JP2007047738A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

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文浩 佐々木
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正彦 石川
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賢 望月
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昭宏 小番
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Abstract

【課題】定着部材表面からクリーニング部材に一旦、移行したトナーが、クリーニング部材上で熱劣化を受けて、逆に定着部材表面に移行しないようにして記録部材へのオフセットを未然に防止する画像形成装置および方法を提供すること。
【解決手段】少なくとも定着部材11と加圧部材12からなる定着装置により記録部材上の未定着トナー像を熱及び圧力を付与して定着する画像形成装置であって、前記定着部材11表面をクリーニングするクリーニング部材13、14が、前記定着部材表面に複数個重ね合わせて配置され、かつ、シリコーンオイル塗布部材を介して又は介さずに前記定着部材11表面に当接することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真方式によるトナー像を記録部材上に圧着加熱して定着する画像形成装置および画像形成方法に関し、さらに詳しくは定着部材表面をクリーニングする画像形成装置および画像形成方法に関する。
電子写真方式におけるトナー像の定着には熱ローラによる圧着加熱方式が一般に行われているが、近年、省エネに基づく定着方法が基本的な考え方とされるようになった。この省エネ定着には低温定着が必須であり、低温定着には低温で定着するトナーが必要である。ところが低温で定着するトナーとするためには必然的に低分子量の材料にせざるをえないため、トナーと接触する定着部材表面にトナーが付着する、いわゆるオフセットが発生しやすくなる。この低温定着とオフセットは相反する現象である。そのため、定着部材表面には耐熱性でかつ離型性の優れたシリコーンゴムや、フッ素樹脂等による被覆層が設けられている。
しかし、このような被覆層があってもトナーの付着を完全に防止することはできず、目に見えない微少なオフセットが発生しやすい。そのため被覆層に付着したトナーをクリーニングするために定着部材料表面(加圧ローラ表面も同じ)にはクリーニング部材を設けることが必要となる。
そのクリーニング部材には、耐熱性に優れた材料から選択された金属ローラ、ウエッブ等が使われている。しかし、多くの複写を繰り返すと、このクリーニング部材には大量のトナーが付着してくる。そして、このクリーニング部材上でクリーニングされたトナーは熱劣化が促進され、さらにクリーニングする容量が一杯になると、トナーが定着部材の表面に逆に移行して、さらにそのトナーが記録部材に移行して記録部材の汚れを発生し複写品質を著しく低下させる。
従来、このような問題に関わる技術として、クリーニングウエッブを用いて定着部材表面をクリーニングする方法であって、記録部材の厚さを検知し、その情報に基づいてクリーニングウエッブを定着部材と接離するようにし、様々な厚さの記録材に対して定着部材のクリーニング性能を保証するとともに定着部材表面の傷を防止する発明がある(例えば特許文献1参照)。
また、同様にクリーニングウエッブを用いる定着装置であって、加圧ローラのオイル除去ブレードとクリーニングウエッブを一体的に構成し、定着装置本体に対して着脱可能にして、加圧ローラ表面に設けられる離型剤払拭手段及びクリーニングウエッブのメンテナンス性を向上させる発明がある(例えば特許文献2参照)。
また、クリーニングローラを用いて定着部材表面をクリーニングする方法において、複数種類のトナーを使用して画像形成する場合の定着装置であって、オフセットした複数種類のトナーをすべて良好にクリーニングするために各クリーニング部材が複数種類のトナーのうち互いに異なる特定のトナーに対して特に良好なクリーニング性能を有する複数のクリーニング部材を設ける発明がある(例えば特許文献3参照)。
また、加熱ローラと加圧ローラとを有し、加熱ローラに接触し加熱ローラ表面のクリーニングとオイル塗布を行うクリーニングウエッブ装置を備えた定着クリーニング装置であって、ウエッブを加熱ローラに押し当てる押圧手段と、使用済みのウエッブを巻き取る巻き取り手段と、未使用ウエッブを保持供給する保持供給ローラを備え、該保持供給ローラが前記加熱ローラに圧接している押圧供給ローラを手段として用い、ウエッブ押圧変動を抑え、オイル供給を一定にできるようにして、クリーニング性能の高い長寿命のウエッブ方式の定着クリーニング装置が提案されている(特許文献4参照)。
しかしながら、上述したいずれの手段も記録部材へのオフセットを未然に防止する点で十分とはいえない。
一方、トナーの性能面からの提案として、定着部材と当接するクリーニング部材からトナーが溶け出して転写材が汚染されるのを防止するため、トナーの動的弾性率及び損失弾性率を規定する案がある(例えば特許文献5参照)が、長期使用によるクリーニング部材へのトナーの蓄積を回避することは容易ではない。
特開平9−080956号公報 特開平9−022215号公報 特許第3128175号公報 特開2002−189374号公報 特許第2756367号公報
本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、定着部材表面からクリーニング部材に一旦、移行したトナーが、クリーニング部材上で熱劣化を受けて、逆に定着部材表面に移行しないようにして記録部材へのオフセットを未然に防止する画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、少なくとも定着部材と加圧部材とからなる定着装置により、記録部材上の未定着トナー像を、熱及び圧力を付与して定着する画像形成装置であって、定着部材表面または加圧部材表面の少なくとも一方をクリーニングするクリーニング部材が、定着部材上に複数個重ね合わせて配置され、かつ、定着部材表面に当接して定着部材表面または加圧部材表面の少なくとも一方をクリーニングすることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、クリーニング部材は、シリコーンオイル塗布部材を介して定着部材表面に当接することを特徴とする。
請求項1、2に記載の画像形成装置によれば、定着装置の定着部材表面にクリーニング部材を複数個重ねて設けてあるので、定着部材表面と接触しているクリーニング部材上のトナーを速やかに次のクリーニング部材に移行することができ、クリーニング部材上で長時間滞留することにより発生する定着部材表面へのトナーの逆転写を防止することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の画像形成装置において、クリーニング部材は複数個のクリーニングローラであって、定着部材表面に当接する第1のクリーニングローラと第1のクリーニングローラに当接する第2のクリーニングローラとを有し、第2のクリーニングローラは、軸方向で全幅ないし非通紙面に相当する部分の少なくとも一部分が第1のクリーニングローラと圧接し、通紙面に相当する部分では微小な隙間を有することを特徴とする。
請求項3に記載の画像形成装置によれば、第1のクリーニングローラと第2のクリーニングローラの通紙面に相当する部分には微小の隙間を設けてあることから、第1のクリーニングローラから第2のクリーニングローラへ熱が奪われ、定着部材の温度が低下して転写材へのトナーの定着性が低下してしまうのを防止することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、クリーニング部材は複数個のクリーニングローラであって、前記定着部材表面に当接する第1のクリーニングローラと前記第1のクリーニングローラに当接する第2のクリーニングローラとを有し、前記第2のクリーニングローラの中央部外径Xとローラ端部外径Yが、X>Yの関係にあって、ローラ中央部よりローラ端部に行くにしたがって第1のクリーニングローラとの隙間が大きくなることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、クリーニング部材は複数個のクリーニングローラであって、前記定着部材表面に当接する第1のクリーニングローラと前記第1のクリーニングローラに当接する第2のクリーニングローラとを有し、第2のクリーニングローラの中央部分はローラ軸方向の最大長の1/3の幅が直線形状でローラ両端部の1/3の幅がテーパ−形状としたことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項3から5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、第2のクリーニングローラは、表面の離型性が第1のクリーニングローラと同等もしくはそれより劣ることを特徴とする。
請求項6に記載の画像形成装置によれば、第2のクリーニングローラの表面の離型性は、第1のクリーニングローラのそれと同等もしくはそれより劣ることから、第2のクリーニングローラから第1のクリーニングローラへの逆オフセットを防止することができる。
請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、第1のクリーニングローラ以外の複数個のクリーニングローラは、軸受けが金属で構成され、軸受けを介して側板に保持されていることを特徴とする。
請求項7に記載の画像形成装置によれば、第1のクリーニングローラ以外における複数個のクリーニングローラの軸受けは、金属からなり、該軸受けを介して該クリーニンローラが側板に保持されていることから、第2のクリーニングローラ上の熱は軸受けを介して側板に伝わるので第2のクリーニングローラの両側温度が低くなり、それに伴ってローラ全体の温度も低くなるので、クリーニングされたトナーを速やかに次のローラに移行しやすくすることができる。
請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか1項に記載の画像形成装置において、クリーニングローラの少なくとも一つは冷却手段により冷却されていることを特徴とする。
請求項8に記載の画像形成装置によれば、クリーニングローラの少なくとも一つは冷却手段により冷却されていることから、トナー粘度が低くなり、逆オフセットが生じなく、クリーニングされたトナーを速やかに次のローラに移行しやすくすることができる。
請求項9に記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載の画像形成装置において、定着装置は、定着ローラと加圧ローラとのローラ対で構成され、クリーニング部材が定着ローラ上に配置されていることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載の画像形成装置において、定着装置は、駆動ローラ(A)と、従動ローラ(B)と、駆動ローラ(A)と従動ローラ(B)との間の下方に配置され少なくとも発熱体を具備する加熱体(C)と、駆動ローラ(A)と従動ローラ(B)と加熱体(C)とに張り渡され駆動ローラ(A)の回転により回転する無端状のベルトと、ベルトを介して加熱体(C)に圧接して定着ニップ領域を形成する加圧ローラとから構成され、クリーニング部材が駆動ローラ(A)上または従動ローラ(B)上にベルトを介して配置されていることを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載の画像形成装置において、定着装置は、定着ローラと、定着ローラと平行に配置された支持ローラと、定着ローラと支持ローラとに張り渡された無端状のベルトと、ベルトを介して定着ローラに圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラとから構成され、クリーニング部材が定着ローラ上にベルトを介して配置されていることを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載の画像形成装置において、定着装置は、誘導加熱手段の電磁誘導により加熱される加熱ローラと、加熱ローラと平行に配置された定着ローラと、加熱ローラと定着ローラとに張り渡され、加熱ローラにより加熱されると共に、加熱ローラと定着ローラとのうち少なくともいずれか一方のローラの回転により回転する無端状のベルトと、ベルトを介して定着ローラに圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラとからなり、クリーニング部材が定着ローラ上にベルトを介して配置されていることを特徴とする。
請求項8から12に記載のローラ定着、サーフ定着、ベルト定着、誘導加熱定着のいずれの加熱加圧方式による画像形成装置によっても、複数個重ねたクリーニング部材により逆オフセットを発生させない画像形成を行うことができる。
請求項13に記載の発明は、請求項1から12のいずれか1項に記載の画像形成装置において、使用されるトナー粒子が少なくとも結着樹脂および電荷制御剤を有する母体粒子に外添剤を添加してなり、かつ、トナー粒子のガラス転移温度(Tg)は45〜65℃であることを特徴とする。
請求項13に記載の画像形成装置によれば、使用されるトナー粒子が少なくとも結着樹脂および電荷制御剤からなる母体粒子に外添剤を添加してなり、かつ、トナー粒子のガラス転移温度(Tg)は45〜65℃であることから、オフセットが発生しないのみか、十分な定着性が得られ、4色のトナーによる2次色の発色のよいカラー画像を得ることができる。
請求項14に記載の発明は、請求項1から13のいずれか1項に記載の画像形成装置において、未定着トナー像は転写材の表面に転写して、未定着トナー像を有する転写材は、熱及び圧力を付与する定着部へ搬送し、転写材上の未定着トナー像を定着して、転写材の表面に定着されたトナー画像を形成し、前記トナー画像を表面に有する転写材は再び転写材を給紙部にもどし、前記転写材の裏面に再度、未定着トナー像を転写し、裏面に未定着トナー像を有する転写材を定着部へ搬送し、転写材の裏面上にある未定着トナー像は定着手段によって定着して、転写材の表面及び裏面にトナー画像を有することを特徴とする。
請求項15に記載の発明は、請求項1から14に記載の画像形成装置を用いて、定着部材表面または加圧部材表面の少なくとも一方をクリーニングする工程を有することを特徴とする画像形成方法であることを特徴とする。
請求項15に記載の画像形成方法の発明によれば、上記した請求項1から14のいずれか1項に記載された画像形成装置の効果が得られる。
このように、本発明の画像形成装置および画像形成方法によれば、定着装置の定着部材表面にクリーニング部材を複数個重ねて設けてあるので、定着部材表面と接触しているクリーニング部材上のトナーを速やかに次のクリーニング部材に移行することができ、クリーニング部材上で長時間滞留することにより発生する定着部材表面へのトナーの逆転写を防止することが可能となる。
本発明は、定着装置の定着部材表面にクリーニング部材を複数個重ねて設け、定着部材表面と接触しているクリーニング部材上のトナーを速やかに次のクリーニング部材に移行するようにしたものである。このようにクリーニング部材を複数個重ねて設けることにより、定着部材表面と直接接触しているクリーニング部材上のトナーは次のクリーニング部材へ移行していくので、クリーニング部材上のトナーが、長時間、定着部材と接触している間に熱劣化を起こし、定着部材表面へ逆転写してくる問題を解決することができる。
クリーニング部材として金属ローラを例に取ると、定着部材表面に第1の金属ローラを当接する。その第1の金属ローラに第2の金属ローラを当接させる。必要に応じて第3、第4の金属ローラを当接させても良い。この第2のクリーニングローラは第1のクリーニングローラの軸方向で全幅が圧接ないし非通紙面に相当する部分の少なくとも一部分が第1のクリーニングローラに圧接するとともに通紙面に相当する部分では微小の隙間を有するようにする。
その隙間は10μmないし2.5mmが好ましい。10μm以下では第1のクリーニングローラの熱を第2のクリーニングローラが奪いやすく、2.5mm以上ではトナーの移行がスムーズにいかない。より好ましくは15μmないし2.0mmである。この微小の隙間を有することで第1のクリーニングローラから第2のクリーニングローラへ熱が奪われて定着部材の温度が低下してしまうのを防止することができる。
以上のような構成にすることにより定着部材と接触している第1の金属ローラからなるクリーニング部材上のトナーを速やかに第2の金属ローラからなるクリーニング部材に移行することができる。
また、第1、第2と定着部材表面から離れるに従い、クリーニングローラの離型性(トナーの付き易さ)を同等ないし劣る材料にする。具体的には第1の金属ローラ表面はフッ素樹脂で被覆し、第2の金属ローラは金属そのもの(被覆なし)にして第2から第1への逆オフセットを防止する。
また、定着部材表面から離れるに従い、クリーニングローラの熱容量を同等ないし大きくする。具体的にはローラの重量と比熱が異なるアルミニウム、鉄、銅ステンレス等の材料を使用して任意の組み合わせを選択する。第2のクリーニングローラ以降の熱容量を大きくすればそれ以降のクリーニングローラの温度は高くなり難い。そのため第2以降のクリーニングローラは定着部材よりローラ温度が低くなるのでトナーの移行は最終クリーニング部材へスムーズに行われる。
また、第2以降のクリーニングローラの軸受けは、少なくとも1対が金属からなり、該軸受けを介して側板に軸支されクリーニングローラを保持する。その結果、クリーニングローラ上の熱は軸受け部を介して(ベアリングを介して)側板部材に伝わるのでクリーニングローラの両側の温度が低くなり、それに伴いローラ全体の温度も低くなる。これによりクリーニングされたトナーは速やかに次のローラに移行されやすくなる。ここで、第1のクリーニングローラの軸受けも金属製にするとクリーニングローラ上の熱は軸受け部のベアリングを介して側板部材に伝わるのでクリーニングローラの両側の温度が低くなってくる。そのために定着ローラ表面から温度を奪い、定着不良を発生させる要因となり好ましくない。
また、クリーニング部材の少なくとも一つは冷却手段により冷却され、望ましくは第2のクリーニングローラ以降のクリーニングローラで行われ、定着部材の温度が下がらない範囲で極力冷却する。冷却することによりトナー粘度が低くなりクリーニングされたトナーは速やかにローラに移行しやすくなる。
また、トナーの樹脂をポリエステルやポリオールにすると低温定着を可能にして良好な画像及び定着品質が得られる。
また、キャリア芯材に被覆層を設けることにより、低温定着トナーであってもキャリア表面へのトナーの付着を防止し、長期安定した画像品質を得ることができる。
また、定着装置の定着方式には、雰囲気定着、ローラ定着、ベルト定着、オンデマンド定着等があるが、本発明による複数個重ね合わせたクリーニング部材は、ローラ定着、サーフ定着、ベルト定着、誘導加熱定着(IH)に好ましく適用することができる。
ここで、図9により定着装置の定着部材と通紙サイズに関して述べると、最大通紙サイズがA4横送りでの給紙の場合、A4紙の幅は297mmであるので少なくともこの幅の定着部材が必要となる(図9のAの部分)。この定着部にA4横送りに代えて、B4紙を縦方向に収納したカセットを指定して複写を行うと、B4紙が定着部を通過する際、B4紙の幅は257mmである(図9のBの部分)ので、297mm−257mm=40mm(サイド各20mm、図9のCの部分)は非通紙面となる。同じようにA4紙を縦方向に収納したカセットを指定して複写を行うと、A4紙が定着部を通過する際、A4紙の幅は210mmであるので、297mm−210mm=87mm(サイド各43.5mm、図9のCの部分)は非通紙面となる。
例えば定着部がローラ定着であると、軸方向にローラ温度は任意の温度に設定され、サーミスタによりローラ軸方向に表面温度がコントロールされている(一般には130〜200℃の範囲)。従って、非通紙面は紙によって熱がローラから奪われないので通紙面より温度が5〜30℃程度上昇してしまう。そのため定着部材上の非通紙面に当接しているクリーニングローラ上のトナーは熱による劣化が促進され、このトナーが定着部材上に逆オフセットとして発生するようになる。
そのため定着部材上に直接接触しているクリーニング部材上のトナーを速やかに次のクリーニング部材に移行させて定着部材上のクリーニング部材を常にクリーンにして逆オフセットを発生させないようにするのが本発明の考え方である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図4は定着ローラ1と加圧ローラ2のローラ対から構成された一般的なローラ定着の定着装置である。各ローラの表面には耐熱離型層4が設けられている。耐熱離型層にはシリコーンゴム(低温加硫シリコーンゴム、室温加硫シリコーンゴム、高温加硫シリコーンゴム等)フッ素ゴム、4フッ化エチレン樹脂、4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合樹脂、4フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂、4フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体などのものを任意に選んだものから単層または複層の構造にして設けられる。ゴム層の硬度は20〜80度(JIS K6301)、より好ましくは25〜75度であり、ゴム弾性体層の層厚は0.25〜20mm、より好ましくは0.85〜17mmである。これらの層はアルミニウム、ステンレス、鉄、銅等の金属性中空ローラ芯の外周面に設けられる。定着ローラ、加圧ローラの外径は25〜60mmの範囲のものを使用する。
クリーニング部材3は、定着ローラ1上の微少なトナー付着物(微少オフセット)、紙の粉、異物等をクリーニングするものである。その材質は定着ローラ1の耐熱離型層4より離型性が良くない材質を選択することが大切である。例えば、フェルトが挙げられる。ランプ7は定着ローラ1又は加圧ローラ2を加熱するためのもので、図示しないサーミスタにより定着ローラ1と加圧ローラ2のローラ表面温度が一定の温度でコントロールされている。分離爪10は転写紙8が定着ローラ1に巻き付くのを防止するもので、排紙をスムーズに遂行するためのものである。シリコーンオイル塗布フェルト5はシリコーンオイル6をフェルト5に含浸する。このオイル塗布により定着ローラ1の離型性を良好にし、トナーが定着ローラへ付着するのを積極的に防止するものである。
しかしながら、このような一般的な定着装置では、定着ローラ1表面からクリーニング部材3によってクリーニングされ、一旦、クリーニング部材3に移行したトナーが、クリーニング部材3上で熱劣化を受け、逆に定着ローラ1表面に移行し、記録部材へオフセットを発生するようになるのである。
そこで、本発明では、従来のクリーニング部材3に代えて、例えば図1に示すような2個のクリーニングローラ、すなわち第1のクリーニングローラ13および第2のクリーニングローラ14からなる構成にし、定着ローラ11と加圧ローラ12のローラ対に紙を通過させてトナーを定着する。この加圧ローラ12は軸受け15Aを介して側板に保持されている。定着ローラ11は軸受け15Bを介して側板に保持されている。定着ローラ11上には第1のクリーニングローラ13が軸受け15Cを介して側板に保持されている。この第1のクリーニングローラ13の上には更に、第2のクリーニングローラ14が軸受け15Dを介して側板に保持されている。クリーニングローラの外径は8〜17mmの範囲のものを使用する。
この第1のクリーニングローラ13の軸受け15Cは耐熱性の樹脂からなる材料で構成することが好ましい。その理由は定着ローラに接触しているので定着ローラ11から熱を極力奪わないようにする(定着ローラ11の両端部の温度低下を防止)。
第2のクリーニングローラ14は逆に温度を極力低くする。クリーニングしたトナーは前のクリーニングローラへ流出しないように金属製(ベアリング)の軸受けにするのが好ましい。その理由は金属製のベアリングの軸受けから保持部材(側板)へ熱が逃げるので第2のクリーニングローラの温度は低くなり、第1のクリーニングローラ13へのトナーの流出が発生しない。
第2のクリーニングローラ14は第1のクリーニングローラ13から熱を積極的に奪わないようにするために第2のクリーニングローラ14は非通紙面に相当する部分で第1のクリーニングローラと接触するように段差16を設けると熱を奪い難くするのでより好ましい(図2参照)。定着部材の端部は中央部に比べて、非通紙面に相当する部分が多くなる機会が多くある。そのため定着部材の端部では温度が高くなって、ホットオフセットが発生しやすい状況にある。その結果、定着部材の端部のクリーニング部材には中央部と比較して多くトナーをクリーニングするのでクリーニングしたトナー量も必然的に多くなる。その現象に対して、第2クリーニング部材はローラ中央部外径Xより、ローラ端部外径Yは細くする(図12参照)。このようにして、定着部材の端部ではクリーニングしたトナー量が中央部より多く保持できるようにする。また、ローラ端部は第1クリーニング部材と接触しないので定着部材から熱を奪い難くなる(定着部材表面の温度が低下し難い)。また、クリーニングローラの中央部は軸方向の最大長の(315mm)1/3に幅(105mm)が直線形状にして、ローラ両端部の1/3の幅がテーパー形状にする。ローラ両端部でクリーニングするトナー量を確保する(図13参照)。軸方向の最大長の全域を曲線形状に研磨する形状と比べて、直線形状に研磨するので加工が容易、かつ、製造時間の短縮に伴うコストダウンができる。
ローラ外形はX>Yとするテーパー形状にする。より具体的にはXとYの関係は(X>Y)=100μm〜2.2mmにある。100μm以下であるとクリーニングしたトナー量が中央部より多く保持できる容量を確保できない。また、2.2mm以上であると保持できる容量は大きくできる。しかし、第1と第2のクリーニングローラ間の距離があまりにも大きすぎるので第1のクリーニングローラの端部上にあるトナーは第2のクリーニングローラの端部上へ到達するまでに時間がかかりすぎて(熱履歴を受けすぎて)端部上にあるトナーは定着部材へのオフセット(逆オフセット)が発生しやすくなって、コピー紙へ移ってしまう。
また第2のクリーニングローラ14の熱容量を大きくして、第1のクリーニングローラ13より温まりにくくし、第1のクリーニングローラ13へトナーが流出しないようにする。具体的には第2のクリーニングローラ14の重量を大きくするとか、アルミニウム、銅、鉄、等の材料を適宜組み合わせて構成する。また、第2のクリーニングローラ14は少なくとも一つは着脱可能にして、クリーニングしたトナーが一杯になったらその部材を新しい部材に交換してメンテナンスを容易するにようにしても良い。
図3は複数のクリーニングローラ13、14を重ねて配置すると共に第1のクリーニングローラ13と定着ローラ11との間にローラ内部からシリコーンオイルがにじみ出るオイル塗布ローラ18を設けた例を示すものである。オイル塗布ローラ18は、例えばアルミパイプ材にランダムに穴を形成し、その中にオイル粘度が50〜5000センチストークスのシリコーンオイルを充填する。その外側は発泡スポンジ材の弾性体(多孔質)で構成する。その周囲を離型材料、例えばPFA、PTFE、FEP等から構成し、具体的にはゴアテックス(商品名、ジャパンゴアテックス社製)、ボアテクロン(商品名)等のフッ素樹脂で被覆する。
次に図5により本発明をベルト定着に適用した場合について述べる。
ベルト106は定着ローラ101と支持ローラ107に張り渡されている。定着ローラ101は加圧ローラ102とローラ対を構成している。ここでの圧力は0.02〜6kg/cm、より好ましくは0.1〜4kg/cm程度をかける。ランプ108により支持ローラ107の表面を加熱して、ベルト106に熱を供給する。必要に応じて、定着ローラ101もしくは加圧ローラ102にもランプ108を設けても良い。
定着ローラ101及び加圧ローラ102はアルミニウム、ステンレス、鉄、銅等の金属性中空ローラ芯の外周面に耐熱離型層111を設ける。耐熱離型層111はシリコーンゴム(低温加硫シリコーンゴム、室温加硫シリコーンゴム、高温加硫シリコーンゴム等)、フッ素ゴム、4フッ化エチレン樹脂、4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合樹脂、4フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂、4フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂などを任意に選んで単層又は複層の構造にして設ける。ゴム層の硬度は20〜80度(JISK6301)とし、より好ましくは25〜75度がよい。ゴム弾性体層の層厚は0.25〜20mm、より好ましくは0.70〜17mmが良い。
クリーニング部材103は図1又は図3に示したような複数個重ねたクリーニングローラを定着ローラ101上にベルト106を介して配置する。
ランプ108は図示しないサーミスタにより温度をコントロールするものである。分離爪104は紙110が定着ローラ101に巻き付くのを防ぐものである。シリコーンオイル塗布部材105はシリコーンオイル含浸フェルト、シリコーンオイル供給ローラを設けてその物にシリコーンオイルの塗布、フェルトにシリコーンオイルを供給して、それにより離型性をもたせる。また、図3のように定着ローラと第1のクリーニングローラとの間にシリコーンオイル供給ローラ18を設ける等により離型性をもたせる。
ベルト106はフィルム材としては厚みが10〜35μmの耐熱性フィルムであることが望ましい。例えば、ポリエステル、ポリフルオロエチレン−ポリフルオロプロピレン共重合体(PFA)、ポリイミド、ポリエーテルイミド等、必要に応じて、導電材を添加した離型層を5〜15μm程度被覆する。またニッケル製ベルトに前記記載の定着ローラ101に使用する耐熱離型層など、又はフィルム材に設ける離型層を0.05〜1mm程度、設けたものからなる。紙110上のトナー109は106で予備加熱されて、109は溶融された状態で定着ローラ101と加圧ローラ102のローラ対で定着される。
次に図6により本発明をサーフ(surf)定着に適用した場合について述べる。
サーフ定着は、図6に示すような定着フィルム(ベルト)120を回転させて定着する、いわゆるサーフ定着装置を用いる。定着フィルム120は、エンドレスベルト状耐熱フィルムであり、該フィルム120の支持回転体である駆動ローラ121と、従動ローラ122と、この両ローラ間の下方に設けたヒータ支持体に保持させて固定支持させて配設した加熱体と、に懸回張設してある。
従動ローラ122は定着フィルム120のテンションローラを兼ね、定着フィルム120は駆動ローラ121の図中時計回転方向の回転駆動によって、時計回転方向に向かって回転駆動される。この回転駆動速度は、加圧ローラ124と定着フィルム120が接する定着ニップ領域Lにおいて転写材と定着フィルム120の速度が等しくなる速度に調節される。
ここで、加圧ローラ124はシリコーンゴム等の離型性のよいゴム弾性層を有するローラであり、反時計周りに回転しつつ、前記定着ニップ領域Lに対して総圧4〜10kgの当接圧をもって圧接させてある。
また、定着フィルム120は、耐熱性、離型性、耐久性に優れたものが好ましく、総厚100μm以下、好ましくは40μm以下の薄肉のものを使用する。例えばポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、PFA(4フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)等の耐熱樹脂の単層フィルム、或いは複合層フィルム、例えば20μm厚フィルムの少なくとも画像当接面側にPTFE(4フッ化エチレン樹脂)、PFA等のフッ素樹脂に導電材を添加した離型性コート層を10μm厚に施したものや、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層を施したものである。
本実施形態の加熱体123は平面基板125および定着ヒータ126から構成されており、平面基板125は、アルミナ等の高熱伝導度且つ高電気抵抗率を有する材料からなっており、定着フィルム120と接触する表面には抵抗発熱体で構成した定着ヒータ126を長手方向に設置してある。かかる定着ヒータは、例えばAg/Pd、Ta2N等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により線状もしくは帯状に塗工したものである。また、前記定着ヒータ126の両端部には、図示しない電極が形成され、この電極間に通電することで抵抗発熱体が発熱する。さらに、前記基板125の定着ヒータ126が具備させてある面と逆の面にはサーミスタによって構成した定着温度センサ127が設けられている。
定着温度センサ127によって検出された基板125の温度情報は図示しない制御手段に送られ、かかる制御手段により定着ヒータ126に供給される電力量が制御され、加熱体123は所定の温度に制御される。
次に図7および図8により本発明を誘導加熱定着(IH)に適用した場合について述べる。
図7に示すように、誘導加熱手段136の電磁誘導により加熱される加熱ローラ131と、加熱ローラ131と平行に配置された定着ローラ132と、加熱ローラ131と定着ローラ132とに張り渡され、加熱ローラ131により加熱されるとともに少なくともこれらの何れかのローラの回転により矢印A方向に回転する無端帯状の耐熱性ベルト(トナー加熱媒体)133と、ベルト133を介して定着ローラ132に圧接されるとともにベルト133に対して順方向に回転する加圧ローラ134とから構成されている。
加熱ローラ131は、例えば、鉄、コバルト、ニッケルまたはこれら金属合金等の中空円筒状の磁性金属部材からなり、外径を例えば30mm、肉厚を例えば1mmとして、低熱容量で昇温の速い構成となっている。
定着ローラ132は、例えばステンレススチール等の金属製の芯金132aと、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金132aを被覆した弾性部材132bとからなる。そして、加圧ローラ134からの押圧力でこの加圧ローラ134と定着ローラ132との間に所定幅の接触部を形成するために外径を40mm程度として加熱ローラ131より大きくしている。弾性部材132bはその肉厚を0.5〜30mm程度、硬度を20〜80°(JIS6301硬度)程度としている。この構成により、加熱ローラ131の熱容量は定着ローラ132の熱容量より小さくなるので、加熱ローラ131が急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
加熱ローラ131と定着ローラ132とに張り渡されたベルト133は、誘導加熱手段136により加熱される加熱ローラ131との接触部位W1で加熱される。そして、ローラ131、132の回転によってベルト133の内面が連続的に加熱され、結果としてベルト133全体に渡って加熱される。
ベルト133は、鉄、コバルト、ニッケル等の磁性を有する金属またはそれらを基材とする合金を基材とした発熱層133a(図示せず)と、その表面を被覆するようにして設けられたシリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性部材からなる離型層133b(図示せず)とから構成された複合層ベルトである。発熱層133aの厚さは、5μmから50μm程度が望ましく、特に30μm程度が望ましい。発熱層133aの厚さが50μmより大きい場合には、ベルトが回転時に発生する歪み応力が大きくなり、剪断力によるクラックの発生や機械的強度の極端な低下を引き起こす。また、発熱層133aの厚さが5μmより小さい場合には、ベルトが回転時の蛇行が原因で発生する端部へのスラスト負荷により複合層ベルトにクラックや割れ等の破損が発生する。
一方、離型層133bの厚さとしては、50μmから250μm程度が望ましく、特に200μm程度が望ましい。このようにすれば、記録材141上に形成されたトナー像Tをベルト133の表層部が十分に包み込むため、トナー像Tを均一に加熱溶融することが可能になる。離型層133bの厚さが50μmよりも小さい場合には、ベルト133の熱容量が小さくなってトナー定着工程においてベルト表面温度が急速に低下し、定着性能を十分に確保することができない。また、離型層133bの厚さが250μmよりも大きい場合には、ベルト133の熱容量が大きくなってウォームアップにかかる時間が長くなる。さらに加えて、トナーを定着する工程においてベルト表面温度が低下しにくくなって、定着部出口における融解したトナーの凝集効果が得られず、ベルトの離型性が低下してトナーがベルトに付着する、いわゆるホットオフセットが発生する。
なお、ベルト133の基材として、上記金属からなる発熱層133aの代わりに、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂などの耐熱性を有する樹脂層を用いてもよい。
加圧ローラ134は、例えば銅またはアルミ等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金134aと、この芯金134aの表面に設けられた耐熱性およびトナー離型性の高い弾性部材134bとから構成されている。芯金134aには上記金属以外にSUSを使用しても良い。加圧ローラ134はベルト133を介して定着ローラ132を押圧して定着ニップ部Nを形成しているが、本実施の形態では、加圧ローラ134の硬度を定着ローラ132に比べて硬くすることによって、加圧ローラ134が定着ローラ132(及びベルト133)へ食い込む形となり、この食い込みにより、記録材141は加圧ローラ134表面の円周形状に沿うため、記録材141がベルト133表面から離れやすくなる効果を持たせている。この加圧ローラ134の外径は定着ローラ132と同じ40mm程度であるが、肉厚は0.3〜20mm程度で定着ローラ132より薄く、また硬度は10〜70°(JIS6301硬度)程度で前述したとおり定着ローラ132より硬く構成されている。
電磁誘導により加熱ローラ131を加熱する誘導加熱手段136は、図7および図8(a)、(b)に示すように、磁界発生手段である励磁コイル137と、この励磁コイル137が巻き回されたコイルガイド板138とを有している。コイルガイド板138は加熱ローラ131の外周面に近接配置された半円筒形状をしており、図8(b)に示すように、励磁コイル137は長い一本の励磁コイル線材をこのコイルガイド板138に沿って加熱ローラ131の軸方向に交互に巻き付けたものである。
なお、励磁コイル137は、発振回路が周波数可変の駆動電源(図示せず)に接続されている。励磁コイル137の外側には、フェライト等の強磁性体よりなる半円筒形状の励磁コイルコア139が、励磁コイルコア支持部材140に固定されて励磁コイル137に近接配置されている。なお、本実施の形態において、励磁コイルコア139は比透磁率が2500のものを使用している。
励磁コイル137には駆動電源から10kHz〜1MHzの高周波交流電流、好ましくは20kHz〜800kHzの高周波交流電流が給電され、これにより交番磁界を発生する。そして、加熱ローラ131と耐熱性ベルト133との接触領域W1およびその近傍部においてこの交番磁界が加熱ローラ131およびベルト133の発熱層133a(図示せず)に作用し、これらの内部では交番磁界の変化を妨げる方向B(図示せず)に渦電流I(図示せず)が流れる。
この渦電流Iが加熱ローラ131および発熱層133aの抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として加熱ローラ131とベルト133との接触領域およびその近傍部において加熱ローラ131および発熱層133aを有するベルト133が電磁誘導加熱される。このようにして加熱されたベルト133は、定着ニップ部Nの入口側近傍においてベルト133の内面側に当接して配置されたサーミスタなどの熱応答性の高い感温素子からなる温度検出手段135により、ベルト内面温度が検知される。
次に、本発明において使用されるトナーは、少なくとも結着樹脂および電荷制御剤からなる母体粒子に外添剤を添加してなり、かつ、前記トナー粒子のガラス転移温度(Tg)は45〜65℃であることが好ましい。
上記トナーの結着樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂が好ましい。
また、電荷制御剤の例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、第4級アンモニウム塩等が用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けする。カラートナーの場合、トナーの色調に影響を与えない無色又は淡色のものが好ましく、例えば、サリチル酸金属塩又はサリチル酸誘導体の金属塩で金属がCr、Al、Ni、Co、Fe、Ti、Mn、Si、Sn、Zn(例えば、ボントロンE84、オリエント社製が特に良い)が挙げられる。電荷制御剤の量は、結着樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部、より好ましくは0.2〜7重量部である。
本実施形態における上記トナーの結着樹脂のうち、ポリエステル樹脂の例としては以下のものが挙げられる。
Figure 2007047738
(式中、R1は、炭素数2〜4のアルキレン基でありx,yは正の整数であり、その和の平均値は2〜16である。)
Figure 2007047738
(式中、R2は炭素数4〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基である。)
Figure 2007047738
(式中、R2,R3は炭素数4〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基である。)
式(1)で示されるジオール成分と2価以上の多価カルボン酸、その無水物及びその低級アルキルエステルからなる群から選ばれる式(2)、又は(3)で示される2価カルボン酸もしくはその無水物を含有する酸成分、もしくは、トリメリット酸もしくはその無水物を含有する酸成分とを縮合重合して得られるポリエステル樹脂である。また、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸マレイン酸、フマル酸およびそれらの無水物、およびそれらの低級アルキルエステル等の化合物が使用できる。また、式(2)又は(3)で示される化合物として、n−ドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ブチルコハク酸、イソ−ドデセニルコハク酸、イソ−オクチルコハク酸等のコハク酸の誘導体があげられる。特に、トナーとして、低温時の画像定着性が十分で発色性及び光沢も良好である。また、前記式(1)で示されるジオールの例としてはポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエステル(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシルフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(16)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等が挙げられる。
また、本実施形態で用いられるトナーを構成するポリオール樹脂としては、各種のタイプのものが使用できるが、次のポリオール樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂部とアルキレンオキサイド部を有するポリオール樹脂、即ち、(i)エポキシ基を有する化合物と、(ii)2価フェノールのアルキレンオキサイド付加物もしくはそのグリシジルエーテルと、(iii)エポキシ基と反応する活性水素を分子中に1個を有する化合物と、(iv)エポキシ基と反応する活性水素を分子中に2個以上を有する化合物を反応してなるポリオール樹脂。
上記ポリオール樹脂を構成する(i)エポキシ基を有する化合物は、数平均分子量の相違する少なくとも2種以上のビスフェノールAやビスフェノールF等のビスフェノールとエピクロルヒドリンを結合して得られるものが好ましい。上記相違する数平均分子量としては、安定した定着特性を得るために、一方の数平均分子量が360〜2000の低分子量成分であり、他方の数平均分子量が3000〜10000の高分子量成分であることが好ましい。かかるポリオール樹脂を用いたトナーは、良好な画像光沢、透明性を有し、ローラ定着であれば耐オフセット性効果がある。
更に、上記低分子量成分は20〜50wt%、高分子量成分は5〜40wt%であることが好ましい。低分子量成分が多すぎたり、分子量が360未満の場合は光沢が出すぎたり、さらには保存性が良好でなかったりする。また、高子量成分が多すぎたり、分子量が10000超の場合は画像光沢が不足したり、定着性が悪化する可能性がある。
前記ポリオール樹脂を構成する(ii)2価のフェノールのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、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及びこれらの混合物とビスフェノールAやビスフェノールF等のビスフェノールとの反応生成物などが挙げられる。得られた付加物をエピクロルヒドリンやβ−メチルエピクロルヒドリンでグリシジル化して用いても良い。特に、下記式(4)で表わされるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物のグリシジルエーテルが好ましい。
Figure 2007047738
(4)式中、n、mは繰り返し単位の数であり、各々1以上であって、n+m=2〜6である。
前記(ii)2価フェノールのアルキレンオキサイド付加物もしくはそのグリシジルエーテルは、ポリオール樹脂に対して10〜40wt%含まれていることが好ましい。ここで(ii)の化合物の量が少ないとカールが増すなどの不具合が生じる。一方、n+mが7以上であったり(ii)の化合物の量が多すぎると、光沢が出すぎたり、さらには保存性の悪化の可能性がある。
前記ポリオール樹脂を構成する(iii)エポキシ基と反応する活性水素を分子中に1個を有する化合物としては、1価フェノール類、2級アミン類、カルボン酸類等が挙げられる。すなわち、フェノール、クレゾール、イソプロピルフェノール、アミノフェノール、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、キシレン、p−クミールフェノール等が挙げられる。2級アミン類としてはジエチルアミン、ジオプロピルアミン、ジブチルアミン、N−メチル(エチル)ピペラジン等が挙げられる。また、カルボン酸類としてはプロピオン酸等が挙げられる。
前記ポリオール樹脂を構成する(iv)エポキシ基と反応する活性水素を分子中に2個以上を有する化合物としては、2価フェノール類、多価フェノール類多価カルボン酸類があげられる。2価フェノールとしてはビスフェノールAやビスフェノールF等があげられる。多価フェノール類としてはオルソクレゾールノボラック類、フェノールノボラック類、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1−〔α−メチル−α(4−ヒドロキシフェニル)エチル〕ベンゼンが例示される。多価カルボン酸類としてはマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、テレフタル酸、トリメリット酸、無水トリメリット酸などが挙げられる。
上記主鎖にエポキシ樹脂部とアルキレンオキサイド部を有するポリオール樹脂を得るためには種々の原材料の組み合わせが可能である。例えば、両末端グリシジル基のエポキシ樹脂と両末端グリシジル基の2価フェノールのアルキレンオキサイド付加物をジハイライドやジイソシアネート、ジアミン、ジチオール、多価フェノール、ジカルボン酸と反応させることにより得ることができる。このうち、2価フェノールを反応させることが反応安定性の点から最も好ましい。
また、本実施形態で用いられるトナーにおいては、前記結着樹脂と共に、ゲル化しない範囲で多価フェノール類や多価カルボン酸類を2価フェノールと併用することも好ましい。多価フェノール類としては、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1−〔α−メチル−α(4−ヒドロキシフェニル)エチル〕ベンゼンが例示される。多価カルボン酸類としてはマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、テレフタル酸、トリメリット酸、無水トリメリット酸が例示される。ここで、多価フェノール類、多価カルボン酸類の量は全トナー重量に対して15%以下、好ましくは10%以下である。
また、本発明で用いられるトナーを構成するポリエステル樹脂やポリオール樹脂は高い架橋密度をもたせると、透明性や光沢度が得られにくくなることから、好ましくは非架橋もしくは弱い架橋(THF不溶分5%以下)のものが好ましい。
本実施形態のトナーにおいて、流動性、潜像担持体へのフイルミング、粉砕性、保存安定性、帯電性などの改善のために他の樹脂を併用しても良い。例えば、一例としては、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等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体等のスチレン系共重合体;ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル等のアクリル酸エステル系単重合体やその共重合体;ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等のポリビニル誘導体;ポリウレタン系重合体、ポリアミド系重合体、ポリイミド系重合体、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが挙げられ、単独あるいは混合して使用できるが特にこれらに限定するものではない。
離型剤の例としては常温で固体又は半固体の有機物(環球法の軟化点50〜160℃程度)で重量平均分子量は50000以下の物が好ましい。例えば、動物系ワックス(みつろう、鯨ろう、羊毛ろう)植物系ワックス(カルナウバワックス、キャンデリラワックス、木ろう、ライスワックス、さとうきびワックス)鉱物系ワックス(モンタンワックス、リグナイトワックス)石油系ワックス(パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロタム)合成炭化水素(フィシャー・トロプシュワックス及び誘導体、オレフィン族炭化水素及び誘導体)変性ワックス(モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体)水素化ワックス(硬化ひまし油、硬化菜種油)脂肪酸アミド(ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド)ケトン、アミン、イミン、エステル(1価アルコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル)塩素化炭化水素、アルファオレフイン、合成動物蝋などである。
外添剤としてはコロイド状シリカ、疎水性シリカ、金属酸化物(酸化チタン、酸化錫、酸化アンチモン、酸化アルミニウム、酸化鉄、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなど)、窒化物(窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム)、炭化物(炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化ジルコニウム)も良い。これらの粒子は表面に疎水基を有するものが特に好ましいので必要に応じて、流動性向上、摩擦帯電安定性の面から疎水化処理、シランカプリング剤、シリコーンオイル、チタンカップリング剤等で処理した物であっても良い。
この表面を処理する方法としては例えば、処理する材料を溶剤に溶解し、その溶液中にその外添剤を分散する。その後濾別もしくはスプレードライ法により溶剤を除去し、加熱により硬化後解砕する方法、又は、流動化ベッド装置により、処理する材料を溶剤に溶解し、処理する外添剤にスプレー塗布した後加熱乾燥させて溶剤を除去し、被膜を硬化した後解砕する方法で行う。外添剤(添加剤)の粒径(1次粒子径)は0.005〜4μmが好ましく、0.01〜2μmがより好ましい。これらの粒子は必要に応じて、流動性向上、摩擦帯電安定性の面から疎水化処理、シランカップリング剤、シリコーンオイル等で処理したものであってもよい。
また、添加する外添剤は複数の種類の物を添加しても良い。例えば、粒径が異なる種類の物を添加して最終転写部材(紙)にトナー像を転写する際に粒径が大きい外添剤によりスペーサー効果で過度にトナーが、転写ローラ等で押さえつけられないので、文字像が中抜けの画像となったりしない。また、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粒子及びそれら微粒子を疎水化処理、帯電調整処理したものを添加しても良い。
前記の外添剤をトナーと混合するには実質的に粉砕が生じないようにして行う。例えば、水平円筒型混合機、V型混合機、2重円錐型混合機、高速流動型混合機、円錐型スクリュー混合機、回転円盤型混合機などを使用する。トナーに添加剤を添加することで例えば、トナーの流動性は改善される。また、トナー帯電量も添加剤の種類、量を調整することで任意にコントロールすることができる。そのために現像剤の流動性も良好になる。
本実施形態に使用されるトナーの製造方法として種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法で製造することができる。例えば、混練・粉砕法では結着樹脂と着色剤など必要とされる物を乾式混合して、エクストルーダー、2本ロール、3本ロールなどで加熱溶融混練し、冷却して固化する。
本実施形態のトナーの粒径は3〜10μmが好ましい。トナーの粒径が10μmを超えると、なめらかな階調が得られにくく、解像度も低下する。また、現像部内で攪拌によるトナー粒子の摩擦帯電(Q/M)がすみやかに立ち上がりにくい。反面3μm未満であるとQ/Mの立ち上がりは良好であるが、トナー飛散やキャリア表面を汚染する傾向が顕著となる。トナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−II(コールター社製)があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液150mL中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を1mL加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を15mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約2分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
本実施形態においてはトナー粒径と合わせトナー粒径分布も大切である。5μm以下の粒径を有するトナー粒子は60個数%以下であることが望ましい。これ以上であると、2成分現像剤のキャリア粒子のトナー搬送部材乃至トナー層規制部材の表面にトナーが付着しやすくなり、補給されてくるトナーに対して効率よく帯電しないためマシン内へトナー飛散、画像部へ地汚れを発生しやすくなってしまう。また、トナー粒子同志が凝集しやすくなり、滑らかな画像が得られにくく、文字部において中抜けが発生したりする。また、トナーを保存中に固まったりしやすくなる。また、16μm以上の粒径のトナー粒子が2体積%以下であることが望ましい。これ以上であると、解像度の低下、画像のザラツキが顕著になる。また、現像されたトナーが転写紙に転写されにくくなり、文字部であれば中抜けが発生し易くなる。
本実施形態のトナーは、2成分現像剤として用いるキャリア粒子と混合して用いられる。キャリア粒径は25〜65μm、より好ましくは35〜60μmがよい。65μm超過であると、ベタ均一性が悪く、ベタ部にキャリアの引っかき傷が生じる。また、絵の原稿をコピーした場合、画像の先端部(コピー紙の排紙方向に対して)にエッジ効果が生じる。ドット再現性がよくない、ザラツキ感がよくない等の画像品質の低下が見られる。逆に、25μm未満であると、被覆層の形成時に造粒し易く、かたまり状のキャリアが多量にできてしまい、製造時のトラブルが生じる。また、現像スリーブからキャリア飛散、画像部へのキャリア付着が著しくなる。
本実施形態において使用されるキャリアとしては、酸化鉄粉、Ni−Znフェライト、Gu−Znフェライト、Baフェライト、Srフェライト、Zn−Feフェライト、Mn−Zn−Feフェライト、Mn−Mg−Feフェライト、Ca−Mn−Feフェライト、Ca−Mg−Feフェライト、Li−Feフェライト、マグネタイト、ガラスビーズ、鉄粉、Ni粉、Co粉、樹脂ビーズ等、30〜60μmの粒子径を有するものが用いられる。キャリア粒度分布は250メッシュ以上の粗粉量が20%以上であると画像のザラツキ感が著しくなる。また、画像の解像力が悪化する。また、補給されたトナーが速やかにキャリアと帯電しにくいために地汚れが発生する。350メッシュの微粉量が25%以上であるとキャリア付着の発生が多くなる。また、現像剤の流動性が悪くなり現像が滑らかに遂行できない。
また、本実施形態で使用されるキャリアは、コートキャリアであってもよい。この場合のキャリアコーティング用の離型性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、及びクロロスルホン化ポリエチレン;ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂のようなシリコーン樹脂又はその変性品(例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品);弗素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の重合体又は共重合体;ポリアミド;ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート;ポリウレタン;ポリカーボネート;アミノ樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂;エポキシ樹脂等が挙げられる。中でもスペントトナーのキャリアへの付着防止の点で好ましいのはアクリル樹脂、シリコーン樹脂又はその変性品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂又はその変性品である。ここでのシリコーン樹脂には、従来知られているいずれのシリコーン樹脂であってもよく、下記式で示されるオルガノシロキサン結合のみからなるストレートシリコーンおよびアルキシド、ポリエステル、エポキシ、ウレタンなどで変性したシリコーン樹脂などが挙げられる。
Figure 2007047738
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(上記式中R1は水素原子、炭素原子1〜4のアルキル基またはフェニル基、R2およびR3は水素基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素原子数2〜4のアルケニル基、炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、エチレンオキシド基、グリシジル基または式(6)で示される基である。また、R4およびR5はヒドロキシル基、カルボキシル基、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシル基、炭素原子数2〜4のアルケニル基、炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基、フェニル基、フェノキシ基、k、l、m、n、o、pは1以上の整数を示す。)
上記各置換基は未置換のもののほか、例えばアミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、メルカプト基、アルキル基、フェニル基、エチレンオキシド基、グリシジル基、ハロゲン原子のような置換基を有していてもよい。以上のような離型性樹脂の使用量は、キャリア芯材100重量部当り0.5〜50重量部程度が適当である。
樹脂層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。例として、転動による傾斜パン、ドラム、流動層、可動スプレー、通気による流動層(噴霧乾燥、振動、ドラフト管、可動ドラフト管)、噴流層(噴流流動層)、転動流動層(スリット付き回転円板)、撹拌混合による(撹拌羽根、高速剪断、垂直撹拌翼、偏心撹拌翼)等によりキャリア芯材に樹脂の被覆を行う。
さらに、本実施形態で使用されるコートキャリアは、その被覆層にキャリア抵抗を調製するために導電材を分散させたものであってもよい。この場合の導電性材料としては、白色系導電材やカーボンなどが挙げられる。
また、カップリング剤を添加してもよい。カップリング剤の添加によりキャリア芯材と被覆層の接着性が良くなり、層が現像部の撹拌によっても剥がれない。また、帯電量の調整ができる。例えば、高温高湿の条件下では水分の影響で帯電量は発生しにくいがカップリング剤の添加により良好な帯電量が確保できる。
シランカップリング剤の例としては商品名:SH6020(γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン)、SZ6023(γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン)、SH6026(アミノシラン)、SZ6030(γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)、SZ6032(N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩)、SZ6050(アミノシラン)、SZ6040(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、SH6062(γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)、SZ6070(メチルトリメトキシシラン)、SZ6072(メチルトリエトキシシラン)、SZ6075(ビニルトリアセトキシシラン)、SZ6076(γ−クロロプロピルトリメトキシシラン)、SZ6079(ヘキサメチルジシラザン)、SZ6083(γ−アニリノプロX24(トリメチルクロロシラン)等以上は東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、KA1003(ビニルクロルシラン)、KBC1003(ビニルトリス(βメトキシエトキシ)シラン)、KBM1003(ビニルトリメトキシシラン)、KBE1003(ビニルトリエトキシシラン)、KBM503(γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)、KBM303(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)、KBM403(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、KBM402(γ−グリシドキシプロピルメチルエトキシシラン)、KBM603(N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)、KBM602(N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン)、KBM903(γ−アミノプロピルトリエトキシシラン)、KBM803(γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)、KBM573(N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)、KBM703(γ−クロロプロピルトリメトキシシラン)等以上は信越化学工業社製、また、アルミニウム系カップリング剤、チタン系カップリング剤を用いてもよい。
さらにフッ素系樹脂としての例を挙げる。
キャリア被覆層形成に使用されるフッ素含有単量体としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがあり、その重合体としては、ビニリデンフルオロライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、パーフルオロアルキルビニルエーテル−ビニリデンフルオロライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオロライド重合体、テトラフルオロエチレン共重合体、フッ素原子を置換してなるビニルエーテルを含有する重合体、フッ素原子を置換してなるビニルケトンを含有する重合体、フッ素化アルキルアクリレート重合体又はフッ素化アルキルメタアクリレート重合体がある。
前記フッ素含有単量体と共重合する成分としては、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、酢酸ビニル、エチレン、プロピレン等がある。
上記重合体及び共重合体は単独で被覆材として使用できるが、他の樹脂成分を含有してもよい。他の樹脂成分としては、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、酢酸ビニルの重合体、また任意の種類以上の単量体から重合された共重合体がある。
導電性物質及びカップリング剤の量はシリコーン樹脂100重量部に対して0.05〜70重量部、より好ましくは0.1〜50重量部である。
また、本実施形態はキャリア粒子が球状粒子でその表面状態が溶融した不連続相により凹凸部を形成したものからなり、その表面に樹脂被覆層を設け、被覆後の球状粒子表面の凹凸部が判別することができるほどの被覆層を有したものからなる物でもよい。したがって、芯材の表面は凸部であっても被覆層を存在させて、キャリア抵抗が適度に保たれ、スペント化を押さえて長寿命(高耐久性)のキャリアを提供することができる。
また、芯材の表面の円周形状にそわないで殻のように被覆層を設けると(たまごのイメージで黄身が芯材)、スペントトナーの付着はなく被覆層も厚くなるので、現像部での使用時に被覆層が膜削れを多少引き起こしても問題ない。しかし、キャリア抵抗は高くなったり、帯電量が上昇したり、画像濃度が低くなるなどのエッジ効果が発生して、ラインコピーでは問題ないがソリッドコピーでは画像の中心部が薄くなる、という不具合がカラーコピーに顕著に発生する。
本実施形態は凸部の存在により特にキャリア抵抗の上昇を適度に押さえて、凹部の存在バランスによりトナーとの帯電性を良好に保ち、長寿命(高耐久性)なキャリアを提供する。特にこのようなキャリアで、トナーとキャリアを組み合わせた2成分現像剤は帯電量分布が均一で帯電不良、地汚れ、トナー飛散、画像濃度不足、画像の中でベタ部のボソツキ、クリーニング不良等を解消する。
また、キャリアは結着樹脂中に磁性体を分散させた“磁性体分散型キャリア粒子”であってもよい。磁性体分散型キャリア粒子の場合、結着樹脂としては、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体(スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体等)、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体)、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレンーエチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、例えばF200、F250、F300、R900、R902、R925、E500、E600、SH6018、DC6−2230など(トーレダウコーニング社製)、更に、信越化学社製のKR271、KR255、KR251、トーレシリコン社製のSR2400、SR2406等があり、また変性シリコーン樹脂としては、信越化学社製のKR206(アルキッド樹脂変性品)、KR3093(アクリル樹脂変性品)、ES1001N(エポキシ樹脂変性品)、トーレシリコン社製のSR2115(エポキシ樹脂変性品)、SR2110(アルキッド樹脂変性品)等がある。
磁性微粉末としては感磁性を示すあらゆる材料が挙げられる。例えば鉄、ニッケル、コバルト等の金属、金属酸化物、合金等である。しばしば使用される材料として、四三酸化鉄、三二酸化鉄、コバルト添加酸化鉄、フェライト、ニッケル微粉末等がある。磁性微粉末は場合によってはカラーの磁性体であってもよい。磁性体分散型キャリア粒子は導電材が分散して含有されていてもよい。
次に、キャリア粒子の抵抗に関して説明する。
キャリア粒子の体積固有抵抗は10〜1014Ω・cmが好ましい。1014Ω・cmを超過すると、エッジ効果が大きく、ザラツキ感が大きくなってしまう。文字コピーでは特に大きな問題はないが、カラーコピーであると、絵をコピーした場合、上記の不具合が生じる。また、現像時にキャリアの穂が硬くなり、スジ・ムラが生じ易い。一方、10Ω・cm未満であると、キャリア付着を生じ易く、潜像担持体に小さな傷が生じると潜像が乱れて画像品質が低下する。
20℃/60%の環境の部屋にて、面積10cm(長さ4.0cm、幅2.5cm)の電極板を2枚備え、この電極板は2mmの間隔で対向させて収納した絶縁性の容器からなるセルを用意する。このセルの2mmの間隔内に測定するサンプルを溢れる程度に投入する。そして、この状態のセルは高さが15mmの位置から平板上にセルを落下させて、サンプルをセルにタッピングする操作を30回繰り返して、測定するサンプルをセル内に充填する。次にセル上の余分なサンプルを刷毛で除去する。そして、2枚の電極間に500V/cmの直流電界に相当する電圧を印加して、ハイレジスタンスメーター4329A(横河ヒュレットパッカード株式会社製)にて直流抵抗を測定する。体積固有抵抗(LogR・Ωcm)は下式より求める。
体積固有抵抗(LogR・Ωcm)=(直流抵抗(Ω)*10(cm)/0.2(cm
次に、本実施形態のトナー粒子におけるガラス転移温度(Tg)について説明する。
トナー粒子のガラス転移温度(Tg)は、Tgが45℃よりも低いと、樹脂の低分子量成分が多くなるので定着時にオフセットが発生しやすくなる。また、現像部の撹拌により低分子量化が進み2成分現像剤であればキャリア表面の汚染が著しくなり帯電量の低下に伴うトナー飛散、地汚れ等を発生してしまう。さらにトナーを保管時に固まる問題も発生しやすい。逆に65℃よりも高い場合は、十分な定着性が得られず、カラー画像では4色のトナーが均一に溶けずに2次色の発色が著しく良くない。また、画像が転写紙から剥がれやすくなる場合がある。
なお、Tgは次のようにして測定した。
Tgを測定する装置として、理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。
まず試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットする。まず、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置、室温まで試料を冷却して10min放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱してDSC測定を行った。Tgは、TAS−100システム中の解析システムを用いて、Tg近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出した。
図10はカラーレーザプリンタを示す全体構成図である。
図10に示すカラーレーザプリンタは、電子写真方式を使用して画像を形成する画像形成装置であり、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の4つの異なる色の画像を形成する像担持体である感光体ドラム311Y、311M、311C、311K(以下、特定しない場合には単に感光体ドラム311という)を、転写ベルト装置306の転写搬送ベルト360の移動方向である矢示A方向に沿って間隔を置いてそれぞれ配置した4連タンデム構成の直接転写式の画像形成装置である。
そして、その4つの感光体ドラム311は、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像を形成する各トナー像形成部301Y、301M、301C、301K(以下、特定しない場合には単にトナー像形成部301という)に設けられている。
そのトナー像形成部301Y、301M、301C、301Kは、各感光体ドラム311に対応した現像ユニット312をそれぞれ備えている。そして、その各トナー像形成部301の位置は、各感光体ドラム311の回転軸が互いに平行になり、且つ用紙移動方向(矢示A方向)に所定の等ピッチになるようにしてある。
また、このカラーレーザプリンタは、光書込ユニット302と、給紙カセット303,304と、レジストローラ対305と、転写紙(用紙)Pを担持した状態でその転写紙Pを各トナー像形成部301に順次搬送してそれを定着ユニット307に搬送する転写ベルト装置306とを設けている。なお、この実施例では、この転写ベルト装置306が転写ユニットとしても機能する。
さらに、このカラーレーザプリンタは、排紙トレイ308と、手差しトレイ314と、トナー補給容器322等も備えている。そして、それ以外にも、図10に仮想線で示したスペースS内に、図示をそれぞれ省略しているが、廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニット等を設けている。
光書込ユニット302は、光源,ポリゴンミラー,fθレンズ,反射ミラー等を備えており、画像データに基づいて各感光体ドラム311の表面に、それぞれの色の画像に対応するレーザ光を照射して走査し、そこに各潜像を形成する。
なお、定着ユニット307は、ベルト定着方式による定着装置である。
転写ベルト装置306は、駆動ローラ363を含む複数の支持ローラ361,362,364,365,366により張架されて矢示A方向に回動する転写ベルトである転写搬送ベルト360と、その転写搬送ベルト360のベルト面(この実施例ではベルト外面)をクリーニングするベルトクリーニング装置385とを備えており、駆動ローラ363は図示しない駆動源により図10の矢印方向に回転される。
転写搬送ベルト360は、ベルト面に用紙を吸着し、その用紙上にトナー像が順次重ね合わせ状態に転写されていく転写紙を搬送する。そして、その転写搬送ベルト360は、例えば体積抵抗率が1010〜1012Ω・cm、表面低効率が1012〜1014Ω/□である高抵抗の無端状単層ベルトであり、例えばその材質をPVDF(ポリフッ化ビニリデン)とする。
この転写搬送ベルト360は、図11に示したように複数の支持ローラ361〜366間に張架されているが、その支持ローラのうち、転写紙移動方向上流側の入口部分の支持ローラ361には、電源318から所定電圧が印加された静電吸着ローラ380が対向するように転写搬送ベルト360の外周面に配置されている。その支持ローラ361と静電吸着ローラ380の間に送り込まれた転写紙は、帯電された状態にある転写搬送ベルト360上に静電吸着され、それが各感光体ドラム311Y、311M、311C、311Kにそれぞれ接触対向する各転写位置で、各色のトナー像が重ね合わせ状態に順次転写されていく。
各感光体ドラム311Y、311M、311C、311Kにそれぞれ対応する各転写位置には、それぞれ転写電界を形成する転写電界形成手段として、ローラ状の転写バイアス印加部材327Y、327M、327C、327Kを、それぞれ転写搬送ベルト360の裏面に接触するように設けている。その転写バイアス印加部材327Y、327M、327C、327Kは、それぞれスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、そこには各転写バイアス電源309Y、309M、309C、309Kからローラの芯金に転写バイアスが印加される。そして、その印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト360に転写電荷が付与され、4つの各転写位置において転写搬送ベルト360と各感光体ドラム311の表面との間に所定強度の転写電界が形成される。
なお、上記各転写位置において、最良の転写ニップを得るために転写紙と各感光体ドラム311との接触を最適な状態に保つため、各転写位置の近傍にバックアップローラ368をそれぞれ設けている。転写バイアス印加部材327Y、327M、327Cと、それらに対応する3つの各バックアップローラ368は、揺動ブラケット393にそれぞれ回転可能に保持されていて、その揺動ブラケット393は回動軸394を中心として回動可能になっている。その揺動ブラケット393は、カム軸397に固定されたカム396が図11の矢印の方向に回転することにより回動される。
また、入口側の支持ローラ361と静電吸着ローラ380は、共にローラブラケット390に回転可能に支持されていて、そのローラブラケット390は軸391を中心として、図11の状態から時計回り方向に回動できるようになっている。そのローラブラケット390にはピン392が固定されていて、そのピン392が揺動ブラケット393に形成している孔395と係合している。それにより、揺動ブラケット393の回動にローラブラケット390も連動して回動する。
この揺動ブラケット393とローラブラケット390の図11で時計回り方向のそれぞれ回動により、転写バイアス印加部材327Y、327M、327Cとその近傍に配置される各バックアップローラ368が感光体311Y,311M,311Cから離間すると共に、支持ローラ361と静電吸着ローラ380も下方に移動する。したがって、ブラック1色のみの画像を形成する際には、転写搬送ベルト360を感光体ドラム311Y,311M,311Cから離間させることができる。
一方、転写バイアス印加部材327Kとそれに対応するバックアップローラ368は、出口ブラケット398に、軸399を中心として回転可能に支持されている。この出口ブラケット398は、転写ベルト装置306を本体に対し着脱する際に、図示しないハンドルを操作することにより図11で時計回り方向に回動し、それにより転写バイアス印加部材327Kとそれに対応するバックアップローラ368が、ブラック画像用の感光体ドラム311Kから離間する。
駆動ローラ363に対して、転写搬送ベルト360の移動方向下流側には、転写搬送ベルト360の外周面を押し込む支持ローラ364を設け、駆動ローラ363に対する転写搬送ベルト360の巻きつけ角を最適な角度にしている。その支持ローラ364の更に下流側には、バネ369により押圧付勢されるテンション用の支持ローラ365を転写搬送ベルト360の内面に接触状態に設け、それにより転写搬送ベルト360に所定のテンションを与えるようにしている。
図10に示したカラーレーザプリンタは、同図に一点鎖線で示す搬送経路を転写紙Pが搬送され、そこに画像が形成されて排紙トレイ308上に排出される。すなわち、画像形成動作を開始させると、給紙カセット303、304あるいは手差しトレイ314から給送された転写紙Pは、搬送ガイド板にガイドされながら搬送ローラによりレジストローラ対305まで搬送され、そこで一旦停止状態になる。
そして、所定のタイミングでそのレジストローラ対305が回転し、転写紙Pは転写搬送ベルト360上に搬送され、そのベルト面上に静電気により吸着される。そして、図10の矢示A方向に回動する転写搬送ベルト360により、トナー像形成部301Y、301M、301C、301Kに順次搬送されていく。
その転写紙Pは、トナー像形成部301Y、301M、301C、301Kの各転写ニップを通過する際に、各感光体ドラム311Y、311M、311C、311K上に形成されている各色のトナー像が、転写電界やニップ圧の作用により、順次重ね合わせ状態に転写されていく。それにより、転写紙P上にフルカラーのトナー像が形成される。
このトナー像を転写紙Pへ転写した後は、感光体ドラム311Y、311M、311C、311Kの表面が各クリーニング装置によりクリーニングされると共に除電され、次の静電潜像の形成に備えられる。
フルカラーのトナー像が形成された転写紙Pは、定着ユニット307でそのトナー像が定着された後、切換ガイド321の切り換え位置に応じて、矢印Bの第1の排紙方向、あるいは矢示Cの第2の排紙方向に向かう。
その転写紙排出は、第1の排紙方向から排紙トレイ308上に排出される場合には画像面が下となるフェースダウンの状態で排出されてスタックされる。また、第2の排紙方向に排出される場合には、図示しない後処理装置(ソータ,綴じ装置等)に向けて搬送される。
また、両面複写では第2の排紙方向に排出されて、片面に画像が形成されてから図示しない複数の搬送ローラと対をなす複数の搬送ガイド板とからなる反転ユニットの反転搬送路に搬送されてスイッチバック搬送された転写紙Pを受入れる給紙部に向けて搬送する。
その後、片面に画像が形成された転写紙Pはスイッチバック部を経て、表裏反転させて図示しない搬送ガイド板と対をなす複数の搬送ローラとからなる両面ユニットにより転写紙Pを両面複写のために再度、レジストローラ対305に搬送して、両面画像形成後の転写紙Pは定着部307を経て機外に排出される。
以下、実施例により、本実施形態をさらに具体的に説明する。
[実施例1]
トナーは下記処方の混合物を2本ロールの加熱下で混練した後冷却し、次いで粗粉砕した後、粉砕、分級して平均粒径7.75μmのトナーを得た。
結着樹脂:スチレン/アクリル樹脂100部
着色剤:カーボンブラック11部
離型剤:カルナウバワックス5部
電荷制御剤:含金属染料2部
前記トナー100重量部に対して、シリカ微粉体R972(日本アエロジル社製)を0.7の割合で混合して負帯電の現像用トナーを作製した。このトナー粒子のガラス転移温度は62℃であった。
一方、キャリアは下記処方によりコーティング液を調整し、この液を回転円盤型流動層コーティング装置に、平均粒径50μmのフェライトキャリア5Kgと共に入れ、キャリアを被覆した。その後この被覆物を装置より取り出して、250℃で2時間加熱し、膜を熟成した。
シリコン樹脂SR2411(トーレダウコーニング社製) 300部
トルエン 1200部
そして、イマジオ・ネオ451((株)リコー製複写機)を改造して定着装置に図4に示すローラ定着装置であって、クリーニング部材3として図2の第1及び第2のクリーニングローラ13及び14からなるクリーニング部材を備えた定着装置をセットした(ただし、14はアルミ製で、その表面の通紙面には5μmの段差を設けた。オイル塗布フェルト5はセットしなかった。)。この定着装置における軸受け15A、15B、15Dには金属製のベアリングを用い、軸受け15Cは耐熱性のフッ素樹脂からなるベアリングを用いた。また、第1のクリーニングローラはアルミニウムのクリーニングローラを用いた。
前記トナー及びキャリアを用いて現像剤を作製し、マシンに現像剤をセットして初期の画像出しを行ったところ良好な画像が得られた。そして、A4横送りで5万枚の連続通紙テストを行い、その後、A4縦送りで10万枚の連続通紙テストをしたところ、画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像が得られた。また、第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へ、トナーの流出に伴う複写紙への汚染(オフセット)の発生も見られなかった。更に低温低湿及び高温高湿度の部屋でそれぞれ10万枚の連続通紙テスト(合計35万枚)を行ったところ、第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へのトナーの流出は発生せず、画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像が得られた。
[比較例1]
実施例1において、第1のクリーニングローラ13のみセットし、第2のクリーニングローラ14はセットしなかった。また、軸受け15A、15Bは金属製のベアリングを用い、軸受け15Cには耐熱性のフッ素樹脂からなる軸受けを用いた。なお、第1のクリーニングローラ13にもアルミニウムのローラを用いた。
このようにトナー及びキャリアからなる現像剤をマシンにセットして初期の画像出しを行ったところ良好な画像が得られた。その後、10万枚の連続通紙テストを行ったところ画像濃度に変化がなく安定していた。しかし、クリーニングローラ13から定着ローラ11へ、トナーの流出に伴う複写紙の汚染(オフセット)が激しく発生しているのが目視で確認された。
[実施例2]
実施例1において、樹脂のみスチレン/アクリルからポリエステル樹脂(ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、テレフタル酸、コハク酸誘導体から合成されたポリエステル)に変更した以外は実施例1と同じで、実施例1と同じテストを行ったところ、実施例1と同じ結果を得た。
[実施例3]
次のようなトナー処方により、カラートナーを作製した。
結着樹脂:ポリエステル樹脂(ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物 テレフタル酸、コハク酸誘導体から合成されたポリエステル):100部
荷電制御剤:サリチル酸亜鉛塩(ボントロンE84、オリエント化学):2部
着色剤:イエロー着色剤:C.I.ピグメントイエロー180(PV Fast Yellow HG(クラリアント)):5部、マゼンタ着色剤:C.I.ピグメントレッド122(Hostaperm PinkE(クラリアント)):4部、シアン着色剤:C.I.ピグメントブルー15:3(Lionol BlueFG−7351(東洋インキ)):2部
ブラック着色剤:カーボンブラック(#44 三菱化学):7.5部
各色のトナーの製法は、各処方量にて、ミキサーで予備混練を行った後、3本ロールミルで溶融混練を行った。次に、溶融混練物を冷却後約0.5〜3mmに粗粉砕した後IDS2型ジェット粉砕機で粉砕した。そして、分級して平均粒径7.75μmのトナーを得た。
前記トナー100重量部に対して、シリカ微粉体R972(日本アエロジル社製)を0.6部の割合で混合して負帯電の現像用トナーを作製した。このトナー粒子のガラス転移温度は57℃であった。
一方、キャリアは2ヒドロキシエチルメタクリレ−ト/メチルメタクリレ−ト/スチレンの共重合体とビニリデンフルオロライド/テトラフルオロエチレンの共重合体を75/25の重量比の樹脂を平均粒径50μmのフェライト芯材に0.75重量%(芯材基準)をコーティングして作製した。
次にトナー濃度が5%になるように前記トナーとキャリアの合計量が1000gになるように計量して現像剤を作製した。
そして、プリテール600((株)リコー製複写機)を改造して定着装置に図4のローラ定着装置であって、クリーニング部材3として図2に示す第1及び第2のクリーニングローラ13及び14からなるクリーニング部材を備えた定着装置をセットした(ただし、14はAl製で、その表面の通紙面には5μmの段差を設けた。オイル塗布フェルト5を使用)。この定着装置における軸受け15A、15B、15Dには金属製のベアリングを用い、軸受け15Cは耐熱性のフッ素樹脂からなるベアリングを用いた。また、第1のクリーニングローラ13にもアルミニウムのローラを用いた。
次いでマシンに現像剤をセットして初期の画像出しを行ったところ、良好な画像が得られた。そして、A4横送りで5万枚の連続通紙テストを行った後、A4縦送りで5万枚の連続通紙テストを行ったところ、画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像が得られ、第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へトナーの流出に伴う複写紙の汚染(オフセット)の発生も見られなかった。更に低温低湿及び高温高湿度の部屋でそれぞれ5万枚の連続通紙テスト(合計15.5万枚)を行ったところ第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へのトナー流出は発生せず、画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像が得られた。
[実施例4]
次のようなトナー処方により、カラートナーを作製した。
結着樹脂:ポリエステル樹脂(ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物テレフタル酸、コハク酸誘導体から合成されたポリエステル):100部
荷電制御剤:サリチル酸亜鉛塩(ボントロンE84、オリエント化学):2部
着色剤:イエロー着色剤:C.I.ピグメントイエロー180(PV Fast Yellow HG(クラリアント)):5部、マゼンタ着色剤:C.I.ピグメントレッド122(Hostaperm Pink E(クラリアント)):4部、シアン着色剤:C.I.ピグメントブルー15:3(Lionol BlueFG−7351(東洋インキ)):2部、ブラック着色剤:カーボンブラック(#44 三菱化学):7.5部
各色のトナーの製法は、各処方量にて、ミキサーで予備混練を行った後、3本ロールミルで溶融混練を行い、次に溶融混練物を冷却した後、約0.5〜3mmに粗粉砕し、IDS2型ジェット粉砕機で粉砕した。そして、分級して平均粒径7.75μmのトナーを得た。
前記トナー100重量部に対して、シリカ微粉体R972(日本アエロジル社製)を0.6部の割合で混合して負帯電の現像用トナーを作製した。このトナー粒子のガラス転移温度は57℃であった。
一方、キャリアは下記処方によりコーティング液を調整し、この液を回転円盤型流動層コーティング装置に、平均粒径50μmのフェライトキャリア5Kgと共に入れ、キャリアを被覆した。その後この被覆物を装置より取り出して、250℃で2時間加熱し、膜を熟成した。
シリコン樹脂SR2411(トーレダウコーニング社製) 300部
トルエン 1200部
次にトナー濃度が5%になるように前記トナーとキャリアの合計量が1000gになるように計量して現像剤を作製した。
そして、実施例3と同様に、プリテール600((株)リコー製複写機)の定着装置を改造して図4のローラ定着装置であって、クリーニング部材103として図2に示す第1及び第2のクリーニングローラ13及び14からなるクリーニング部材を備えた定着装置(ただし、14はAl製で、その表面の通紙面には5μmの段差を設けた。オイル塗布フェルト5を使用。)を用いて画像出しを行ったところ、初期及び5万枚の連続通紙テストとも画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像を得られ、第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へトナーの流出に伴う複写紙の汚染(オフセット)の発生も見られなかった。また、低温低湿及び高温高湿における5万枚の連続通紙テストにおいても第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へのトナー流出は発生せず、画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像を得ることができた。
[実施例5]
実施例4において、トナーを次のように変えて、カラートナーを作製した。
結着樹脂:低分子ビスフェノールA型エポキシ、高分子ビスフェノールA型エポキシ、ビスフェノールA型エチレンオキサイド付加体のグリシジル化物、ビスフェノールF、P−クミルフェノールより合成されたポリオール樹脂:100部
荷電制御剤:サリチル酸亜鉛塩(ボントロンE84、オリエント化学):2部
離型剤:カルナウバワックス:3.55部
着色剤:イエロー着色剤:C.I.ピグメントイエロー180(PV Fast Yellow HG(クラリアント)):5部、マゼンタ着色剤:C.I.ピグメントレッド122(Hostaperm PinkE(クラリアント)):4部、シアン着色剤:C.I.ピグメントブルー15:3(Lionol BlueFG−7351(東洋インキ)):2部、ブラック着色剤:カーボンブラック(#44 三菱化学):7.5部
このトナー粒子のガラス転移温度は59℃であった。
そして、実施例4における定着装置のオイル塗布フェルト5をはずした以外は実施例4と同様にしてテストを実施したところ、実施例4と同様の結果を得た。
[実施例6]
次のようなトナー処方によりカラートナーを作製した。
結着樹脂:ポリエステル樹脂(ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物テレフタル酸、コハク酸誘導体から合成されたポリエステル):100部
離型剤:カルナウバワックス:3.5部
荷電制御剤:サリチル酸亜鉛塩(ボントロンE84、オリエント化学):2部
着色剤:イエロー着色剤:C.I.ピグメントイエロー180(PV Fast Yellow HG(クラリアント)):5部、マゼンタ着色剤:C.I.ピグメントレッド122(Hostaperm Pink E(クラリアント)):4部、シアン着色剤:C.I.ピグメントブルー15:3(Lionol BlueFG−7351(東洋インキ)):2部、ブラック着色剤:カーボンブラック(#44 三菱化学):7.5部
このトナー粒子のガラス転移温度は57℃であった。
そして、実施例5と同様にテストを行ったところ、実施例5と同様の結果を得た。
[実施例7]
次のようにして、重合トナーを作製した。
(ブラックトナー)
スチレンモノマー:90部
メタクリル酸n−ブチル:55部
帯電制御剤(サリチル酸亜鉛塩:ボントロンE84、オリエント化学社製):3.5部
着色剤(カーボンブラック#44、三菱化学社製):7.5部
上記成分を配合し、重合開始剤(2,2−アゾビスイソブチロニトリル)と共に反応容器に入れて重合を行い、粒径5.8μmのところで重合を停止して、この造粒した粒子を水洗した後乾燥して重合トナー粒子を得た。
このトナー粒子を電子顕微鏡で観察すると球形であった。このトナー100重量部に対して、シリカ微粉体R972(日本アエロジル社製)を0.8の割合で混合して負帯電性の現像用トナーを作製した。
このトナー粒子のガラス転移温度は60℃であった。
一方、キャリアは実施例4のキャリアを使用して、トナー濃度が5%になるように前記トナーとキャリアの合計量が1000gになるように計量して現像剤を作製した。
(イエロートナー)
スチレンモノマー90:部
メタクリル酸n−ブチル:55部
帯電制御剤(サリチル酸亜鉛塩:ボントロンE84、オリエント化学社製):3.5部
着色剤(PV Fast Yellow HG、クラリアント社製):5部
上記成分を配合し、重合開始剤(2,2−アゾビスイソブチロニトリル)と共に反応容器に入れて重合を行い、粒径5.7μmのところで重合を停止して、この造粒した粒子を水洗した後乾燥して重合トナー粒子を得た。
このトナー粒子を電子顕微鏡で観察すると球形であった。このトナー100重量部に対して、シリカ微粉体R972(日本アエロジル社製)を0.8の割合で混合して負帯電性の現像用トナーを作製した。
このトナー粒子のガラス転移温度は60℃であった。
一方、キャリアは実施例4のキャリアを使用して、トナー濃度が5%になるように前記トナーとキャリアの合計量が1000gになるように計量して現像剤を作製した。
(マゼンタトナー)
スチレンモノマー:90部
メタクリル酸n−ブチル:55部
帯電制御剤(サリチル酸亜鉛塩:ボントロンE84、オリエント化学社製):3.5部
着色剤(Hostaperm Pink E、ヘキスト社製):4部
上記成分を配合し、重合開始剤(2,2−アゾビスイソブチロニトリル:AIBN)と共に反応容器に入れて重合を行い、粒径5.7μmのところで重合を停止して、この造粒した粒子を水洗した後乾燥して重合トナー粒子を得た。
このトナー粒子を電子顕微鏡で観察すると球形であった。このトナー100重量部に対して、シリカ微粉体R972(日本アエロジル社製)を0.8の割合で混合して負帯電性の現像用トナーを作製した。
このトナー粒子のガラス転移温度は60℃であった。
一方、キャリアは実施例4のキャリアを使用して、トナー濃度が5%になるように前記トナーとキャリアの合計量が1000gになるように計量して現像剤を作製した。
(シアントナー)
スチレンモノマー:90部
メタクリル酸n−ブチル:55部
帯電制御剤(サリチル酸亜鉛塩:ボントロンE84、オリエント化学社製):3.5部
着色剤(Lionol Blue FG−7351、東洋インキ社製):2.5部
上記成分を配合し、重合開始剤(2,2−アゾビスイソブチロニトリル)と共に反応容器に入れて重合を行い、粒径5.5μmのところで重合を停止して、この造粒した粒子を水洗した後乾燥して重合トナー粒子を得た。
このトナー粒子を電子顕微鏡で観察すると球形であった。このトナー100重量部に対して、シリカ微粉体R972(日本アエロジル社製)を0.5の割合で混合して負帯電性の現像用トナーを作製した。
このトナー粒子のガラス転移温度は60℃であった。
一方、キャリアは実施例4のキャリアを使用して、トナー濃度が5%になるように前記トナーとキャリアの合計量が1000gになるように計量して現像剤を作製した。
以上のようにして作製した4種類のトナーを使用して、実施例4と同様にしてテストを行ったところ、実施例4と同じ結果を得た。
[実施例8]
実施例5において、第2のクリーニングローラ14の材質をアルミニウムから銅に変えた以外は実施例5と同じようにしてテストしたところ、実施例5と同じ結果を得た。
[実施例9]
実施例5において、第1のクリーニングローラ13の表面をフッ素樹脂で被覆した以外は実施例5と同じようにしてテストしたところ、実施例5と同じ結果を得た。
[実施例10]
実施例5において、第2のクリーニングローラ14表面の通紙面には880μmの段差を設けた以外は実施例5と同じようにしてテストしたところ実施例5と同じ結果を得た。
[実施例11]
実施例5において、図4のローラ定着装置から図5に示すベルト定着装置に変えた。クリーニング部材103としては図2に示す第1及び第2のクリーニングローラ13及び14からなるクリーニング部材を用い、第2のクリーニングローラ表面の通紙面には5μmの段差を設けた。それ以外は実施例5と同じようにしてテストしたところ実施例5と同じ結果を得た。
[実施例12]
実施例5において、図4のローラ定着装置から図6に示すサーフ定着装置に変えた。クリーニング部材としては駆動ローラ121上に定着フィルム120を介して図2に示す第1及び第2のクリーニングローラ13及び14からなるクリーニング部材をセットし、第2のクリーニングローラ表面の通紙面には5μmの段差を設けた。それ以外は実施例5と同じようにしてテストしたところ実施例5と同じ結果を得た。
[実施例13]
実施例5において、図4のローラ定着装置から図7に示す誘導加熱定着装置に変えた。クリーニング部材としては定着ローラ132の上のベルト133を介して図2に示す第1及び第2のクリーニングローラ13及び14からなるクリーニング部材をセットし、第2のクリーニングローラ表面の通紙面には5μmの段差を設けた。それ以外は実施例5と同じようにしてテストしたところ実施例5と同じ結果を得た。
[実施例14]
実施例5において、クリーニング部材を図2のクリーニング部材から図1のクリーニング部材(部材はAl製)に変更(すなわち図1の定着装置を使用)した以外は実施例5と同じようにしてテストしたところ実施例5と同じ結果を得た。
[実施例15]
実施例4において、クリーニング部材を図2のクリーニング部材から図3のクリーニング部材(部材はAl製)に変更(すなわち図3の定着装置を使用)した以外は実施例4と同じようにテストしたところ実施例4と同じ結果を得た。
[実施例16]
トナー及びキャリアは実施例4のものを使用して、実施例4と同じようにトナー濃度5%の現像剤を作成した。また、プリテール600((株)リコー製複写機)の定着部を改造して図4のローラ定着装置をとりつける。クリーニング部材3として図1に示す第1クリーニングローラ13(外径10mm)及び第2のクリーニングローラ14はローラ両端が9mm、ローラ中央部が10mmからなるクリーニング部材を備えた定着装置(ただし、14はAl製、オイル塗布フェルト5を使用)を用いて常温常湿の環境で画像出しを行ったところ、初期及び5万枚の連続通紙テストとも画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像を得られ、第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へトナーの流出に伴う複写紙の汚染(オフセット)の発生も見られなかった。また、低温低湿及び高温高湿における5万枚の連続通紙テストにおいても第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へのトナー流出は発生せず、画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像を得ることができた。
[実施例17]
実施例16において、第1クリーニングローラ13(外径10mm)及び第2のクリーニングローラ14はローラ両端が9.9mm、ローラ中央部が10mmからなるクリーニング部材に変更した以外は実施例16と同じようにテストしたところ実施例16と同じ結果をえた。
[実施例18]
実施例16において、第1クリーニングローラ13(外径10mm)及び第2のクリーニングローラ14はローラ両端が7.8mm、ローラ中央部が10mmからなるクリーニング部材に変更した以外は実施例16と同じようにテストしたところ実施例16と同じ結果をえた。
[実施例19]
実施例16において、第1クリーニングローラ13(外径10mm)及び第2のクリーニングローラ(軸方向の最大の長さ=315mm)14はローラ中央部の1/3の幅(105mm)が10mm、両端の1/3の幅が9mmからなるクリーニング部材に変更した以外は実施例16と同じようにテストしたところ実施例16と同じ結果をえた。
[実施例20]
実施例16において、第1クリーニングローラ13(外径10mm)及び第2のクリーニングローラ(軸方向の最大の長さ=315mm)14はローラ中央部の1/3の幅(105mm)が10mm、両端の1/3の幅が9.9mmからなるクリーニング部材に変更した以外は実施例16と同じようにテストしたところ実施例16と同じ結果をえた。
[実施例21]
実施例16において、第1クリーニングローラ13(外径10mm)及び第2のクリーニングローラ(軸方向の最大の長さ=315mm)14はローラ中央部の1/3の幅(105mm)が10mm、両端の1/3の幅が7.8mmからなるクリーニング部材に変更した以外は実施例16と同じようにテストしたところ実施例16と同じ結果をえた。
[実施例22]
トナー及びキャリアは実施例4のものを使用して、実施例4と同じようにトナー濃度5%の現像剤を作成した。そして、図10の装置に図4のローラ定着装置を使用して、クリーニング部材3として図2に示す第1及び第2のクリーニングローラ13及び14からなるクリーニング部材を備えた定着装置(ただし、14はAl製で、その表面の通紙面には5μmの段差を設けた。オイル塗布フェルト5を使用)を用いて常温常湿の環境で画像出しを行ったところ、初期及び5万枚の連続通紙テストとも画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像を得られ、第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へトナーの流出に伴う複写紙の汚染(オフセット)の発生も見られなかった。また、低温低湿及び高温高湿における5万枚の連続通紙テストにおいても第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へのトナー流出は発生せず、画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像を得ることができた。さらに常温常湿の環境のもとで転写材に両面複写モードで一万枚の連続通紙テストをしたところ第1のクリーニングローラ13から定着ローラ11へのトナー流出は発生せず、画像濃度に変化がなく安定した良好な複写画像を得ることができた。
本実施形態で使用する定着装置の一実施形態を示す概略側面図である。 本実施形態で使用するクリーニング部材の一実施形態を示す概略側面図である。 本実施形態で使用する定着装置の一実施形態を示す概略側面図である。 一般的なローラ定着の定着装置の概略断面図である。 本実施形態において、ベルト定着方式の定着装置の一例を示す概略断面図である。 本実施形態において、サーフ定着方式の定着装置の一例を示す概略断面図である。 本実施形態において、誘導加熱定着方式の定着装置の一例を示す断面図である。 (a)は図7の定着装置の部分を示す断面図、(b)は図7の定着装置の部分を示す側面図である。 定着ロールと通紙サイズに関する説明図である。 4連タンデム構成の直接転写式の画像形成装置を示す図である。 ベルトクリーニング装置を除いた転写ベルト装置である。 ローラ外径を示す図である。 ローラ中央部の1/3の直線形状を示す図である。
符号の説明
1 定着ローラ
2 加圧ローラ
3 クリーニング部材
4 耐熱離型層
5 オイル塗布フェルト
6 シリコーンオイル
7 加熱ランプ
8 転写紙(記録部材)
9 トナー
10 分離爪
11 定着ローラ
12 加圧ローラ
13 第1クリーニングローラ
14 第2クリーニングローラ
15A 軸受けA
15B 軸受けB
15C 軸受けC
15D 軸受けD
16 非通紙面
17 微小な間隙(第2クリーニングローラの段差)
18 ローラ内部からシリコーンオイルがにじみ出るオイル塗布ローラ
101 定着ローラ
102 加圧ローラ
103 クリーニング部材
104 分離爪
105 オイル塗布部材
106 ベルト
107 支持ローラ
108 加熱ランプ
109 トナー
110 転写紙(記録部材)
111 耐熱離型層
120 定着フィルム(ベルト)
121 駆動ローラ
122 従動ローラ
123 加熱体
124 加圧ローラ
125 平面基盤
126 定着ヒータ
127 定着温度センサ
131 加熱ローラ
132 定着ローラ
133 ベルト
134 加圧ローラ
135 温度検出手段
136 誘導加熱手段
137 励磁コイル
138 コイルガイド板
139 励磁コイルコア
140 励磁コイルコア支持部材
141 記録部材
200 定着ローラ
201 転写紙
201A 最大通紙幅
201B 最大通紙幅から二番目に大きい通紙幅
201C 非通紙面
301Y、301M、301C、301K トナー像形成部
302 光書込ユニット
303,304 給紙カセット
305 レジストローラ対
306 転写ベルト装置
307 定着ユニット
308 排紙トレイ
309Y、309M、309C、309K 転写バイアス電源
311Y、311M、311C、311K 感光体ドラム
312 現像ユニット
314 手差しトレイ
318 電源
321 切換ガイド
322 トナー補給容器
327Y、327M、327C、327K 転写バイアス印加部材
360 転写搬送ベルト
361,362,364,365,366 支持ローラ
363 駆動ローラ
368 バックアップローラ
369 バネ
380 静電吸着ローラ
385 ベルトクリーニング装置
390 ローラブラケット
391 軸
392 ピン
393 揺動ブラケット
394 回動軸
395 孔
396 カム
397 カム軸
398 出口ブラケット
399 軸

Claims (15)

  1. 少なくとも定着部材と加圧部材とからなる定着装置により、記録部材上の未定着トナー像を、熱及び圧力を付与して定着する画像形成装置であって、
    前記定着部材表面または前記加圧部材表面の少なくとも一方をクリーニングするクリーニング部材が、前記定着部材上に複数個重ね合わせて配置され、かつ、前記定着部材表面に当接して前記定着部材表面または前記加圧部材表面の少なくとも一方をクリーニングすることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記クリーニング部材は、シリコーンオイル塗布部材を介して前記定着部材表面に当接することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記クリーニング部材は複数個のクリーニングローラであって、
    前記定着部材表面に当接する第1のクリーニングローラと前記第1のクリーニングローラに当接する第2のクリーニングローラとを有し、
    前記第2のクリーニングローラは、軸方向で全幅ないし非通紙面に相当する部分の少なくとも一部分が前記第1のクリーニングローラと圧接し、通紙面に相当する部分では微小な隙間を有することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. クリーニング部材は複数個のクリーニングローラであって、
    前記定着部材表面に当接する第1のクリーニングローラと前記第1のクリーニングローラに当接する第2のクリーニングローラとを有し、
    前記第2のクリーニングローラの中央部外径Xとローラ端部外径Yが、X>Yの関係にあって、
    ローラ中央部よりローラ端部に行くにしたがって第1のクリーニングローラとの隙間が大きくなることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. クリーニング部材は複数個のクリーニングローラであって、
    前記定着部材表面に当接する第1のクリーニングローラと前記第1のクリーニングローラに当接する第2のクリーニングローラとを有し、
    第2のクリーニングローラの中央部分はローラ軸方向の最大長の1/3の幅が直線形状でローラ両端部の1/3の幅がテーパ−形状としたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記第2のクリーニングローラは、表面の離型性が第1のクリーニングローラと同等もしくはそれより劣ることを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記第1のクリーニングローラ以外の前記複数個のクリーニングローラは、軸受けが金属で構成され、前記軸受けを介して側板に保持されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記クリーニングローラの少なくとも一つは冷却手段により冷却されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  9. 前記定着装置は、定着ローラと加圧ローラとのローラ対で構成され、
    前記クリーニング部材が前記定着ローラ上に配置されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  10. 前記定着装置は、駆動ローラ(A)と、従動ローラ(B)と、前記駆動ローラ(A)と前記従動ローラ(B)との間の下方に配置され少なくとも発熱体を具備する加熱体(C)と、前記駆動ローラ(A)と前記従動ローラ(B)と前記加熱体(C)とに張り渡され前記駆動ローラ(A)の回転により回転する無端状のベルトと、前記ベルトを介して前記加熱体(C)に圧接して定着ニップ領域を形成する加圧ローラとから構成され、
    前記クリーニング部材が前記駆動ローラ(A)上または前記従動ローラ(B)上に前記ベルトを介して配置されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  11. 前記定着装置は、定着ローラと、前記定着ローラと平行に配置された支持ローラと、前記定着ローラと前記支持ローラとに張り渡された無端状のベルトと、前記ベルトを介して前記定着ローラに圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラとから構成され、
    前記クリーニング部材が前記定着ローラ上にベルトを介して配置されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  12. 前記定着装置は、誘導加熱手段の電磁誘導により加熱される加熱ローラと、前記加熱ローラと平行に配置された定着ローラと、前記加熱ローラと前記定着ローラとに張り渡され、前記加熱ローラにより加熱されると共に、前記加熱ローラと前記定着ローラとのうち少なくともいずれか一方のローラの回転により回転する無端状のベルトと、前記ベルトを介して前記定着ローラに圧接して定着ニップ部を形成する加圧ローラとからなり、
    前記クリーニング部材が前記定着ローラ上にベルトを介して配置されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  13. 使用されるトナー粒子が少なくとも結着樹脂および電荷制御剤を有する母体粒子に外添剤を添加してなり、かつ、前記トナー粒子のガラス転移温度は45〜65℃であることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  14. 未定着トナー像は転写材の表面に転写して、未定着トナー像を有する転写材は、熱及び圧力を付与する定着部へ搬送し、転写材上の未定着トナー像を定着して、転写材の表面に定着されたトナー画像を形成し、
    前記トナー画像を表面に有する転写材は再び転写材を給紙部にもどし、前記転写材の裏面に再度、未定着トナー像を転写し、裏面に未定着トナー像を有する転写材を定着部へ搬送し、転写材の裏面上にある未定着トナー像は定着手段によって定着して、転写材の表面及び裏面にトナー画像を有することを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  15. 請求項1から14のいずれか1項に記載の画像形成装置を用いて、定着部材表面または加圧部材表面の少なくとも一方をクリーニングする工程を有することを特徴とする画像形成方法。
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