリーニング性、クリーニングブレードの異音の有無、走行試験後のトナーの帯電性、転写性、帯電器(帯電手段)の汚れを評価した。ここで、該画像形成装置は、図1に示すような態様の画像形成装置である。該画像形成装置にて、6万枚の走行試験を行った。
クリーニング手段としては、上記評価試験1と同様にして、図3に示される態様のものが使用された。シール部材は、厚さ20μmのポリウレタン樹脂製のものを使用した。塞き止め部材は、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂製のものを使用した。結果は表2に示した。評価の判断基準は上記評価試験1と同じである。
なお実施例6については、実施例4と同様にトナーバンドを作製し、走行試験を行った。
比較として、本実施形態に係るクリーニング手段を使用しない画像形成装置を使用して同様に画像評価を行った。結果は表2に示した。
本実施形態に係るクリーニング手段を使用する画像形成装置においては、トナー帯電性、クリーニング性、異音、転写性、帯電器の汚れの何れの評価においても、問題は見られなかった。一方、比較例においては、特に、クリーニング性、異音、帯電器の汚れの点において問題がみられた。
〔評価試験3〕
図1に示される画像形成装置を使用して、6万枚の走行試験を行い、上記トナー粒子1〜10(現像剤1〜10)のクリーニング性等を評価した。結果は表3に示した。
図1に示される画像形成装置を使用して、6万枚の走行試験を行い、上記トナー粒子1〜10(現像剤1〜10)のクリーニング性等を評価した。結果は表3に示した。
評価の結果より、本実施形態の画像形成装置には、形状係数SF1値が125以上の重合トナーを使用することが望ましいことが示唆される。なお、形状係数の値が145を超える場合であっても、クリーニング性能に影響を及ぼすことはない。しかし、撹拌等によりトナーが変形することに起因する転写性悪化の防止等の観点より、使用する重合トナーの形状係数が制限される場合がある。なお、本実施形態において、重合トナーの体積平均粒径が、2μm〜7μmの範囲であれば、問題なく使用することができる。
〔評価試験4〕
図8に示される画像形成装置を用い、カラーモードにて、走行試験を行い、クリーニング性能等の評価を行った。結果は表4に示した。
図8に示される画像形成装置を用い、カラーモードにて、走行試験を行い、クリーニング性能等の評価を行った。結果は表4に示した。
該画像形成装置は、カラーモードにおいても良好なクリーニング性能等を発揮することがわかった。
1 像担持体(感光体)、11 クリーニング手段、20 滞留室、21 トナー回収室、29 クリーニングブレード、30 シール部材、31 塞き止め手段、50 トナー通路、60 画像形成装置。
Claims (1)
- 少なくとも像担持体と、
該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
静電潜像を現像して像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、
像担持体上のトナー像を被転写体に転写する転写手段と、
転写後の像担持体表面の残留トナーを除去し、回収するクリーニング手段と、
クリーニング手段により回収されたトナーを現像手段に搬送する搬送手段
を備える画像形成装置であって、
該クリーニング手段は、
少なくとも像担持体表面上を摺接し、残留トナーを掻き落とすためのクリーニングブレードと、
掻き落とされたトナーをクリーニングブレードの先端に一時的に滞留させる滞留室と、
滞留室に隣接し、滞留室よりトナーが供給されるトナー回収室を備え、
該滞留室とトナー回収室の間には、少なくとも1つのトナーを通過させるためのトナー通路を有することを特徴とする画像形成装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008233144A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成装置 |
JP2018163225A (ja) * | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 富士ゼロックス株式会社 | 画像形成装置 |
US10871743B2 (en) | 2018-12-21 | 2020-12-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Cleaning device for removing a developer, process cartridge and image forming apparatus |
-
2005
- 2005-03-11 JP JP2005069060A patent/JP2006251483A/ja active Pending
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