JP2010066386A - 現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】入口シールは、現像ローラの両端部に配置されたサイドシールに対しオーバーラップする長さであるが、サイドシールと接しない構成とすることにより、入口シールをサイドシールと現像ローラとに挟まれないようにし、現像ローラ上の微量なトナーの掻き取りを無くして、シール性を確保しつつトナー落ちの発生およびトナー漏れを確実に防止できる現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を実現し提供する。
【解決手段】現像ローラ長さL0と入口シール長さL1とは、共にサイドシール内側間距離L2よりも長く(L0、L1>L2)、かつ、各サイドシール64は、現像ローラ15のローラ部34外周面と接するが、入口シール63とは接しないように配置したことを特徴とする現像装置11である。
【選択図】図5

Description

本発明は、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関し、さらに詳しくは、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に採用される1成分現像剤を用いた現像装置、プロセスカートリッジおよびこれらを具備する画像形成装置に関する。
現像剤として帯電微粒子であるトナーを用い、このトナーを像担持体・潜像担持体としての感光体上に形成された静電潜像に静電気的に付着させることにより現像を行う現像装置においては、トナーが現像装置から漏れてしまうという問題がある。トナーが現像装置から漏れると、この現像装置を備えた画像形成装置本体の内部が汚れてしまい、その結果印字不良が発生したり、さらには現像装置の交換時に作業者の手や着衣が汚れてしまったりすることがあった。
特に、非磁性1成分現像剤としてのトナーを担持しながら搬送する機能を有する現像剤担持体としての現像ローラ上に、現像剤層厚規制部材(以下、「層厚規制部材」ともいう)によってトナーの薄層を形成し、これを感光体に形成された静電潜像に対向させて現像を行う非磁性1成分現像の場合には、回転する現像ローラの周辺からのトナー漏れが生じ易い。
そこで、従来は、現像装置の内部にトナー漏れ防止部材を設けることにより、上述のようなトナー漏れを防止していた(例えば、特許文献1参照)。
ここで、特許文献1における現像装置のトナー漏れ防止構成に係る要部を示す図12および後述の本実施形態に係る図3を参照して、現像ローラの周辺からのトナー漏れに関する従来技術例を説明する。なお、特許文献1における現像装置のトナー漏れ防止構成の詳細は、その段落「0106」〜「0114」に詳しく記載されていると共にその図9〜図11に詳しく示されていることを付記しておく。
図12に簡略的に示すように、現像ローラ15の周辺には、現像ローラ15のローラ部34の両端部方向からのトナー漏れを防止するために、端部封止部材としてのメッシュ模様で示すサイドシール部材(以下、「サイドシール」という)64と呼ばれるトナー漏れ防止部材を現像ローラ15の両端部の外周面に摺擦させていた。サイドシール64は、例えば発泡ウレタン系の材料で形成されていて、図12(a)に示すように、同図における現像ローラ15の背面側の両端部外周面に摺擦している。
同時に、図3を借りて示すように、現像ローラ15の下方に形成される現像ローラ15と現像剤収容器としての現像ケース13の開口部であるトナー出口61(図3参照)との隙間からのトナー漏れを防止するために、入口封止部材としての樹脂フィルム製、具体的にはポリエステル等のように弾性を有するプラスチックフィルム製の入口シール部材(以下、「入口シール」という)63を現像ローラ15の下方にてローラ部34の長手方向に渡り現像ローラ15の外周面に摺擦させていた。図3に示すように、入口シール63の基端部63aは、現像ケース13の下方に一体的に形成された平坦面62に接着等の手段により貼付されている。入口シール63の平坦面62の端から外れた自由端部側(トナー出口61側)は自らの弾性により現像ローラ15のローラ部34の外周面に弾性的に接触する。図12(a)に二点鎖線で示す63bは、現像ローラ15のローラ部34に当接する前の入口シール63の自由端部先端を表している。また、図12(a)の入口シール63とオーバーラップしたサイドシール64の部分において破線で示す64aは、サイドシール64の下縁部先端を表している。上記したように、特許文献1では「出口シール63」と呼ばれているが、以下、「入口シール63」と言い替える。
上述のとおり、特許文献1における現像装置のトナー漏れ防止構成は、現像ローラ15のローラ部34の長手方向(軸方向)の長さL0(以下、「現像ローラ長さL0」という)と入口シール63の長手方向(軸方向)の長さL1(以下、「入口シール長さL1」という)とは、共に各サイドシール64の内側間距離L2(以下、「サイドシール内側間距離L2」という)よりも長く(L0、L1>L2)、かつ、各サイドシール64は、現像ローラ15のローラ部34外周面および入口シール63の各端部と接するように配置されていた。
さらに、現像ローラ15の上方に形成される現像ローラ15と現像ケース13との開口部との隙間からのトナー漏れを防止するために、層厚規制部材としてのブレード17の下縁屈曲部を現像ローラ15の外周面に押圧させること等によって、ブレード17にトナー漏れ防止部材としての機能を持たせるなどしている。なお、図12(b)では、図の簡明化のためブレード17の図示を省略している(図5(b)も同様)。
現像ローラ15の下方からのトナー漏れ防止のために設けられている樹脂フィルム製等の入口シール63とサイドシール64との間に隙間を作らないようにオーバーラップさせるのが一般的であるが、サイドシール64が硬い材質であるとサイドシール64の反力によって入口シール63が浮いてしまい、そこからトナーが漏れてしまう。浮くことで、現像ローラ15との接触面がよれることもあり、現像ローラ15への当り方が変化し、そこからも漏れてしまう。この漏れに対して、特許文献1記載の技術では、浮き防止用の部材として添付図10および図11に示されているクリップ(66)を付けることで、対応している。
特許第3825939号公報
しかしながら、特許文献1記載の技術では、入口シール63が浮かない場合でも、入口シール63が現像ローラ15の長手方向(軸方向)と直交する幅方向でサイドシール64にオーバーラップしている重合部分65は現像ローラ15と挟まれた状態であるため、サイドシール64の反発力により入口シール63を現像ローラ15の外周面に押し付けることで、当初適正に設定された入口シール63の現像ローラ15外周面への押し付け力より大きくなってしまうことで、現像ローラ15の各端部にサイドシール64の内側や、ブレード17とサイドシール64または図示しないシール部材(特許文献1の図10等に示されている隅部シール(65)を意味する)との隙間より進入した微量のトナーTがその部分で掻き取られて、トナーTが溜まってしまい、トナー落ちの原因となっていた。このトナー落ちは、ユニット外にトナーを落としてしまうため、画像形成装置内を汚してしまうという不具合となる。
現像剤として、流動性に優れ、高画質な印字が可能な重合トナーが近年は多く使用されるため、従来以上のシール性が求められている。
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、前記問題点を解決し、トナー漏れを確実に防止できる現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を実現し提供することを主な目的とする。
請求項ごとの発明の主たる目的を挙げれば、以下のとおりである。
請求項1記載の発明の目的は、上述の特許文献1の問題点を解決するために、入口封止部材(入口シール)は両端に配置された端部封止部材(サイドシール)に対しオーバーラップする長さであるが、端部封止部材と接しない構成とすることにより、入口封止部材を端部封止部材と現像剤担持体(現像ローラ)とに挟まれないようにし、現像剤担持体上の微量な現像剤(トナー)の掻き取りを無くして、シール性を確保しつつ現像剤落ちの発生を防止することにある。
請求項2記載の発明の目的は、請求項1の構成に対し、端部封止部材の一部と現像剤担持体が接触することで、端部封止部材、入口封止部材とのシール性を確保しつつ、端部方向への現像剤漏れを防止することにある。
請求項3記載の発明の目的は、入口封止部材が端部封止部材と接する部分を、端部封止部材とは別の硬度が低い材質にすることで現像剤担持体への押し付け力を低減し、現像剤の掻き取ることを低減し、現像剤のシール性を確保しつつ、現像剤落ちの発生を防止することにある。
請求項4記載の発明の目的は、請求項2と目的は同じだが、空間になっている部分に硬度が低い別部材を入れることで現像剤が入りにくくなり、さらなる現像剤のシール性を確保しつつ、現像剤漏れを防止することにある。
請求項5記載の発明の目的は、請求項3、4と目的は同じだが、安価で種類が豊富な発泡ウレタンを硬度が低い別部材に使用することで、コストを抑えることにある。
請求項6記載の発明の目的は、請求項1ないし5の何れか一つに記載の現像装置を備えたプロセスカートリッジを用いることにより、現像剤漏れのないプロセスカートリッジを提供することにある。
請求項7記載の発明の目的は、請求項6記載のプロセスカートリッジまたは請求項1ないし5の何れか一つに記載の現像装置を備えた画像形成装置を用いることにより、現像剤漏れのない画像形成装置を提供することにある。
請求項8記載の発明の目的は、請求項7記載の画像形成装置の現像装置に、小粒径で粒径分布の狭い現像剤を用いることにより、地肌汚れの少ない高品位な画像を得ることにある。
請求項9記載の発明の目的は、請求項7または8記載の画像形成装置の現像装置に、形状係数をある範囲にした現像剤を用いることにより、少量の現像剤で安定した画像濃度を維持することにある。
上述した課題を解決すると共に上述した目的を達成するために、請求項ごとの発明では、以下のような特徴ある手段・構成を採っている。
請求項1記載の発明は、像担持体に対向して現像剤収容器内に配置され外周面上の現像剤を保持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の両端外周部に接するように配置された端部封止部材と、前記現像剤担持体の下方に形成される前記現像剤収容器の開口部との隙間を封止すべく現像剤担持体に摺擦させるように配置される入口封止部材とを有する現像装置において、前記現像剤担持体の長さL0と前記入口封止部材の長さL1とは、共に前記各端部封止部材の内側間距離L2よりも長く(L0、L1>L2)、かつ、前記各端部封止部材は、前記現像剤担持体と接するが、前記入口封止部材とは接しないように配置されていることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、像担持体に対向して現像剤収容器内に配置され外周面上の現像剤を保持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の両端外周部に接するように配置された端部封止部材と、前記現像剤担持体の下方に形成される前記現像剤収容器の開口部との隙間を封止すべく現像剤担持体に摺擦させるように配置される入口封止部材とを有する現像装置において、前記各端部封止部材は、内側間距離L2を有して配置され、かつ、前記現像剤担持体の軸方向外側に対応した部分をそれぞれL3、L4の長さをもって切り欠かれており、前記現像剤担持体の長さL0と前記入口封止部材の長さL1とは、共に前記各端部封止部材の切り欠かれた部分間の距離L5(L2+L3+L4)よりも長く(L0、L1>L5(L2+L3+L4))、かつ、前記各端部封止部材は、前記距離L5の間において前記現像剤担持体と接するが、前記入口封止部材とは接しないように配置されていることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、像担持体に対向して現像剤収容器内に配置され外周面上の現像剤を保持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の両端外周部に接するように配置された端部封止部材と、前記現像剤担持体の下方に形成される前記現像剤収容器の開口部との隙間を封止すべく現像剤担持体に摺擦させるように配置される入口封止部材とを有する現像装置において、前記現像剤担持体の長さL0と前記入口封止部材の長さL1とは、共に前記各端部封止部材の内側間距離L2よりも長く(L0、L1>L2)、かつ、前記各端部封止部材には、前記現像剤担持体の外周面に沿って延びて前記入口封止部材と接する前記各端部封止部材とは異なる硬度の低い別部材が設けられていることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項2記載の現像装置において、前記各端部封止部材の前記L3、L4の長さをもって切り欠かれた部分に、該各端部封止部材よりも硬度の低い別部材を設けたことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項3または4記載の現像装置において、前記別部材は、発泡ウレタンで形成されていることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項1ないし5の何れか一つに記載の現像装置と、前記像担持体、帯電手段およびクリーニング手段の少なくとも1つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項7記載の発明は、請求項6記載のプロセスカートリッジまたは請求項1ないし5の何れか一つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
請求項8記載の発明は、請求項7記載の画像形成装置において、前記現像装置で用いられる現像剤は、体積平均粒径(D4)が3〜8μmで、体積平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)が、1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項7または8記載の画像形成装置において、前記現像装置で用いられる現像剤は、形状係数SF1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF2が100〜180の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、上記課題を解決して新規な現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を実現し提供することができる。請求項ごとの効果を挙げれば、次のとおりである。
請求項1記載の発明によれば、上記構成により、入口封止部材が端部封止部材と接触しないため、現像剤(トナー)を掻き取ることがなく、現像剤担持体の各端部における現像剤(トナー)漏れおよび現像剤(トナー)落ちのない現像装置を実現し提供できる。
請求項2記載の発明によれば、上記構成により、端部封止部材の一部を切り欠くことで、請求項1記載の発明と同じ効果を期待できる。また、端部封止部材の切り欠いていない部分は入口封止部材と端部封止部材が接触しており、現像剤担持体の最端部でのシール性を確保することにより、運送中等における振動・落下においてユニットが傾いたり、振動を与えた場合でも現像剤(トナー)の漏れを防止できる。
請求項3記載の発明によれば、上記構成により、入口封止部材への反発力を低減し、現像剤担持体上の現像剤(トナー)を掻き取ることを防止できる。
請求項4記載の発明によれば、上記構成により、請求項2および3記載の発明と同じ効果を奏する。請求項2記載の発明と比べて、さらに別部材のシールを追加することにより、現像剤担持体の各端部への現像剤(トナー)の入り込みを防止できる。
請求項5記載の発明によれば、上記構成により、種類の豊富な発泡ウレタンを使用することで安価にできる。
請求項6記載の発明によれば、上記構成により、請求項1ないし5の何れか一つに記載の現像装置を用いることにより、操作性が向上すると共に高画質・高信頼のプロセスカートリッジを実現し提供できる。
請求項7記載の発明によれば、上記構成により、請求項1ないし5の何れか一つに記載の現像装置または請求項6記載のプロセスカートリッジを用いることにより、高画質・高信頼の画像形成装置を提供することができる。
請求項8記載の発明によれば、上記構成により、請求項7記載の画像形成装置に、小粒径で粒径分布の狭い現像剤(トナー)を搭載することにより、地肌汚れの少ない高品位な画像を提供することができる。また、近年の高画質化が期待できる小粒径トナーであっても現像剤(トナー)漏れがしない。
請求項9記載の発明によれば、上記構成により、請求項7または8記載の画像形成装置に、形状係数をある範囲にした現像剤(トナー)を使用することにより、少量の現像剤(トナー)で安定した画像濃度を維持することができ、ランニングコストの安い画像形成装置を実現し提供できる。
以下、図を参照して、本発明を実施するための最良の形態および実施例を含む実施形態を説明する。各実施形態および変形例等に亘り、同一の機能を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。図および説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がないものは適宜断わりなく省略することがある。公開特許公報等の構成要素を引用して説明する場合は、上述の背景技術等を含め、その符号に括弧を付して示し、各実施形態等のそれと区別するものとする。
(第1の実施形態)
まず、図1を参照して、本発明を適用した第1の実施形態に係るプロセスカートリッジが搭載された第1の実施形態に係る画像形成装置100の全体構成(構造、以下同様)について説明する。同図において、1は画像形成装置100の装置本体を示す。この装置本体1の上部には、原稿の画像を読み取る画像読取装置2が装着され、内部にはプロセスカートリッジ3が着脱自在に設けられている。プロセスカートリッジ3の下方には、シート状記録媒体としての転写用紙Sを案内するシート搬送路4が形成されている。
画像読取装置2は、原稿画像を読み取る読取部5と、この読取部5に供給する原稿を載置する原稿トレイ6とを有する。原稿トレイ6は、支点軸7を中心に水平位置Aから二点鎖線で示す起立位置Bまでに揺動し得るように支持されている。なお、原稿トレイ6は、図示しないストッパにより水平位置Aと起立位置Bとで安定するように構成されている。
プロセスカートリッジ3は、ケース(筺体)状に形成された感光体ケース8に、像担持体もしくは潜像担持体としてのドラム状の感光体9を回転自在に設けるとともに、帯電手段としての帯電ブラシローラ10と現像手段としての現像装置11とを感光体9の周囲に配置して取り付けることにより形成されている。感光体9の下部外周に対向して転写手段としての転写部12が、装置本体1側に設けられている。
図1において、プロセスカートリッジ3付近に二点鎖線で示す部材は、プロセスカートリッジ3を構成する感光体9の軸および現像ケース13に一体的に設けられた被案内軸を装置本体1の所定の位置に着脱自在に案内する着脱案内手段としての案内部材を示している。
現像装置11は、感光体ケース8に着脱自在に取り付けられた現像ケース13と、この現像ケース13の内部(トナー収納部13e)に収納された現像剤(図示せず)を撹拌する攪拌部材としての回転自在の撹拌器14と、感光体9に対向・接触する現像剤担持体としての現像ローラ15と、この現像ローラ15に現像剤を供給する現像剤供給部材としての供給ローラ16と、現像ローラ15に接触された現像剤層規制部材としてのブレード17とを有する。
さらに、プロセスカートリッジ3の上部には、画像信号に基づいて変調されたレーザ光を感光体9の帯電部分に走査することにより静電潜像を形成する潜像形成部18が設けられている。感光体9の左側近傍には、感光体9上に残留した現像剤(トナー)等をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置49が設けられている。
また、装置本体1の一側には、画像読取装置2により読み取られた原稿を支持するとともに、転写用紙Sを斜めに載置状態で支える給紙トレイ19が設けられている。この給紙トレイ19の下方には、図示しない電動モータ等の駆動手段により回転駆動される給紙ローラ20と、図示しないばね等の付勢手段により一方向に付勢されて給紙トレイ19上の転写用紙Sを給紙ローラ20に圧接する押圧板21と、それぞれ給紙ローラ20に弾性的に接触することにより転写用紙Sの重送を阻止する分離パッド22および分離ローラ23とが設けられている。
給紙ローラ20、分離パッド22、分離ローラ23は、シート搬送路4の入口側に配置されている。このシート搬送路4には、給紙ローラ20よりも下流側に位置するボトムパス24が連通・接続されている。さらに、シート搬送路4の下流側には、転写用紙S上に転写された画像を定着する定着部25が配置されている。
また、装置本体1には、定着部25の上方と原稿トレイ6との間に用紙スタッカ26が形成・配置されている。この用紙スタッカ26は、原稿トレイ6を起立位置Bに揺動させたときに、その原稿トレイ6の下方延長面上に位置して転写用紙Sを支える受け板27を有している。さらに、給紙トレイ19とは反対側の装置本体1の側面付近には、定着部25から搬送された転写用紙Sを水平方向に排紙・排出する排紙口28と、定着部25から排紙された転写用紙Sを反転させて用紙スタッカ26に導く反転排紙路29とが形成されている。この反転排紙路29の上部と下部とには、それぞれ対をなす排紙ローラ30が配置され、また、反転排紙路29と排紙口28との分岐点には、転写用紙Sの排出方向を切り替える切替爪31が揺動自在に設けられている。
次に、主として画像読取動作と印刷動作について簡明に説明する。原稿の画像を読み取る場合には、図1に実線で示すように、原稿トレイ6を水平位置Aに維持して原稿を読取部5に供給する。供給された原稿は読取部5により画像が読み取られ、給紙トレイ19の上部に立てかけ状態で支持される。このようにして読み取った画像は、外部に送信(ファクシミリの送信モードとしての使用形態)し、あるいは、給紙トレイ19から転写用紙Sを給送してこの転写用紙Sに読取画像を印刷(複写機としての使用形態)することができる。あるいは、外部から送信された画像を転写用紙Sに印刷(ファクシミリの受信モードとしての使用形態)することができる。
印刷の場合は、図1において、感光体9は時計方向に回転駆動される過程でその表面が帯電ブラシローラ10により一様に帯電され、原稿の読取画像または外部から受信した画像に基づいて潜像形成部18によって感光体9の帯電部分に静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置11により非磁性1成分現像剤(以下、単に「トナー」ともいう)を用いて現像される。この現像画像は、給紙ローラ20により給紙トレイ19から給送された転写用紙Sに転写される。画像が転写された転写用紙Sは定着部25を通過するときに定着され、切替爪31の向きによって排紙口28または用紙スタッカ26に排紙・排出される。感光体9上に残留した現像剤(トナー)等はクリーニング装置49によってクリーニングされる。
図2を参照して、プロセスカートリッジ3の構成、特に現像装置11の構成について詳述する。図2に示すように、感光体ケース8には、プロセスカートリッジ3を装置本体1(図1参照)に対して着脱する際に把持する把手32が形成されていると共に、プロセスカートリッジ3を装置本体1から外したときに感光体9の下面を覆い、プロセスカートリッジ3を装置本体1にセットしたときに感光体9の下面を開放するシャッタ33が設けられている。現像ケース13は、感光体ケース8の両側の外壁8a,8bの間に着脱可能に支持されている。8bは図4のみに示す。
図3および図4を参照して、現像装置11の内部構成を説明する。図3は現像装置11の縦断側面図、図4は図3におけるY−Y線部の縦断正面図である。図4に示すように、現像ローラ15は、非磁性1成分現像剤としてのトナーを摩擦により帯電させるために、外周部がトナーに対してゴム等の摩擦係数の高い弾性材により形成されたローラ部34と、このローラ部34の中心を貫通する金属製の軸部35とを有する。感光体ケース8の図4において二点鎖線で示す外壁8a,8bの間に着脱可能に取り付けられる現像ケース13は、外壁8a,8bの内側に所定の間隔を開けて対向する支持壁13a,13bを備えている。一方の支持壁13aには孔を開けることにより軸部35の一端を回転自在に支持する軸受36が形成され、他方の支持壁13bにはブッシュを装着することで軸受37が形成されている。軸受36から突出する軸部35の一端には、電動モータ(図示せず)に回転駆動される合成樹脂製の歯車38が嵌合されている。
図3に示すように、現像ケース13は、トナー収納室39の上面開口面に接着された蓋40を有している。同図において二点鎖線で示す感光体9側の現像ケース13の外壁41には、剛性の高いブレードホルダ42と、弾性的に変形可能な金属板(例えばステンレス)により形成されたブレード17と、補強板43とが積層状態で取付けられている。ブレード17は、上部半分がブレードホルダ42と補強板43とにより挟持されるが、下部半分が下方に延出されて現像ローラ15に圧接されている。
現像ケース13に対するブレード17の支持構造およびこの周りのシール構成については、上記特許文献1の図5〜図8に示されていると共に、段落「0093」〜「0098」に記載され、その利点・効果が段落「0100」〜「0105」に記載されていると同様であり、本発明および本実施形態の要部でもないためこれ以上の細部説明を省略する。なお、図4において、54はブレードホルダ42および補強板43を介してブレード17の両端部を現像ケース13の外壁41に取付け固定するための取付ねじを示す。
図3において、57は現像ケース13の外壁41とブレード17との間に設けられた封止部材としてのシール部材を示し、また、59はブレードホルダ42の屈曲片48と外壁41および蓋40の下面とに接触するシール部材を示す。このように、ブレードホルダ42の下縁に沿ってブレード17と外壁41との間を封止・シールするシール部材57が設けられ、ブレードホルダ42の上縁に沿って現像ケース13の外壁41および蓋40の下面との間をシールするシール部材59が設けられている
このような構成において、現像に際し、現像ケース13内のトナー(図示せず)は、回転体である攪拌部材14により攪拌されつつ供給ローラ16に移送され、現像ローラ15と供給ローラ16との間において摩擦により帯電され、さらに、現像ローラ15とブレード17との間で摩擦により帯電される。現像ローラ15は図1、図3において図中矢印反時計方向に回転し、ブレード17の下を潜り抜ける量のトナーが現像ローラ15に付着する。この現像ローラ15に供給されたトナーにより感光体9上の静電潜像が現像される。
図3〜図5を参照して、本実施形態の現像装置11の要部、すなわち現像ローラ15の周囲からのトナー漏れを防止するためのシール構成(構造)について説明する。
図3に示すように、現像ケース13には、現像ローラ15のローラ部34が配置されるトナー出口61と、このトナー出口61の下縁から感光体9に向けて延出する平坦面62とが形成されている。この平坦面62には例えばポリエステル等のように弾性を有するプラスチックフィルムにより形成された入口シール63が接着等の手段により貼付されている。この入口シール63の平坦面62の端から外れた自由端部側(トナー出口61側)は自らの弾性により現像ローラ15のローラ部34の外周面に弾性的に接触する。
図5に示すように、本実施形態の現像装置11は、図12に示した従来の現像装置と比較して、各サイドシール64は、現像ローラ15のローラ部34外周面と接するが、入口シール63とは接しないように配置されている点が主に相違する。
すなわち、本実施形態の現像装置11は、現像ローラ長さL0と入口シール長さL1とは、共にサイドシール内側間距離L2よりも長く(L0、L1>L2)、かつ、各サイドシール64は、現像ローラ15のローラ部34外周面と接するが、入口シール63とは接しないように配置したことを特徴としている。各サイドシール64は、図12に示した従来の現像装置のそれと比較して、現像ローラ15のローラ部34外周面と接する角度範囲を狭めて小さく形成されている。
図5に示すように、入口シール長さL1は、サイドシール内側間距離L2よりも長いが、入口シール63は各サイドシール64とは接しない状態になっている。入口シール長さL1がサイドシール内側間距離L2よりも短いと、その隙間からトナーが漏れるため、入口シール63と各サイドシール64とは、長手方向(現像ローラ15の軸方向)でオーバーラップさせることが必要である。
具体的には、入口シール63は、厚さ0.05〜0.1mm程度のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを使用するのが一般的だが、ウレタンシートでも良い。サイドシール64は、基材には永久ひずみが小さく、比較的硬度が高い発泡ウレタンを使用し、表層には現像ローラ15の外周部ゴム層に対して摺動性の高い材質(例えばテフロン(登録商標)植毛、テフロン(登録商標)テープ)が望ましい。入口シール長さL1は、現像ローラ長さL0よりも長くても短くても良い。
従って、第1の実施形態によれば、入口シール63が各サイドシール64と接触しないため、トナーを掻き取ることがなく、現像ローラ15の各端部におけるトナー漏れおよびトナー落ちのない現像装置11を実現し提供できる。
(第2の実施形態)
図6に、第2の実施形態の現像装置11Aの要部を示す。現像装置11Aは、図12の従来の現像装置と比較して、各サイドシール64に代えて、現像ローラ15の軸方向外側に対応した部分をそれぞれL3、L4の長さをもって矩形状に切り欠かれている各サイドシール64Aを用いる点が主に相違する。
上記相違点以外は、第2の実施形態の現像装置11Aを有する図示しないプロセスカートリッジ、この図示しないプロセスカートリッジまたは現像装置11Aを有する図示しない画像形成装置は、図1〜図4に示した第1の実施形態の現像装置11、この現像装置11を有するプロセスカートリッジ3または現像装置11を有する画像形成装置100と同様である。
すなわち、第2の実施形態の現像装置11Aでは、各サイドシール64Aは、サイドシール内側間距離L2を有して配置され、かつ、現像ローラ15の軸方向外側に対応した部分をそれぞれL3、L4の長さをもって切り欠かれており、現像ローラ長さL0と入口シール長さL1とは、共に各サイドシール64Aの切り欠かれた部分間の距離L5(L2+L3+L4)よりも長く(L0、L1>L5(L2+L3+L4))、かつ、各サイドシール64Aは、距離L5の間において現像ローラ15のローラ部34外周面と接するが、距離L5の間において入口シール63とは接しないように配置されていることを特徴とする。
従って、第2の実施形態によれば、図12の従来の現像装置のサイドシール64の一部を切り欠いたサイドシール64Aを上述のように用いることで、第1の実施形態と同じ効果を期待できる。また、各サイドシール64Aの切り欠いていない部分は入口シール63と各サイドシール64Aが重合部分65で接触しており、現像ローラ15の最端部でのシール性を確保することにより、運送中等における振動・落下においてユニットが傾いたり、振動を与えた場合でもトナーが漏れることはなく、トナー漏れを防止できる。
(第3の実施形態)
図7に、第3の実施形態の現像装置11Bの要部を示す。現像装置11Bは、図5に示した第1の実施形態の現像装置11と比較して、現像装置11と同様の各サイドシール64の下端に、現像ローラ15のローラ部34外周面に沿って延びて入口シール63と接する各サイドシール64とは異なる硬度の低い別部材としての各副サイドシール66が接続されて設けられている点が主に相違する。
図7において、副サイドシール66は、ハッチング破線で表されている。また、同図において、67は入口シール63の各端部が各副サイドシール66と接する重合部分を、67aは副サイドシール66の先端をそれぞれ表している。サイドシール64と副サイドシール66とを合わせた形状は、図12の従来の現像装置におけるサイドシール64と同じ形状である。
上記相違点以外は、第3の実施形態の現像装置11Bを有する図示しないプロセスカートリッジ、この図示しないプロセスカートリッジまたは現像装置11Bを有する図示しない画像形成装置は、図1〜図4に示した第1の実施形態の現像装置11、この現像装置11を有するプロセスカートリッジ3または現像装置11を有する画像形成装置100と同様である。
すなわち、第3の実施形態の現像装置11Bでは、現像ローラ長さL0と入口シール長さL1とは、共に各サイドシール64または各副サイドシール66の内側間距離L2よりも長く(L0、L1>L2)、かつ、各サイドシール64には、現像ローラ15のローラ部34外周面に沿って延びて入口シール63と接する各サイドシール64とは異なる硬度の低い別部材としての各副サイドシール66が接続されて設けられていることを特徴とする。
換言すれば、本実施形態は、図5の第1の実施形態の現像装置11と比較して、入口シール63の各端部は各副サイドシール66と接するが、各副サイドシール66は現像ローラ15のローラ部34と接するサイドシール64よりも硬度が柔らかく、反発力が小さく設定されている。
現像ローラ15は低硬度の副サイドシール66に接触してもしなくてもどちらでも良い。サイドシール64と副サイドシール66とは、材料構成がほぼ同じで硬度のみ異なるようにその配合成分の割合を変えて一体成形することも可能である。
従って、第3の実施形態によれば、入口シール63がサイドシールに接する部分を主のサイドシール64よりも柔らかい低硬度の副サイドシール66にすることで、入口シール63への反発力を低減し、現像ローラ15上のトナーを掻き取ることを防止できる。
(第2の実施形態の変形例1)
図8に、第2の実施形態の変形例1に係る現像装置11Cの要部を示す。現像装置11Cは、図6に示した第2の実施形態の現像装置11Aと比較して、各サイドシール64Aにおいて、L3、L4の長さをもって切り欠かれた部分を、各サイドシール64Aとは異なる硬度の低い別部材としての各副サイドシール68が接続されて設けられている点が主に相違する。
図8において、副サイドシール68は、ハッチング破線で表されている。また、同図において、69は入口シール63の各端部が各副サイドシール68と接する重合部分を表している。サイドシール64Aと副サイドシール68とを合わせた形状は、図12の従来の現像装置におけるサイドシール64と同じ形状である。
上記相違点以外は、変形例1の現像装置11Cを有する図示しないプロセスカートリッジ、この図示しないプロセスカートリッジまたは現像装置11Cを有する図示しない画像形成装置は、図6に示した第2の実施形態の現像装置11A、この現像装置11Aを有するプロセスカートリッジ3または現像装置11Aを有する画像形成装置100と同様である。
サイドシール64Aと副サイドシール68とは、材料構成がほぼ同じで硬度のみ異なるようにその配合成分の割合を変えて一体成形することも可能である。
従って、第2の実施形態の変形例1によれば、入口シール63がサイドシールに接する部分を主のサイドシール64Aよりも柔らかい低硬度の副サイドシール68にすることで、入口シール63への反発力を低減し、現像ローラ15上のトナーを掻き取ることを防止できる。また、第2の実施形態と比べて、副サイドシール68を追加したことで、現像ローラ15の各端部へのトナー入り込みも防止できる。
図7の現像装置11Bの各副サイドシール66や、図8の現像装置11Cの各副サイドシール68は、さらに具体的には発泡ウレタンで形成しても良い。安価で種類の多い発泡ウレタンを使用し、低反発で、シール性の優れたグレードのものを選択することが望ましい。
上記のように種類の豊富な発泡ウレタンを使用することで、さらに安価な現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することができる。
次に、本発明に係る上述の現像装置11,11A〜11C等を備えた画像形成装置で用いる現像剤としてのトナーについて詳述する。
600dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径(D4)は3〜8μm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。
体積平均粒径(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。体積平均粒径(D4)が8μm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。
また、体積平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)は1.00〜1.40の範囲にあることが好ましい。(D4/D1)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
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)が挙げられる。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、さらに測定試料を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、トナー粒子またはトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径(D4)、個数平均粒径(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2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
トナーの形状係数SF1は100〜180、形状係数SF2は100〜180の範囲にあることが好ましい。図9、図10は、形状係数SF1、形状係数SF2を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF1={(MXLNG)/AREA}×(100π/4) ・・・式(1)
SF1の値が100の場合、トナーの形状は真球となり、SF1の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数SF2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100/4πを乗じた値である。
SF2={(PERI)/AREA}×(100/4π) ・・・式(2)
SF2の値が100の場合、トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF1、SF2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
本発明の画像形成装置に好適に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋および/または伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料および製造方法について説明する。
(ポリエステル)
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、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留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常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く、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させ、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)を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋および/または伸長されて得られるものである。
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)
などが挙げられる。
3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。
[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)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留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これに多価イソシアネート(PIC)を反応させ、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)を得る。さらにこの(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。
(PIC)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(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。
また、ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋および/または伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
ウレア変性ポリエステル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等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステル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。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、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。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置100に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、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、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が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。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、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。
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料および顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブ
リリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボンおよびそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
(荷電制御剤)
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩および、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)
、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、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重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
(離型剤)
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類およびワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、およびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミドおよび、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
(外添剤)
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10−2μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流
動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。
しかし、疎水性シリカ微粒子および疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
(トナーの製造方法)
(1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
(2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
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上げることができる。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およびその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸および金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)およびその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸およびその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が10〜90%の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子1μm、および3μm、ポリスチレン微粒子0.5μmおよび2μm、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1μm、商品名では、PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノ
メタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、
ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。
(3)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋および/または伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
(4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
(5)上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、および無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
(第4の実施形態)
図11を参照して、本発明の第4の実施形態に係る画像形成装置の全体構成と共に動作を説明する。
同図に示す画像形成装置は、フルカラー画像形成装置150であり、4色のイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色毎に像担持体としての感光体9、現像手段としての現像装置11等を具備し、各色のトナー像を転写用紙に順次転写することにより、フルカラー画像を形成するタンデム方式の装置構成である。
図11において、符号145は、フルカラー画像形成装置150の装置本体を示す。フルカラー画像形成装置150の装置本体145内には、像担持体としての4個の感光体9Y、9M、9C、9Bkが左斜め上方向に図において右から左へとこの順に並んで配設されている。各感光体9Y、9M、9C、9Bkには、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の4色の画像を形成するための画像形成部142Y、142M、142C、142Bkが配置されている。これらの画像形成部142Y、142M、142C、142Bkによりフルカラー画像を形成する。各色の画像形成部142Y、142M、142C、142Bkは、それぞれ同じ構成および動作を行うようになっているため、最右方部に配置されたイエロー(Y)の画像形成部142Yについてのみ説明し、他の画像形成部142M、142C、142Bkについては同じ部分に同一のアラビア数字を付すとともにその色を表す英字を添えることで説明を省略する。
画像形成部142Yは、ドラム状の感光体9Yと、この感光体9Yの周りに配設されイエロー(Y)画像を繰り返し形成するための帯電手段としての帯電ブラシローラ10Y、図示を省略した露光手段としての露光装置から照射されるレーザ光124Y、現像手段としての現像装置11Y、クリーニング手段としてのクリーニング装置49Y等から構成されている。
感光体9Yは、装置本体145の図示しない筐体側板に図11において時計回りに回転自在に支持されている。前記露光装置は、画像信号に応じてレーザ光を生成照射する図示しないレーザダイオード(LD)、このLDから照射されたレーザ光を走査するポリゴンミラー(図示せず)等からなるレーザ光走査光学系(図示せず)を有していて、レーザ光124Yが出射される。
各画像形成部142Y、142M、142C、142Bkの感光体9Y、9M、9C、9Bkの配置位置の図11において下方には、転写用紙Sを吸着し搬送する搬送転写ベルト125が対向して張設されている。搬送転写ベルト125は、駆動ローラ135と従動ローラ137との間に掛け渡されて図中矢印方向(反時計回り)に走行搬送するようになっている。搬送転写ベルト125は、転写用紙Sを静電吸着・担持し搬送する搬送転写手段ないし被転写媒体搬送手段として機能する。
各感光体9Y、9M、9C、9Bkに対向する図11において下方には、搬送転写ベルト125を挟んで接触転写手段としての転写ローラを備えた転写装置128Y、128M、128C、128Bkが配設されている。各転写装置128Y、128M、128C、128Bkは、各感光体9Y、9M、9C、9Bk上に形成された各色のトナー像を搬送転写ベルト125により静電吸着されて搬送される転写用紙S上に電界の作用で転写する周知の機能を有する。転写用紙Sは、装置本体145の下部に配設された給紙部139−1〜139−3の何れか一つの給紙部が選択されることにより、所定のタイミングをとって搬送転写ベルト125上に送り出される。
給紙部139−1〜139−3は、転写用紙Sを積載収納しているサイズのみ異なり、同様の構成を有しているため、給紙部139−1を代表して説明する。給紙部139−1は、転写用紙Sを積載収納する給紙カセット141と、この給紙カセット141の上方に配設され最上位の転写用紙Sを1枚ずつ給送する給紙コロ140と、この給紙コロ140により給送された転写用紙Sを所定のタイミングで送り出す一対のレジストローラ138等とから主に構成されている。給紙コロ140とレジストローラ対138との間の転写材搬送路には、図示しない転写材ガイド板および搬送コロ対が配設されている。
転写材搬送路の下流側である図11において装置本体145の左方部には、搬送転写ベルト125上から転写用紙Sを分離するための図示しない分離装置が搬送転写ベルト125を介して駆動ローラ135に対向して設けられる。該分離装置の左側には転写用紙Sに転写された各色のトナー像を溶融加圧定着するための定着ローラおよび加圧ローラを具備する定着装置129が、さらに定着装置129の上方には排紙ガイド板(図示せず)を介して一対の排紙ローラ144が、この排紙ローラ対144の右方下部にはトナー画像の形成された転写用紙Sを排出するための排紙トレイ(図示せず)を備えた排紙部143が配設されている。
次に、フルカラー画像形成時の動作を説明する。
図示しない操作パネルのキー操作等によりフルカラー画像形成の信号が送信されると、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各画像形成部142Y、142M、142C、142Bkが所定のタイミングでそれぞれ作動して、各感光体9Y、9M、9C、9Bk上に各色のトナー像が形成される。これを画像形成部142Yで例示すると、感光体9Yが図11中時計回り方向に回転するとともに、その外表面が帯電ブラシローラ10Yにより一様に帯電された後、図示しない露光装置の上記LDから画像信号に応じてレーザ光124Yが照射され、上記ポリゴンミラーにより走査されつつ感光体9Y上に露光・結像されて、静電潜像が形成される。そして、静電潜像が形成された感光体9Yが現像装置11Yに対向すると、現像装置11Y内の現像剤担持体ないしトナー担持体である現像ローラ15(図1、図3参照)により現像装置11Y内の非磁性1成分現像剤であるトナーが感光体9Yと対向する現像領域へ搬送されることで、トナーが感光体9Yの表面に形成された静電潜像に供給・付着されて現像され、感光体9Y上にイエロー(Y)の顕像化されたトナー像が形成される。
他色の画像形成部142M、142C、142Bkでも、画像形成部142Yと同様にしてトナー像が形成される。
一方、給紙カセット141にセットされた転写用紙Sは、給紙コロ140により取り出され、転写材搬送路に沿ってレジストローラ対138に送られた後、レジストローラ対138により、転写用紙Sの先端が感光体9Y上に形成された一色目のイエロー(Y)のトナー像にタイミングを合わせて感光体9Yの転写装置128Yの転写領域に送られる。
一色目のイエロー(Y)のトナー像転写位置において、転写装置128Yにより形成される電界の作用で、イエロー(Y)のトナー像が転写用紙Sに転写され、その転写が行われると同時に、転写用紙Sは搬送転写ベルト125に静電吸着されて搬送転写ベルト125により搬送される。このようにしてイエロー(Y)のトナー像が転写された転写用紙Sは、各色毎に順に設けられた転写装置128M、128C、128Bkと各感光体ドラム1M、1C、1Bkとの間の転写位置に順次搬送され、各感光体ドラム1M、1C、1Bk上に形成されたシアン(C)のトナー像、マゼンタ(M)のトナー像、ブラック(Bk)のトナー像が転写用紙S上に順次転写される。こうして全ての色のトナー像が転写用紙S上に転写されることでフルカラーのトナー像が転写用紙S上に形成される。
フルカラーのトナー像が形成された転写用紙Sは、上記分離装置により搬送転写ベルト125から分離された後、定着装置129へ送り込まれ、定着装置129によりフルカラーのトナー像が溶融加圧定着されてフルカラー画像が完成し、排紙部143の排紙ローラ対144を介して排紙トレイ(図示せず)上に排出される。
一方、クリーニング装置49Yでは、転写用紙Sに転写し切れずに感光体9Y表面に残った残留トナー等をクリーニングブレードにより除去され、図示しない廃トナー回収経路を通じて廃トナーボトル130に回収・貯留される。クリーニング装置49Yを通過した感光体9Yの表面は、その後、帯電ブラシローラ10Yにより表面を一様に帯電され、次の画像形成工程を繰返す。これと同様の動作が、残りの各画像形成部142M、142C、142Bkでも同様に行われる。
本発明の実施形態は、上述したものに限らず、図1、図3、図5〜図8に示した現像装置11,11A,11Bおよび11Cの何れか一つの現像装置を、感光体9Y〜9Bkの何れか一つ、図11に示した帯電ブラシローラ10Y〜10Bkの何れか一つ、クリーニング装置49Y〜49Bkの何れか一つと共に一体的に保持するカートリッジ容器(図示せず)内に設けたプロセスカートリッジであってもよく、この色ごとのプロセスカートリッジを装置本体145に対して一括して着脱自在に構成してもよい。
このようなプロセスカートリッジを構成した実施形態によれば、上述した第1〜第4の実施形態等の利点・作用効果を奏することは元より、プロセスカートリッジを有しているので、図11に示した装置本体145への着脱を容易にし、操作性を向上することができる。
プロセスカートリッジは、上述したものに限らず、現像手段と、像担持体、帯電手段およびクリーニング手段より選ばれる少なくとも1つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジにおいて、現像手段として現像装置11,11A,11Bおよび11Cの何れか一つの現像装置を有するものであってもよい。また、上記プロセスカートリッジを具備する画像形成装置であってもよい。
以上説明したとおり、本発明は、非磁性1成分現像剤としてのトナーを使用する電子写真方式の画像形成装置や多色・カラー画像形成装置、あるいはプロセスカートリッジを具備する画像形成装置の現像装置にも適用できるものである。
本発明を実施例を含む特定の実施形態等について説明したが、本発明が開示する技術的範囲は、上述した実施形態等に例示されているものに限定されるものではなく、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や変形例あるいは実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
本発明の第1の実施形態を示す画像形成装置全体の縦断側面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジの側面図である。 第1の実施形態に係る現像装置全体の縦断側面図である。 図3におけるY−Y縦断正面図である。 (a)は第1の実施形態に係る現像装置の要部の簡略的な正面図、(b)は同現像装置の要部の簡略的な側面図である。 第2の実施形態に係る現像装置の要部の簡略的な正面図である。 第3の実施形態に係る現像装置の要部の簡略的な正面図である。 第2の実施形態の変形例1に係る現像装置の要部の簡略的な正面図である。 形状係数SF1を説明する図である。 形状係数SF2を説明する図である。 第4の実施形態に係るフルカラー画像形成装置全体の側面図である。 (a)は従来の現像装置の問題点を説明する要部の簡略的な正面図、(b)は同現像装置の要部の簡略的な側面図である。
符号の説明
1 装置本体(画像形成装置本体)
3 プロセスカートリッジ
8 感光体ケース
9 感光体(像担持体)
11,11A,11B,11C 現像装置
12 転写部
13 現像ケース(現像剤収容器)
13a 支持壁、ケース壁
13b 支持壁
13e トナー収納部
15 現像ローラ(現像剤担持体)
16 供給ローラ(現像剤供給部材)
17 ブレード(現像剤層規制部材)
18 潜像形成部
25 定着部
34 ローラ部
35 軸部
41 外壁
61 トナー出口(開口部)
62 平坦面
63 入口シール(入口封止部材)
64,64A サイドシール(端部封止部材)
66,68 副サイドシール(別部材)
150 フルカラー画像形成装置(画像形成装置)
S 転写用紙(シート状記録媒体)

Claims (9)

  1. 像担持体に対向して現像剤収容器内に配置され外周面上の現像剤を保持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の両端外周部に接するように配置された端部封止部材と、前記現像剤担持体の下方に形成される前記現像剤収容器の開口部との隙間を封止すべく現像剤担持体に摺擦させるように配置される入口封止部材とを有する現像装置において、
    前記現像剤担持体の長さL0と前記入口封止部材の長さL1とは、共に前記各端部封止部材の内側間距離L2よりも長く(L0、L1>L2)、かつ、前記各端部封止部材は、前記現像剤担持体と接するが、前記入口封止部材とは接しないように配置されていることを特徴とする現像装置。
  2. 像担持体に対向して現像剤収容器内に配置され外周面上の現像剤を保持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の両端外周部に接するように配置された端部封止部材と、前記現像剤担持体の下方に形成される前記現像剤収容器の開口部との隙間を封止すべく現像剤担持体に摺擦させるように配置される入口封止部材とを有する現像装置において、
    前記各端部封止部材は、内側間距離L2を有して配置され、かつ、前記現像剤担持体の軸方向外側に対応した部分をそれぞれL3、L4の長さをもって切り欠かれており、前記現像剤担持体の長さL0と前記入口封止部材の長さL1とは、共に前記各端部封止部材の切り欠かれた部分間の距離L5(L2+L3+L4)よりも長く(L0、L1>L5(L2+L3+L4))、かつ、前記各端部封止部材は、前記距離L5の間において前記現像剤担持体と接するが、前記入口封止部材とは接しないように配置されていることを特徴とする現像装置。
  3. 像担持体に対向して現像剤収容器内に配置され外周面上の現像剤を保持して前記像担持体に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の両端外周部に接するように配置された端部封止部材と、前記現像剤担持体の下方に形成される前記現像剤収容器の開口部との隙間を封止すべく現像剤担持体に摺擦させるように配置される入口封止部材とを有する現像装置において、
    前記現像剤担持体の長さL0と前記入口封止部材の長さL1とは、共に前記各端部封止部材の内側間距離L2よりも長く(L0、L1>L2)、かつ、前記各端部封止部材には、前記現像剤担持体の外周面に沿って延びて前記入口封止部材と接する前記各端部封止部材とは異なる硬度の低い別部材が設けられていることを特徴とする現像装置。
  4. 請求項2記載の現像装置において、
    前記各端部封止部材の前記L3、L4の長さをもって切り欠かれた部分に、該各端部封止部材よりも硬度の低い別部材を設けたことを特徴とする現像装置。
  5. 請求項3または4記載の現像装置において、
    前記別部材は、発泡ウレタンで形成されていることを特徴とする現像装置。
  6. 請求項1ないし5の何れか一つに記載の現像装置と、前記像担持体、帯電手段およびクリーニング手段の少なくとも1つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  7. 請求項6記載のプロセスカートリッジまたは請求項1ないし5の何れか一つに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項7記載の画像形成装置において、
    前記現像装置で用いられる現像剤は、体積平均粒径(D4)が3〜8μmで、体積平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比(D4/D1)が、1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項7または8記載の画像形成装置において、
    前記現像装置で用いられる現像剤は、形状係数SF1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF2が100〜180の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
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