JP2010237635A - Developing device, image forming apparatus including the same, and process cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置、並びに、これを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。 The present invention relates to a developing device that performs development using a two-component developer including toner and a magnetic carrier, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, and a process cartridge including the developing device.
この種の現像装置では、装置内においてトナーと磁性キャリアとを混合、撹拌して、適正なトナー濃度に調整制御した二成分現像剤(以下、単に「現像剤」という。)を現像ローラ(現像剤担持体)上に担持させる。現像ローラ上に担持された現像剤は、ドクターブレード(現像剤規制部材)によってその量が規制された後に、感光体(潜像担持体)と対向する現像領域まで搬送される。そして、その現像領域において、現像ローラ上に担持された現像剤中のトナーが、感光体上に形成された静電潜像に付着して、トナー像が形成される。現像装置内におけるトナーの大部分は、キャリアとの摩擦帯電によってキャリア表面に静電的に吸着する。そして、キャリアに吸着したトナーは、現像領域において、現像ローラと感光体との間に形成された現像電界の影響を受けて、感光体上の静電潜像に付着する。すなわち、現像電界から受ける力がキャリアとの静電気力を上回って、トナーはキャリアから離れて感光体側に移動する。ここで、粉体であるトナーは、その物理的特性が均一ではなく、トナーの中には充分な帯電能力を有しないトナーがある。また、装置内の一部に偏って滞留するトナー等のように、キャリアとの摩擦帯電が不充分になって帯電不足となるトナーもある。さらに、現像装置内の現像剤中のキャリアは長期間の使用にともない帯電能力が低下するため、そのような場合にトナーの帯電不足を生じさせることもある。このような帯電不足のトナーは、電気的な力による拘束を受けにくいために、装置内に生じる気流に乗って装置内を浮遊する。このように浮遊したトナーは、現像装置内全体の平均的な圧力(以下、単に「内圧」という。)が高いと、現像装置の隙間から装置外へ吹き出して、トナー飛散を生じさせる。 In this type of developing device, a two-component developer (hereinafter simply referred to as “developer”), which is adjusted and controlled to an appropriate toner concentration by mixing and stirring toner and magnetic carrier in the device, is developed with a developing roller (developing). On the agent carrier). The amount of the developer carried on the developing roller is regulated by a doctor blade (developer regulating member), and then conveyed to a developing area facing the photosensitive member (latent image carrier). In the developing area, the toner in the developer carried on the developing roller adheres to the electrostatic latent image formed on the photoconductor to form a toner image. Most of the toner in the developing device is electrostatically adsorbed on the surface of the carrier by frictional charging with the carrier. The toner adsorbed on the carrier adheres to the electrostatic latent image on the photosensitive member in the developing region under the influence of the developing electric field formed between the developing roller and the photosensitive member. That is, the force received from the developing electric field exceeds the electrostatic force with the carrier, and the toner moves away from the carrier and moves to the photosensitive member side. Here, the toner that is powder is not uniform in physical properties, and some toners do not have sufficient charging ability. In addition, there are toners that become insufficiently charged due to insufficient frictional charging with the carrier, such as toner that stays in a part of the apparatus. Furthermore, since the carrier in the developer in the developing device has a low charging capability with long-term use, in such a case, the toner may be insufficiently charged. Since such a toner with insufficient charge is not easily restrained by an electric force, it floats in the apparatus by riding on an air current generated in the apparatus. When the average pressure in the entire developing device (hereinafter simply referred to as “internal pressure”) is high, the floating toner is blown out of the developing device through the gap between the developing devices and causes toner scattering.
現像装置には、感光体に対して現像ローラを対向させるための開口(以下「現像用開口」という。)が設けられている。この現像用開口に設置された現像ローラが回転することにより、現像装置内には気流が流入する。この気流によって、装置内における内圧が上昇する。装置内の内圧が上昇すると、内外の圧力差によって、装置を構成する部品間の隙間から装置内に浮遊するトナーが噴出することになる。特に、近年の高速化された画像形成装置においては、現像ローラの回転数が高いので内圧が高くなりやすく、トナー飛散が顕著となる。このようなトナー飛散を防止するために、従来は、現像装置を構成する部品間にシール部材を設けることにより対処していたが、充分にトナー飛散を抑止できない場合が多い。なぜなら、微細なトナーの噴出を完全に防ぐほどのシール性を現像装置全体で得ることは困難であるため、シール性が不充分な僅かな隙間部分からトナーが噴出してしまうからである。特に、近年の現像装置では、高画質化を目的として、より微細な小径トナーが用いられているため、シール部材を設けるだけではトナー飛散を有効に抑制することはできない。 The developing device is provided with an opening (hereinafter referred to as “development opening”) for allowing the developing roller to face the photosensitive member. As the developing roller installed in the developing opening rotates, an airflow flows into the developing device. This airflow increases the internal pressure in the apparatus. When the internal pressure in the apparatus rises, toner floating in the apparatus is ejected from the gaps between the parts constituting the apparatus due to the pressure difference between the inside and outside. In particular, in recent high-speed image forming apparatuses, since the rotation speed of the developing roller is high, the internal pressure tends to increase, and toner scattering becomes remarkable. Conventionally, in order to prevent such toner scattering, a countermeasure has been taken by providing a seal member between components constituting the developing device. However, in many cases, toner scattering cannot be sufficiently suppressed. This is because it is difficult for the entire developing apparatus to obtain a sealing property that completely prevents fine toner from being ejected, so that the toner is ejected from a small gap portion with insufficient sealing performance. In particular, in recent developing apparatuses, finer small-diameter toner is used for the purpose of improving the image quality, and therefore it is not possible to effectively suppress toner scattering only by providing a seal member.
特許文献1には、現像ローラを感光体に対して対向させるための現像用開口とは別の貫通孔がケーシングに形成された現像装置に設けた現像装置が開示されている。この貫通孔には、トナーや磁性キャリアの流出を防ぎつつ気体を通過させるフィルタ部材が設けられている。これらの現像装置によれば、この貫通孔により装置内の圧力上昇を逃がすことができ、内圧の上昇を抑制する効果が期待できる。 Patent Document 1 discloses a developing device provided in a developing device in which a through hole different from a developing opening for making a developing roller face a photoreceptor is formed in a casing. The through-hole is provided with a filter member that allows gas to pass while preventing the toner and magnetic carrier from flowing out. According to these developing devices, it is possible to release an increase in pressure in the device through the through-hole, and an effect of suppressing the increase in internal pressure can be expected.
上記特許文献1に開示の現像装置は、気体流路の入口部分に近い位置に貫通孔が設けられている。 The developing device disclosed in Patent Document 1 is provided with a through hole at a position close to the inlet portion of the gas flow path.
ところが、上記特許文献2に開示の現像装置では、現像ローラの内部に設けられた磁極ロールにより形成される磁界の現像ローラ表面接線方向磁束密度が最大となる領域に対向する位置に貫通孔が配置される。このような位置では、磁性キャリアを現像ローラ表面側に引きつける磁界がほとんど形成されない。そのため、貫通孔に設けられたフィルタ部材に一旦付着してしまった磁性キャリアを、磁界によって回収することができない。また、上記特許文献2に開示の現像装置では、貫通孔が対向する現像ローラ表面上の現像剤が寝た状態にあるため、貫通孔に設けられたフィルタ部材に付着したトナーと現像剤との距離が離れている。そのため、現像ローラ表面上の現像剤中の磁性キャリアによる静電引力の作用を、フィルタ部材に付着したトナーに及ぼすことができない。したがって、上記特許文献2に開示の現像装置においては、フィルタ部材に磁性キャリアやトナーが経時的に徐々に堆積していき、フィルタ部材が目詰まりしやすく、内圧の上昇を抑制する効果が得られる期間(フィルタ寿命)が短くなるという問題があった。
However, in the developing device disclosed in
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、内圧の上昇を効果的に抑制しつつ、フィルタ寿命を長期化することができる現像装置、並びに、これを備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a developing device capable of prolonging the filter life while effectively suppressing an increase in internal pressure, and the same. An image forming apparatus and a process cartridge are provided.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、潜像担持体と対向する現像領域で鉛直方向下側から上側に向かって表面が移動するように回転駆動する円筒状の現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に固定配置され、現像剤担持体表面移動方向に沿って配置される複数の磁極を備えた磁界発生手段と、該現像剤担持体の表面が潜像担持体の表面と対向するように現像剤担持体表面移動方向における現像剤担持体表面の一部分を露出させるための現像用開口を備え、内部にトナーと磁性キャリアとを含んだ二成分現像剤を収容するケーシングとを備えた現像装置において、上記磁界発生手段は、現像領域を通過した二成分現像剤を上記現像剤担持体の表面から離脱させるための磁界を発生させる互いに隣接した同極性である2つの磁極を備えており、上記ケーシングは、トナー及び磁性キャリアの通過を阻止しつつ気体を通過させるフィルタ部材が設けられた貫通孔を備えており、上記貫通孔が設けられるケーシング内壁は、上記2つの磁極のうちの現像剤担持体表面移動方向上流側に位置する上流側磁極によって形成される磁界の作用が該貫通孔のケーシング内壁側開口に位置する磁性キャリアに及ぶように、現像剤担持体表面に近接配置され、上記貫通孔の現像剤担持体回転軸方向の位置は、上記現像剤担持体の表面上における現像剤担持領域幅内であり、上記貫通孔の現像剤担持体表面移動方向の位置は、上記現像剤担持体の回転中心軸に対して直交する仮想平面上で、上記上流側磁極による法線方向磁束密度が現像剤担持体表面上で最大となる地点と該現像剤担持体の回転中心軸とを結ぶ仮想直線を引いたときに、該仮想直線とケーシング内壁との交差点がケーシング内壁上における該貫通孔の開口内となる位置であることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記フィルタ部材は、そのケーシング内部側を向く面が鉛直方向下側を向くように配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の現像装置において、上記貫通孔は、そのケーシング内壁上の開口における現像剤担持体表面移動方向上流側の縁部よりも、該開口における現像剤担持体表面移動方向下流側の縁部の方が、上記現像剤担持体の表面に近接するように設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置において、上記フィルタ部材は、上記上流側磁極により形成される磁界によって穂立ちした二成分現像剤が接触する位置に配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置において、上記貫通孔は、現像剤担持体回転軸方向で対称となるように複数個設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置において、上記フィルタ部材は、繊維材料で構成されており、非繊維材料で構成され、該繊維材料の通過を阻止し得るメッシュ部材を、上記貫通孔を塞ぐように該フィルタ部材よりもケーシング内部側に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、上記メッシュ部材の空間率は、36%以上であることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の現像装置において、上記トナーとして、平均円形度が0.90以上のものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の現像装置において、上記トナーとして、体積平均粒径Dvが3μm以上8μm以下の範囲内であり、体積平均粒径Dvと個数平均粒径Dnとの比(Dv/Dn)が1.00以上1.40以下の範囲内であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の現像装置において、上記トナーとして、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、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、潜像担持体の表面に形成された潜像を現像装置により現像剤を用いて現像することで得られるトナー像を、最終的に記録材上へ転写させることにより、記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、潜像担持体の表面に形成された潜像を現像装置により現像剤を用いて現像することで得られるトナー像を、最終的に記録材上へ転写させることにより、記録材上に画像を形成する画像形成装置に対して着脱自在に構成され、少なくとも潜像担持体及び現像装置を一体的に支持したプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a cylindrical developer carrying member that is rotationally driven so that the surface moves from the lower side in the vertical direction toward the upper side in the developing region facing the latent image carrying member. A magnetic field generating means provided with a plurality of magnetic poles fixedly arranged inside the developer carrier and arranged along the developer carrier surface movement direction, and the surface of the developer carrier is a latent image carrier. A developer opening for exposing a part of the surface of the developer carrying member in the direction of movement of the developer carrying member so as to face the surface of the developer carrying the two-component developer containing toner and magnetic carrier In the developing device having a casing, the magnetic field generating means includes two adjacent polarities that are adjacent to each other and generate a magnetic field for separating the two-component developer that has passed through the developing region from the surface of the developer carrier. With magnetic poles The casing includes a through hole provided with a filter member that allows gas to pass while preventing the toner and the magnetic carrier from passing, and the casing inner wall in which the through hole is provided is formed of the two magnetic poles. It is placed close to the surface of the developer carrier so that the magnetic field formed by the upstream magnetic pole located on the upstream side of the developer carrier surface movement direction reaches the magnetic carrier located at the casing inner wall side opening of the through hole. The position of the through hole in the developer carrier rotation axis direction is within the width of the developer carrying region on the surface of the developer carrier, and the position of the through hole in the developer carrier surface movement direction is the position described above. On the virtual plane orthogonal to the rotation center axis of the developer carrier, the point where the normal direction magnetic flux density by the upstream magnetic pole becomes the maximum on the developer carrier surface and the rotation of the developer carrier When minus the imaginary line connecting the mandrel, in which the intersection of the said imaginary straight line and the casing inner wall, characterized in that a position where the inside opening of the through hole on the inner wall of the casing.
According to a second aspect of the present invention, in the developing device of the first aspect, the filter member is arranged such that a surface facing the inside of the casing faces a lower side in the vertical direction. .
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to third aspects, the filter member contacts the two-component developer spiked by the magnetic field formed by the upstream magnetic pole. It is arrange | positioned in the position to perform.
According to a fifth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to fourth aspects, a plurality of the through holes are provided so as to be symmetrical in the direction of the rotation axis of the developer carrier. It is characterized by this.
According to a sixth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to fifth aspects, the filter member is made of a fiber material, and is made of a non-fiber material. The mesh member capable of preventing passage is arranged on the inner side of the casing from the filter member so as to close the through hole.
The invention according to claim 7 is characterized in that the mesh member has a space ratio of 36% or more.
The invention of
The invention of
According to a tenth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to ninth aspects, the toner includes a polyester prepolymer having at least a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, a release agent. A toner material liquid obtained by dispersing a mold material in an organic solvent is obtained by crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous medium.
According to the invention of claim 11, the toner image obtained by developing the latent image formed on the surface of the latent image carrier using a developer with a developing device is finally transferred onto a recording material. Accordingly, in the image forming apparatus for forming an image on the recording material, the developing device according to any one of claims 1 to 9 is used as the developing device.
According to a twelfth aspect of the present invention, a toner image obtained by developing a latent image formed on the surface of a latent image carrier using a developer with a developing device is finally transferred onto a recording material. Accordingly, in the process cartridge which is configured to be detachable from the image forming apparatus for forming an image on the recording material and which integrally supports at least the latent image carrier and the developing device, the developing device is used as the developing device. The developing device according to any one of the above is used.
以上、本発明によれば、内圧の上昇を効果的に抑制しつつ、フィルタ寿命を長期化することができるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that the filter life can be extended while effectively suppressing an increase in internal pressure.
以下、本発明を、画像形成装置であるカラーレーザプリンタ(以下、単に「プリンタ100」という)に適用した実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタ100の構成を示す概略図である。
プリンタ100は、イエロー(以下、「Y」と記す。)、シアン(以下、「C」と記す。)、マゼンタ(以下、「M」と記す。)、ブラック(以下、「K」と記す。)の4色のトナーから、カラー画像を形成する画像形成装置である。
このプリンタ100は、潜像担持体として4つの感光体1Y,1C,1M,1Kを備えている。各感光体1Y,1C,1M,1Kは、それぞれ中間転写体としての中間転写ベルト6aに接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体1Y,1C,1M,1Kは、それぞれ中間転写ベルト6aに接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a color laser printer (hereinafter simply referred to as “
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
The
The
図2は、感光体1を配設するプロセスカートリッジとしての画像形成ユニット2の構成を、感光体回転軸方向から見たときの概略構成図である。
なお、画像形成ユニット2Y,2C,2M,2Kにおける各感光体1Y,1C,1M,1K周りの構成はすべて同じであるため、図2以降の図では符号の後部に付すY、M、C、Kという添字を省略している。また、画像形成ユニット2は、プリンタ100本体に対して着脱可能な構成となっている。
感光体1の周りには、その表面移動方向に沿って、潜像を可視化してトナー像を形成する現像装置30、感光体1に潤滑剤を塗布する潤滑剤の塗布装置21、感光体1上の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置7、感光体1を帯電させる帯電装置3の順に配置されている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the configuration of the
Since the configuration around each of the
Around the photoreceptor 1, along the surface movement direction, a developing
潤滑剤の塗布装置21は、固定されたケースに収容された潤滑剤成型体21bと、潤滑剤成型体21bに接触して潤滑剤を削り取り、感光体1に塗布するブラシ状ローラ21aと、潤滑剤成型体21bをブラシ状ローラ21aに押しつける加圧スプリング21cから主に構成されている。潤滑剤成型体21bは直方体状に形成されており、ブラシ状ローラ21bは感光体1の軸方向に延びる形状を有している。潤滑剤成型体21bは、そのほぼすべてを使い切れるように、ブラシ状ローラ21aに対して加圧スプリング21cで付勢されている。潤滑剤成型体21bは消耗品であるため経時的にその厚みが減少するが、加圧スプリング21cで加圧されているために常時ブラシ状ローラ21aに当接している。
また、この潤滑剤の塗布装置21は、クリーニング装置7内にクリーニング手段であるクリーニングブレード7aと共に設けても良い。これによって、ブラシ状ローラ21aで感光体1を摺擦することでブラシに付着するトナーを潤滑剤成型体21b又はフリッカーで振り落としたトナーを容易に回収することができる。
The
The
クリーニング装置7は、クリーニングブレード7a、支持部材7b、トナー回収コイル7C,ブレード加圧スプリング7dを備える。クリーニングブレード7aは、転写後に残留する感光体1上のトナーを除去する。
また、帯電装置3は、感光体1に対向配置される帯電部材としての帯電ローラ3aと、帯電ローラ3aが感光体1と対向する面と反対側の面に当接するように配置される帯電クリーニング部材3bとからなる。
The cleaning device 7 includes a cleaning blade 7a, a
In addition, the charging
転写装置6における中間転写ベルト6aは、先の図1に示すように3つの支持ローラ6b,6c,6dに張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト6a上には、各感光体1Y,1C,1M,1K上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャーを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラ6eを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体1Y,1C,1M,1Kと接触する中間転写ベルト6aの部分の裏面に、それぞれ転写装置6としての各一次転写ローラ6eY,6eC,6eM,6eKを配置している。ここでは、一次転写ローラ6eにより押圧された中間転写ベルト6aの部分と感光体1とによって、一次転写領域が形成される。そして、各感光体1Y,1C,1M,1K上のトナー像を中間転写ベルト6a上に転写する際には、一次転写ローラ6eに正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写する領域(以下、転写領域と記す。)には転写電界が形成され、各感光体1Y,1C,1M,1K上のトナー像は、中間転写ベルト6a上に静電的に付着し、転写される。
The
中間転写ベルト6aの周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置6fが設けられている。このベルトクリーニング装置6fは、中間転写ベルト6aの表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置6f内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。
また、支持ローラ6dに張架された中間転写ベルト6aの部分には、二次転写ローラ6gが接触して配置されている。この中間転写ベルト6aと二次転写ローラ6gとの間には二次転写領域が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録部材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置4の図中下側にある給紙カセット9内に収容されており、ピックアップローラ10、レジストローラ対11等によって、二次転写領域まで搬送される。そして、中間転写ベルト6a上に重ね合わされたトナー像は、二次転写領域において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ6gに正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト6a上のトナー像が転写紙上に転写される。
A belt cleaning device 6f is provided around the
A
2次転写領域の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置8が配置されている。この加熱定着装置8は、ヒータを内蔵した加熱ローラ8aと、圧力を加えるための加圧ローラ8bとを備えている。2次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ12によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。
A
次に、本発明の特徴部分である現像装置30の構成について説明する。
図3は、本実施形態における現像装置30と感光体1とを現像ローラ回転軸方向から見たときの概略構成を示す説明図である。
現像装置30は、現像ケーシング36の現像用開口から現像ローラ5が部分的に露出している。現像剤収容部17内には、現像ローラ5の下方、現像ローラ5の回転軸と平行な回転軸を有する第1現像剤攪拌搬送部材としての第1搬送スクリュ13が設置されている。また、第1搬送スクリュ13と同じ高さとなる位置で、第1搬送スクリュ13の回転軸と平行な回転軸を有する第2攪拌スクリュ14が設置されている。
Next, the configuration of the developing
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration when the developing
In the developing
現像剤収容部17内の第1搬送スクリュ13を備える空間と第2搬送スクリュ14を備える空間とは、図中手前側端部と奥側端部との両端部が現像剤を通過可能な開口部となした仕切り壁19により仕切られている。第1搬送スクリュ13と第2搬送スクリュ14とはその回転により互いに反対方向に現像を搬送するものである。例えば、第1搬送スクリュ13が図中手前側から奥側に向けて現像剤を搬送するものであれば、第2搬送スクリュ14は図中奥側から手前側に向けて現像剤を搬送するものである。このように、第1搬送スクリュ13と第2搬送スクリュ14とが互いに反対方向に現像剤を搬送し、現像剤は現像剤収容部17内を攪拌されながら循環する。また、現像剤は第1搬送スクリュ13と現像ローラ5との対向部である剤供給部aで現像剤収容部17から現像ローラ5へ供給される。第1搬送スクリュ13は、回転軸13aの周りに攪拌面部13bが回転軸13aの軸方向へ、回転軸13aと一体に、螺旋状に設けられており、矢印方向eに回転し、現像剤を剤供給部aへ搬送している。
The space provided with the first conveying
現像ローラ5は、現像剤担持体としての現像スリーブ5aと磁界発生手段としてのマグネットローラ5bとで構成され、現像スリーブ5aは図中矢印dの方向に回転し、マグネットローラ5bは現像剤を保持する為に所定の磁界を発生している。マグネットローラ5bは5つの磁極P1,P2,P3,P4,P5を有し、磁極P3と磁極P4とが同極性の磁界を発生させるように設置されており、他は隣り合う磁極が異なる極性の磁界を発生させるように設置されている。
The developing
現像剤は剤供給部aにてマグネットローラ5bの磁界により汲み上げられ、現像スリーブ5a表面に担持される。そして、現像スリーブ5aの矢印方向dの回転により現像剤規制部材としてのドクターブレード15で現像剤の層厚を規制され、感光体1と現像ローラ5が近接対向する現像領域bへ搬送される。現像領域bに形成される現像電界により、感光体1上の図示しない静電潜像に対し、正規極性(本実施形態ではマイナス極性)に帯電したトナーを移すことで、可視像を形成する。可視像形成後に現像スリーブ5a上に残る現像剤はマグネットローラ5bによる磁界と現像スリーブ5aの矢印d方向への回転により、現像剤離脱空間である剤離脱部cへ搬送される。剤離脱部cは磁極P3,P4が同極性の磁界により反発磁界を発生している反発磁界領域となっており、搬送された現像剤を現像スリーブ5a表面から離脱させる。剤離脱部cにて現像スリーブ表面から離脱した現像剤は現像剤収容部17の第1搬送スクリュ13を備える空間内に堆積している現像剤上に落下する。
The developer is pumped up by the magnetic field of the
ここで、内圧が高い装置に適用する圧力低減方法を適用した装置の一例を図16に示す。
現像ローラ305の上方に設置されたケーシング336に、壁部335と貫通孔331とが設けられている。壁部335は、現像ローラ305のP2極を通過してP3極からP4極に至る領域近傍を覆うように、現像ローラ305の表面に対向して設置されている。貫通孔331は、現像ローラ305に対して壁部335を介した位置であって、現像剤Gに埋没しない現像剤収容部の上方の位置に、装置外に通ずるように設けられている。貫通孔331には、貫通孔331を覆うようにフィルタ部材332が設置されている。フィルタ部材332は、装置内側から進入するトナーを捕集して空気を装置外側に通過させる。この現像装置においては、現像装置の現像用開口から現像ローラ305とケーシング336との間を通じて貫通孔331に至る気体の流路(図16中の破線矢印で示す流路)が確保される。しかし、この現像装置で形成される気体の流路の全長が長いために、気体の流路の入口部分(現像用開口から現像ローラ305とケーシング336との間を通る部分)では大きな吸い込み気流が発生していても、貫通孔331に至るころにはその勢いが小さくなってしまう。しかも、この現像装置で形成される気体の流路は、図示のように、壁部335の先端(現像ローラによる現像剤搬送方向の最下流側に位置する端部)を回り込むようにして貫通孔331に至る構成となっており、その回り込む部分において180度に近い角度で大きく湾曲している。このような大きな湾曲部分が気体の流路中に存在すると、その部分で気体の流れが大きく妨げられてしまう。そのため、吸い込み気流の勢いは当該湾曲部分で大きく減退してしまう。このような現像装置では、フィルタ部材が設けられた貫通孔331から現像装置内部の気体を外部へ押し出す力は、主に、現像装置の内圧(現像装置内全体の平均的な圧力)と現像装置外部の圧力との差(以下「装置内外の圧力差」という)によって決まることになる。
Here, FIG. 16 shows an example of a device to which a pressure reduction method applied to a device having a high internal pressure is applied.
A
本実施形態の現像装置30には、図2及び図3に示すように、現像ケーシング36に貫通孔31が設けられており、その貫通孔31のケーシング外壁側開口は、トナー及び磁性キャリアの通過を阻止しつつ気体を通過させるフィルタ部材32によって覆われている。ここで、本実施形態の現像装置30は、現像スリーブ5aの回転速度が比較的遅く、その内圧があまり高くならない装置構成になっている。そのため、図16に示すような主に装置内外の圧力差だけで貫通孔のフィルタ部材から気体を押し出すような位置に貫通孔31を設けても、その内圧は上昇しても比較的低い圧力に維持される。しかし、このように内圧が比較的低い場合であっても、現像装置の隙間からトナーや磁性キャリアが装置外へ吹き出して、トナー飛散を生じさせることがある。
As shown in FIGS. 2 and 3, the developing
本実施形態の現像装置30は、このように内圧があまり高くならない装置構成であっても、その内圧上昇を効果的に抑制して、トナー飛散を抑制できるものである。すなわち、現像装置30の内部には、図3に示すように、装置内部へ向かって移動する現像スリーブ表面と現像用開口縁部との隙間fから気体(空気)を吸い込む気流Bが生じる。この吸い込み気流Bの勢いをなるべく減退させることなく、その吸い込み気流Bを現像ケーシング36の貫通孔へ案内できる流路が形成できれば、その気流Bの勢いを利用して、その貫通孔31に設けられたフィルタ部材32から現像装置内部の気体を外部へ押し出すことができる。その結果、装置内の圧力があまり高くならない装置構成であっても、主に装置内外の圧力差だけで貫通孔のフィルタ部材から気体を押し出す従来装置に比べて、内圧の上昇を効果的に抑制することができる。
The developing
図4は、現像装置30の概略構成とともに、マグネットローラ5bの各磁極P1,P2,P3,P4,P5によって形成される現像スリーブ5aの表面上の法線方向磁束密度の大きさを示した説明図である。
本実施形態では、吸い込み気流Bの勢いを利用して、貫通孔31に設けられたフィルタ部材32から現像装置内部の気体を外部へ押し出すことが可能な流路を形成するために、吸い込み気流Bが生じる流路入口に近いケーシング部分に貫通孔31を設けている。具体的には、貫通孔31は、現像スリーブ5aの回転中心軸に対して直交する仮想平面(図4の紙面)上で、2つの磁極P3,P4のうちの現像スリーブ表面移動方向上流側に位置する上流側磁極P3による法線方向磁束密度が現像スリーブ表面上で最大となる地点と現像スリーブ5aの回転中心軸とを結ぶ仮想直線Jを引いたときに、その仮想直線Jと現像ケーシング36の内壁との交差点Dが現像ケーシング36の内壁上における貫通孔31の開口(内側開口)内となる位置に設けられている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of the developing
In the present embodiment, the suction airflow B is used to form a flow path that can push out the gas inside the developing device from the
このような位置に貫通孔31を設けることで、吸い込み気流Bを大きく減退させずに、貫通孔31へ案内することができる。したがって、その吸い込み気流Bの勢いを利用して、その貫通孔31に設けられたフィルタ部材32から現像装置内部の気体を外部へ押し出すことができる。その結果、装置内の圧力があまり高くならない装置構成であっても、内圧の上昇を効果的に抑制することができる。
By providing the through-
また、上記のような位置に貫通孔31を設けることで、上流側磁極P3の磁界が貫通孔31の内側開口付近に形成されるので、貫通孔31と剤離脱部cとの間に上流側磁極P3の磁界を作用させることができる。その結果、剤離脱部c内で浮遊しているトナーや磁性キャリアは、貫通孔31に吸い込まれる前にその磁界に捕捉される。これにより、フィルタ部材32の目詰まりの原因となる剤離脱部c内で浮遊しているトナーや磁性キャリアが、貫通孔31のフィルタ部材32に付着しにくくなり、フィルタ部材の目詰まりが抑制される。
しかも、貫通孔31のフィルタ部材32に磁性キャリアが付着してしまった場合でも、貫通孔31の内側開口近傍に位置する磁性キャリアに対して作用する磁界によってこれを回収することができる。また、貫通孔31の内側開口が対向する現像スリーブ5aの表面部分では現像剤が穂立ちした状態となっている。これにより、貫通孔31のフィルタ部材32にトナーが付着してしまった場合でも、現像スリーブ5aの表面上で穂立ちした現像剤中の磁性キャリアによる静電引力によってこれを回収することが可能である。このように、本実施形態によれば、フィルタ部材32に磁性キャリアやトナーが付着しても、その後に回収することが可能であるため、フィルタ部材32の目詰まりが抑制され、フィルタ寿命を長期化することができる。
Moreover, since the magnetic field of the upstream magnetic pole P3 is formed in the vicinity of the inner opening of the through
Moreover, even if the magnetic carrier adheres to the
また、本実施形態における貫通孔31は、現像スリーブ回転軸方向において、現像スリーブ回転軸方向で対称となるように複数個設けられている。1つの貫通孔31を、現像スリーブ5aの表面上における現像剤担持領域幅にわたって設けるようにしてもよいが、現像ケーシング36の強度を十分に確保することが困難となるので、貫通孔31は、現像スリーブ回転軸方向に複数個設けるのが好ましい。
Further, a plurality of through
図5は、図3における現像装置30のフィルタ部材32側からの斜視模式図である。
図6は、フィルタ部材32と現像スリーブ5aとの位置関係を示した模式図である。
図5に示すように、現像装置30の現像ケーシング36は、第1搬送スクリュ13及び第2搬送スクリュ14の回転軸13a,14aが軸支されている下ケース36Aと、この下ケース36Aの蓋として機能する上ケース36Bとから構成されている。本実施形態において、貫通孔31並びにフィルタ部材32は、現像装置30の長手方向(現像ローラ回転軸方向)にほぼ左右対称に複数(本実施形態では3つ)設けられている。また、貫通孔31並びにフィルタ部材32と現像スリーブ5aとの位置関係は、貫通孔31が現像スリーブ5aの現像領域幅内(着磁幅内)に収まるように設けられている。
FIG. 5 is a schematic perspective view from the
FIG. 6 is a schematic diagram showing the positional relationship between the
As shown in FIG. 5, the developing
図7は、同じ大きさの貫通孔31を現像スリーブ回転軸方向で対称となるように2個設けた場合と3個設けた場合のトナー飛散量を測定した結果を示すグラフである。
このグラフでは、横軸に、現像スリーブ回転軸方向における現像剤担持領域幅に対する貫通孔の内側開口幅の割合(フィルタ割合)をとり、縦軸にトナー飛散量をとったものである。なお、ここでいうトナー飛散量は、感光体1を回転させない状態で現像装置30を1時間駆動し、現像装置30の外壁と感光体1に付着したトナーを吸引ポンプで吸ったときに得たものの重量(mg/h)を測定したものである。図示のように、貫通孔31を2個設けた場合よりも3個設けた場合の方がトナー飛散量が少ないことが分かる。図示した目標飛散量を満たす上では、フィルタ割合が30%以上となるように貫通孔31を設けるのが好ましい。
FIG. 7 is a graph showing the result of measuring the amount of toner scattering when two through
In this graph, the horizontal axis represents the ratio of the inner opening width of the through-hole to the developer carrying area width in the direction of the developing sleeve rotation axis (filter ratio), and the vertical axis represents the toner scattering amount. The toner scattering amount here was obtained when the developing
また、本実施形態において、上流側磁極P3の磁界により穂立ちした現像剤は、図8に模式的に示すように、貫通孔31の内側開口付近まで迫り出した状態になるが、その現像剤の先端部分がフィルタ部材32の内側面にまでは達していない。しかし、図9に模式的に示すように、上流側磁極P3の磁界により穂立ちした現像剤の先端部分がフィルタ部材32の内側面に達するように構成すれば、フィルタ部材32の内側面に付着したトナーや磁性キャリアを現像剤で掻き取る効果が得られる。その結果、フィルタ寿命を更に延ばすことが可能となる。なお、このように構成しても、フィルタ部材32の内側面に付着したトナーや磁性キャリアを現像剤で押し付けてしまうようなことない。
Further, in the present embodiment, the developer spiked by the magnetic field of the upstream side magnetic pole P3 is in a state of protruding to the vicinity of the inner opening of the through
〔実験例1〕
次に、上記実施形態に係る現像装置30を用いたときのトナー飛散の抑制効果を確認するために行った実験例(以下、本実験例を「実験例1」という。)について説明する。
本実験例1では、感光体1を回転させない状態で上記実施形態に係る現像装置30を1時間駆動し、現像装置30の外壁と感光体1に付着したトナーを吸引ポンプで吸ったときに得たものの重量(mg/h)を、実施例のトナー飛散量として測定した。なお、効果比較のため、貫通孔31が設けられていない比較例1と、貫通孔31を図10に示すように剤離脱部cに直接的に面する位置に配置した比較例2についても、同様の実験を行った。
[Experimental Example 1]
Next, an experimental example (hereinafter, this experimental example is referred to as “experimental example 1”) performed to confirm the effect of suppressing toner scattering when using the developing
In Experimental Example 1, the developing
図11は、本実験例1の実験結果を示すグラフである。
このグラフからわかるにように、実施例である上記実施形態に係る現像装置30によれば、トナー飛散を効果的に抑制できることが確認できた。
FIG. 11 is a graph showing the experimental results of Experimental Example 1.
As can be seen from this graph, it has been confirmed that the toner scattering can be effectively suppressed by the developing
〔変形例1〕
次に、現像装置30の貫通孔の位置を変更した一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
図12は、本変形例1に係る現像装置30の概略構成とともに、マグネットローラ5bの各磁極P1,P2,P3,P4,P5によって形成される現像スリーブ5aの表面上の法線方向磁束密度の大きさを示した説明図である。
本変形例1においても、貫通孔231は、現像スリーブ5aの回転中心軸に対して直交する仮想平面(図12の紙面)上で、2つの磁極P3,P4のうちの現像スリーブ表面移動方向上流側に位置する上流側磁極P3による法線方向磁束密度が現像スリーブ表面上で最大となる地点と現像スリーブ5aの回転中心軸とを結ぶ仮想直線Jを引いたときに、その仮想直線Jと現像ケーシング36の内壁との交差点Dが現像ケーシング36の内壁上における貫通孔31の開口(内側開口)内となる位置に設けられている。
[Modification 1]
Next, a modified example in which the position of the through hole of the developing
FIG. 12 shows the normal configuration of the developing
Also in the first modification, the through
本変形例1の位置に貫通孔31を設けることで、現像スリーブ5aの表面と現像ケーシング36の内壁との間を通過した吸い込み気流B’が貫通孔31の内側開口に対してほぼ真っ直ぐに入り込むことができる。よって、吸い込み気流Bを貫通孔31のフィルタ部材232までその勢いをほとんど減退させずに効率よく案内することができる。したがって、装置内の圧力があまり高くならない装置構成であっても、内圧の上昇を更に効果的に抑制することができる。
By providing the through
〔変形例2〕
次に、現像装置30の貫通孔にメッシュ部材を配置した一変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
なお、本変形例2は、メッシュ部材37を貫通孔31を塞ぐようにフィルタ部材32よりもケーシング内部側に配置した点を除いて、上記実施形態と同様の構成であるため、以下、上記実施形態との相違点のみ説明する。
[Modification 2]
Next, a modified example in which a mesh member is disposed in the through hole of the developing device 30 (hereinafter, this modified example is referred to as “modified example 2”) will be described.
In addition, since this
フィルタ部材32としては、通気性が良く(圧力損失が少なく)、トナーを確実に捕捉できるものであれば、どのような材料でどのように構成されたものでもよいが、繊維材料で構成されたものが好適に使用できる。具体的には、不織布でもよいが、繊維を織って構成されたものが好ましい。ところが、このような繊維材料で構成されたフィルタ部材32は、現像剤が接触することでダメージを受け続けることにより、繊維のほつれが生じ、ほつれた繊維片がフィルタ部材32から脱落することがある。この場合、ほつれた繊維片が現像装置の現像ケーシング36内の現像剤中に混入し、ドクターブレード15と現像スリーブ5aとの間のドクタギャップに挟まると、スジ状の異常画像が形成されてしまう。
特に、比較的寿命が短い現像剤だけ交換してその他の部品を交換しないで現像装置を継続使用しようとする場合、フィルタ部材32に付着しているトナー等をバキュームなどによりクリーニングすることが望まれるが、このようなクリーニングによりダメージを受けて繊維のほつれが生じたり、ほつれが促進されたりする。
そこで、本変形例2においては、ほつれた繊維片による異常画像の発生を抑制すべく、メッシュ部材37を、貫通孔31を塞ぐようにフィルタ部材32よりもケーシング内部側に配置している。
The
In particular, when the developing device is to be used continuously without replacing only the developer having a relatively short life and without replacing other components, it is desirable to clean the toner or the like adhering to the
Therefore, in the second modification, the
図13は、本変形例2に係る現像装置30と感光体1とを現像ローラ回転軸方向から見たときの概略構成を示す説明図である。
メッシュ部材37としては、メッシュ部分が樹脂製で穴が開いた構成のものを用いることもできるし、細い金属線を編んだ構成のものを用いることもできる。いずれにしても、非繊維材料で構成され、繊維のほつれが生じないものであればよい。
また、メッシュ部材37は、貫通孔31を塞ぐようにフィルタ部材32よりもケーシング内部側に配置される。その具体的な配置箇所は、フィルタ部材32から脱落した繊維片が現像ケーシング内の現像剤へ到達するのを阻止できる箇所であればどこでもよい。例えば、フィルタ部材32の内側に貼り付けてもよいし、貫通孔31のケーシング内壁側開口に取り付けるようにしてもよい。図13に示した配置例は後者の例である。なお、メッシュ部材37を貼り付けたり取り付けたりする場合、両面テープや接着剤を用いるのが好適である。
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration when the developing
As the
Moreover, the
また、メッシュ部材37は、フィルタ部材32を構成する繊維材料がほつれてフィルタ部材32から脱落した繊維片の通過を阻止し得る程度のメッシュ孔をもつ構成であればよい。ただし、フィルタ部材32から脱落した繊維片の通過を完全に阻止できるようなものまで要求されるわけではなく、少なくとも、フィルタ部材32から脱落した繊維片が、このメッシュ部材37を配置しない場合よりも、現像ケーシング内の現像剤中への混入しにくくなるものであればよい。したがって、メッシュ部材37のメッシュ孔の大きさは、繊維片の断面径よりも大きいものであっても、繊維片がメッシュ部材37に引っ掛かって繊維片の通過を阻止できる程度の大きさであればよい。特に、メッシュ部材37は、なるべく圧力損失が小さいことが望まれるので、この点からも、メッシュ部材37のメッシュ孔の大きさは、繊維片の断面径よりも大きく形成することが好適である。
Moreover, the
図14は、メッシュ部材32の空間率を説明するための説明図である。
メッシュ部材32のメッシュ孔の大きさは、例えば空間率で特定することができる。空間率は、その値が大きいほどメッシュ孔の大きさが大きいことを示す指標値である。よって、空間率が大きいメッシュ部材32ほど空気の流れを邪魔しないので好適ではあるが、空間率が大きすぎるメッシュ部材32では現像剤が通過しやす過ぎて、フィルタ部材32とメッシュ部材37との間の貫通孔内部に現像剤が溜まって、逆に空気の流れが邪魔される事態を招くおそれがある。
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the space ratio of the
The size of the mesh hole of the
下記の表1に、メッシュ部材32のオープニング(図14参照)の値と現像剤の通過の可否との関係について実験した実験結果を示す。
なお、この実験では、平均粒径が35μmの磁性キャリアを使用し、メッシュ部材32の上にキャリア単体を乗せてメッシュ部材の通過を観察する条件(条件1)と、メッシュ部材32の上に磁性キャリアとトナーとを混合させた状態の現像剤を乗せてメッシュ部材の通過を観察する条件(条件2)と、変形例2に係る現像装置を搭載したプリンタ100に現像剤をセットして稼働させてメッシュ部材32の通過を観察する条件(条件3)について、オープニングの値が異なる5つのメッシュ部材を用いて実験を行った。
In this experiment, a magnetic carrier having an average particle size of 35 μm is used, a condition that the carrier is placed on the
磁性キャリア単体の自重による通過を観察する条件1においては、メッシュ部材のオープニングが48μm以上になると、磁性キャリアの通過が確認された。
一方、磁性キャリアとトナーとを混合した現像剤の自重による通過を観察する条件2では、オープニングが48μmであるメッシュ部材の場合には現像剤が通過しなかったが、オープニングが72μm以上になると、現像剤の通過が確認された。これは、磁性キャリアがトナーと混合されることで流動性が悪化し、メッシュ部材上でブリッジが形成されて、通過しにくくなったためである。
他方、条件2で用いた現像剤を実機にセットして通過を観察する条件3では、磁性キャリアは、現像スリーブ5a内のマグネットローラ5bの磁力の作用を受け、オープニングが161μmmであるメッシュ部材を用いる場合でも、磁性キャリアの通過は観察されなかった。
Under condition 1 for observing the passage of the magnetic carrier due to its own weight, the passage of the magnetic carrier was confirmed when the opening of the mesh member reached 48 μm or more.
On the other hand, in the
On the other hand, in the
〔実験例2〕
次に、上記変形例2に係る現像装置30を用いたときのトナー飛散の抑制効果を確認するために行った実験例(以下、本実験例を「実験例2」という。)について説明する。
本実験例2では、感光体1を回転させない状態で上記変形例2に係る現像装置30を事前に1時間駆動して現像剤を劣化させ、トナーを補給してトナー濃度を10.5%まで上昇させた後、さらに感光体1を回転させない状態で現像装置30を1時間駆動する。なお、現像装置の駆動スピードは、現像スリーブ5aの線速で500mm/sである。その後、感光体1に付着したトナーを吸引ポンプで吸って得られたものの重量(mg/h)を、トナー飛散量として測定した。なお、本実験例2では、現像装置30の外壁に付着したものの重量は除外している。
本実験例2では、空間率が異なる3つのメッシュ部材37を用いた場合と、メッシュ部材37を用いない場合について、それぞれ測定した。
[Experimental example 2]
Next, an experimental example (hereinafter, this experimental example is referred to as “experimental example 2”) performed to confirm the effect of suppressing toner scattering when the developing
In the second experimental example, the developing
In Experimental Example 2, the measurement was performed for each of the case where three
図15は、本実験例2の実験結果を示すグラフである。
飛散が軽微であると判断できる飛散量は、一般に5mg/hである。よって、空間率が36%以上であるメッシュ部材37を用いれば、メッシュ部材37を配置しても十分な空気の流れを確保でき、現像装置の内圧上昇抑制効果を十分に維持できる。ただし、空間率が大きすぎると、メッシュ部材37の本来の機能、すなわち、フィルタ部材32から脱落した繊維片の通過を阻止する機能を維持できなくなるので、空間率の上限は、フィルタ部材32から脱落した繊維片の通過を阻止できる範囲に制限される。
FIG. 15 is a graph showing the experimental results of the second experimental example.
The amount of scattering that can be determined to be slight is generally 5 mg / h. Therefore, if the
以上、本変形例2によれば、フィルタ部材32からその繊維片が脱落しても、その繊維片はメッシュ部材37に捕捉され、現像ケーシング内の現像剤に混入することが抑制される。その結果、繊維片がドクタギャップに挟まってスジ状の異常画像が形成されるなどの不具合の発生が抑制される。
また、本変形例2によれば、現像ケーシング内の現像剤はメッシュ部材37を通過できず、フィルタ部材37に接触しないので、現像剤の接触によるフィルタ部材37のダメージが少ない。よって、上述した不具合のそもそもの原因である繊維のほつれが生じにくいので、その不具合を効果的に抑制できる。
As described above, according to the second modification, even if the fiber piece falls off from the
Further, according to the second modification, the developer in the developing casing cannot pass through the
以上、本実施形態(各変形例を含む。)に係る現像装置30は、潜像担持体としての感光体1と対向する現像領域bで鉛直方向下側から上側に向かって表面が移動するように回転駆動する円筒状の現像剤担持体としての現像スリーブ5aと、現像スリーブの内部に固定配置され、現像スリーブ表面移動方向に沿って配置される複数の磁極P1,P2,P3,P4,P5を備えた磁界発生手段としてのマグネットローラ5bと、現像スリーブ5aの表面が感光体1の表面と対向するように現像スリーブ表面移動方向における現像スリーブ表面の一部分を露出させるための現像用開口を備え、内部にトナーと磁性キャリアとを含んだ二成分現像剤を収容する現像ケーシング36とを備えている。そして、マグネットローラ5bは、現像領域bを通過した現像剤を現像スリーブ5aの表面から離脱させるための磁界を発生させるために、互いに隣接した同極性である2つの磁極P3,P4を備えており、現像ケーシング36は、トナー及び磁性キャリアの通過を阻止しつつ気体を通過させるフィルタ部材32,232が設けられた貫通孔31,231を備えている。貫通孔31,231が設けられるケーシング内壁は、上記2つの磁極のうちの現像剤担持体表面移動方向上流側に位置する上流側磁極P3によって形成される磁界の作用が当該貫通孔31,231のケーシング内壁側開口(内側開口)に位置する磁性キャリアに及ぶように、現像スリーブ5aの表面に近接配置されている。また、貫通孔31,231の現像スリーブ回転軸方向の位置は、現像スリーブ5aの表面上における現像剤担持領域幅内であり、貫通孔31,231の現像スリーブ表面移動方向の位置は、現像スリーブの回転中心軸に対して直交する仮想平面上で、2つの磁極P3,P4のうちの現像スリーブ表面移動方向上流側に位置する上流側磁極P3による法線方向磁束密度が現像スリーブ表面上で最大となる地点と現像スリーブ5aの回転中心軸とを結ぶ仮想直線Jを引いたときに、その仮想直線Jとケーシング内壁との交差点Dがケーシング内壁上における貫通孔31,231の内側開口内となる位置である。このような位置に貫通孔31,231を設けることで、上述したように、装置内の圧力があまり高くならない装置構成であっても内圧の上昇を効果的に抑制でき、かつ、フィルタ寿命を長期化することができる。
特に、本実施形態(各変形例を含む。)では、フィルタ部材32,232におけるケーシング内部側を向く内側面が鉛直方向下側を向くように配置されている。これにより、現像装置30の駆動時等に生じる振動で、フィルタ部材32,232の内側面上に付着したトナーや磁性キャリアを自重により落下させることが可能となる。したがって、フィルタ寿命を更に長期化することができる。
また、上記変形例1のように、貫通孔231の内側開口における現像スリーブ表面移動方向上流側の縁部よりも、その内側開口における現像スリーブ表面移動方向下流側の縁部の方が、現像スリーブ5aの表面に近接するように、貫通孔231を設けることで、吸い込み気流Bを貫通孔231の内部へ効率よく取り込むことができるので、内圧上昇の抑制効果を高めることができる。
また、上述したように、フィルタ部材32,232を、上流側磁極P3により形成される磁界によって穂立ちした現像剤が接触する位置に配置すれば、フィルタ部材32,232の内側面に付着したトナーや磁性キャリアを現像剤で掻き取る効果が得られるので、フィルタ寿命を更に延ばすことが可能となる。
また、本実施形態においては、貫通孔31は、現像スリーブ回転軸方向で対称となるように複数個設けられているので、現像ケーシング36の強度を十分に確保しつつ、現像スリーブ回転軸方向においてほぼ均等に内圧上昇の高い抑制効果を得ることができる。
As described above, the developing
In particular, in the present embodiment (including each modification), the
Further, as in the first modification, the edge of the inner opening on the downstream side in the developing sleeve surface movement direction is closer to the edge of the inner opening than the edge on the upstream side in the developing sleeve surface movement direction. By providing the through
Further, as described above, if the
In the present embodiment, a plurality of through
また、上記変形例2においては、フィルタ部材32が繊維材料で構成されており、非繊維材料で構成され、フィルタ部材32の繊維片(繊維材料)の通過を阻止し得るメッシュ部材37を、貫通孔31を塞ぐようにフィルタ部材32よりも現像ケーシング36内部側に配置しているので、フィルタ部材32からその繊維片が脱落しても、その繊維片はメッシュ部材37に捕捉され、現像ケーシング内の現像剤に混入することが抑制される。その結果、繊維片がドクタギャップに挟まってスジ状の異常画像が形成されるなどの不具合の発生が抑制される。
特に、上記変形例2において、メッシュ部材37として、空間率が36%以上のものを用いれば、メッシュ部材37を配置しても十分な空気の流れを確保でき、現像装置の内圧上昇抑制効果を十分に維持できる。
Moreover, in the said
In particular, in the second modification, if a
また、本実施形態では、トナーとして、平均円形度が0.90以上のものを用いるのが好ましく、特に0.94以上のものがより好ましい。円形度は、トナー粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、トナーが完全な球形の場合には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。平均円形度が0.90以上1.00以下の範囲内であれば、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、感光体、帯電部材等の表面を傷つけたり、磨耗させたりしない。 In this embodiment, it is preferable to use toner having an average circularity of 0.90 or more, and more preferably 0.94 or more. The circularity is an index indicating 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. When the average circularity is in the range of 0.90 or more and 1.00 or less, the surface of the toner particles is smooth, and the contact area between the toner particles and the toner particles and the photosensitive member is small, so that the 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 surfaces of the photoreceptor, the charging member and the like are not damaged or worn.
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、更に測定試料を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分間分散処理を行ない、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。 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 removed in advance, 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、600dpi以上の微少ドットを再現するために、本実施形態では、トナーとして、体積平均粒径Dvが3μm以上8μm以下の範囲内のものを用いるのが好ましい。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Dv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Dv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。 In order to reproduce minute dots of 600 dpi or more, in the present embodiment, it is preferable to use toner having a volume average particle diameter Dv in the range of 3 μm to 8 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 volume average particle diameter Dv 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 volume average particle diameter Dv exceeds 8 μm, it is difficult to suppress scattering of characters and lines.
また、体積平均粒径Dvと個数平均粒径Dnとの比(Dv/Dn)が1.00以上1.40以下の範囲内であるトナーを用いるのが好ましい。この比率(Dv/Dn)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。 Further, it is preferable to use a toner in which the ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter Dv to the number average particle diameter Dn is in the range of 1.00 to 1.40. The closer this ratio (Dv / Dn) is to 1.00, the sharper the particle size distribution. With such a toner having a small particle size and a narrow particle size distribution, the toner charge amount distribution is uniform, a high-quality image with little background fogging can be obtained, and the electrostatic transfer method has a high transfer rate. can do.
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。具体的な測定方法は、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重量、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、トナーの体積平均粒径Dv、個数平均粒径Dn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。
A method for measuring the particle size distribution of the 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). Specifically, first, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersing agent to 100 to 150 ml of an electrolytic aqueous 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 measurement device is used to measure the weight 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 volume average particle diameter Dv and the number average particle diameter Dn of the toner can be obtained. As channels, 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; 8.00 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; Uses 13 channels of less than 40 μm; 25.40 to less than 32.00 μm; 32.00 to less than 40.30 μm, and targets particles having a particle size of 2.00 μm to less than 40.30 μm.
本実施形態において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、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるものが好ましい。このようなトナーは、一般に重合トナーと呼ばれる。
以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
The toner used in the present embodiment is obtained by crosslinking a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent is dispersed in an organic solvent and / or in an aqueous medium. Or what is obtained by making it elongate is preferable. Such a toner is generally called a polymerized toner.
Hereinafter, the constituent material and the manufacturing method of the toner will be described.
(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及び/又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。
多価イソシアネート(PIC)を反応させる際、及び(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)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
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。
(polyester)
The polyester is obtained by a polycondensation reaction between a polyhydric alcohol compound and a polycarboxylic acid compound.
Examples of the polyhydric alcohol compound (PO) include dihydric alcohol (DIO) and trihydric or higher polyhydric alcohol (TO). (DIO) alone or a mixture of (DIO) and a small amount of (TO) preferable. Examples of the dihydric alcohol (DIO) include 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 above alicyclic diol; Alkylene oxide bisphenol (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), 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. As trihydric or higher polyhydric alcohol (TO), 3 to 8 or higher polyhydric aliphatic alcohol (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 the polyvalent carboxylic acid (PC) include divalent carboxylic acid (DIC) and trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC). (DIC) alone and (DIC) with a small amount of (TC) Mixtures are preferred. Divalent carboxylic acids (DIC) include alkylene dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc.); alkenylene dicarboxylic acids (maleic acid, fumaric acid, etc.); aromatic dicarboxylic acids (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. Examples of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). In addition, as polyhydric carboxylic acid (PC), you may make it react with polyhydric alcohol (PO) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (Methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester, etc.).
The ratio of the polyhydric alcohol (PO) to the polycarboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1, preferably as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. Is 1.5 / 1 to 1/1, more preferably 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
The polycondensation reaction between a polyhydric alcohol (PO) and a polycarboxylic acid (PC) is carried out in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxytitanate or dibutyltin oxide, and heated to 150 to 280 ° C. while reducing the pressure as necessary. The produced water is distilled off to obtain a polyester having a hydroxyl group. The hydroxyl value of the polyester is preferably 5 or more, and the acid value of the polyester is usually 1 to 30, preferably 5 to 20. By giving an acid value, it tends to be negatively charged, and furthermore, when fixing to a recording paper, the affinity between the recording paper and the toner is good and the low-temperature fixability is improved. However, when the acid value exceeds 30, there is a tendency to deteriorate with respect to the stability of charging, particularly environmental fluctuation.
The weight average molecular weight is 10,000 to 400,000, preferably 20,000 to 200,000. A weight average molecular weight of less than 10,000 is not preferable because offset resistance deteriorates. On the other hand, if it exceeds 400,000, the low-temperature fixability is deteriorated.
In addition to the unmodified polyester obtained by the above polycondensation reaction, the polyester preferably contains a urea-modified polyester. The urea-modified polyester is obtained by reacting a terminal carboxyl group or hydroxyl group of the polyester obtained by the above polycondensation reaction with a polyvalent isocyanate compound (PIC) to obtain a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. It is obtained by cross-linking and / or extending the molecular chain by the reaction of the amine with amines.
Examples of the polyvalent isocyanate compound (PIC) 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.); isocyanates; Those blocked with caprolactam or the like; and combinations of two or more of these.
The ratio of the polyvalent isocyanate compound (PIC) is usually 5/1 to 1/1, preferably as an equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the polyester having a hydroxyl group. 4/1 to 1.2 / 1, more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. When [NCO] / [OH] exceeds 5, low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester is lowered and hot offset resistance is deteriorated.
The content of the polyvalent isocyanate compound (PIC) component in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 0.5 to 40 wt%, preferably 1 to 30 wt%, more preferably 2 to 20 wt%. . If it is less than 0.5 wt%, 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 wt%, the low-temperature fixability deteriorates.
The number of isocyanate groups contained per molecule in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 1 or more, preferably 1.5 to 3 on average, more preferably 1.8 to 2 on average. Five. 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.
Next, as amines (B) to be reacted with the polyester prepolymer (A), a divalent amine compound (B1), a trivalent or higher polyvalent amine compound (B2), an amino alcohol (B3), an amino mercaptan (B4) ), Amino acid (B5), and amino acid block of B1 to B5 (B6).
Examples of the divalent amine compound (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexyl). Methane, diamine cyclohexane, isophorone diamine, etc.); and aliphatic diamines (ethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, etc.) and the like. Examples of the trivalent or higher polyvalent amine compound (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 compound (B6) obtained by blocking the amino group of B1 to B5 include ketimine compounds and oxazolidine compounds obtained from the amines of B1 to B5 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.
The ratio of amines (B) is equivalent to the equivalent ratio [NCO] / [NHx] of isocyanate groups [NCO] in the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups and amino groups [NHx] in amines (B). 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] is more than 2 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester is lowered, and the hot offset resistance is deteriorated.
The urea-modified polyester 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.
The urea-modified polyester is produced by a one-shot method or the like. Polyhydric alcohol (PO) and polyvalent carboxylic acid (PC) are heated to 150-280 ° C. in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxytitanate, dibutyltin oxide, etc., and water generated while reducing the pressure as necessary. Distill off to obtain a polyester having a hydroxyl group. Next, at 40 to 140 ° C., this is reacted with polyvalent isocyanate (PIC) to obtain a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. Further, this (A) is reacted with amines (B) at 0 to 140 ° C. to obtain a urea-modified polyester.
When reacting polyvalent isocyanate (PIC) and reacting (A) and (B), a solvent may 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 isocyanates (PIC), such as tetrahydrofuran (such as tetrahydrofuran).
In addition, in the crosslinking and / or extension reaction between the polyester prepolymer (A) and the amines (B), a reaction terminator may be used as necessary to adjust the molecular weight of the resulting urea-modified polyester. Examples of the reaction terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, etc.), and those obtained by blocking them (ketimine compounds).
The weight average molecular weight of the urea-modified polyester is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 10,000,000, and 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 or the like is not particularly limited when the above-mentioned unmodified polyester is used, and may be a number average molecular weight that can be easily obtained to obtain the weight average molecular weight. When the urea-modified polyester is used alone, its number average molecular weight is usually 2000-15000, preferably 2000-10000, more preferably 2000-8000. When it exceeds 20000, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color apparatus are deteriorated.
By using the unmodified polyester and the urea-modified polyester in combination, the low-temperature fixability and the gloss when used in the full-color
The unmodified polyester and the urea-modified polyester are preferably at least partially compatible with each other in terms of low-temperature fixability and hot offset resistance. Therefore, it is preferable that the unmodified polyester and the urea-modified polyester have a similar composition.
The weight ratio of unmodified polyester to urea-modified polyester is usually 20/80 to 95/5, preferably 70/30 to 95/5, more preferably 75/25 to 95/5, and particularly preferably 80 /. 20-93 / 7. When the weight ratio of the urea-modified polyester is less than 5%, the hot offset resistance is deteriorated, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability.
The glass transition point (Tg) of the binder resin containing unmodified polyester and urea-modified polyester is usually 45 to 65 ° C, preferably 45 to 60 ° C. If it is less than 45 ° C., the heat resistance of the toner deteriorates, and if it exceeds 65 ° C., the low-temperature fixability becomes insufficient.
In addition, since the urea-modified polyester is likely to be present on the surface of the obtained toner base particles, the heat-resistant storage stability tends to be good even when the glass transition point is low as compared with known polyester-based toners.
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
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及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、脂肪族又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。
(Coloring agent)
As the colorant, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher , Yellow lead, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazan Yellow BGL, Isoindolinone Yellow, Bengala, Red Dan, Lead Zhu, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimon Zhu, Permanent Red 4R, Para Red, Phi Sayred, Parachlor Ortonito Aniline Red, Resol Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmine B, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX, Permanent Red F5R , Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, Tolujing Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thio Indigo Red B, Thioindigo Maroon, Oil Red, Quinacridone Red, Pyrazolone Red Polyazo Red, Chrome Vermillion, Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), indigo, ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Lid Russian nin green, anthraquinone green, titanium oxide, zinc white, litbon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, based on the toner.
The colorant can also be used as a master batch combined with a resin. As a binder resin to be kneaded together with the production of a master batch or a master batch, a polymer of styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, polyvinyl toluene, or a substituted product thereof, or a copolymer of these and a vinyl compound, Polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, fat Aromatic or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, chlorinated paraffins, paraffin waxes and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination.
(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、サリチル酸金属塩及び、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。
(Charge control agent)
Known charge control agents can be used, such as nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (fluorine-modified 4 Secondary ammonium salts or compounds, tungsten simple substances or compounds, fluorine activators, salicylic acid metal salts, and metal salts of salicylic acid derivatives. Specifically, Bontron 03 of a nigrosine dye, Bontron P-51 of a quaternary ammonium salt, Bontron S-34 of a metal-containing azo dye, E-82 of an oxynaphthoic acid metal complex, E-84 of a salicylic acid metal complex , Phenolic condensate E-89 (above, Orient Chemical Industries, Ltd.), quaternary ammonium salt molybdenum complex TP-302, TP-415 (above, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), quaternary ammonium salt copy Charge PSY VP2038, copy blue PR of triphenylmethane derivative, copy charge of quaternary ammonium salt NEG VP2036, copy charge NX VP434 (manufactured by Hoechst), LRA-901, LR-147 which is a boron complex (Nippon Carlit) Manufactured), copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, azo series Fee, a sulfonic acid group, a carboxyl group, and polymer compounds having a functional group such as quaternary ammonium salts. Of these, substances that control the negative polarity of the toner are particularly preferably used.
The amount of charge control agent used is determined by the type of binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the toner production method including the dispersion method, and is not uniquely limited. Preferably, it is 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 charge control agent is reduced, the electrostatic attraction with the developing roller is increased, the developer fluidity is lowered, and the image density is lowered. Invite.
(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。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
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。
(Release agent)
As a release agent, a low melting point wax having a melting point of 50 to 120 ° C. works more effectively as a release agent in the dispersion with the binder resin between the fixing roller and the toner interface. The effect on high temperature offset is exhibited without applying a release agent such as oil. Examples of such a wax component include the following. Examples of waxes and waxes include plant waxes such as carnauba wax, cotton wax, wood wax, rice wax, animal waxes such as beeswax and lanolin, mineral waxes such as ozokerite and cercin, and paraffin, microcrystalline, And petroleum waxes such as petrolatum. In addition to these natural waxes, synthetic hydrocarbon waxes such as Fischer-Tropsch wax and polyethylene wax, and synthetic waxes such as esters, ketones, and ethers can be used. Furthermore, fatty acid amides such as 12-hydroxystearic acid amide, stearic acid amide, phthalic anhydride imide, chlorinated hydrocarbon, and low molecular weight crystalline polymer resin, poly-n-stearyl methacrylate, poly-n- A crystalline polymer having a long alkyl group in the side chain such as a homopolymer or copolymer of polyacrylate such as lauryl methacrylate (for example, a copolymer of n-stearyl acrylate-ethyl methacrylate, etc.) can also be used. .
The charge control agent and the release agent can be melt-kneaded together with the masterbatch and the binder resin, or may be added when dissolved and dispersed in an organic solvent.
(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、5×10-3〜1×102μmであることが好ましく、特に5×10-3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10-2μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
(External additive)
Inorganic fine particles are preferably used as an external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the toner particles. The primary particle size of the inorganic fine particles is preferably 5 × 10 −3 to 1 × 10 2 μm, particularly preferably 5 × 10 −3 to 0.5 μm. Moreover, it is preferable that the specific surface area by BET method is 20-500 m < 2 > / g. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 5 wt% of the toner, and particularly preferably 0.01 to 2.0 wt%.
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, quartz sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth. Examples include soil, chromium oxide, cerium oxide, bengara, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, and silicon nitride. Among these, as the fluidity imparting agent, it is preferable to use hydrophobic silica fine particles and hydrophobic titanium oxide fine particles in combination. In particular, when agitation and mixing are performed using an average particle diameter of both fine particles of 5 × 10 −2 μm or less, the electrostatic force and van der Waals force with the toner are remarkably improved. Even when stirring and mixing inside the developing device is performed to obtain a good image quality that does not cause the release of the fluidity imparting agent from the toner and does not generate firefly, etc., and further reduces the residual toner. It is done.
Titanium oxide fine particles are excellent in environmental stability and image density stability, but have a tendency to deteriorate the charge rise characteristics. Therefore, if the amount of titanium oxide fine particles added is larger than the amount of silica fine particles added, this side effect is affected. It can be considered large. However, when the added amount of the hydrophobic silica fine particles and the hydrophobic titanium oxide fine particles is in the range of 0.3 to 1.5 wt%, the charge rising characteristics are not greatly impaired, and the desired charge rising characteristics can be obtained, that is, repeated copying. Stable image quality can be obtained even if
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。
(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。
Next, a toner manufacturing method will be described. Here, although a preferable manufacturing method is shown, it is not limited to this.
(1) A toner material solution is prepared by dispersing a colorant, unmodified polyester, a polyester prepolymer having an isocyanate group, and a release agent in an organic solvent.
The organic solvent is preferably volatile with a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of easy removal after toner base particle formation. Specifically, 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 preferable. The usage-amount of an organic solvent is 0-300 weight part normally with respect to 100 weight part of polyester prepolymers, Preferably it is 0-100 weight part, More preferably, it is 25-70 weight part.
(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)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
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記する脂肪族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、及び3μm、ポリスチレン微粒子0.5μm及び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。
(2) The toner material liquid is emulsified in an aqueous medium in the presence of a surfactant and resin fine particles.
The aqueous medium may be water alone or an organic solvent such as alcohol (methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methyl cellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.). It may be included.
The amount of the aqueous medium used relative to 100 parts by weight of the toner material liquid 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 material liquid is poor, and toner particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. If it exceeds 20000 parts by weight, it is not economical.
Further, in order to improve the dispersion in the aqueous medium, a dispersant such as a surfactant and resin fine particles is appropriately added.
As surfactants, anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates, phosphate esters, alkylamine salts, amino alcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives, amine salt types such as imidazoline, Quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, pyridinium salts, alkylisoquinolinium salts, benzethonium chloride, fatty acid amide derivatives, polyhydric alcohols Nonionic surfactants such as derivatives, for example, amphoteric surfactants such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine And the like.
Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be obtained in a very small amount. Preferred anionic surfactants having a fluoroalkyl group include fluoroalkyl carboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, 3- [ω-fluoroalkyl (C6-C11 ) Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sodium sulfonate, 3- [ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium, fluoroalkyl (C11-C20) carvone Acids and metal salts, perfluoroalkylcarboxylic acids (C7 to C13) and metal salts thereof, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acids and metal salts thereof, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- ( 2-Hydroxyethyl) Perful Olooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. Can be mentioned.
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 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (manufactured by Dainippon Ink, Inc.), Xtop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204 (manufactured by Tochem Products), and Fgentent F-100, F150 (manufactured by Neos).
Further, as the cationic surfactant, aliphatic quaternary ammonium such as aliphatic primary, secondary or secondary amic acid, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt having a fluoroalkyl group described on the right is used. Salt, benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-135 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-202 (Daikin Industries) Smoke), Megafac F-150, F-824 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-132 (Tochem Products), Footage F-300 (Neos), and the like.
The resin fine particles are added to stabilize the toner base particles formed in the aqueous medium. For this reason, it is preferable to add so that the coverage existing on the surface of the toner base particles is in the range of 10 to 90%. For example, polymethyl methacrylate fine particles 1 μm and 3 μm, polystyrene fine particles 0.5 μm and 2 μm, poly (styrene-acrylonitrile) fine particles 1 μm, trade names are PB-200H (manufactured by Kao), SGP (manufactured by Soken), Techno Examples include polymer SB (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), SGP-3G (manufactured by Sokensha), and micropearl (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.).
In addition, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
As a dispersant that can be used in combination with the above resin fine particles and inorganic compound dispersant, 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 acrylic acid-β-hydroxyethyl, methacrylic acid-β-hydroxyethyl, acrylic acid-β-hydroxypropyl, methacrylic acid-β-hydroxypropyl, acrylic acid-γ-hydroxypropyl, methacrylic acid-γ-hydroxy Propyl, acrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, methacrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerol monoacrylate, glycerol monomethacrylate Luric acid esters, 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 compounds containing vinyl alcohol and a carboxyl group Esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, vinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl Nitrogen compounds such as imidazole and ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring thereof, polyoxyethylene, poly Xoxypropylene, polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxy Polyoxyethylenes such as ethylene nonylphenyl ester, celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose can be used.
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. Among these, the high-speed shearing method is preferable in order to make the particle size of the
(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、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
(3) At the same time as the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to cause a reaction with the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group.
This reaction involves molecular chain crosslinking and / or elongation. The reaction time is selected depending on the reactivity between the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) and the amines (B), but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. 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.
(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。
(4) After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles.
In order to remove the organic solvent, the temperature of the entire system is gradually raised in a laminar stirring state, and after giving strong stirring in a certain temperature range, the solvent base is removed to produce spindle-shaped toner base particles. . Further, when an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble material is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is dissolved from the toner base particles by a method such as dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. Remove. It can also be removed by operations such as enzymatic degradation.
(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、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモ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。
(5) A charge control agent is injected into the toner base particles obtained above, and then inorganic fine particles such as silica fine particles and titanium oxide fine particles are externally added to obtain a toner.
The injection of the charge control agent and the external addition of the inorganic fine particles are performed by a known method using a mixer or the like.
Thereby, a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution can be easily obtained. Furthermore, by giving strong agitation in the process of removing the organic solvent, the shape between the true spherical shape and the rugby ball shape can be controlled, and the surface morphology is also controlled between the smooth shape and the umeboshi shape. be able to.
1Y,1C,1M,1K 感光体
2Y,2C,2M,2K 画像形成ユニット
5 現像ローラ
5a 現像スリーブ
5b マグネットローラ
30 現像装置
31,231 貫通孔
32,232 フィルタ部材
36 現像ケーシング
1Y, 1C, 1M,
Claims (12)
該現像剤担持体の内部に固定配置され、現像剤担持体表面移動方向に沿って配置される複数の磁極を備えた磁界発生手段と、
該現像剤担持体の表面が潜像担持体の表面と対向するように現像剤担持体表面移動方向における現像剤担持体表面の一部分を露出させるための現像用開口を備え、内部にトナーと磁性キャリアとを含んだ二成分現像剤を収容するケーシングとを備えた現像装置において、
上記磁界発生手段は、現像領域を通過した二成分現像剤を上記現像剤担持体の表面から離脱させるための磁界を発生させる互いに隣接した同極性である2つの磁極を備えており、
上記ケーシングは、トナー及び磁性キャリアの通過を阻止しつつ気体を通過させるフィルタ部材が設けられた貫通孔を備えており、
上記貫通孔が設けられるケーシング内壁は、上記2つの磁極のうちの現像剤担持体表面移動方向上流側に位置する上流側磁極によって形成される磁界の作用が該貫通孔のケーシング内壁側開口に位置する磁性キャリアに及ぶように、現像剤担持体表面に近接配置され、
上記貫通孔の現像剤担持体回転軸方向の位置は、上記現像剤担持体の表面上における現像剤担持領域幅内であり、
上記貫通孔の現像剤担持体表面移動方向の位置は、上記現像剤担持体の回転中心軸に対して直交する仮想平面上で、上記上流側磁極による法線方向磁束密度が現像剤担持体表面上で最大となる地点と該現像剤担持体の回転中心軸とを結ぶ仮想直線を引いたときに、該仮想直線とケーシング内壁との交差点がケーシング内壁上における該貫通孔の開口内となる位置であることを特徴とする現像装置。 A cylindrical developer carrier that is rotationally driven so that the surface moves from the lower side in the vertical direction toward the upper side in the development region facing the latent image carrier;
A magnetic field generating means provided with a plurality of magnetic poles fixedly arranged inside the developer carrier and arranged along the developer carrier surface movement direction;
A developer opening is provided for exposing a part of the surface of the developer carrier in the direction of movement of the developer carrier so that the surface of the developer carrier faces the surface of the latent image carrier. A developing device comprising a casing containing a two-component developer including a carrier;
The magnetic field generating means includes two magnetic poles having the same polarity adjacent to each other for generating a magnetic field for separating the two-component developer that has passed through the development region from the surface of the developer carrier.
The casing includes a through hole provided with a filter member that allows gas to pass while preventing the toner and magnetic carrier from passing through.
The inner wall of the casing in which the through hole is provided is located at the opening on the inner wall side of the through hole where the action of the magnetic field formed by the upstream magnetic pole located on the upstream side in the moving direction of the developer carrier surface of the two magnetic poles. To be placed close to the surface of the developer carrier so as to reach the magnetic carrier
The position of the through hole in the developer carrier rotation axis direction is within the width of the developer carrying area on the surface of the developer carrier,
The position of the through hole in the direction of movement of the developer carrying member is on a virtual plane orthogonal to the rotation center axis of the developer carrying member, and the normal direction magnetic flux density by the upstream magnetic pole is the surface of the developer carrying member. The position where the intersection of the virtual straight line and the casing inner wall is within the opening of the through hole on the casing inner wall when a virtual straight line connecting the maximum point on the top and the rotation center axis of the developer carrying member is drawn A developing device characterized by the above.
上記フィルタ部材は、そのケーシング内部側を向く面が鉛直方向下側を向くように配置されていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
The developing device according to claim 1, wherein the filter member is disposed such that a surface facing the inside of the casing faces a lower side in the vertical direction.
上記貫通孔は、そのケーシング内壁上の開口における現像剤担持体表面移動方向上流側の縁部よりも、該開口における現像剤担持体表面移動方向下流側の縁部の方が、上記現像剤担持体の表面に近接するように設けられていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
In the through hole, the edge on the downstream side in the developer carrier surface movement direction in the opening is located on the downstream side in the developer carrier surface movement direction in the opening on the inner wall of the casing. A developing device provided so as to be close to a surface of a body.
上記フィルタ部材は、上記上流側磁極により形成される磁界によって穂立ちした二成分現像剤が接触する位置に配置されていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 3,
The developing device according to claim 1, wherein the filter member is disposed at a position where the two-component developer spiked by the magnetic field formed by the upstream magnetic pole contacts.
上記貫通孔は、現像剤担持体回転軸方向で対称となるように複数個設けられていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 4,
The developing device according to claim 1, wherein a plurality of the through holes are provided so as to be symmetrical in the direction of the rotation axis of the developer carrying member.
上記フィルタ部材は、繊維材料で構成されており、
非繊維材料で構成され、該繊維材料の通過を阻止し得るメッシュ部材を、上記貫通孔を塞ぐように該フィルタ部材よりもケーシング内部側に配置したことを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 5,
The filter member is made of a fiber material,
A developing device characterized in that a mesh member made of a non-fiber material and capable of preventing the passage of the fiber material is arranged on the inner side of the casing from the filter member so as to close the through hole.
上記トナーとして、平均円形度が0.90以上のものを用いることを特徴とする現像装置。 In the developing device according to any one of claims 1 to 7,
A developing device having an average circularity of 0.90 or more as the toner.
上記トナーとして、体積平均粒径Dvが3μm以上8μm以下の範囲内であり、体積平均粒径Dvと個数平均粒径Dnとの比(Dv/Dn)が1.00以上1.40以下の範囲内であるものを用いることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 8,
The toner has a volume average particle diameter Dv in the range of 3 μm to 8 μm, and a ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter Dv to the number average particle diameter Dn in the range of 1.00 to 1.40. A developing device characterized by using the one in the above.
上記トナーとして、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、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるものを用いることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 9,
As the toner, a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, polyester, a colorant, and a release agent is dispersed in an organic solvent is crosslinked and / or extended in an aqueous medium. What is obtained is a developing device.
上記現像装置として、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 An image is formed on the recording material by finally transferring the toner image obtained by developing the latent image formed on the surface of the latent image carrier onto the recording material using a developer. In the image forming apparatus to
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1 as the developing device.
上記現像装置として、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。 An image is formed on the recording material by finally transferring the toner image obtained by developing the latent image formed on the surface of the latent image carrier onto the recording material using a developer. In a process cartridge that is configured to be detachable from the image forming apparatus and that integrally supports at least the latent image carrier and the developing device,
A process cartridge using the developing device according to claim 1 as the developing device.
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