JP2007333918A - Cleaning device, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像担持体の表面に対してクリーニング部材先端を押圧して接触させ、像担持体の表面に残存するトナーを除去するクリーニング装置、これを用いた画像形成装置、ならびにプロセスカートリッジに関する。 The present invention relates to a cleaning device that presses and contacts the front end of a cleaning member against the surface of an image carrier to remove toner remaining on the surface of the image carrier, an image forming apparatus using the same, and a process cartridge.
従来、電子写真方式による画像形成では、光導電性物質等の像担持体上に静電荷による潜像を形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナー粒子を付着させ可視像を形成している。トナーにより形成された可視像は、最終的に紙等の転写媒体に転写後、熱,圧力や溶剤気体等によって転写媒体に定着され、出力画像となる。 Conventionally, in electrophotographic image formation, a latent image by an electrostatic charge is formed on an image carrier such as a photoconductive substance, and charged toner particles are attached to the electrostatic latent image to form a visible image. Forming. The visible image formed by the toner is finally transferred to a transfer medium such as paper, and then fixed to the transfer medium by heat, pressure, solvent gas, or the like, and becomes an output image.
これらの画像形成の方式は、可視像化のためのトナー粒子を帯電させる方法により、トナー粒子とキャリア粒子の攪拌・混合による摩擦帯電を用いる、いわゆる二成分現像方式と、キャリア粒子を用いずにトナー粒子への電荷付与を行う、いわゆる一成分現像方式とに大別される。また、一成分現像方式では、現像ローラへのトナー粒子の保持に磁気力を使用するか否かにより、磁性一成分現像方式、非磁性一成分現像方式に分類される。 These image forming methods include a so-called two-component development method that uses friction charging by stirring and mixing toner particles and carrier particles by a method of charging toner particles for visualization, and without using carrier particles. In other words, the toner particles are roughly classified into so-called one-component development systems in which charge is imparted to toner particles. In addition, the one-component development method is classified into a magnetic one-component development method and a non-magnetic one-component development method depending on whether or not a magnetic force is used for holding toner particles on the developing roller.
これまで、高速性、画像再現性を要求される複写機やこれをベースとした複合機等では、トナー粒子帯電の安定性、立ち上がり性、画像品質の長期的安定性等の要求から、二成分現像方式が多く採用され、省スペース性、低コスト化等の要求が大きい、小型のプリンターやファクシミリ等には、一成分現像方式が多く採用されてきていた。また、特に昨今、出力画像のカラー化が進み、画像の高画質化や画像品質の安定化に対する要求は、これまでにも増して強くなっている。 Up to now, in copiers that require high speed and image reproducibility, and multi-function machines based on these, two components are required due to demands such as toner particle charging stability, start-up stability, and long-term image quality stability. Many developing methods have been adopted, and one-component developing methods have been often used for small printers, facsimiles, and the like that require large space saving and low cost. In particular, in recent years, colorization of output images has progressed, and the demand for higher image quality and stabilization of image quality has become stronger than ever.
これら電子写真方式による画像形成装置は、現像方式の違いによらず、一般的にドラム形状やベルト形状をした像担持体(一般には感光体)を回転させつつ一様に帯電させ、レーザー光等により像担持体上に潜像パターンを形成し、これを現像装置においてトナーにより可視像化し、さらに転写媒体上にトナー像の転写を行っている。 In these electrophotographic image forming apparatuses, a drum-shaped or belt-shaped image carrier (generally a photosensitive member) is uniformly charged while rotating, regardless of the development method, and laser light, etc. Thus, a latent image pattern is formed on the image carrier, and this is visualized with toner in the developing device, and the toner image is transferred onto the transfer medium.
転写媒体へトナー像を転写した後の像担持体上には、転写されなかったトナー成分が残存する。これらの残存物が、そのまま帯電工程に搬送されると、像担持体の均等な帯電を阻害することがしばしばある。そのため一般的には、転写工程を経た後に、像担持体上に残存するトナー成分等を、クリーニング工程にて除去し、像担持体表面を十分に清浄な状態とした上で、帯電が行われる。特に、帯電部材を像担持体表面に接触させて、電荷の注入や接触部近傍の領域における放電で帯電を行う接触帯電方式や、帯電部材を像担持体の表面近傍に配設して、微小な空隙における放電で帯電を行う近接帯電方式による帯電では、残存トナー成分等の異物が帯電部材に転移し、帯電部材表面状態を変えてしまうことがあるため、クリーニング工程での像担持体表面の清掃は重要となる。 The toner component that has not been transferred remains on the image carrier after the toner image is transferred to the transfer medium. When these residues are conveyed to the charging process as they are, they often inhibit uniform charging of the image carrier. Therefore, generally, after passing through the transfer process, the toner component remaining on the image carrier is removed in the cleaning process, and the surface of the image carrier is sufficiently cleaned and then charged. . In particular, a contact charging method in which a charging member is brought into contact with the surface of the image carrier and charging is performed by charge injection or discharge in a region near the contact portion, or a charging member is disposed in the vicinity of the surface of the image carrier. In the charging by the proximity charging method in which charging is performed by discharging in a large gap, foreign matters such as residual toner components may be transferred to the charging member and change the surface state of the charging member. Cleaning is important.
そのため、帯電装置のいかんにかかわらず、これまでにも、クリーニング装置は多くの検討がなされてきている。特に、ブレードクリーニング方式は、簡易で低コストであることから広く検討されてきている。 For this reason, many studies have been made on cleaning devices regardless of the type of charging device. In particular, the blade cleaning method has been widely studied because of its simplicity and low cost.
例えば、特許文献1や特許文献2には、反発弾性35〜75%のクリーニングブレード部材を像担持体の回転方向に対してカウンター方向で当接させ、かつクリーニング部材に対する像担持体の静止摩擦係数が1.0以下となるように像担持体表面を加工する画像形成方法が開示され、これらによりクリーニングブレード部材のめくれや、クリーニング不良、像担持体表面の磨耗、損傷及び電子写真性能の劣化をなくすことができるとされている。 For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a cleaning blade member having a rebound resilience of 35 to 75% is brought into contact with the rotation direction of the image carrier in the counter direction, and the static friction coefficient of the image carrier with respect to the cleaning member is disclosed. An image forming method for processing the surface of the image carrier so as to be 1.0 or less is disclosed, and thereby, the cleaning blade member is turned over, the cleaning is poor, the image carrier surface is worn, damaged, and the electrophotographic performance is deteriorated. It can be eliminated.
しかしながら、像担持体は繰返し作像される過程で帯電工程を通るため、その表面は常に電荷の授受が生じ、このために像担持体表面状態は通常一定の状態とはならない。すなわち、初期の静止摩擦係数が1.0以下であったとしても、その範囲は常に維持されるものではなく、特に像担持体表面の最上層に予め有機微粒子を含有させたような場合には、上述の帯電工程による状態変化や、トナー残存成分等の固着による表面状態変化を免れ得ないため、経時的に十分安定したクリーニング性能を維持できるとは限らなかった。 However, since the image carrier undergoes a charging process in the process of repeated image formation, the surface of the image carrier always receives and transfers charges, and therefore the surface state of the image carrier is not usually constant. That is, even if the initial static friction coefficient is 1.0 or less, the range is not always maintained, and particularly when organic fine particles are previously contained in the uppermost layer on the surface of the image carrier. However, since it is inevitable that the state change due to the charging process described above and the surface state change due to the fixing of the toner remaining component or the like cannot be avoided, it has not always been possible to maintain sufficiently stable cleaning performance over time.
また特許文献3には、クリーニング動作中のクリーニング角度を決定する特性値でクリーニングブレードヤング率、クリーニングブレード厚さ、ブレードの突出し量を一定の関係を満足させて、良好なクリーニング性能を発揮させるクリーニング装置が開示されている。該特許文献3によれば、クリーニングブレードの形状及び特性よりブレードのたわみ量を考慮した上でクリーニング角が求められ、これを元に良好なクリーニング特性を実現するための関係を規定され、トナーのクリーニング性に対する一定の効果が示されている。 Further, Patent Document 3 discloses a cleaning that exhibits good cleaning performance by satisfying a certain relationship among the cleaning blade Young's modulus, the cleaning blade thickness, and the protruding amount of the blade with characteristic values that determine the cleaning angle during the cleaning operation. An apparatus is disclosed. According to Patent Document 3, the cleaning angle is determined in consideration of the amount of deflection of the blade from the shape and characteristics of the cleaning blade, and based on this, the relationship for realizing good cleaning characteristics is defined, and the toner A certain effect on the cleaning properties is shown.
しかしながら、特許文献3に開示されているリーディング機構では、静止時にクリーニングブレードが感光体を押す力の、稜線部接触点における感光体表面の接線方向成分と、駆動時の同接線方向成分は、逆向きのベクトルとなる。すなわち、長期に渡り、繰り返し感光体の駆動と静止を行うと、クリーニングブレードの稜線部には、大きな歪みが繰り返し加わるため、ブレードの欠けが生じることがある。 However, in the reading mechanism disclosed in Patent Document 3, the tangential direction component of the surface of the photosensitive member at the ridge line contact point and the tangential direction component during driving of the force that the cleaning blade pushes the photosensitive member when stationary are opposite to each other. This is a direction vector. That is, when the photosensitive member is repeatedly driven and stopped for a long period of time, a large distortion is repeatedly applied to the ridge line portion of the cleaning blade, so that the blade may be chipped.
また特許文献4(例えば第4図参照)には、クリーニングブレードの先端が感光体表面に圧接される接点における感光体の接線に対して、クリーニングブレードの支軸が感光体と同じ側に在るクリーニング装置が図示されている。この図のクリーニング装置によれば、前述のクリーニングブレード先端(クリーニングブレードの稜線部)に掛かる接線方向の摩擦力は同じ向きのベクトルとなるため、ブレード先端部の欠けに対しては、ある程度の効果を期待できる。しかし、同文献の図4のような構成では、支軸の位置が極端に制限されてしまい、クリーニングブレードを感光体に圧接する力の方向を制御することが極めて困難となる。このため特許文献4に開示されている発明では圧接力が十分に大きくできず、クリーニング性能が劣ることになる。 In Patent Document 4 (see, for example, FIG. 4), the support shaft of the cleaning blade is on the same side as the photoconductor with respect to the tangent line of the photoconductor at the contact point where the tip of the cleaning blade is pressed against the surface of the photoconductor. A cleaning device is illustrated. According to the cleaning device of this figure, the frictional force in the tangential direction applied to the above-described cleaning blade tip (the ridge line portion of the cleaning blade) is a vector in the same direction. Can be expected. However, in the configuration shown in FIG. 4 of the same document, the position of the support shaft is extremely limited, and it is extremely difficult to control the direction of the force that presses the cleaning blade against the photosensitive member. For this reason, in the invention disclosed in Patent Document 4, the pressure contact force cannot be sufficiently increased, and the cleaning performance is inferior.
逆に、クリーニングブレードを感光体に圧接する力の方向をより幅広く制御するには、支軸を像担持体と干渉しないように位置させる必要があるため、機構が複雑になりがちであり、画像形成装置の小型化の妨げとなるばかりでなく、部品コスト、製造コスト上も不利とならざるを得ない。 Conversely, in order to control the direction of the force that presses the cleaning blade against the photosensitive member more widely, the support shaft needs to be positioned so as not to interfere with the image carrier, which tends to complicate the mechanism. This not only hinders the downsizing of the forming apparatus, but also has a disadvantage in terms of parts cost and manufacturing cost.
また一方で、昨今、画像品質の向上や製造エネルギーの削減のために、重合法を用いて形成したトナーが使用され始めている。これら重合トナーは、粉砕法で製造されたトナーと比較して、角張った部分が少なく、また平均粒子径が小さく揃っているという、優れた特徴を有している。しかしながら、これらの特徴は、ゴムブレードクリーニングに代表されるクリーニング部材のエッジ部を像担持体表面に圧接して、像担持体表面のクリーニングを行う方式に対しては、その形状と粒径の影響により、エッジ部分で堰き止められ難くなり、残存トナー成分のクリーニング不良を引き起こしやすい。 On the other hand, in recent years, toners formed using a polymerization method have been used to improve image quality and reduce manufacturing energy. These polymerized toners have excellent characteristics such as fewer angular portions and smaller average particle diameters than toners produced by a pulverization method. However, these features are affected by the shape and particle size of a method for cleaning the surface of the image carrier by pressing the edge of a cleaning member represented by rubber blade cleaning against the surface of the image carrier. As a result, it is difficult for the edge portion to be dammed, and the residual toner component tends to be poorly cleaned.
このようなトナーのクリーニング不良に対応した、クリーニング装置としても、これまでにいくつかの提案がされている。例えば特許文献5には、トナーの平均体積径Dと平均円形度Sを用いて、所定の条件を満たす圧接力を設定する画像形成装置が開示されている。該特許文献5の開示によれば、カウンタータイプのブレードクリーニングにて、圧接力fを大きくした場合、クリーニングブレードの鳴きやメクレ等の不具合が生じるため、経験的な値として、上限値を設定する必要があるとされている。しかしながら、その上限値は、該特許文献で図示(図6)されている一般的なブレードクリーニングに対するものであり、前述の特許文献4の第4図のような構成のクリーニング装置に対しては、何ら考慮されてはいない。 Several proposals have been made so far for a cleaning device corresponding to such a toner cleaning failure. For example, Patent Document 5 discloses an image forming apparatus that uses an average volume diameter D and an average circularity S of a toner to set a pressing force that satisfies a predetermined condition. According to the disclosure of Patent Document 5, when the pressure contact force f is increased in counter-type blade cleaning, problems such as squeal of the cleaning blade and creaking occur. Therefore, an upper limit value is set as an empirical value. It is said that it is necessary. However, the upper limit value is for the general blade cleaning shown in FIG. 6 in the patent document, and for the cleaning device having the configuration as shown in FIG. No consideration is given.
また例えば、よりトナー平均粒子径が小さく、より球形に近いトナーをクリーニングするために、特許文献6には、トナーと像担持体間の摩擦係数と、トナーとブレード間の摩擦係数、トナーと像担持体の付着力、トナーがブレードから受ける力および、ブレードと像担持体間で形成する角度(クリーニング角度)の関係を規定したクリーニング装置が開示されている。該特許文献6では、クリーニングすべきトナーの回転(自転)を考慮して、クリーニング性に優れたクリーニング装置が提案されているが、クリーニンブレードの圧接力の方向について考慮されていない。 Further, for example, in order to clean a toner having a smaller toner average particle diameter and a more spherical shape, Patent Document 6 discloses a friction coefficient between the toner and the image carrier, a friction coefficient between the toner and the blade, and a toner and an image. A cleaning device is disclosed that defines the relationship between the adhesion force of the carrier, the force that the toner receives from the blade, and the angle formed between the blade and the image carrier (cleaning angle). In Patent Document 6, a cleaning device having excellent cleaning properties is proposed in consideration of rotation (autorotation) of toner to be cleaned, but the direction of the pressure contact force of the cleaning blade is not considered.
このように、簡便な構成で像担持体表面のクリーニングを確実に安定して行うと共に、クリーニング部材先端欠け等の欠損を長期に渡り抑制することは、未だ十分ではなく、重要な課題として残されていた。 As described above, it is not yet sufficient, and it remains an important problem that the surface of the image bearing member is reliably and stably cleaned with a simple configuration, and it is not sufficient to suppress defects such as chipping of the cleaning member for a long period of time. It was.
本発明は、上記の様な現状の問題点に鑑み、充分な像担持体表面のクリーニング性能を安定して発揮することができるクリーニング装置を提供することを目的とし、また、このクリーニング装置を用いて良好な品質の画像を安定して得ることができる画像形成装置やプロセスカートリッジを提供することをも目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems of the present invention, and has as its object to provide a cleaning device that can stably exhibit a sufficient cleaning performance of the surface of an image carrier, and uses this cleaning device. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus and a process cartridge capable of stably obtaining a good quality image.
本願発明者らは、上記従来技術の問題点を解決するために検討を続けてきた結果、揺動自在なクリーニング部材支持体に固定したクリーニング部材が像担持体のクリーニングされた面と鋭角をなして像担持体表面に押圧当接してなるクリーニング装置においては、クリーニング部材の先端と、クリーニング部材支持体の支軸の位置関係が重要であり、それによって、優れたクリーニング性能を発現しつつクリーニング部材先端部分の欠損を抑制するのに有効であり、かつ良好で安定したクリーニング性能を、長期間にわたって得られるという改善効果を極めて顕著に発揮し得るようにできることを見い出した。 As a result of continuous studies to solve the above-mentioned problems of the prior art, the inventors of the present invention have formed an acute angle between the cleaning member fixed to the swingable cleaning member support and the cleaned surface of the image carrier. In the cleaning device that is pressed against the surface of the image carrier, the positional relationship between the tip of the cleaning member and the support shaft of the cleaning member support is important, and thereby the cleaning member exhibits excellent cleaning performance. It has been found that the improvement effect of being effective in suppressing the chipping of the tip portion and being able to obtain a good and stable cleaning performance over a long period of time can be exhibited remarkably.
そこで本発明の請求項1に係るクリーニング装置は、上記課題を解決するために、支軸を中心に揺動自在に設けたクリーニング部材支持体に固定したクリーニング部材が、像担持体のクリーニング対象となる表面と鋭角をなして該面に押圧当接してなるクリーニング装置において、前記クリーニング部材の先端が前記像担持体の表面に当接する接点における前記像担持体の接線に対して、前記像担持体が在る側と、前記クリーニング部材支持体の支軸が在る側を異ならせ、かつ前記接点で前記接線と直交する法線に対して、前記クリーニング部材支持体の支軸が在る側と、前記像担持体のクリーニングされた面の在る側を異ならせ、さらに、前記像担持体と接するクリーニング部材先端が前記クリーニング部材支持体の支軸がない側の末端と異なる側に位置することを特徴とする。 Accordingly, in order to solve the above-described problem, the cleaning device according to the first aspect of the present invention includes a cleaning member fixed to a cleaning member support provided so as to be swingable about a support shaft. In the cleaning device formed by pressing and abutting against the surface at an acute angle, the image carrier is in contact with the tangent of the image carrier at a contact point where the tip of the cleaning member abuts on the surface of the image carrier. And the side on which the support shaft of the cleaning member support is located, and the side on which the support shaft of the cleaning member support exists on a normal line perpendicular to the tangent at the contact point. The side on which the cleaned surface of the image carrier is present is made different, and the front end of the cleaning member in contact with the image carrier is the end of the side on which the support shaft of the cleaning member support does not exist Characterized in that located become side.
同請求項2に係るものは、請求項1に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材支持体が、支軸方向に対して平行な曲げ部を有し、かつ該曲げ部の曲げ角が鈍角であることを特徴とする。 According to the second aspect of the present invention, in the cleaning device according to the first aspect, the cleaning member support has a bent portion parallel to the support shaft direction, and the bent angle of the bent portion is an obtuse angle. It is characterized by being.
同請求項3に係る画像形成装置は、少なくとも、トナー像が担持搬送される像担持体と、該像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置と、クリーニング装置を備える画像形成装置において、前記クリーニング装置に前記請求項1または2に記載のクリーニング装置を用いてなることを特徴とする。 The image forming apparatus according to claim 3 includes at least an image carrier on which a toner image is carried and conveyed, a transfer device that transfers the toner image on the image carrier to a transfer medium, and a cleaning device. The cleaning device according to claim 1 or 2 is used as the cleaning device.
同請求項4に係るものは、請求項3に記載の画像形成装置において、前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を備えてなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the third aspect, the image forming apparatus further comprises a charging device disposed in contact with or close to the surface of the image carrier.
同請求項5に係るものは、請求項4に記載の画像形成装置において、前記帯電装置に、交流成分を有する電圧を印加する電圧印加装置を備えてなることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourth aspect, the charging device includes a voltage applying device that applies a voltage having an AC component.
同請求項6に係るものは、請求項4または5に記載の画像形成装置前記クリーニング装置によるクリーニングより後工程側でかつ前記帯電装置による帯電工程より前工程側の位置に、前記像担持体表面に保護成分を塗布または付着させる保護層形成装置を配設してなることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus according to the fourth or fifth aspect, wherein the surface of the image carrier is disposed at a position on the post-process side from the cleaning by the cleaning apparatus and on the pre-process side from the charging process by the charging apparatus. A protective layer forming apparatus for applying or adhering a protective component to the protective layer is disposed.
同請求項7に係るものは、請求項3から6のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナーの、円形度SRを、円形度SR=粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長、としたときに、該円形度SRが0.93〜1.00であることを特徴とする。 According to the seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the third to sixth aspects, the circularity SR of the toner is a circularity SR = perimeter of a circle having the same area as the particle projection area / The circularity SR is 0.93 to 1.00 when the perimeter of the projected particle image is used.
同請求項8に係るものは、請求項3から7のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナーの重量平均径(D4)と個数平均径(D1)の比(D4/D1)が1.00〜1.40であることを特徴とする。 In the image forming apparatus according to any one of claims 3 to 7, the ratio (D4 / D1) of the weight average diameter (D4) to the number average diameter (D1) of the toner is 1. .00 to 1.40.
同請求項9に係るプロセスカートリッジは、少なくとも、トナー像を担持する工程を経る像担持体と該像担持体に残留するトナーを除去するクリーニング装置とを一体に備え、該クリーニング装置に、請求項1または2に記載のクリーニング装置を用いてなることを特徴とする。 The process cartridge according to claim 9 integrally includes at least an image carrier that has undergone a step of carrying a toner image and a cleaning device that removes toner remaining on the image carrier, and the cleaning device includes: The cleaning apparatus according to 1 or 2 is used.
同請求項10に係るものは、請求項9に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置を備えてなることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the process cartridge according to the ninth aspect, a charging device is provided which is disposed in contact with or close to the surface of the image carrier.
同請求項11に係るものは、請求項10に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記クリーニング装置によるクリーニングより後工程側でかつ前記帯電装置による帯電工程より前工程側の位置に、前記像担持体表面に保護成分を塗布または付着させる保護層形成装置を配設してなることを特徴とする。 According to the eleventh aspect of the present invention, in the process cartridge according to the tenth aspect, the surface of the image carrier is disposed at a position on the post-process side after the cleaning by the cleaning device and on the pre-process side of the charging step by the charging device. A protective layer forming device for applying or adhering a protective component is provided.
同請求項12に係るものは、請求項9から11のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、トナーを収容する容器を備え、前記トナーの、円形度SRを、円形度SR=粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長、としたときに、該円形度SRが0.93〜1.00であることを特徴とする。 According to the twelfth aspect of the present invention, in the process cartridge according to any one of the ninth to eleventh aspects, a container for storing toner is provided, and the circularity SR of the toner is the same as the circularity SR = particle projected area. The circularity SR is 0.93 to 1.00, where perimeter of area circle / perimeter of particle projection image.
同請求項13に係るものは、請求項9から12のいずれかに記載のプロセスカートリッジにおいて、前記トナーの重量平均径(D4)と個数平均径(D1)の比(D4/D1)が1.00〜1.40であることを特徴とする。 According to the thirteenth aspect, in the process cartridge according to any one of the ninth to twelfth aspects, the ratio (D4 / D1) of the weight average diameter (D4) to the number average diameter (D1) of the toner is 1. It is 00 to 1.40.
本発明は、充分な像担持体表面のクリーニング性能を安定して発揮することができ、良好な品質の画像を安定して得ることができる。 The present invention can stably exhibit a sufficient cleaning performance of the surface of the image carrier, and can stably obtain an image of good quality.
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。なお以下では、 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the embodiments shown in the drawings. In the following,
図1は本発明のクリーニング装置の一実施例の構成を概略的に説明するための断面図である。像担持体である感光体ドラム1に対向して配設されたクリーニング装置20は、クリーニング部材の支軸21、クリーニング部材支持体22、クリーニング部材23、押圧力付与機構24等から主に構成される。クリーニング部材23の感光体ドラム1に対する接点Qの位置で像担持体である感光体ドラム1の表面とクリーニング部材23は接し、この接点Qでの感光体ドラム1表面の接線がL1となる。また、接点Qにて接線L1に対して直交する直線が法線L2である。 FIG. 1 is a cross-sectional view for schematically explaining the configuration of an embodiment of the cleaning apparatus of the present invention. The cleaning device 20 disposed opposite to the photosensitive drum 1 as an image carrier is mainly composed of a support shaft 21 of a cleaning member, a cleaning member support 22, a cleaning member 23, a pressing force applying mechanism 24, and the like. The The surface of the photosensitive drum 1 as an image carrier is in contact with the surface of the photosensitive drum 1 at the position of the contact point Q of the cleaning member 23 with respect to the photosensitive drum 1, and the tangent line of the surface of the photosensitive drum 1 at this contact point Q is L1. A straight line perpendicular to the tangent line L1 at the contact point Q is a normal line L2.
また、像担持体である感光体ドラム1は、転写工程後にトナー成分等が残存した表面1bとなっているが、接点Qにてクリーニング部材23により表面残存物が清掃され、クリーニングされた面1aとなる。 The photosensitive drum 1 serving as an image carrier has a surface 1b on which toner components and the like remain after the transfer process. However, the surface residue is cleaned by the cleaning member 23 at the contact Q, and the cleaned surface 1a. It becomes.
本実施例の構成では、クリーニング部材23は、接線L1の像担持体表面がクリーニングされた側に対して鋭角となるよう、いわゆる、カウンタータイプ(リーディングタイプ)に類する角度で当接されているが、前述した特許文献4(同文献の第4図参照)のような場合を除き、一般的にはその支軸21は、図1の接線L1より上側かつ法線L2より左側に位置している。これに対して、本実施例のクリーニング装置では、支軸21は接線L1より上側かつ法線L2より右側、すなわち図1の領域Aの範囲に位置するよう構成される。 In the configuration of this embodiment, the cleaning member 23 is abutted at an angle similar to a so-called counter type (leading type) so that the image carrier surface of the tangent line L1 has an acute angle. Except for the case of Patent Document 4 (see FIG. 4), the support shaft 21 is generally located above the tangent line L1 and to the left side of the normal line L2 in FIG. . On the other hand, in the cleaning apparatus of the present embodiment, the support shaft 21 is configured to be located above the tangent line L1 and to the right side from the normal line L2, that is, within the range of the region A in FIG.
支軸21の位置を領域Aの範囲とすることにより、像担持体である感光体ドラム1が静止している時にクリーニング部材23に作用する力の接線L1方向の分力と、感光体ドラム1駆動時にクリーニング部材23に作用する力の接線L1方向の分力は、同一方向のベクトルとなり、クリーニング部材23の先端部での急激な作用力の方向転換がなくなる。そのため、長期間の使用による先端の欠損といった不具合を解消することができる。 By setting the position of the support shaft 21 in the range of the region A, the component force in the tangential L1 direction of the force acting on the cleaning member 23 when the photosensitive drum 1 as the image carrier is stationary, and the photosensitive drum 1 The component force in the tangential L1 direction of the force acting on the cleaning member 23 during driving becomes a vector in the same direction, and sudden direction change of the acting force at the tip of the cleaning member 23 is eliminated. For this reason, it is possible to eliminate problems such as chipping of the tip due to long-term use.
また本実施例のクリーニング装置では、支軸21は接線L1に対して、感光体ドラム1と異なる側に位置しているため、力点Pでクリーニング部材23が感光体ドラム1を押す押圧力の方向を幅広く設定することができる。すなわち、クリーニング部材23のメクレや反発量に関与する接線L1方向の分力成分と、かつクリーニング部材23の密着性に関与する法線L2方向の分力成分を、それぞれ適正な範囲となるように、構造上の制約なく設定することができる。 Further, in the cleaning device of the present embodiment, the support shaft 21 is located on the side different from the photosensitive drum 1 with respect to the tangent L1, and therefore the direction of the pressing force that the cleaning member 23 presses the photosensitive drum 1 at the force point P. Can be set widely. That is, the component force component in the tangential L1 direction that is related to the amount of peeling and repulsion of the cleaning member 23 and the component component in the normal L2 direction that is related to the adhesion of the cleaning member 23 are within appropriate ranges. It can be set without structural restrictions.
さらに、支軸21の位置を本実施例の構成の範囲とすることにより、感光体ドラム1表面の動摩擦係数が変動し、動摩擦力が大きくなると、接点Qにおける押圧力の垂直抗力成分が小さくなるように作用するため、クリーニング部材23先端部分のメクレを高度に抑止することができる。 Further, by setting the position of the support shaft 21 within the range of the configuration of the present embodiment, the dynamic friction coefficient on the surface of the photosensitive drum 1 varies and the dynamic friction force increases, so that the vertical drag component of the pressing force at the contact point Q decreases. As a result, it is possible to highly suppress the peeling at the tip of the cleaning member 23.
また、本実施例のクリーニング装置では、接点Qにて前記像担持体1と接するクリーニング部材23先端がクリーニング部材支持体22の支軸がない側の末端と異なる側に位置しているため、上述のようなクリーニング部材23及び支軸21の配置を少ない部品点数で容易に構成できるため、コスト的にも有利となる。 In the cleaning device of this embodiment, the tip of the cleaning member 23 that contacts the image carrier 1 at the contact point Q is located on a different side from the end of the cleaning member support 22 that does not have a support shaft. Since the arrangement of the cleaning member 23 and the support shaft 21 can be easily configured with a small number of parts, this is advantageous in terms of cost.
図2は、図1の実施例に類似した構成の本発明に係るクリーニング装置の変形例を示す。図1の実施例では、クリーニング部材支持体22の途中部位に鋭角な曲げ部22aを有するため、この点で応力の集中が発生する恐れがあるが、本実施例の構成によるクリーニング装置では、クリーニング部材支持体22がこのような鋭角な曲げ部を有しないため、クリーニング部材支持体22に掛かる力は均等に分配され、局所的な歪みを抑制することができ、クリーニング性能の低下を防止できる。 FIG. 2 shows a modification of the cleaning device according to the present invention having a configuration similar to that of the embodiment of FIG. In the embodiment shown in FIG. 1, since there is an acute bent portion 22a in the middle of the cleaning member support 22, there is a risk of stress concentration at this point. Since the member support 22 does not have such an acute bent portion, the force applied to the cleaning member support 22 is evenly distributed, local distortion can be suppressed, and deterioration in cleaning performance can be prevented.
図3は、本発明実施例のクリーニング装置において、像担持体が静止状態での力のバランスを示している。力点Pにて印加した力F0は、支軸21の中心を支点Oとして、クリーニング部材23と像担持体である感光体ドラム1の接点Qで、補助線OQに垂直な方向の押圧力F1=F0・(OP/OQ)として作用する。このF1は、図3に示す接線L1と補助線OQのなす角度θを用い、点Qにおける接線方向成分と法線方向成分に分けられ、それぞれ、
F1・sinθ
F1・cosθ
と表すことができる。すなわち接点Qで作用する力は、クリーニング部材23を変形させ、ひずみ応力として蓄積される部分、および接点における静止摩擦力を加味した上で、バランスが保たれている。図3に示されるように、接線方向成分は像担持体である感光体ドラム1を図中右向きに押す作用力であるため、クリーニング部材23はその反作用として図中左向きの力を受けている。また、像担持体である感光体ドラム1が駆動されている場合には、クリーニング部材23と感光体ドラム1の接点は、わずかにずれてQ’となり、図3と同様な力のバランスが保たれる。ただしこの時、摩擦力は動摩擦力となる(図4)。図4においても、接線方向成分は感光体ドラム1を図中右向きに押す作用力であるため、クリーニング部材は、その反作用として図中左向きの力を受けている。
FIG. 3 shows the balance of force when the image carrier is stationary in the cleaning device of the embodiment of the present invention. The force F0 applied at the force point P is a pressing force F1 = in the direction perpendicular to the auxiliary line OQ at the contact point Q between the cleaning member 23 and the photosensitive drum 1 as the image carrier with the center of the support shaft 21 as the support point O. Acts as F0 · (OP / OQ). This F1 is divided into a tangential direction component and a normal direction component at the point Q using the angle θ formed by the tangent line L1 and the auxiliary line OQ shown in FIG.
F1 ・ sinθ
F1 ・ cosθ
It can be expressed as. That is, the force acting at the contact point Q is balanced by taking into account the portion of the cleaning member 23 that is deformed and accumulated as strain stress and the static frictional force at the contact point. As shown in FIG. 3, since the tangential direction component is an acting force that pushes the photosensitive drum 1 that is an image carrier in the right direction in the figure, the cleaning member 23 receives a leftward force in the figure as the reaction. In addition, when the photosensitive drum 1 as an image carrier is driven, the contact between the cleaning member 23 and the photosensitive drum 1 is slightly shifted to Q ′, and the same force balance as in FIG. 3 is maintained. Be drunk. However, at this time, the frictional force becomes a dynamic frictional force (FIG. 4). Also in FIG. 4, the tangential direction component is an acting force that pushes the photosensitive drum 1 rightward in the figure, and therefore the cleaning member receives a leftward force in the figure as its reaction.
一方、図5は、従来のカウンタータイプのクリーニング装置において像担持体である感光体ドラム1が静止状態での力のバランスを示している。力点Pにて印加した力F0は、支軸の中心を支点Oとして、クリーニング部材と感光体ドラム1の接点Qで、補助線OQに垂直な方向の押圧力F1=F0・(OP/OQ)として作用する。このF1は、図5に示す接線L1と補助線OQのなす角度θを用い、点Qにおける接線方向成分と法線方向成分に分けられ、それぞれ、
F1・sinθ
F1・cosθ
と表すことができる。すなわち接点Qで作用する力は、クリーニング部材を変形させひずみ応力として蓄積される部分および、接点における静止摩擦力を、加味した上で、バランスが保たれている。図5に示されるように、接線方向成分は像担持体である感光体ドラム1を図中左向きに押す作用力であるため、クリーニング部材23は、その反作用として図中右向きの力を受けている。また、従来のカウンタータイプのクリーニング装置で感光体ドラム1が駆動されている場合にも、クリーニング部材23と感光体ドラム1の接点は、わずかにずれてQ’となるが、動摩擦力として図中右向きに感光体ドラム1を押す力が働くため、クリーニング部材は、その反作用として図中左向きの力を受ける(図6)。
On the other hand, FIG. 5 shows the balance of force when the photosensitive drum 1 which is an image carrier in a conventional counter type cleaning apparatus is stationary. The force F0 applied at the force point P is the pressing force F1 = F0 · (OP / OQ) in the direction perpendicular to the auxiliary line OQ at the contact point Q between the cleaning member and the photosensitive drum 1 with the center of the support shaft as the support point O. Acts as This F1 is divided into a tangential direction component and a normal direction component at the point Q using the angle θ formed by the tangent line L1 and the auxiliary line OQ shown in FIG.
F1 ・ sinθ
F1 ・ cosθ
It can be expressed as. That is, the force acting at the contact point Q is balanced in consideration of the portion of the cleaning member that is deformed and accumulated as strain stress and the static frictional force at the contact point. As shown in FIG. 5, the tangential direction component is an acting force that pushes the photosensitive drum 1 that is an image carrier leftward in the figure, so that the cleaning member 23 receives a rightward force in the figure as its reaction. . Further, even when the photosensitive drum 1 is driven by a conventional counter type cleaning device, the contact point between the cleaning member 23 and the photosensitive drum 1 is slightly shifted to Q ′. Since the force that pushes the photosensitive drum 1 in the right direction works, the cleaning member receives a leftward force in the figure as a reaction (FIG. 6).
このように、本発明構成のクリーニング装置では、従来のカウンタータイプのクリーニング装置で発生する、クリーニング部材先端部での接線方向の力の逆転をなくすことが可能となる。 As described above, in the cleaning device having the configuration of the present invention, it is possible to eliminate the reversal of the tangential force at the front end portion of the cleaning member, which occurs in the conventional counter type cleaning device.
また、クリーニング部材23の先端面と感光体ドラム1表面のクリーニングされていない側に伸ばした接線L1のなす角、いわゆるクリーニング角は、70度以上90度未満であることが好ましく、80度以上90度未満であることがより好ましい。一般的に知られているように、クリーニング角が小さくなると、クリーニング性能が低下し、特に前述の作用にあるように、動摩擦力の増加に伴い垂直抗力が減少するように構成されたクリーニング装置では、クリーニング性能の維持のためには、十分にクリーニング角を大きくすることが好ましい。 Also, the angle formed by the tangent L1 extending to the uncleaned side of the front end surface of the cleaning member 23 and the surface of the photosensitive drum 1, the so-called cleaning angle is preferably 70 degrees or more and less than 90 degrees, and preferably 80 degrees or more and 90 degrees. More preferably, it is less than a degree. As is generally known, when the cleaning angle is reduced, the cleaning performance is deteriorated. In particular, as described above, in the cleaning device configured to decrease the vertical drag as the dynamic friction force increases, In order to maintain the cleaning performance, it is preferable to sufficiently increase the cleaning angle.
クリーニング角の設定は支軸の位置をずらすことによっても行うことができるが、この場合支軸角とクリーニング角を独立して設定することが困難となる。よって、クリーニング部材支持体22は、支軸の軸方向に対して平行な曲げ部を有し、かつ曲げ角を鈍角とすることが好ましく、これにより支軸角とクリーニング角を個別に設定可能となる。 Although the cleaning angle can be set by shifting the position of the support shaft, in this case, it is difficult to set the support shaft angle and the cleaning angle independently. Therefore, it is preferable that the cleaning member support 22 has a bent portion parallel to the axial direction of the support shaft and the bend angle is an obtuse angle, whereby the support shaft angle and the cleaning angle can be individually set. Become.
また、クリーニング部材23は、反発弾性30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましい。反発弾性が小さすぎる場合には、クリーニング部材先端部分が引き込まれた状態で安定しがちであるため、上述のクリーニング角が実質上小さくなる。このような場合にはクリーニング性能が低下しやすく、クリーニング部材への、より大きな押圧力付与を伴うため、像担持体表面へのストレスが大きくなってしまうことがある。 Further, the cleaning member 23 preferably has a rebound resilience of 30% or more, and more preferably 40% or more. If the resilience is too small, the cleaning angle tends to be substantially reduced because the tip end of the cleaning member tends to be stable. In such a case, the cleaning performance is likely to deteriorate, and a larger pressing force is applied to the cleaning member, so that the stress on the surface of the image carrier may be increased.
クリーニング部材23の材料は、特に制限されるものではないが、クリーニングブレード用材料として一般に公知の、ウレタンゴム、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体を、単独またはブレンドして使用することができる。また、これらのゴムブレードは、像担持体との接点部部分を低摩擦係数材料で、コーティングや含浸処理しても良い。また、弾性体の硬度を調整するために、他の有機フィラーや無機フィラーに代表される充填材を分散しても良い。 The material of the cleaning member 23 is not particularly limited, but elastic materials such as urethane rubber, hydrin rubber, silicone rubber, and fluoro rubber, which are generally known as cleaning blade materials, may be used alone or in combination. it can. Further, these rubber blades may be coated or impregnated with a low friction coefficient material at the contact portion with the image carrier. Further, in order to adjust the hardness of the elastic body, fillers represented by other organic fillers and inorganic fillers may be dispersed.
また、これらのクリーニングブレードは、クリーニング部材支持体22に、先端部が像担持体である感光体ドラム1表面へ押圧当接できるように、接着や融着等の任意の方法によって固定される。クリーニングブレード厚みについては、押圧で加える力との兼ね合いで一義的に定義できるものではないが、概ね0.5〜10mm程度であれば好ましく使用でき、2〜5mm程度であれば更に好ましく使用できる。また、クリーニング部材支持体22から突き出し、たわみを持たせることができるクリーニングブレードの長さ、いわゆる自由長についても同様に押圧で加える、力との兼ね合いで一義的に定義できるものではないが、概ね1〜20mm程度であれば好ましく使用でき、2〜10mm程度であれば更に好ましく使用できる。 Further, these cleaning blades are fixed to the cleaning member support 22 by an arbitrary method such as adhesion or fusion so that the front end portion can be pressed against the surface of the photosensitive drum 1 as an image carrier. The thickness of the cleaning blade cannot be uniquely defined in consideration of the force applied by pressing, but is preferably about 0.5 to 10 mm, and more preferably about 2 to 5 mm. In addition, the length of the cleaning blade that protrudes from the cleaning member support 22 and can bend, that is, the so-called free length, is also unambiguously defined by the balance with the force applied by pressing in the same manner. If it is about 1-20 mm, it can be preferably used, and if it is about 2-10 mm, it can be used still more preferably.
クリーニング部材の他の構成としては、バネ板等の弾性金属ブレード表面に、必要によりカップリング剤やプライマー成分等を介して、樹脂、ゴム、エラストマー等の層をコーティング、ディッピング等の方法で形成し、必要により熱硬化等を行い、更に必要であれば表面研摩等を施して用いても良い。弾性金属ブレードの厚みは、0.2〜3mm程度であれば好ましく使用でき、0.3〜1mm程度であればより好ましく使用できる。また、弾性金属ブレードでは、ブレードのねじれを抑止するために、取り付け後に支軸と略平行となる方向に、曲げ加工等の処理を施しても良い。表面層を形成する材料としては、PFA、PTFE、FEP、PVdF等のフッ素樹脂や、フッ素系ゴム、メチルフェニルシリコーンエラストマー等のシリコーン系エラストマー等を、必要により充填剤と共に、用いることができるが、これに限定されるものではない。 As another configuration of the cleaning member, a layer of resin, rubber, elastomer or the like is formed on the surface of an elastic metal blade such as a spring plate by a method such as coating or dipping via a coupling agent or a primer component as necessary. If necessary, thermosetting or the like may be performed, and if necessary, surface polishing or the like may be performed. The thickness of the elastic metal blade is preferably about 0.2 to 3 mm, more preferably about 0.3 to 1 mm. Moreover, in an elastic metal blade, in order to suppress the twist of a braid | blade, you may perform processes, such as a bending process, in the direction substantially parallel to a spindle after attachment. As a material for forming the surface layer, fluorine resin such as PFA, PTFE, FEP, PVdF, silicone elastomer such as fluorine rubber, methylphenyl silicone elastomer, and the like can be used together with a filler, if necessary. It is not limited to this.
また、クリーニング部材23が像担持体を押圧する力は、クリーニング部材23の単位接触長さ当たりの圧力、いわゆる線圧として5gf/cm以上60gf/cm以下であることが好ましく、10gf/cm以上50gf/cm以下であることがより好ましい。 The force with which the cleaning member 23 presses the image carrier is preferably 5 gf / cm or more and 60 gf / cm or less as a pressure per unit contact length of the cleaning member 23, so-called linear pressure is preferably 10 gf / cm or more and 50 gf. / Cm or less is more preferable.
図7は、本発明のクリーニング装置を具備する対象となる画像形成装置の一例を示す断面図である。図示の画像形成装置100は、作像装置10が、像担持体である感光体ドラム1(1Y〜1K)の周囲に、帯電装置2、潜像形成装置3、現像装置4、転写装置5、およびクリーニング装置20が配置され、以下の動作で画像形成が行われる。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of an image forming apparatus to be provided with the cleaning device of the present invention. In the illustrated image forming apparatus 100, an image forming apparatus 10 has a charging device 2, a latent image forming device 3, a developing device 4, a transfer device 5, and the like around a photosensitive drum 1 (1 </ b> Y to 1 </ b> K) that is an image carrier. The cleaning device 20 is disposed, and image formation is performed by the following operation.
画像形成のための一連のプロセスについて、ネガ−ポジプロセスで説明を行う。有機光導電層を有する感光体(OPC)に代表される像担持体1は、除電ランプ(図示せず)等で除電され、帯電部材を有する帯電装置2で均一にマイナスに帯電される。帯電装置2による感光体ドラム1の帯電が行なわれる際には、電圧印加機構(図示せず)から帯電部材に、感光体ドラム1表面を所望の電位に帯電させるに適した、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。帯電された感光体ドラム1は、レーザー光学系等の潜像形成装置3によって照射されるレーザー光で潜像形成(露光部電位の絶対値は、非露光部電位の絶対値より低電位となる)が行なわれる。レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡(ポリゴンミラー)等により感光体ドラム1の表面を、その回転軸方向に走査する。このようにして形成された潜像が、現像装置4にある現像剤担持体である現像スリーブ上に供給されたトナー粒子、またはトナー粒子及びキャリア粒子の混合物からなる現像剤により現像され、トナー可視像が形成される。潜像の現像時には、電圧印加機構(図示せず)から現像スリーブに、感光体ドラム1の露光部と非露光部の間にある、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。 A series of processes for image formation will be described using a negative-positive process. An image carrier 1 typified by a photoreceptor (OPC) having an organic photoconductive layer is neutralized by a neutralizing lamp (not shown) or the like, and is uniformly negatively charged by a charging device 2 having a charging member. When the photosensitive drum 1 is charged by the charging device 2, an appropriate size suitable for charging the surface of the photosensitive drum 1 to a desired potential from a voltage application mechanism (not shown) to a charging member. Or a charging voltage obtained by superimposing an AC voltage thereon is applied. The charged photosensitive drum 1 forms a latent image with a laser beam irradiated by a latent image forming apparatus 3 such as a laser optical system (the absolute value of the exposed portion potential is lower than the absolute value of the non-exposed portion potential). ) Is performed. Laser light is emitted from a semiconductor laser, and the surface of the photosensitive drum 1 is scanned in the direction of the rotational axis by a polygonal polygon mirror that rotates at high speed. The latent image formed in this way is developed with a developer made of toner particles or a mixture of toner particles and carrier particles supplied onto a developing sleeve, which is a developer carrying member in the developing device 4, and toner A visual image is formed. At the time of developing the latent image, a voltage of an appropriate magnitude between the exposed portion and the non-exposed portion of the photosensitive drum 1 or a development in which an AC voltage is superimposed on the developing sleeve from a voltage application mechanism (not shown). A bias is applied.
各色に対応した感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、転写装置5にて中間転写媒体60上に転写され、給紙機構200から給送された、紙などの転写媒体上に、トナー像が転写される。このとき、転写装置5には、転写バイアスとしてトナー帯電の極性と逆極性の電位が印加されることが好ましい。その後、中間転写媒体60は、感光体ドラム1から分離され、転写像が得られる。また、感光体ドラム1上に残存するトナー粒子は、クリーニング部材23によって、クリーニング装置20内のトナー回収室へ、回収される。 The toner image formed on the photosensitive drum 1 corresponding to each color is transferred onto the intermediate transfer medium 60 by the transfer device 5 and transferred onto the transfer medium such as paper fed from the paper feeding mechanism 200. The image is transferred. At this time, it is preferable that a potential having a polarity opposite to the polarity of toner charging is applied to the transfer device 5 as a transfer bias. Thereafter, the intermediate transfer medium 60 is separated from the photosensitive drum 1, and a transfer image is obtained. The toner particles remaining on the photosensitive drum 1 are collected by the cleaning member 23 into the toner collecting chamber in the cleaning device 20.
画像形成装置としては、上述の現像装置が複数配置されたものを用い、複数の現像装置によって順次作製された色が異なる複数トナー像を順次転写材上へ転写した後、定着機構へ送り、熱等によってトナーを定着する装置であっても、あるいは同様に作製された複数のトナー像を順次一旦中間転写媒体上に順次転写した後、これを一括して紙のような転写媒体に転写後に、同様に定着する装置であっても良い。 As the image forming apparatus, an apparatus in which a plurality of the developing devices described above are arranged is used, and a plurality of toner images, which are sequentially produced by the plurality of developing devices, are sequentially transferred onto a transfer material, and then sent to a fixing mechanism to be heated. Even after a plurality of toner images produced in the same manner are sequentially and sequentially transferred onto an intermediate transfer medium, and then collectively transferred to a transfer medium such as paper, Similarly, a fixing device may be used.
また、上述の帯電装置2は、像担持体表面に接触または近接して配設された帯電装置であることが好ましく、これにより、放電ワイヤを用いた、いわゆるコロトロンやスコロトロンと言われるコロナ放電器と比して、帯電時に発生するオゾン量を大幅に抑制することが可能となる。しかしながら、帯電部材を像担持体表面に接触または近接して帯電を行う帯電装置では、クリーニング装置20で回収しきれなかったトナー成分の影響を受けて帯電部材表面の特性が変動しやすい。本発明のクリーニング装置20では、長期間に渡り安定したクリーニング性能を維持できるため、上述の帯電部材表面の変動を大幅に抑制でき、経時的にも安定した帯電、ひいては安定した画像品質の確保が可能となる。 The charging device 2 described above is preferably a charging device disposed in contact with or close to the surface of the image carrier, and thereby a corona discharge device called a corotron or a scorotron using a discharge wire. In comparison with the above, the amount of ozone generated during charging can be greatly suppressed. However, in a charging device that charges the charging member in contact with or close to the surface of the image carrier, the characteristics of the surface of the charging member tend to fluctuate due to the influence of the toner component that cannot be collected by the cleaning device 20. Since the cleaning device 20 of the present invention can maintain a stable cleaning performance for a long period of time, the above-described fluctuation of the surface of the charging member can be greatly suppressed, and stable charging over time, and thus stable image quality can be ensured. It becomes possible.
また、上述のように帯電部材の特性変動は、主としてトナー成分等による帯電部材表面の汚染によるため、帯電装置に、交流成分を有する電圧を印加する場合に、引き起こされやすいが、本発明のクリーニング装置との併用により、像担持体上に残存するトナー成分を確実に低減させられるため、一層均等な帯電による高画質化と、その経時安定化をはかることが可能となる。 Further, as described above, the characteristic variation of the charging member is mainly caused by contamination of the surface of the charging member due to a toner component or the like, and thus is easily caused when a voltage having an AC component is applied to the charging device. By using together with the apparatus, the toner component remaining on the image bearing member can be surely reduced, so that it is possible to achieve higher image quality by even charging and stabilization over time.
また、本発明の画像形成装置においては、上述のようなクリーニング装置より後工程かつ前記帯電装置より前工程に、像担持体表面に保護成分を塗布または付着させる保護層形成装置を配設することにより、像担持体表面の外的ストレスによる劣化を、高度に抑止することができ、像担持体の長寿命化が図られる。保護層を形成する工程は、クリーニング装置により像担持体表面を清掃した直後であることが好ましく、これにより、その後に行われる帯電工程や、現像工程での、電気的、機械的ストレスから、像担持体を効率良く保護することができ、また、これらの高低を経て劣化または変質した保護層成分をクリーニング装置によって、残存トナーの除去と同時に的確に清掃除去することができる。 In the image forming apparatus of the present invention, a protective layer forming apparatus for applying or adhering a protective component to the surface of the image bearing member is disposed in a step after the cleaning device as described above and a step before the charging device. Thus, deterioration due to external stress on the surface of the image carrier can be highly suppressed, and the life of the image carrier can be extended. The step of forming the protective layer is preferably performed immediately after the surface of the image carrier is cleaned by a cleaning device, thereby preventing the image from being subjected to electrical and mechanical stress in the subsequent charging step and developing step. The carrier can be efficiently protected, and the protective layer components that have deteriorated or deteriorated through these levels can be accurately cleaned and removed simultaneously with the removal of the residual toner by the cleaning device.
次に、本発明において好適に用いられるトナーについて説明する。まず、本発明のトナーは、平均円形度が0.93〜1.00であることが好ましい。本発明では、下記式1より得られた値を円形度と定義する。この円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合1.00を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。
<式1>
円形度SR=粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長
平均円形度が0.93〜1.00の範囲では、トナー粒子の表面は滑らかであり、トナー粒子同士、トナー粒子と感光体との接触面積が小さいために転写性に優れる。トナー粒子に角がないため、現像装置内での現像剤の攪拌トルクが小さく、攪拌の駆動が安定するために異常画像が発生しない。ドットを形成するトナーの中に、角張ったトナー粒子がいないため、転写で転写媒体に圧接する際に、その圧がドットを形成するトナー全体に均一にかかり、転写中抜けが生じにくい。トナー粒子が角張っていないことから、トナー粒子そのものの研磨力が小さく、像担持体の表面を傷つけたり、磨耗させたりしない。
Next, the toner suitably used in the present invention will be described. First, the toner of the present invention preferably has an average circularity of 0.93 to 1.00. In the present invention, the value obtained from the following formula 1 is defined as circularity. This circularity is an index of the degree of unevenness of the toner particles, and indicates 1.00 when the toner is a perfect sphere, and the circularity becomes smaller as the surface shape becomes more complicated.
<Formula 1>
Circularity SR = The circumference of a circle having the same area as the particle projection area / the circumference of the particle projection image in the range of average circularity of 0.93 to 1.00, the surface of the toner particles is smooth, Since the contact area between the toner particles and the photoconductor is small, transferability is excellent. Since the toner particles have no corners, the developer agitation torque in the developing device is small, and the agitation drive is stabilized, so that no abnormal image is generated. Since there are no angular toner particles in the toner that forms the dots, when the pressure is brought into contact with the transfer medium during the transfer, the pressure is uniformly applied to the entire toner that forms the dots, and the transfer is not easily lost. Since the toner particles are not angular, the abrasive power of the toner particles themselves is small, and the surface of the image carrier is not damaged or worn.
次に、円形度の測定方法について説明する。円形度は、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置FPIA−1000を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml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フォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、さらに測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3000〜10000個/μlとして前記装置によりトナーの形状、粒度を測定する。 Next, a method for measuring the circularity will be described. The circularity can be measured using a flow type particle image analyzer FPIA-1000 manufactured by Toa Medical Electronics. As a specific measuring method, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant, preferably alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of water from which impure solids have been previously removed, and further measurement is performed. Add about 0.1-0.5g of sample. The suspension in which the sample is dispersed is subjected to dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the shape and particle size of the toner are measured by the above apparatus with the dispersion concentration being 3000 to 10000 / μl.
また本発明では、トナーの重量平均径D4が3〜10μmであることが好ましい。この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。重量平均径D4が3μm未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。重量平均径D4が10μmを超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。 In the present invention, the weight average diameter D4 of the toner is preferably 3 to 10 μm. In this range, since the toner particles have a sufficiently small particle size with respect to the minute latent image dots, the dot reproducibility is excellent. When the weight average diameter D4 is less than 3 μm, phenomena such as a decrease in transfer efficiency and a decrease in blade cleaning properties tend to occur. When the weight average diameter D4 exceeds 10 μm, it is difficult to suppress scattering of characters and lines.
また本発明のトナーは、重量平均径D4と個数平均径D1の比(D4/D1)が1.00〜1.40であることが好ましい。(D4/D1)の値が1に近づくほど、そのトナーの粒度分布がシャープであることを意味する。よって、(D4/D1)が1.00〜1.40の範囲では、トナー粒径による選択現像が起きないため、画質の安定性に優れる。トナーの粒度分布がシャープであることから、摩擦帯電量分布もシャープとなり、カブリの発生が抑えられる。トナー粒径が揃っていると、潜像ドットに対して、緻密にかつ整然と並ぶように現像されるので、ドット再現性に優れる。 In the toner of the present invention, the ratio of the weight average diameter D4 to the number average diameter D1 (D4 / D1) is preferably 1.00 to 1.40. The closer the value of (D4 / D1) is to 1, the sharper the particle size distribution of the toner. Therefore, when (D4 / D1) is in the range of 1.00 to 1.40, the selective development due to the toner particle size does not occur, and the stability of the image quality is excellent. Since the toner particle size distribution is sharp, the triboelectric charge amount distribution is also sharp, and fogging is suppressed. When the toner particle diameter is uniform, the latent image dots are developed so as to be arranged in a precise and orderly manner, so that the dot reproducibility is excellent.
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。コールターカウンター法によ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やコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)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100〜150ml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0.1〜5ml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2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3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、トナーの重量平均径D4、個数平均径D1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、粒径は2.00μm以上、40.30μm未満の粒子を対象とする。
Next, a method for measuring the particle size distribution of toner particles will be described. Examples of the measuring device for the particle size distribution of toner particles by the Coulter counter method include Coulter Counter TA-II and Coulter Multisizer II (both manufactured by Coulter). The measurement method is described below. First, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of an aqueous electrolytic solution. Here, the electrolytic solution is a solution prepared by preparing a 1% NaCl aqueous solution using primary sodium chloride. For example, ISOTON-II (manufactured by Coulter) can be used. Here, 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the measuring device is used to measure the volume and number of toner particles or toner using a 100 μm aperture as an aperture. Volume distribution and number distribution are calculated. From the obtained distribution, the weight average diameter D4 and the number average diameter D1 of the toner can be obtained. As a channel,
Less than 2.00 to less than 2.52 μm 2.52 to less than 3.17 μm 3.17 to less than 4.00 μm 4.00 to less than 5.04 μm 5.04 to less than 6.35 μm 6.35 to less than 8.00 μm Less than 00 to less than 10.08 μm 10.08 to less than 12.70 μm 12.70 to less than 16.00 μm 16.00 to less than 20.20 μm 20.20 to less than 25.40 μm 25.40 to less than 32.00 μm 32.00 13 channels of less than 40.30 μm are used, and particles with a particle size of 2.00 μm or more and less than 40.30 μm are targeted.
また、このような略球形の形状のトナーとしては、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び/又は伸長反応させるトナーが好ましい。この反応で製造されたトナーは、トナー表面を硬化させることで、ホットオフセットの少なくすることができ、定着装置の汚れとなって、それが画像上に表れるのを抑えることができる。 In addition, as such a substantially spherical toner, a toner composition containing a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent in an aqueous medium in the presence of fine resin particles. A toner that undergoes crosslinking and / or elongation reaction is preferred. The toner produced by this reaction can reduce the hot offset by curing the toner surface, and can prevent the fixing device from becoming dirty and appearing on the image.
トナー作成に使用できる変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマーとしては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)が挙げられ、また、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物としては、アミン類(B)が挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、ポリオール1とポリカルボン酸2の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(3)と反応させた物などが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。ポリオール1としては、ジオール(1−1)および3価以上のポリオール(1−2)が挙げられ、(1−1)単独、または(1−1)と少量の(1−2)の混合物が好ましい。 Examples of the prepolymer comprising a modified polyester resin that can be used for toner preparation include a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group, and examples of a compound that extends or crosslinks with the prepolymer include amines (B). Can be mentioned. Examples of the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group include a product obtained by further reacting a polyester having an active hydrogen group with a polyisocyanate (3), which is a polycondensate of polyol 1 and polycarboxylic acid 2. Examples of the active hydrogen group possessed by the polyester include hydroxyl groups (alcoholic hydroxyl groups and phenolic hydroxyl groups), amino groups, carboxyl groups, mercapto groups, and the like. Among these, alcoholic hydroxyl groups are preferred. Examples of the polyol 1 include a diol (1-1) and a tri- or higher valent polyol (1-2), and (1-1) alone or a mixture of (1-1) and a small amount of (1-2). preferable.
ジオール(1−1)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。 Diol (1-1) includes alkylene glycol (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, etc.); alkylene ether glycol (diethylene glycol) , Triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); alicyclic diols (1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); bisphenols (bisphenol A, bisphenol) F, bisphenol S, etc.); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adduct of the alicyclic diol; bisphenol And alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adducts. Among them, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. It is a combined use.
3価以上のポリオール(1−2)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。ポリカルボン酸2としては、ジカルボン酸(2−1)および3価以上のポリカルボン酸(2−2)が挙げられ、(2−1)単独、および(2−1)と少量の(2−2)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(2−1)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。 The trihydric or higher polyol (1-2) includes 3 to 8 or higher polyhydric aliphatic alcohols (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trihydric or higher phenols (Trisphenol PA, phenol novolak, cresol novolak, etc.); and alkylene oxide adducts of the above trivalent or higher polyphenols. Examples of polycarboxylic acid 2 include dicarboxylic acid (2-1) and trivalent or higher polycarboxylic acid (2-2). (2-1) alone and (2-1) and a small amount of (2- The mixture of 2) is preferred. Dicarboxylic acid (2-1) includes alkylene dicarboxylic acid (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc.); alkenylene dicarboxylic acid (maleic acid, fumaric acid, etc.); aromatic dicarboxylic acid (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid) And naphthalenedicarboxylic acid). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms.
3価以上のポリカルボン酸(2−2)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、ポリカルボン酸2としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてポリオール1と反応させてもよい。ポリオール1とポリカルボン酸2の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。 Examples of the trivalent or higher polycarboxylic acid (2-2) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (trimellitic acid, pyromellitic acid, and the like). In addition, as polycarboxylic acid 2, you may make it react with polyol 1 using the acid anhydride or lower alkyl ester (methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester, etc.) of the above-mentioned thing. The ratio of the polyol 1 and the polycarboxylic acid 2 is usually 2/1 to 1/1, preferably 1.5 / 1 to 1 as an equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. 1/1, more preferably 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
ポリイソシアネート(3)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α',α'−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。ポリイソシアネート(3)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(3)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。 Examples of the polyisocyanate (3) include aliphatic polyisocyanates (tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, etc.); alicyclic polyisocyanates (isophorone diisocyanate, cyclohexylmethane diisocyanate, etc.); aromatic Diisocyanates (tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.); araliphatic diisocyanates (α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate, etc.); isocyanurates; polyisocyanates such as phenol derivatives, oximes, caprolactams, etc. And a combination of two or more of these. The ratio of the polyisocyanate (3) is usually 5/1 to 1/1, preferably 4 /, as the equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the polyester having a hydroxyl group. 1 to 1.2 / 1, more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. When [NCO] / [OH] exceeds 5, low-temperature fixability deteriorates. If the molar ratio of [NCO] is less than 1, the urea content in the modified polyester will be low, and the hot offset resistance will deteriorate. The content of the polyisocyanate (3) component in the prepolymer (A) having an isocyanate group at the terminal is usually 0.5 to 40% by weight, preferably 1 to 30% by weight, more preferably 2 to 20% by weight. It is. If it is less than 0.5% by weight, the hot offset resistance deteriorates, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. On the other hand, if it exceeds 40% by weight, the low-temperature fixability deteriorates. The number of isocyanate groups contained per molecule in the prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 1 or more, preferably 1.5 to 3 on average, more preferably 1.8 to 2.5 on average. It is. If it is less than 1 per molecule, the molecular weight of the urea-modified polyester will be low, and the hot offset resistance will deteriorate.
アミン類(B)としては、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。ジアミン(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。 As amines (B), diamine (B1), trivalent or higher polyamine (B2), aminoalcohol (B3), aminomercaptan (B4), amino acid (B5), and amino acids B1-B5 blocked (B6) etc. are mentioned. Examples of the diamine (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4′-diamino-3,3′dimethyldicyclohexylmethane, diaminecyclohexane, Isophorone diamine etc.); and aliphatic diamines (ethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine etc.) and the like. Examples of the trivalent or higher polyamine (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of amino mercaptan (B4) include aminoethyl mercaptan and aminopropyl mercaptan. Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of the B1 to B5 amino group blocked (B6) include ketimine compounds and oxazoline compounds obtained from the B1 to B5 amines and ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.). Among these amines (B), preferred are B1 and a mixture of B1 and a small amount of B2.
さらに、必要により伸長停止剤を用いてウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステル(i)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。本発明においては、ウレア結合で変性されたポリエステル(i)中に、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。これらの反応により、本発明のトナーに用いられる変性ポリエステル、中でもウレア変性ポリエステル(i)が作成できる。これらウレア変性ポリエステル(i)は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。ウレア変性ポリエステル(i)の重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステルの数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル(ii)を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。(i)単独の場合は、数平均分子量は、通常20000以下、好ましくは1000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。 Furthermore, if necessary, the molecular weight of the urea-modified polyester can be adjusted using an elongation terminator. Examples of the elongation terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, etc.), and those obtained by blocking them (ketimine compounds). The ratio of amines (B) is the equivalent ratio [NCO] / [NHx] of isocyanate groups [NCO] in the prepolymer (A) having isocyanate groups and amino groups [NHx] in amines (B). The ratio is usually 1/2 to 2/1, preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, more preferably 1.2 / 1 to 1 / 1.2. When [NCO] / [NHx] exceeds 2 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester (i) becomes low, and the hot offset resistance deteriorates. In the present invention, the polyester (i) modified with a urea bond may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio of the urea bond content to the urethane bond content is usually 100/0 to 10/90, preferably 80/20 to 20/80, and more preferably 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10%, the hot offset resistance is deteriorated. By these reactions, the modified polyester used in the toner of the present invention, especially the urea-modified polyester (i) can be prepared. These urea-modified polyesters (i) are produced by a one-shot method or a prepolymer method. The weight average molecular weight of the urea-modified polyester (i) is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 10,000,000, more preferably 30,000 to 1,000,000. If it is less than 10,000, the hot offset resistance deteriorates. The number average molecular weight of the urea-modified polyester is not particularly limited when the unmodified polyester (ii) described later is used, and may be a number average molecular weight that can be easily obtained to obtain the weight average molecular weight. (I) When used alone, the number average molecular weight is usually 20000 or less, preferably 1000 to 10000, and more preferably 2000 to 8000. When it exceeds 20000, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color apparatus are deteriorated.
また、本発明においては、前記ウレア結合で変性されたポリエステル(i)単独使用だけでなく、この(i)と共に、変性されていないポリエステル(ii)を結着樹脂成分として含有させることもできる。(ii)を併用することで、低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。(ii)としては、前記(i)のポリエステル成分と同様なポリオール1とポリカルボン酸2との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(i)と同様である。また、(ii)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(i)と(ii)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(i)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。(ii)のピーク分子量は、通常1000〜30000、好ましくは1500〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。1000未満では耐熱保存性が悪化し、10000を超えると低温定着性が悪化する。(ii)の水酸基価は5以上であることが好ましく、さらに好ましくは10〜120、特に好ましくは20〜80である。5未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。(ii)の酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすい傾向がある。 In the present invention, not only the polyester (i) modified with a urea bond but also the polyester (ii) not modified can be contained as a binder resin component together with the (i). By using (ii) in combination, the low-temperature fixability and glossiness when used in a full-color apparatus are improved, which is preferable to single use. Examples of (ii) include the same polycondensates of polyol 1 and polycarboxylic acid 2 as those of the polyester component (i), and preferred ones are also the same as (i). (Ii) is not limited to unmodified polyester, but may be modified with a chemical bond other than a urea bond, and may be modified with a urethane bond, for example. It is preferable that (i) and (ii) are at least partially compatible with each other in terms of low-temperature fixability and hot offset resistance. Accordingly, the polyester component (i) and (ii) preferably have similar compositions. When (ii) is contained, the weight ratio of (i) and (ii) is usually 5/95 to 80/20, preferably 5/95 to 30/70, more preferably 5/95 to 25/75, Particularly preferred is 7/93 to 20/80. If the weight ratio of (i) is less than 5%, the hot offset resistance deteriorates, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. The peak molecular weight of (ii) is usually 1000-30000, preferably 1500-10000, more preferably 2000-8000. If it is less than 1000, heat-resistant storage stability will deteriorate, and if it exceeds 10,000, low-temperature fixability will deteriorate. The hydroxyl value of (ii) is preferably 5 or more, more preferably 10 to 120, and particularly preferably 20 to 80. If it is less than 5, it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. The acid value of (ii) is usually 1-30, preferably 5-20. By having an acid value, it tends to be negatively charged.
また本発明において、結着樹脂のガラス転移点(Tg)は通常50〜70℃、好ましくは55〜65℃とする。50℃未満ではトナーの高温保管時のブロッキングが悪化し、70℃を超えると低温定着性が不十分となる。ウレア変性ポリエステル樹脂の共存により、本発明の乾式トナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。結着樹脂の貯蔵弾性率としては、測定周波数20Hzにおいて10000dyne/cm2となる温度(TG’)が、通常100℃以上、好ましくは110〜200℃である。100℃未満では耐ホットオフセット性が悪化する。結着樹脂の粘性としては、測定周波数20Hzにおいて1000ポイズとなる温度(Tη)が、通常180℃以下、好ましくは90〜160℃である。180℃を超えると低温定着性が悪化する。すなわち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、TG’はTηより高いことが好ましい。言い換えるとTG’とTηの差(TG’−Tη)は0℃以上が好ましい。さらに好ましくは10℃以上であり、特に好ましくは20℃以上である。差の上限は特に限定されない。また、耐熱保存性と低温定着性の両立の観点から、TηとTgの差は0〜100℃が好ましい。さらに好ましくは10〜90℃であり、特に好ましくは20〜80℃である。 In the present invention, the glass transition point (Tg) of the binder resin is usually 50 to 70 ° C., preferably 55 to 65 ° C. If it is less than 50 ° C., the blocking of the toner during high temperature storage deteriorates, and if it exceeds 70 ° C., the low-temperature fixability becomes insufficient. Due to the coexistence of the urea-modified polyester resin, the dry toner of the present invention tends to have good heat-resistant storage stability even when the glass transition point is low, as compared with known polyester-based toners. As the storage elastic modulus of the binder resin, the temperature (TG ′) at which the measurement frequency is 20 Hz is 10000 dyne / cm 2 is usually 100 ° C. or higher, preferably 110 to 200 ° C. If it is less than 100 ° C., the resistance to hot offset deteriorates. As the viscosity of the binder resin, the temperature (Tη) at 1000 poise at a measurement frequency of 20 Hz is usually 180 ° C. or lower, preferably 90 to 160 ° C. If it exceeds 180 ° C., the low-temperature fixability deteriorates. That is, from the viewpoint of achieving both low temperature fixability and hot offset resistance, TG ′ is preferably higher than Tη. In other words, the difference between TG ′ and Tη (TG′−Tη) is preferably 0 ° C. or higher. More preferably, it is 10 degreeC or more, Most preferably, it is 20 degreeC or more. The upper limit of the difference is not particularly limited. Further, from the viewpoint of achieving both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability, the difference between Tη and Tg is preferably 0 to 100 ° C. More preferably, it is 10-90 degreeC, Most preferably, it is 20-80 degreeC.
結着樹脂は以下の方法などで製造することができる。ポリオール1とポリカルボン酸2を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を溜去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これにポリイソシアネート(3)を反応させ、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)を得る。さらに(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア結合で変性されたポリエステルを得る。(3)を反応させる際および(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(3)に対して不活性なものが挙げられる。ウレア結合で変性されていないポリエステル(ii)を併用する場合は、水酸基を有するポリエステルと同様な方法で(ii)を製造し、これを前記(i)の反応完了後の溶液に溶解し、混合する。 The binder resin can be produced by the following method. Polyol 1 and polycarboxylic acid 2 are heated to 150-280 ° C. in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxy titanate, dibutyltin oxide, etc., and the generated water is distilled off under reduced pressure as necessary to remove the hydroxyl group. A polyester having is obtained. Next, this is reacted with polyisocyanate (3) at 40 to 140 ° C. to obtain a prepolymer (A) having an isocyanate group. Further, (A) is reacted with amines (B) at 0 to 140 ° C. to obtain a polyester modified with a urea bond. When (3) is reacted and (A) and (B) are reacted, a solvent can be used as necessary. Usable solvents include aromatic solvents (toluene, xylene, etc.); ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.); esters (ethyl acetate, etc.); amides (dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.) and ethers And those inert to the isocyanate (3), such as tetrahydrofuran (such as tetrahydrofuran). When polyester (ii) not modified with urea bond is used in combination, (ii) is produced by the same method as polyester having a hydroxyl group, and this is dissolved in the solution after completion of the reaction of (i) and mixed. To do.
また、本発明に用いるトナーは概ね以下の方法で製造することができるが勿論これらに限定されることはない。 In addition, the toner used in the present invention can be produced generally by the following method, but is not limited thereto.
本発明に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。 The aqueous medium used in the present invention may be water alone, or a solvent miscible with water may be used in combination. Examples of the miscible solvent include alcohol (methanol, isopropanol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methylcellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.) and the like.
トナー粒子は、水系媒体中でイソシアネート基を有するプレポリマー(A)からなる分散体を、(B)と反応させて形成しても良いし、あらかじめ製造したウレア変性ポリエステル(i)を用いても良い。水系媒体中でウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中にウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなるトナー原料の組成物を加えて、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。プレポリマー(A)と他のトナー組成物である(以下トナー原料と呼ぶ)着色剤、着色剤マスターバッチ、離型剤、荷電制御剤、未変性ポリエステル樹脂などは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。また、本発明においては、着色剤、離型剤、荷電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。高温な方が、ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなる分散体の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。 The toner particles may be formed by reacting a dispersion composed of a prepolymer (A) having an isocyanate group in an aqueous medium with (B), or using a urea-modified polyester (i) produced in advance. good. As a method for stably forming a dispersion comprising urea-modified polyester (i) or prepolymer (A) in an aqueous medium, a toner raw material comprising urea-modified polyester (i) or prepolymer (A) in an aqueous medium is used. And a method of dispersing by shearing force. The prepolymer (A) and other toner compositions (hereinafter referred to as toner raw materials), a colorant masterbatch, a release agent, a charge control agent, an unmodified polyester resin, etc. are dispersed in an aqueous medium. It may be mixed at the time of formation, but it is more preferable to mix the toner raw materials in advance and then add and disperse the mixture in the aqueous medium. In the present invention, other toner materials such as a colorant, a release agent, and a charge control agent do not necessarily have to be mixed when forming particles in an aqueous medium, but after the particles are formed. , May be added. For example, after forming particles containing no colorant, the colorant can be added by a known dyeing method. The dispersion method is not particularly limited, and known equipment such as a low-speed shear method, a high-speed shear method, a friction method, a high-pressure jet method, and an ultrasonic wave can be applied. In order to make the particle size of the dispersion 2 to 20 μm, a high-speed shearing type is preferable. When a high-speed shearing disperser is used, the rotational speed is not particularly limited, but is usually 1000 to 30000 rpm, preferably 5000 to 20000 rpm. The dispersion time is not particularly limited, but in the case of a batch method, it is usually 0.1 to 5 minutes. The temperature during dispersion is usually 0 to 150 ° C. (under pressure), preferably 40 to 98 ° C. Higher temperatures are preferred in that the dispersion made of urea-modified polyester (i) or prepolymer (A) has a low viscosity and is easy to disperse.
ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)を含むトナー組成物100部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。また、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。プレポリマー(A)からウレア変性ポリエステル(i)を合成する工程は水系媒体中でトナー組成物を分散する前にアミン類(B)を加えて反応させても良いし、水系媒体中に分散した後にアミン類(B)を加えて粒子界面から反応を起こしても良い。この場合製造されるトナー表面に優先的にウレア変性ポリエステルが生成し、粒子内部で濃度勾配を設けることもできる。 The amount of the aqueous medium used relative to 100 parts of the toner composition containing the urea-modified polyester (i) and the prepolymer (A) is usually 50 to 2000 parts by weight, preferably 100 to 1000 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the dispersion state of the toner composition is poor, and toner particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. If it exceeds 20000 parts by weight, it is not economical. Moreover, a dispersing agent can also be used as needed. It is preferable to use a dispersant because the particle size distribution becomes sharp and the dispersion is stable. In the step of synthesizing the urea-modified polyester (i) from the prepolymer (A), the amine (B) may be added and reacted before the toner composition is dispersed in the aqueous medium, or may be dispersed in the aqueous medium. An amine (B) may be added later to cause a reaction from the particle interface. In this case, urea-modified polyester is preferentially produced on the surface of the manufactured toner, and a concentration gradient can be provided inside the particles.
トナー組成物が分散された油性相を水が含まれる液体に乳化、分散するための分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩、αーオレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性荊、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。 Anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates, phosphates, etc., alkylamines as dispersants for emulsifying and dispersing the oily phase in which the toner composition is dispersed in a liquid containing water Amine salts such as salts, amino alcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives, imidazoline, alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, pyridinium salts, alkylisoquinolinium salts, benzethonium chloride, etc. Nonionic surfactants such as quaternary ammonium salt type cationic surfactants, fatty acid amide derivatives, polyhydric alcohol derivatives, such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl N, amphoteric surfactants such as N- dimethyl ammonium betaine.
またフルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及ぴその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ〕−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(C6〜C8)一N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及ぴ金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及ぴその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる, 商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(ダイキン工業社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。 Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be obtained in a very small amount. Examples of the anionic surfactant having a fluoroalkyl group preferably used include fluoroalkylcarboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, 3- [omega-fluoroalkyl (C6- C11) Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sodium sulfonate, 3- [omega-fluoroalkanoyl (C6-C8) mono-N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium, fluoroalkyl (C11-C20) Carboxylic acid and metal salt, perfluoroalkylcarboxylic acid (C7 to C13) and its metal salt, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acid and its metal salt, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl- N- (2hydroxyethyl) -Fluorooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. Product names include: Surflon S-111, S-112, S-113 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-101, DS-102 (Daikin Kogyo Co., Ltd.), MegaFuck F-l10, F-l20, F-113, F-191, F-812, F-833 (Dainippon Ink Co., Ltd.), EX Top EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306 A, 501, 201, 204 (manufactured by Tochem Products), and Fgentent F-100, F150 (manufactured by Neos).
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−l21(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−l32(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。 Examples of cationic surfactants include aliphatic primary, secondary or secondary amine acids having a fluoroalkyl group, aliphatic quaternary ammonium salts such as perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, benza Luconium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (Asahi Glass), Florard FC-135 (Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (Daikin Industries) , Megafac F-150, F-824 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-132 (Tochem Products Co., Ltd.), Footgent F-300 (Neos Co., Ltd.), and the like.
また水に難溶の無機化合物分散剤としてリン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなども用いる事が出来る。 Further, tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, hydroxyapatite and the like can be used as an inorganic compound dispersant which is hardly soluble in water.
また高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β一ヒドロキシエチル、メタクリル酸β一ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β一ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ一ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエ一テル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ピニル、プロピオン酸ピニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。 Further, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer protective colloid. For example, acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride and other (meth) acrylic monomers containing hydroxyl groups Bodies such as β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, β-hydroxypropyl acrylate, β-hydroxypropyl methacrylate, γ-hydroxypropyl acrylate, γ-hydroxypropyl methacrylate, acrylate 3- Chloro-2-hydroxypropyl, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerol monoacrylate, glycerol monomethacrylate, N -Methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc., vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, or esters of compounds containing vinyl alcohol and carboxyl groups For example, pinyl acetate, pinyl propionate, vinyl butyrate, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, pinylviridine, vinylpyrrolidone, vinylimidazole, ethyleneimine Homopolymers or copolymers such as those having a nitrogen atom or its heterocyclic ring, polyoxyethylene, polyoxypropylene, Oxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxyethylene nonylphenyl Polyoxyethylenes such as esters, celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose can be used.
なお、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。 In addition, when an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble substance is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is removed from the fine particles by a method such as dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. To do. It can also be removed by operations such as enzymatic degradation.
分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、伸長および/または架橋反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。 When a dispersant is used, the dispersant may remain on the surface of the toner particles, but it is preferable from the charged surface of the toner that the dispersant is washed and removed after the elongation and / or crosslinking reaction.
さらに、トナー組成物の粘度を低くするために、ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)が可溶の溶剤を使用することもできる。溶剤を用いたほうが粒度分布がシャープになる点で好ましい。該溶剤は揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。該溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましく、中でもトルエン、キシレン等の芳香族系溶媒がより好ましい。プレポリマー(A)100部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300部、好ましくは0〜100部、さらに好ましくは25〜70部である。溶剤を使用した場合は、伸長および/または架橋反応後、常圧または減圧下にて加温し除去する。 Furthermore, in order to lower the viscosity of the toner composition, a solvent in which the urea-modified polyester (i) or the prepolymer (A) is soluble can be used. The use of a solvent is preferable in that the particle size distribution becomes sharp. The solvent is preferably volatile from the viewpoint of easy removal. Examples of the solvent include toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, Methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform and carbon tetrachloride are preferred, and aromatic solvents such as toluene and xylene are more preferred. The usage-amount of the solvent with respect to 100 parts of prepolymers (A) is 0-300 parts normally, Preferably it is 0-100 parts, More preferably, it is 25-70 parts. When a solvent is used, it is removed by heating under normal pressure or reduced pressure after elongation and / or crosslinking reaction.
伸長および/または架橋反応時間は、プレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)の組み合わせによる反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。 The elongation and / or cross-linking reaction time is selected depending on the reactivity of the isocyanate group structure of the prepolymer (A) and the amines (B), but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. is there. The reaction temperature is generally 0 to 150 ° C, preferably 40 to 98 ° C. Moreover, a well-known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいはまた、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、合せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で十分に目的とする品質が得られる。 In order to remove the organic solvent from the obtained emulsified dispersion, a method in which the temperature of the entire system is gradually raised to completely evaporate and remove the organic solvent in the droplets can be employed. Alternatively, the emulsified dispersion can be sprayed into a dry atmosphere to completely remove the water-insoluble organic solvent in the droplets to form toner fine particles, and the aqueous dispersant can be removed by evaporation together. . As a dry atmosphere in which the emulsified dispersion is sprayed, a gas obtained by heating air, nitrogen, carbon dioxide gas, combustion gas, or the like, in particular, various air currents heated to a temperature equal to or higher than the boiling point of the highest boiling solvent used is generally used. Sufficient quality can be obtained with a short treatment such as spray dryer, belt dryer, rotary kiln.
乳化分散時の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。分級操作は液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行っても良いが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子、または粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子、または粗粒子はウェットの状態でも構わない。 When the particle size distribution at the time of emulsification dispersion is wide and washing and drying processes are performed while maintaining the particle size distribution, the particle size distribution can be adjusted by classifying into a desired particle size distribution. In the classification operation, the fine particle portion can be removed in the liquid by a cyclone, a decanter, centrifugation, or the like. Of course, the classification operation may be performed after obtaining the powder as a powder after drying. The unnecessary fine particles or coarse particles obtained can be returned to the kneading step and used for the formation of particles. At that time, fine particles or coarse particles may be wet.
用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うのが好ましい。 The dispersant used is preferably removed from the obtained dispersion as much as possible, but it is preferable to carry out it simultaneously with the classification operation described above.
得られた乾燥後のトナーの粉体と離型剤微粒子、帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子、着色剤微粒子などの異種粒子とともに混合したり、混合粉体に機械的衝撃力を与えることによって表面で固定化、融合化させ、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。 By mixing the resulting dried toner powder with dissimilar particles such as release agent fine particles, charge control fine particles, fluidizing agent fine particles, and colorant fine particles, or by giving mechanical impact force to the mixed powder By immobilizing and fusing on the surface, it is possible to prevent detachment of the foreign particles from the surface of the resulting composite particle.
具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などがあげられる。 Specific means include a method of applying an impact force to the mixture by blades rotating at high speed, a method of injecting and accelerating the mixture in a high-speed air stream, and causing particles or composite particles to collide with an appropriate collision plate, etc. is there. As equipment, Ong mill (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.), I-type mill (manufactured by Nippon Pneumatic Co., Ltd.) has been modified to reduce the pulverization air pressure, hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), kryptron System (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.), automatic mortar, etc.
また、該トナーに使用される着色剤としては、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料が使用でき、具体的には、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン6Cレーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドンレッド、ベンジジンイエロー、ローズベンガル等を単独あるいは混合して用いることができる。 As the colorant used in the toner, pigments and dyes conventionally used as toner colorants can be used. Specifically, carbon black, lamp black, iron black, ultramarine, nigrosine dye, Aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa yellow G, rhodamine 6C lake, calco oil blue, chrome yellow, quinacridone red, benzidine yellow, rose bengal and the like can be used alone or in combination.
さらに、必要により、トナー粒子自身に磁気特性を持たせるには、フェライト、マグネタイト、マグヘマイト等の酸化鉄類、鉄、コバルト、ニッケル等の金属あるいは、これらと他の金属との合金等の磁性成分を単独または混合して、トナー粒子へ含有させればよい。また、これらの成分は、着色剤成分として使用/併用することもできる。 Furthermore, if necessary, in order to give the toner particles magnetic properties, magnetic components such as iron oxides such as ferrite, magnetite and maghemite, metals such as iron, cobalt and nickel, or alloys of these with other metals. May be contained alone or in combination in the toner particles. Moreover, these components can also be used / used together as a colorant component.
また、本発明で用いられるトナー中の着色剤の個数平均径は0.5μm以下であることが望ましく、好ましくは0.4μm以下、より好ましくは0.3μm以下が望ましい。トナー中の着色剤の個数平均径が0.5μmより大きいときには、顔料の分散性が充分なレベルには到らず、好ましい透明性が得られないことがある。0.1μmより小さい微小粒径の着色剤は、可視光の半波長より十分小さいため、光の反射、吸収特性に悪影響を及ぼさないと考えられる。よって、0.1μm未満の着色剤の粒子は良好な色再現性と、定着画像を有するOHPシートの透明性に貢献する。一方、0.5μmより大きな粒径の着色剤が多く存在していると、入射光の透過が阻害されたり、散乱されたりして、OHPシートの投影画像の明るさ及び彩かさが低下する傾向がある。さらに、0.5μmより大きな粒径の着色剤が多く存在していると、トナー粒子表面から着色剤が脱離し、カブリ、ドラム汚染、クリーニング不良といった種々の問題を引き起こしやすいため、好ましくない。特に、0.7μmより大きな粒径の着色剤は、全着色剤の10個数%以下である事が好ましく、5個数%以下である事が、より好ましい。 The number average diameter of the colorant in the toner used in the present invention is desirably 0.5 μm or less, preferably 0.4 μm or less, more preferably 0.3 μm or less. When the number average diameter of the colorant in the toner is larger than 0.5 μm, the dispersibility of the pigment does not reach a sufficient level, and preferable transparency may not be obtained. A colorant having a fine particle diameter of less than 0.1 μm is sufficiently smaller than a half wavelength of visible light, and thus is considered not to adversely affect light reflection and absorption characteristics. Therefore, the colorant particles of less than 0.1 μm contribute to good color reproducibility and transparency of the OHP sheet having a fixed image. On the other hand, if there are many colorants having a particle size larger than 0.5 μm, the transmission of incident light is hindered or scattered, and the brightness and color of the projected image of the OHP sheet tend to decrease. There is. Further, if there are many colorants having a particle size larger than 0.5 μm, the colorant is detached from the surface of the toner particles, and various problems such as fogging, drum contamination, and poor cleaning are liable to occur. In particular, the colorant having a particle size larger than 0.7 μm is preferably 10% by number or less, more preferably 5% by number or less of the total colorant.
また、着色剤を結着樹脂の一部もしくは全部と共に、予め湿潤液を加えた上で混練しておくことにより、初期的に結着樹脂と着色剤が十分に付着した状態となって、その後のトナー製造工程でのトナー粒子中における着色剤分散がより効果的に行なわれ、着色剤の分散粒径が小さくなり、一層良好な透明性を得る事ができる。予めの混錬に用いる結着樹脂としては、トナー用結着樹脂として例示した樹脂類をそのまま使用することができるが、これらに限定されるものではない。 Also, by mixing the colorant together with part or all of the binder resin in advance after adding a wetting liquid, the binder resin and the colorant are initially sufficiently adhered, In the toner production process, the colorant is dispersed more effectively in the toner particles, the dispersed particle diameter of the colorant is reduced, and better transparency can be obtained. As the binder resin used for kneading in advance, the resins exemplified as the binder resin for toner can be used as they are, but are not limited thereto.
前記の結着樹脂と着色剤の混合物を予め湿潤液と共に混練する具体的な方法としては、例えば、結着樹脂、着色剤及び湿潤液を、ヘンシェルミキサー等のブレンダーにて混合した後、得られた混合物を二本ロール、三本ロール等の混練機により、結着樹脂の溶融温度よりも低い温度で混練して、サンプルを得る。 As a specific method for kneading the mixture of the binder resin and the colorant with the wetting liquid in advance, for example, the binder resin, the colorant and the wetting liquid are obtained after mixing with a blender such as a Henschel mixer. The obtained mixture is kneaded at a temperature lower than the melting temperature of the binder resin by a kneader such as a two-roll or three-roll to obtain a sample.
また、湿潤液としては、結着樹脂の溶解性や、着色剤との塗れ性を考慮しながら、一般的なものを使用できるが、特に、アセトン、トルエン、ブタノン等の有機溶剤や水が、着色剤の分散性の面から好ましい。 中でも、水の使用は、環境への配慮及び、後のトナー製造工程における着色剤の分散安定性維持の点から、一層好ましい。この製法によると、得られるトナーに含有される着色剤粒子の粒径が小さくなるばかりでなく、該粒子の分散状態の均一性が高くなるため、OHPによる投影像の色の再現性がより一層良くなる。 In addition, as the wetting liquid, a general one can be used in consideration of the solubility of the binder resin and the paintability with the colorant, but in particular, an organic solvent such as acetone, toluene, butanone, or water, It is preferable from the viewpoint of dispersibility of the colorant. Among these, the use of water is more preferable from the viewpoint of environmental considerations and maintaining the dispersion stability of the colorant in the subsequent toner production process. According to this manufacturing method, not only the particle diameter of the colorant particles contained in the obtained toner is reduced, but also the uniformity of the dispersion state of the particles is increased, so that the color reproducibility of the projected image by OHP is further improved. Get better.
この他、本発明の構成をとる限り、トナー中に結着樹脂や着色剤とともにワックスに代表される離型剤を含有させることもできる。 離型剤としては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワッックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワッックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。これら離型剤の融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。トナー中のワックスの含有量は通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。また、トナー帯電量及びその立ち上がりを早くするために、トナー中に、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。 In addition, as long as the configuration of the present invention is adopted, a release agent represented by wax can be contained in the toner together with the binder resin and the colorant. Known release agents can be used, such as polyolefin wax (polyethylene wax, polypropylene wax, etc.); long chain hydrocarbons (paraffin wax, sazol wax, etc.); carbonyl group-containing wax, etc. . Of these, carbonyl group-containing waxes are preferred. Carbonyl group-containing waxes include polyalkanoic acid esters (carnauba wax, montan wax, trimethylolpropane tribehenate, pentaerythritol tetrabehenate, pentaerythritol diacetate dibehenate, glycerin tribehenate, 1,18. -Octadecandiol diol distearate, etc.); polyalkanol esters (tristearyl trimellitic acid, distearyl maleate, etc.); polyalkanoic acid amides (ethylene diamine dibehenyl amide, etc.); polyalkylamides (trimellitic acid tristearyl amide, etc.) And dialkyl ketones (such as distearyl ketone). Among these carbonyl group-containing waxes, polyalkanoic acid esters are preferred. The melting point of these release agents is usually 40 to 160 ° C, preferably 50 to 120 ° C, more preferably 60 to 90 ° C. A wax having a melting point of less than 40 ° C. has an adverse effect on heat resistant storage stability, and a wax having a melting point of more than 160 ° C. tends to cause a cold offset when fixing at a low temperature. Further, the melt viscosity of the wax is preferably 5 to 1000 cps, more preferably 10 to 100 cps as a measured value at a temperature 20 ° C. higher than the melting point. Waxes exceeding 1000 cps have poor effects for improving hot offset resistance and low-temperature fixability. The content of the wax in the toner is usually 0 to 40% by weight, preferably 3 to 30% by weight. In addition, a charge control agent may be contained in the toner as necessary in order to accelerate the toner charge amount and its rise.
ここで、電荷制御剤として有色材料を用いると色の変化が起こるため、無色、白色に近い材料が好ましい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えば、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的には第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。本発明において荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させる事もできるし、有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えても良いし、トナー表面にトナー粒子作成後固定化させてもよい。 Here, since a color change occurs when a colored material is used as the charge control agent, a material that is colorless and close to white is preferable. Any known charge control agent can be used. Examples include triphenylmethane dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (including fluorine-modified quaternary ammonium salts), alkyls. Amide, phosphorus simple substance or compound, tungsten simple substance or compound, fluorine-based activator, salicylic acid metal salt, metal salt of salicylic acid derivative, and the like. Specifically, Bontron P-51 of a quaternary ammonium salt, E-82 of an oxynaphthoic acid metal complex, E-84 of a salicylic acid metal complex, E-89 of a phenol condensate (above, Orient Chemical Industry Co., Ltd.) Manufactured), TP-302, TP-415 of quaternary ammonium salt molybdenum complex (above, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), copy charge PSY VP2038 of quaternary ammonium salt, copy blue PR of triphenylmethane derivative, Quaternary ammonium salt copy charge NEG VP2036, copy charge NX VP434 (from Hoechst), LRA-901, boron complex LR-147 (Nihon Carlit), quinacridone, azo pigment, other sulfonic acid groups , A polymer having a functional group such as a carboxyl group or a quaternary ammonium salt. Compounds. In the present invention, the amount of charge control agent used is determined by the toner production method including the type of binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the dispersion method, and is uniquely limited. However, it is preferably used in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. The range of 0.2 to 5 parts by weight is preferable. When the amount exceeds 10 parts by weight, the chargeability of the toner is too high, the effect of the main charge control agent is reduced, the electrostatic attractive force with the developing roller is increased, the flowability of the developer is reduced, and the image density is reduced. Incurs a decline. These charge control agents can be dissolved and dispersed after being melt-kneaded with a masterbatch and resin, or may be added when directly dissolving and dispersing in an organic solvent, or may be fixed on the toner surface after preparation of toner particles. Also good.
また、トナー製造過程で水系媒体中にトナー組成物を分散させるに際して、主に分散安定化のための樹脂微粒子を添加してもよい。使用される樹脂微粒子は、水性分散体を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂も使用でき、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよいが、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。 Further, when the toner composition is dispersed in the aqueous medium during the toner production process, resin fine particles mainly for stabilizing the dispersion may be added. The resin fine particles used may be any resin that can form an aqueous dispersion, and may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. For example, vinyl resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, Examples thereof include polyamide resin, polyimide resin, silicon resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, aniline resin, ionomer resin, and polycarbonate resin. As the resin fine particles, two or more of the above resins may be used in combination. Of these, vinyl resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, and combinations thereof are preferred because an aqueous dispersion of fine spherical resin particles is easily obtained.
ビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。さらに、トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。 The vinyl resin is a polymer obtained by homopolymerization or copolymerization of a vinyl monomer, such as a styrene- (meth) acrylate resin, a styrene-butadiene copolymer, a (meth) acrylic acid-acrylate polymer, Examples include, but are not limited to, styrene-acrylonitrile copolymers, styrene-maleic anhydride copolymers, styrene- (meth) acrylic acid copolymers, and the like. Further, inorganic fine particles can be preferably used as an external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the toner particles. The primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 5 mμ to 2 μm, and particularly preferably 5 mμ to 500 mμ. Moreover, it is preferable that the specific surface area by BET method is 20-500 m < 2 > / g. The proportion of the inorganic fine particles used is preferably 0.01 to 5% by weight of the toner, and particularly preferably 0.01 to 2.0% by weight. Specific examples of the inorganic fine particles include, for example, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, silica sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth. Examples include soil, chromium oxide, cerium oxide, pengala, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, and silicon nitride.
この他高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。このような流動化剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。 Other polymer fine particles such as polystyrene, methacrylic acid ester and acrylic acid ester copolymer obtained by soap-free emulsion polymerization, suspension polymerization, and dispersion polymerization, polycondensation systems such as silicone, benzoguanamine, and nylon, and thermosetting resins Examples include polymer particles. Such a fluidizing agent can be surface-treated to increase hydrophobicity and prevent deterioration of flow characteristics and charging characteristics even under high humidity. For example, silane coupling agents, silylating agents, silane coupling agents having an alkyl fluoride group, organic titanate coupling agents, aluminum coupling agents, silicone oils, modified silicone oils and the like are preferable surface treatment agents. .
また、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。 Examples of the cleaning property improver for removing the developer after transfer remaining on the photosensitive member or the primary transfer medium include fatty acid metal salts such as zinc stearate, calcium stearate and stearic acid, such as polymethyl methacrylate fine particles, polystyrene. Examples thereof include fine polymer particles produced by soap-free emulsion polymerization of fine particles and the like. The polymer fine particles preferably have a relatively narrow particle size distribution and a volume average particle size of 0.01 to 1 μm.
これらのトナーを用いることにより、上述の如く、現像の安定性に優れる、高画質なトナー像を形成することができる。しかしながら、転写装置にて転写媒体もしくは中間転写媒体に転写されず、像担持体上に残存してしまったトナーは、その微細さや転動性の良さのために、クリーニング装置による除去が困難で通過してしまうことがある。トナーを像担持体から完全に除去するには、例えばクリーニングブレードのようなトナー除去部材を像担持体に対して強力に押しつける必要がある。このような負荷は、像担持体やクリーニング装置の寿命を短くするだけでなく、余計なエネルギーを使用してしまうことになる。像担持体に対する負荷を軽減した場合には、像担持体上のトナーや小径のキャリアの除去が不十分となり、これらはクリーニング装置を通過する際に、像担持体表面を傷つけ、画像形成装置の性能を変動させる要因となる。 By using these toners, a high-quality toner image having excellent development stability can be formed as described above. However, the toner that is not transferred to the transfer medium or intermediate transfer medium by the transfer device and remains on the image carrier is difficult to remove by the cleaning device due to its fineness and good rolling properties. May end up. In order to completely remove the toner from the image carrier, it is necessary to strongly press a toner removing member such as a cleaning blade against the image carrier. Such a load not only shortens the life of the image carrier and the cleaning device, but also uses extra energy. When the load on the image carrier is reduced, the toner and the small-diameter carrier on the image carrier are insufficiently removed, and these damage the surface of the image carrier when passing through the cleaning device. It becomes a factor which fluctuates performance.
本発明の画像形成装置は、前述の如く、像担持体表面状態の変動、特に低抵抗部位の存在に対しての許容範囲に優れ、像担持体への帯電性能変動等を、高度に抑制した構成であるため、上記構成のトナーと併用することにより、極めて高画質な画像を、長期にわたって安定して得ることができるものである。 As described above, the image forming apparatus of the present invention has an excellent tolerance for fluctuations in the surface state of the image carrier, particularly the presence of a low-resistance portion, and highly suppresses fluctuations in charging performance to the image carrier. Because of the configuration, when used in combination with the toner having the above configuration, an extremely high quality image can be stably obtained over a long period of time.
また、本発明の画像形成装置は、上述のような、高品質な画像を得るに適した構成のトナーとの併用ばかりでなく、粉砕法による不定形のトナーに対しても適用でき、装置寿命を大幅に延ばすことは言うまでもない。 In addition, the image forming apparatus of the present invention can be applied not only to the use of the toner having a configuration suitable for obtaining a high quality image as described above, but also to an irregular shaped toner by a pulverization method, and the life of the apparatus. Needless to say, it will be greatly extended.
このような、粉砕法のトナーを構成する材料としては、通常、電子写真用トナーとして使用されるものが、特に制限なく、適用可能である。 該トナーに使用される一般的な結着剤樹脂の例としては、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;ポリエステル系重合体、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、ポリオール系重合体、エポキシ系重合体、テルペン系重合体、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。中でも、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂より選ばれる少なくとも1種以上であることが、電気特性、コスト面等から、より好ましいものである。更には、良好な定着特性を有するものとして、ポリエステル系樹脂および/またはポリオール系樹脂の使用が、一層好ましい。 As a material constituting such a pulverized toner, those usually used as an electrophotographic toner can be applied without particular limitation. Examples of general binder resins used in the toner include homopolymers of styrene such as polystyrene, poly p-chlorostyrene, polyvinyltoluene, and the like; styrene / p-chlorostyrene copolymers; Styrene / propylene copolymer, styrene / vinyl toluene copolymer, styrene / vinyl naphthalene copolymer, styrene / methyl acrylate copolymer, styrene / ethyl acrylate copolymer, styrene / butyl acrylate copolymer, Styrene / octyl acrylate copolymer, styrene / methyl methacrylate copolymer, styrene / ethyl methacrylate copolymer, styrene / butyl methacrylate copolymer, styrene / α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene / Acrylonitrile copolymer, styrene / vinyl methyl ketone copolymer, Styrene copolymers such as tylene / butadiene copolymer, styrene / isoprene copolymer, styrene / maleic acid copolymer; polymethyl acrylate, polybutyl acrylate, polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, etc. Acrylic ester-based homopolymers and copolymers thereof; polyvinyl derivatives such as polyvinyl chloride and polyvinyl acetate; polyester-based polymers, polyurethane-based polymers, polyamide-based polymers, polyimide-based polymers, polyol-based polymers, Examples thereof include an epoxy polymer, a terpene polymer, an aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, an aromatic petroleum resin, and the like. These can be used alone or in combination, but are not particularly limited thereto. Among these, at least one selected from styrene-acrylic copolymer resins, polyester resins, and polyol resins is more preferable from the viewpoint of electrical characteristics, cost, and the like. Furthermore, it is more preferable to use a polyester-based resin and / or a polyol-based resin as having good fixing characteristics.
また、上述の事由により、帯電部材の被覆層に含まれる前記トナーの結着樹脂を構成する樹脂成分と同じものは、線状ポリエステル樹脂組成物、線状ポリオール樹脂組成物、線状スチレンアクリル樹脂組成物、またはこれらの架橋物の内、少なくとも一種を好ましく用いることができる。 粉砕法のトナーでは、これらの樹脂成分と共に、前述のような着色剤成分、ワックス成分、電荷制御成分等を、必要により前混合後、樹脂成分の溶融温度近傍以下で混練して、これを冷却後、粉砕分級工程を経て、トナーを作成すれば良く、また、必要により前述の外添成分を、適宜、添加混合すれば良い。 For the reasons described above, the same resin component as the binder resin of the toner contained in the coating layer of the charging member includes a linear polyester resin composition, a linear polyol resin composition, and a linear styrene acrylic resin. At least one of the compositions or these cross-linked products can be preferably used. In the pulverized toner, together with these resin components, the colorant component, wax component, charge control component, and the like as described above are premixed as necessary, and then kneaded at a temperature close to the melting temperature of the resin component, and then cooled. Thereafter, a toner may be prepared through a pulverization and classification step, and the above-mentioned external additive components may be appropriately added and mixed as necessary.
また、同様に、本発明のクリーニング装置および上述の如きキャリアならびにトナーをプロセスカートリッジに用いることにより、使用しているの部品寿命を飛躍的に延ばすことができるため、容易に環境負荷の低減を行うことができる。 Similarly, by using the cleaning device of the present invention and the carrier and toner as described above in the process cartridge, the lifetime of the parts in use can be greatly extended, so the environmental load is easily reduced. be able to.
次に、本発明に係るプロセスカートリッジの実施例について説明する。図8には、像担持体である感光体ドラム1、帯電装置2、現像装置4、およびクリーニング装置20よりなる、プロセスカートリッジならびに中間転写媒体60、一次転写装置61を図示してある。プロセスカートリッジの場合も画像形成装置と同様に、帯電装置2による像担持体の帯電が行なわれる際には、電圧印加機構(図示せず)から帯電部材に、像担持体である感光体ドラム1を所望の電位に帯電させるに適した、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。帯電された感光体ドラム1は、レーザー光学系等の潜像形成装置3によって照射されるレーザー光で潜像形成(露光部電位の絶対値は、非露光部電位の絶対値より低電位となる)が行なわれる。レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡(ポリゴン)等により感光体ドラム1の表面を、感光体ドラム1の回転軸方向に走査する。 Next, an example of the process cartridge according to the present invention will be described. FIG. 8 illustrates a process cartridge, an intermediate transfer medium 60, and a primary transfer device 61, each including a photosensitive drum 1, which is an image carrier, a charging device 2, a developing device 4, and a cleaning device 20. In the case of the process cartridge, similarly to the image forming apparatus, when the image carrier is charged by the charging device 2, the photosensitive drum 1 as the image carrier is transferred from the voltage application mechanism (not shown) to the charging member. A voltage of an appropriate magnitude suitable for charging the battery to a desired potential or a charging voltage obtained by superimposing an AC voltage thereon is applied. The charged photosensitive drum 1 forms a latent image with a laser beam irradiated by a latent image forming apparatus 3 such as a laser optical system (the absolute value of the exposed portion potential is lower than the absolute value of the non-exposed portion potential). ) Is performed. Laser light is emitted from a semiconductor laser, and the surface of the photosensitive drum 1 is scanned in the direction of the rotational axis of the photosensitive drum 1 by a polygonal polygonal mirror (polygon) that rotates at high speed.
このようにして形成された潜像が、現像装置4にある現像剤担持体である現像スリーブ5a上に供給されたトナー粒子、またはトナー粒子及びキャリア粒子の混合物からなる現像剤により現像され、トナー可視像が形成される。潜像の現像時には、電圧印加機構(図示せず)から現像スリーブに、感光体ドラム1の露光部と非露光部の間にある、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写装置61にて中間転写媒体60上に転写される。このとき、一次転写装置61には、転写バイアスとして、トナー帯電の極性と逆極性の電位が印加されることが好ましい。その後、中間転写媒体60は、感光体ドラム1から分離され、転写像が得られる。 The latent image formed in this manner is developed with a developer made of toner particles or a mixture of toner particles and carrier particles supplied onto a developing sleeve 5a which is a developer carrying member in the developing device 4, and the toner A visible image is formed. At the time of developing the latent image, a voltage of an appropriate magnitude between the exposed portion and the non-exposed portion of the photosensitive drum 1 or a development in which an AC voltage is superimposed on the developing sleeve from a voltage application mechanism (not shown). A bias is applied. The toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred onto the intermediate transfer medium 60 by the primary transfer device 61. At this time, it is preferable that a potential having a polarity opposite to that of toner charging is applied to the primary transfer device 61 as a transfer bias. Thereafter, the intermediate transfer medium 60 is separated from the photosensitive drum 1, and a transfer image is obtained.
また、感光体ドラム1上に残存するトナー粒子は、クリーニング部材23によって、クリーニング装置20内のトナー回収室25へ、回収される。 In addition, the toner particles remaining on the photosensitive drum 1 are collected by the cleaning member 23 into the toner collecting chamber 25 in the cleaning device 20.
以下本発明の実施例を実験例により詳細に説明するが、本発明は以下の実施例、実験例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described in detail below with reference to experimental examples, but the present invention is not limited to the following examples and experimental examples.
<実験例1>
厚み=1.5mm、幅=22mm、長さ=330mmのステンレス板の一端に支軸を接合し、全長にわたって、支軸の中心から12.2mmの位置で、曲げ角131度となるよう折り曲げ、クリーニング部材支持体を作成した。概略図を、図9(a)、(b)に示す。
<Experimental example 1>
A support shaft is joined to one end of a stainless steel plate having a thickness of 1.5 mm, a width of 22 mm, and a length of 330 mm, and is bent at a position of 12.2 mm from the center of the support shaft at a bending angle of 131 degrees over the entire length. A cleaning member support was prepared. Schematic diagrams are shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).
厚み=2mm、幅=10mm、長さ=320mmの直方体の板状に成形した、反発弾性=70%のウレタンゴムブレードをクリーニング部材23としてその先端がクリーニング部材支持体22の支軸21がない側の末端と異なる側へ、自由長=2mmとなるとように、クリーニング部材支持体22に接着した。(図9(b))また、支軸角(接点における像担持体である感光体ドラム1のクリーニングされた面側の接線と、接点と支軸21中心を結んだ線分のなす角)=150度となるよう支軸21の位置を調整した。そして押圧力=35gf/cmとなるよう荷重を印加し、クリーニング角を測定したところ75度となった。上記設定をして、株式会社リコー製のカラーMFP(商品名:imagio Neo C455)に搭載可能なクリーニング装置(C1)を作成した。 A urethane rubber blade with a rebound resilience = 70%, formed into a rectangular plate with a thickness = 2 mm, a width = 10 mm, and a length = 320 mm, is used as a cleaning member 23, and the tip of the cleaning member support 22 has no support shaft 21 side. The substrate was bonded to the cleaning member support 22 so that the free length = 2 mm to the side different from the end of the cleaning member. (FIG. 9 (b)) Also, a support shaft angle (an angle formed by a tangent line on the cleaned surface side of the photosensitive drum 1, which is an image carrier at the contact point, and a line segment connecting the contact point and the center of the support shaft 21) = The position of the support shaft 21 was adjusted to be 150 degrees. A load was applied so that the pressing force was 35 gf / cm, and the cleaning angle was measured to be 75 degrees. With the above settings, a cleaning device (C1) that can be mounted on a color MFP (trade name: imagio Neo C455) manufactured by Ricoh Co., Ltd. was created.
そして株式会社リコー製カラーMFP(商品名:imagio Neo C455)の改造機を用い、作像ユニットに上記のクリーニング装置(C1)を設置し、A4版、画像面積率6%原稿40万枚の連続画像出図試験を行い、試験前後における画像の異常の有無を確認した。 Then, using the remodeling machine of color MFP (trade name: imagio Neo C455) manufactured by Ricoh Co., Ltd., the above-mentioned cleaning device (C1) is installed in the image forming unit, and A4 size, 6% image area ratio of 400,000 originals An image drawing test was conducted to confirm the presence or absence of image abnormality before and after the test.
この時、試験用のトナーは、重量平均径(D4)=5.2μm、個数平均径(D1)=4.5μm、円形度SR=0.98の、重合法により作成したトナーを用いた。 At this time, a toner prepared by a polymerization method having a weight average diameter (D4) = 5.2 μm, a number average diameter (D1) = 4.5 μm, and a circularity SR = 0.98 was used as a test toner.
画像の異常としては、クリーニング性能の良否に関係する、スジ状の画像欠陥、地肌部のカブリを評価した。また、像担持体である感光体ドラム1、クリーニングブレードであるクリーニング部材23および帯電部材の劣化が画像へ及ぼす影響の大きさを評価するため、10万枚、20万枚、40万枚時点でのそれぞれの状態を観察し、異常の有無を確認した。各部材とも、出図枚数の増加に伴う劣化は認められず、また、初期、40万枚後共に良好な画像品質が得られ、本発明のクリーニング装置および画像形成装置が、画像品質、寿命の両面で有用であることが判った。各評価結果について、表1、表2に示す。
<実験例2>
クリーニング部材支持体の曲げ角及び支軸位置を、支軸角=170度、クリーニング角=75度となるように調整し、押圧力=30gf/cmとした以外は、実験例1と同様にして試験を行った。
<Experimental example 2>
The bending angle and the support shaft position of the cleaning member support were adjusted so that the support shaft angle = 170 degrees and the cleaning angle = 75 degrees, and the pressing force was set to 30 gf / cm. A test was conducted.
各評価結果について、やはり上記表1、表2に示す。 The evaluation results are also shown in Tables 1 and 2 above.
<実験例3>
クリーニング部材支持体22の曲げ角及び支軸位置を、支軸角=130度、クリーニング角=75度となるように調整し、押圧力=40gf/cmとした以外は、実施例1と同様にして試験を行った。これも各評価結果について、表1、表2に示す。
<Experimental example 3>
The bending angle and the support shaft position of the cleaning member support 22 are adjusted so that the support shaft angle is 130 degrees and the cleaning angle is 75 degrees, and the pressing force is 40 gf / cm. The test was conducted. This is also shown in Tables 1 and 2 for each evaluation result.
<実験例4>
厚み=3.0mm、幅=17mm、長さ=330mmのステンレス板を、全長にわたり、幅9mmの区間を厚み1.5mmとなるよう切削した。その後、切削した方の端部の未切削面側に支軸を接合し、クリーニング部材支持体を作成した。厚み=2mm、幅=10mm、長さ=320mmの直方体の板状に成形した、反発弾性=70%のウレタンゴムブレードを、感光体ドラム1と接するクリーニング部材23の先端がクリーニング部材支持体22の支軸21がない側の末端と異なる側へ、自由長=2mmとなるとように、クリーニング部材支持体22に接着した。(図10)。また、支軸角(接点における像担持体のクリーニングされた面側の接線と、接点と支軸中心を結んだ線分のなす角)=150度となるよう支軸位置を調整した。そして押圧力=35gf/cmとなるよう荷重を印加し、クリーニング角を測定したところ75度となった。上記設定をして、実験例1に合致し、途中に曲げ部のないクリーニング部材支持体を用いた、クリーニング装置(C2)を作成した。
<Experimental example 4>
A stainless plate having a thickness of 3.0 mm, a width of 17 mm, and a length of 330 mm was cut over the entire length so that a section having a width of 9 mm had a thickness of 1.5 mm. Thereafter, a support shaft was joined to the uncut surface side of the cut end, and a cleaning member support was prepared. A urethane rubber blade having a rebound resilience = 70%, formed into a rectangular parallelepiped plate shape having a thickness = 2 mm, a width = 10 mm, and a length = 320 mm, the tip of the cleaning member 23 in contact with the photosensitive drum 1 is the cleaning member support 22. The cleaning member support 22 was bonded to a side different from the end on the side where the support shaft 21 was not provided so that the free length = 2 mm. (FIG. 10). Further, the position of the support shaft was adjusted so that the support shaft angle (angle formed by the line connecting the contact point and the center of the support shaft with the tangent of the contact surface of the image carrier at the contact point) = 150 degrees. A load was applied so that the pressing force was 35 gf / cm, and the cleaning angle was measured to be 75 degrees. With the above settings, a cleaning device (C2) using a cleaning member support that conforms to Experimental Example 1 and has no bent portion in the middle was prepared.
クリーニング装置(C2)を用いた以外は、実験例1と同様にして試験を行った。各評価結果について、表1、表2に示す。 The test was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the cleaning device (C2) was used. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
<実験例5>
反発弾性=65%のウレタンゴムブレードとした以外は、実施例1と同様にして試験を行った。これも各評価結果について、表1、表2に示す。
<Experimental example 5>
The test was performed in the same manner as in Example 1 except that the urethane rubber blade had a rebound resilience = 65%. This is also shown in Tables 1 and 2 for each evaluation result.
<比較例1>
厚み=1.5mm、幅=35mm、長さ=330mmのステンレス板の一端に支軸を接合し、全長にわたって、支軸の中心から25mmの位置で、曲げ角22度となるよう折り曲げ、クリーニング部材支持体を作成した。概略図を、図11に示す。厚み=2mm、幅=10mm、長さ=320mmの直方体の板状に成形した、反発弾性=70%のウレタンゴムブレードを、像担持体である感光体ドラム1と接するクリーニング部材23の先端がクリーニング部材支持体22の支軸21がない側の末端と同じ側へ、自由長=2mmとなるとように、クリーニング部材支持体22に接着した(図11(b))。また、支軸角(接点における像担持体のクリーニングされた面側の接線と、接点と支軸中心を結んだ線分のなす角)=150度となるよう支軸位置を調整した。そして押圧力=35gf/cmとなるよう荷重を印加し、クリーニング角を測定したところ75度となった。上記設定をして、実験例1に対して、設定条件が同じで、クリーニング部材支持体の支持形態のみが異なる、クリーニング装置(C3)を作成した。
<Comparative Example 1>
A support shaft is joined to one end of a stainless steel plate having a thickness of 1.5 mm, a width of 35 mm, and a length of 330 mm. The cleaning member is bent to a bending angle of 22 degrees at a position 25 mm from the center of the support shaft over the entire length. A support was made. A schematic diagram is shown in FIG. A urethane rubber blade having a rebound resilience = 70%, formed into a rectangular parallelepiped plate having a thickness = 2 mm, a width = 10 mm, and a length = 320 mm, is cleaned at the tip of the cleaning member 23 in contact with the photosensitive drum 1 serving as an image carrier. The member support 22 was bonded to the cleaning member support 22 to the same side as the end where the support shaft 21 is not present so that the free length = 2 mm (FIG. 11B). Further, the position of the support shaft was adjusted so that the support shaft angle (angle formed by the line connecting the contact point and the center of the support shaft with the tangent of the contact surface of the image carrier at the contact point) = 150 degrees. A load was applied so that the pressing force was 35 gf / cm, and the cleaning angle was measured to be 75 degrees. With the above settings, a cleaning device (C3) was created in which the setting conditions were the same as in Experimental Example 1 and only the support form of the cleaning member support was different.
クリーニング装置(C3)を用いた以外は、実験例1と同様にして試験を行った。各評価結果について、これも表1、表2に示す。 The test was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the cleaning device (C3) was used. This is also shown in Tables 1 and 2 for each evaluation result.
<比較例2>
厚み=1.5mm、幅=22mm、長さ=330mmのステンレス板の一端に支軸を接合し、クリーニング部材支持体を作成した。厚み=2mm、幅=10mm、長さ=320mmの直方体の板状に成形した、反発弾性=70%のウレタンゴムブレードを、像担持体である感光体ドラム1と接するクリーニング部材23の先端がクリーニング部材支持体22の支軸21がない側の末端と同じ側へ、自由長=2mmとなるとように、クリーニング部材支持体22に接着した(図12)。また、支軸角(接点における感光体ドラム1のクリーニングされた面側の接線と、接点と支軸中心を結んだ線分のなす角)=27度となるよう支軸位置を調整した。そして押圧力=35gf/cmとなるよう荷重を印加し、クリーニング角を測定したところ75度となった。上記設定をして、支軸位置が本発明と異なる、一般的なクリーニング装置(C4)を作成した。
<Comparative example 2>
A support shaft was joined to one end of a stainless steel plate having a thickness of 1.5 mm, a width of 22 mm, and a length of 330 mm to prepare a cleaning member support. A urethane rubber blade having a rebound resilience = 70%, formed into a rectangular parallelepiped plate having a thickness = 2 mm, a width = 10 mm, and a length = 320 mm, is cleaned at the tip of the cleaning member 23 in contact with the photosensitive drum 1 serving as an image carrier. The member support 22 was bonded to the cleaning member support 22 so as to have a free length = 2 mm to the same side as the end of the side where the support shaft 21 is not present (FIG. 12). Further, the position of the support shaft was adjusted so that the support shaft angle (the angle formed by the line connecting the contact surface and the center of the support shaft with the tangent of the contacted surface of the photosensitive drum 1 at the contact) = 27 degrees. A load was applied so that the pressing force was 35 gf / cm, and the cleaning angle was measured to be 75 degrees. With the above settings, a general cleaning device (C4) having a different spindle position from the present invention was created.
クリーニング装置(C4)を用いた以外は、実験例1と同様にして試験を行ったところ、試験の初期にブレードのメクレが発生し、実用に耐えられなかった。 A test was conducted in the same manner as in Experimental Example 1 except that the cleaning device (C4) was used. As a result, a blade crack occurred at the initial stage of the test, and the test could not withstand practical use.
以上説明ならびに、実験例および比較例の対比から明らかなように、本発明のクリーニング装置によれば、クリーニング部材先端と像担持体との接点における接線方向での、押圧力の分力の方向が、像担持体静止時と駆動時で変らないため、クリーニング部材が急激な作用力の変化を受けることが抑止され、部材の寿命を大幅に延ばすことができるとともに、クリーニング部材支持体中に大きな曲げ歪が加わる部分がないため、クリーニング部材を長期にわたって安定して支持できる。また、部品の加工が容易であるため、低コストで高機能のクリーニング装置を構成することが可能となる。 As is clear from the above description and the comparison between the experimental example and the comparative example, according to the cleaning device of the present invention, the direction of the component force of the pressing force in the tangential direction at the contact point between the cleaning member tip and the image carrier is Since the image bearing member does not change between when the image carrier is stationary and when it is driven, it is possible to prevent the cleaning member from undergoing a sudden change in the acting force, greatly extending the life of the member, and large bending in the cleaning member support. Since there is no portion where distortion is applied, the cleaning member can be stably supported over a long period of time. In addition, since it is easy to process parts, it is possible to configure a high-performance cleaning device at low cost.
加えて、支軸角を本発明で規定範囲の任意の角度への設定が容易となるため、画像形成装置構成に依存する個別の部品配置を精度良く簡便に実現することができる。また、像担持体表面を安定して確実にクリーニングすることができ、極めて長期間にわたって像担持体を安定した均一な電位に帯電させることができるため、初期の画像品質を変動させることなく維持することができる。また、本発明の画像形成装置によれば、高画質な画像を得るに適したトナーとの併用により、初期の高品質な画像を長期にわたって変動させることなく維持することができる。そして本発明のプロセスカートリッジによれば、像担持体表面を安定して確実にクリーニングすることができ、極めて長期間にわたって像担持体を安定した均一な電位に帯電させることができるため、初期の画像品質を変動させることなく維持することができると共に、プロセスカートリッジもしくはこれに使用している部品の交換間隔を広げることが可能となるため、廃棄物の削減、自然環境へ与える負荷を大幅に低減することができる。 In addition, since the support shaft angle can be easily set to an arbitrary angle within the specified range in the present invention, individual component placement depending on the configuration of the image forming apparatus can be easily realized with high accuracy. Further, the surface of the image carrier can be stably and reliably cleaned, and the image carrier can be charged to a stable and uniform potential for an extremely long time, so that the initial image quality can be maintained without fluctuation. be able to. In addition, according to the image forming apparatus of the present invention, the initial high-quality image can be maintained without being changed over a long period of time by using in combination with a toner suitable for obtaining a high-quality image. According to the process cartridge of the present invention, the surface of the image carrier can be stably and reliably cleaned, and the image carrier can be charged to a stable and uniform potential for an extremely long time. The quality can be maintained without fluctuation, and the replacement interval of the process cartridge or the parts used in the process cartridge can be widened, thereby reducing waste and greatly reducing the load on the natural environment. be able to.
1:感光体ドラム
1b:感光体ドラムのトナー成分等が残存した表面
1a:感光体ドラムのクリーニングされた面
2:帯電装置
3:潜像形成装置
4:現像装置
5:転写装置
10:作像装置
20:クリーニング装置
21:クリーニング部材の支軸
22:クリーニング部材支持体
22a:クリーニング部材支持体の曲げ部
23:クリーニング部材
24:押圧力付与機構
25:トナー回収室
60:中間転写媒体
61:一次転写装置
100:画像形成装置
200:給紙機構
Q:クリーニング部材の感光体ドラムに対する接点
L1:接点Qでの感光体ドラム表面の接線
L2:接点Qにて接線L1に対して直交する法線
P:力点
O:支点(支軸の中心)
θ:接線L1と補助線OQのなす角度
1: Photosensitive drum 1b: Surface of the photosensitive drum where toner components remain 1a: Cleaned surface of the photosensitive drum 2: Charging device 3: Latent image forming device 4: Developing device 5: Transfer device 10: Image forming Device 20: Cleaning device 21: Cleaning member support shaft 22: Cleaning member support 22a: Bending portion of cleaning member support 23: Cleaning member 24: Pressurizing mechanism 25: Toner recovery chamber 60: Intermediate transfer medium 61: Primary Transfer device 100: Image forming apparatus 200: Paper feed mechanism Q: Contact point of cleaning member to photosensitive drum L1: Tangent line of photosensitive drum surface at contact Q L2: Normal line orthogonal to tangent L1 at contact Q P : Force point O: Support point (center of support shaft)
θ: angle formed by tangent L1 and auxiliary line OQ
Claims (13)
円形度SR=粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長
としたときに、該円形度SRが0.93〜1.00であることを特徴とする請求項3から6のいずれかに記載の画像形成装置。 The circularity SR of the toner is
The circularity SR is 0.93 to 1.00 when the circularity SR = peripheral length of a circle having the same area as the particle projection area / perimeter length of the particle projection image. The image forming apparatus according to claim 6.
円形度SR=粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長
としたときに、該円形度SRが0.93〜1.00であることを特徴とする請求項9から11のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。 A container for containing toner, and the circularity SR of the toner,
The circularity SR is 0.93 to 1.00, where circularity SR = perimeter of a circle having the same area as the particle projection area / perimeter of the particle projection image. The process cartridge according to any one of 11.
13. The process according to claim 9, wherein a ratio (D4 / D1) of the weight average diameter (D4) and the number average diameter (D1) of the toner is 1.00 to 1.40. cartridge.
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