JP2013057811A - Cleaning device and image forming apparatus - Google Patents
Cleaning device and image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013057811A JP2013057811A JP2011196170A JP2011196170A JP2013057811A JP 2013057811 A JP2013057811 A JP 2013057811A JP 2011196170 A JP2011196170 A JP 2011196170A JP 2011196170 A JP2011196170 A JP 2011196170A JP 2013057811 A JP2013057811 A JP 2013057811A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toner
- cleaning brush
- cleaning
- roller
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Cleaning In Electrography (AREA)
- Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられるクリーニング装置及びそのクリーニング装置を備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a cleaning device used in an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying machine, and an image forming apparatus including the cleaning device.
中間転写方式の画像形成装置における中間転写ベルト上の転写残トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置として、静電的な力を用いてトナーを除去するクリーニング装置を採用したものが知られている。 2. Description of the Related Art As an intermediate transfer belt cleaning device that removes transfer residual toner on an intermediate transfer belt in an intermediate transfer type image forming apparatus, a device that employs a cleaning device that removes toner using an electrostatic force is known.
特許文献1には、複数のローラ部材によって回転可能に張架された中間転写ベルトに付着しているトナーの正規帯電極性に帯電したトナーと、トナーの正規帯電極性とは逆極性に帯電したトナーとを静電的に除去するクリーニング装置が記載されている。
このクリーニング装置には、正規帯電極性に帯電したトナーを中間転写ベルト上から除去する正規帯電トナークリーニングブラシローラと、逆極性に帯電したトナーを中間転写ベルト上から除去する逆帯電トナークリーニングブラシローラとが設けられている。正規帯電トナークリーニングブラシローラとの対向位置には、中間転写ベルト裏面に接する正規帯電トナークリーニング対向ローラが接地されて設けられている。また、逆帯電トナークリーニングブラシローラとの対向位置には、逆帯電トナークリーニング対向ローラが接地されて設けられている。 The cleaning device includes a regular charged toner cleaning brush roller that removes toner charged to a normal charge polarity from the intermediate transfer belt, and a reverse charge toner cleaning brush roller that removes toner charged to a reverse polarity from the intermediate transfer belt. Is provided. At a position facing the regular charging toner cleaning brush roller, a regular charging toner cleaning facing roller in contact with the back surface of the intermediate transfer belt is grounded. In addition, a reversely charged toner cleaning counter roller is grounded at a position facing the reversely charged toner cleaning brush roller.
そして、正規帯電トナークリーニングブラシローラに、前記逆極性の電圧を電源によって印加する。すると、正規帯電トナークリーニングブラシローラと正規帯電トナークリーニング対向ローラとの間に、両者の電位差によって中間転写ベルト上の正規帯電トナーが正規帯電トナークリーニングブラシローラに静電的な力によって吸着されるような電界が形成される。一方、逆帯電トナークリーニングブラシローラに、前記正規帯電極性の電圧を電源によって印加する。すると、逆帯電トナークリーニングブラシローラと逆帯電トナークリーニング対向ローラとの間に、両者の電位差によって中間転写ベルト上の逆帯電トナーが逆帯電トナークリーニングブラシローラに静電的な力によって吸着されるような電界が形成される。 Then, a voltage of the reverse polarity is applied to the regular charged toner cleaning brush roller by a power source. Then, between the regular charged toner cleaning brush roller and the regular charged toner cleaning counter roller, the regular charged toner on the intermediate transfer belt is attracted to the regular charged toner cleaning brush roller by electrostatic force due to the potential difference between the two. A strong electric field is formed. On the other hand, a voltage of the normal charging polarity is applied to the reversely charged toner cleaning brush roller by a power source. Then, the reversely charged toner on the intermediate transfer belt is attracted to the reversely charged toner cleaning brush roller by an electrostatic force between the reversely charged toner cleaning brush roller and the reversely charged toner cleaning counter roller due to the potential difference between the two. A strong electric field is formed.
これにより、中間転写ベルト上の正規帯電極性に帯電したトナーは、正規帯電トナークリーニングブラシローラに静電的に吸着し中間転写ベルトから除去され、逆極性に帯電したトナーは、逆帯電トナークリーニングブラシローラに静電的に吸着し中間転写ベルト上から除去される。 As a result, the toner charged to the regular charge polarity on the intermediate transfer belt is electrostatically attracted to the regular charge toner cleaning brush roller and removed from the intermediate transfer belt, and the toner charged to the reverse polarity is reversely charged toner cleaning brush. It is electrostatically attracted to the roller and removed from the intermediate transfer belt.
画像形成装置では、所定のタイミングでトナーパターンを形成して、画像品質を改善する処理を行っている。具体的には、所定のタイミングでトナーパターンを中間転写ベルトに形成し、中間転写ベルト上のトナーパターンを光学センサなどで検知し、その検知結果に基づいて、画像の濃度調整や色重ねのズレを補正することで画像品質を改善する。また、中間転写ベルト上の紙間などにトナーパターンを形成して、現像装置内のトナーをリフレッシュして、画像品質を改善する。このような画像品質改善処理により中間転写ベルト上に形成されたトナーパターンは、中間転写ベルトから記録紙などの転写体に転写されずに未転写トナーとして上述したような転写残トナーと同じようにクリーニング装置で除去される。 In the image forming apparatus, a toner pattern is formed at a predetermined timing, and processing for improving image quality is performed. Specifically, a toner pattern is formed on the intermediate transfer belt at a predetermined timing, the toner pattern on the intermediate transfer belt is detected by an optical sensor or the like, and based on the detection result, image density adjustment and color overlay shift. To improve image quality. In addition, a toner pattern is formed between the sheets on the intermediate transfer belt and the toner in the developing device is refreshed to improve the image quality. The toner pattern formed on the intermediate transfer belt by such image quality improvement processing is not transferred from the intermediate transfer belt to a transfer body such as a recording paper, and is the same as the untransferred toner described above as untransferred toner. Removed with a cleaning device.
ところが、特許文献1に記載のクリーニング装置では、トナーパターンなど、中間転写ベルトにトナーが大量に付着している未転写のトナー像が入力された場合、中間転写ベルトからトナーを除去しきれずクリーニング不良が生じることがある。
However, in the cleaning device described in
そこで、本願発明者らは、このようなクリーニング不良の発生を抑制するために、3本のクリーニングブラシローラを中間転写ベルト回転方向に順に並べて配置したクリーニング装置の開発を行っている。このクリーニング装置は、3本のクリーニングブラシローラのうち中間転写ベルト回転方向最上流側に、正規帯電極性のトナーをおおまかに除去する第1クリーニングブラシ部材であるプレクリーニングブラシローラを設けている。そして、プレクリーニングブラシローラよりも中間転写ベルト回転方向下流側には、逆帯電トナーを除去する第2クリーニングブラシ部材である逆帯電トナークリーニングブラシローラを設けている。さらに、逆帯電トナークリーニングブラシローラよりも中間転写ベルト回転方向下流側には、正規帯電極性のトナーを除去する第3クリーニングブラシ部材である正規帯電トナークリーニングブラシローラを設けている。 Accordingly, the inventors of the present application have developed a cleaning device in which three cleaning brush rollers are sequentially arranged in the rotational direction of the intermediate transfer belt in order to suppress the occurrence of such a cleaning failure. This cleaning device is provided with a pre-cleaning brush roller that is a first cleaning brush member that roughly removes toner of normal charging polarity on the most upstream side in the rotation direction of the intermediate transfer belt among the three cleaning brush rollers. A reversely charged toner cleaning brush roller, which is a second cleaning brush member for removing reversely charged toner, is provided downstream of the precleaning brush roller in the intermediate transfer belt rotation direction. Further, a regular charged toner cleaning brush roller, which is a third cleaning brush member for removing the toner of the regular charged polarity, is provided on the downstream side in the rotation direction of the intermediate transfer belt with respect to the reversely charged toner cleaning brush roller.
このように、3本のクリーニングブラシローラのうち中間転写ベルト回転方向最上流側にプレクリーニングブラシローラを設けることで、未転写のトナー像を構成するトナーのうち、ほとんどを占める正規帯電極性のトナーが、プレクリーニングブラシローラで大まかに除去される。これにより、プレクリーニングブラシローラよりも中間転写ベルト回転方向下流側に配置された逆帯電トナークリーニングブラシローラや正規帯電トナークリーニングブラシローラに入力されるトナー量が少なくなる。よって、逆帯電トナークリーニングブラシローラや正規帯電トナークリーニングブラシローラでトナーを除去しやすくして、クリーニング不良の発生を抑制することができる。 As described above, by providing the pre-cleaning brush roller on the most upstream side in the rotation direction of the intermediate transfer belt among the three cleaning brush rollers, the toner of the regular charge polarity that occupies most of the toner constituting the untransferred toner image. Is roughly removed with a pre-cleaning brush roller. As a result, the amount of toner input to the reversely charged toner cleaning brush roller and the normally charged toner cleaning brush roller disposed downstream of the pre-cleaning brush roller in the intermediate transfer belt rotation direction is reduced. Therefore, the toner can be easily removed with the reversely charged toner cleaning brush roller or the regular charged toner cleaning brush roller, and the occurrence of defective cleaning can be suppressed.
しかしながら、未転写トナーの量が多すぎるとプレクリーニングブラシローラで大まかにトナーを除去したとしても、逆帯電トナークリーニングブラシローラや正規帯電トナークリーニングブラシローラに入力されるトナー量が多くなってしまう。そして、正規帯電トナークリーニングブラシローラに入力されるトナーが多く、正規帯電トナークリーニングブラシローラに多くのトナーが経時で蓄積されてしまうと、正規帯電トナークリーニングブラシローラのクリーニング性能が低下してしまう。 However, if the amount of untransferred toner is too large, the amount of toner input to the reversely charged toner cleaning brush roller or the regular charged toner cleaning brush roller will increase even if the toner is roughly removed by the precleaning brush roller. If a large amount of toner is input to the regular charged toner cleaning brush roller and a lot of toner is accumulated in the regular charged toner cleaning brush roller over time, the cleaning performance of the regular charged toner cleaning brush roller deteriorates.
ここで、プレクリーニングブラシローラや逆帯電トナークリーニングブラシローラのクリーニング性能が低下しても、これらクリーニングブラシローラよりも中間転写ベルト回転方向下流側に設けられた残りのクリーニングブラシローラによって中間転写ベルト上のトナーを除去することができる。一方、3本のクリーニングブラシローラの内、中間転写ベルト回転方向最下流側に設けられた正規帯電トナークリーニングブラシローラよりも中間転写ベルト回転方向下流側には、他にクリーニングブラシローラが設けられていない。そのため、正規帯電トナークリーニングブラシローラのクリーニング性能が低下すると、中間転写ベルト上からトナーを除去しきれず、クリーニング装置全体のクリーニング性が悪化するといった問題が生じる。 Here, even if the cleaning performance of the pre-cleaning brush roller or the reversely charged toner cleaning brush roller is deteriorated, the remaining cleaning brush roller provided on the downstream side in the rotation direction of the intermediate transfer belt with respect to the cleaning brush roller causes the intermediate transfer belt to remain on the intermediate transfer belt. The toner can be removed. On the other hand, among the three cleaning brush rollers, a cleaning brush roller is further provided on the downstream side in the intermediate transfer belt rotation direction than the regular charging toner cleaning brush roller provided on the most downstream side in the intermediate transfer belt rotation direction. Absent. Therefore, when the cleaning performance of the regular charged toner cleaning brush roller is lowered, there is a problem that the toner cannot be completely removed from the intermediate transfer belt and the cleaning property of the entire cleaning device is deteriorated.
これまで、中間転写ベルトをクリーニングするクリーニング装置において生ずる問題について説明してきたが、感光体や記録材搬送ベルトなどを被清掃体としてクリーニングする構成においても同様の問題が生じ得る。 Up to now, the problem that occurs in the cleaning device that cleans the intermediate transfer belt has been described. However, the same problem may occur in the configuration in which the photosensitive member, the recording material conveyance belt, and the like are cleaned as the member to be cleaned.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被清掃体回転方向最下流側のクリーニングブラシ部材に入力されるトナーを低減させることができるクリーニング装置及びそのクリーニング装置を備えた画像形成装置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 of the present invention is to provide a cleaning device capable of reducing toner input to the cleaning brush member on the most downstream side in the rotation direction of the cleaning target and the cleaning device. An image forming apparatus is provided.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、回転可能な被清掃体上の正規帯電極性に帯電したトナーを静電的に除去する第1クリーニングブラシ部材と、前記第1クリーニングブラシ部材に前記正規帯電極性とは逆極性の電圧を印加する第1電圧印加手段と、前記第1クリーニングブラシ部材よりも被清掃体回転方向下流側に設けられ前記被清掃体上の前記逆極性に帯電したトナーを静電的に除去する第2クリーニングブラシ部材と、前記第2クリーニングブラシ部材に前記正規帯電極性の電圧を印加する第2電圧印加手段と、前記第2クリーニングブラシ部材よりも被清掃体回転方向下流側に設けられ前記被清掃体上の前記正規帯電極性に帯電したトナーを静電的に除去する第3クリーニングブラシ部材と、前記第3クリーニングブラシ部材に前記逆極性の電圧を印加する第3電圧印加手段とを備えたクリーニング装置において、前記正規帯電極性に帯電したトナーの帯電極性が前記逆極性に反転し得るような大きさの該逆極性の電圧を、前記第1電圧印加手段が該第1クリーニングブラシ部材に印加することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
本発明においては、正規帯電極性に帯電したトナーの帯電極性が逆極性に反転し得るような大きさの逆極性の電圧を、第1電圧印加手段が第1クリーニングブラシ部材に印加するので、第1クリーニングブラシ部材で除去されなかった被清掃体上のトナーの帯電分布が逆極性寄りになる。これにより、第2クリーニングブラシ部材に入力されるトナーの帯電分布が逆極性寄りになるので、その分、第2クリーニングブラシ部材で被清掃体上から除去される逆極性トナーの量を増やすことができる。よって、第1クリーニングブラシ部材で被清掃体上から除去されなかったトナーの内、第2クリーニングブラシ部材で除去されるトナー量が増えた分、第3クリーニングブラシ部材に入力されるトナーを低減させることができる。 In the present invention, the first voltage applying means applies a voltage having a reverse polarity such that the charging polarity of the toner charged to the normal charging polarity can be reversed to the reverse polarity. The toner charge distribution on the object to be cleaned that has not been removed by the one cleaning brush member is closer to the opposite polarity. As a result, the charge distribution of the toner input to the second cleaning brush member becomes closer to the reverse polarity, so the amount of the reverse polarity toner removed from the object to be cleaned by the second cleaning brush member can be increased accordingly. it can. Therefore, among the toner that has not been removed from the object to be cleaned by the first cleaning brush member, the amount of toner that is removed by the second cleaning brush member is increased, so that the toner that is input to the third cleaning brush member is reduced. be able to.
以上、本発明によれば、被清掃体回転方向最下流側のクリーニングブラシ部材に入力されるトナーを低減させることができるという優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, there is an excellent effect that toner input to the cleaning brush member on the most downstream side in the rotation direction of the cleaning target can be reduced.
[実施形態1]
以下、本発明を適用した画像形成装置の第1の実施形態として、いわゆるタンデム型中間転写方式のプリンタ(以下、単にプリンタという)について説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図2は、本プリンタの要部を示す概略構成図である。本プリンタは、イエロー,マゼンタ,シアン,黒(以下、Y,M,C,Kと記す)のトナー像を生成するための4つのプロセスユニット6Y,M,C,Kを備えている。4つのプロセスユニット6Y,M,C,Kは、ドラム状の感光体1Y,M,C,Kをそれぞれ有している。感光体1Y,M,C,Kの回りにはそれぞれ帯電装置2Y,M,C,K、現像装置5Y,C,M,K、ドラムクリーニング装置4Y,M,C,K、除電装置(不図示)等を有している。プロセスユニット6Y,M,C,Kは、互いに異なる色のY,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。プロセスユニット6Y,M,C,Kの上方には、感光体1Y,M,C,Kの表面に対してレーザー光Lを照射して静電潜像を書き込むための図示しない光書込ユニットが配設されている。
[Embodiment 1]
Hereinafter, a so-called tandem type intermediate transfer type printer (hereinafter simply referred to as a printer) will be described as a first embodiment of an image forming apparatus to which the present invention is applied. First, the basic configuration of the printer will be described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of the printer. The printer includes four
プロセスユニット6Y,M,C,Kの下方には、ベルト部材たる無端状の中間転写ベルト8を具備するベルト装置としての転写ユニット7が配設されている。中間転写ベルト8の他、そのループ内側に配設された複数の張架ローラや、ループ外側に配設された二次転写ローラ18、テンションローラ16、ベルトクリーニング装置100、潤滑剤塗布装置200などを有している。
Below the
中間転写ベルト8のループ内側には、4つの一次転写ローラ9Y,M,C,Kと、従動ローラ10と、駆動ローラ11と、二次転写対向ローラ12と、3つのクリーニング対向ローラ13,14,15と、塗布ブラシ対向ローラ17とが配設されている。これらローラは何れも、自らの周面の一部に中間転写ベルト8を掛け回してベルト張架を行う張架ローラとして機能している。なお、クリーニング対向ローラ13,14,15としての必要条件として必ずしも一定の張力を付与する働きをもたなければならないということはなく、中間転写ベルト8の回転にともなって従動回転するものでもよい。中間転写ベルト8は、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動される駆動ローラ11の回転により、図中時計回り方向に無端移動せしめられる。
Inside the loop of the intermediate transfer belt 8, there are four
ベルトループ内側に配設された4つの一次転写ローラ9Y,M,C,Kは、感光体1Y,M,C,Kとの間に中間転写ベルト8を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト8のおもて面と、感光体1Y,M,C,Kとが当接するY,M,C,K用の1次転写ニップが形成されている。なお、一次転写ローラ9Y,M,C,Kには、それぞれ図示しない電源によってトナーとは逆極性の1次転写バイアスが印加される。
The four
また、ベルトループ内側に配設された二次転写対向ローラ12は、ベルトループ外側に配設された二次転写ローラ18との間に中間転写ベルト8を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト8のおもて面と、二次転写ローラ18とが当接する2次転写ニップが形成されている。なお、二次転写ローラ18には、図示しない電源によってトナーとは逆極性の2次転写バイアスが印加される。また、2次転写ローラと数本の支持ローラと駆動ローラにより紙搬送ベルトを架け渡し、二次転写ローラ18と、二次転写対向ローラ12との間に、中間転写ベルト8及び紙搬送ベルトを挟み込んだ構成としてもよい。
Further, the intermediate transfer belt 8 is sandwiched between the secondary transfer counter roller 12 disposed inside the belt loop and the
また、ベルトループ内側に配設された3つのクリーニング対向ローラ13,14,15は、ベルトループ外側に配設されたベルトクリーニング装置100のクリーニングブラシローラ101,104,107との間に中間転写ベルト8を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト8のおもて面と、各クリーニングブラシローラ101,104,107とが当接するクリーニングニップが形成されている。ベルトクリーニング装置100は中間転写ベルト8と一体的に交換可能になっているが、ベルトクリーニング装置100と中間転写ベルト8とで寿命設定が異なる場合には、ベルトクリーニング装置100を中間転写ベルト8とは独立してプリンタ本体に着脱可能としてもよい。ベルトクリーニング装置100の詳細については、後述する。
The three
本プリンタは、記録紙Pを収容する給紙カセットや、給紙カセットから記録紙Pを給紙路に給紙する給紙ローラなどを有する図示しない給紙部を備えている。また、給紙部から送られてきた記録紙を受け入れて2次転写ニップに向けて所定のタイミングで送り出す図示しないレジストローラ対を、上述した2次転写ニップの図中右側方に備えている。また、2次転写ニップから送り出される記録紙Pを受け入れてその記録紙Pに対してトナー像の定着処理を施す図示しない定着装置を、上述した2次転写ニップの図中左側方に備えている。また、必要に応じて、現像装置5Y,M,C,Kに対してY,M,C,Kトナーを補給する図示しないY,M,C,K用のトナー補給装置も備えている。 The printer includes a paper feed unit (not shown) having a paper feed cassette for storing the recording paper P and a paper feed roller for feeding the recording paper P from the paper feed cassette to the paper feed path. In addition, a registration roller pair (not shown) that receives the recording paper sent from the paper feeding unit and feeds it at a predetermined timing toward the secondary transfer nip is provided on the right side of the secondary transfer nip in the drawing. In addition, a fixing device (not shown) that receives the recording paper P sent out from the secondary transfer nip and fixes the toner image to the recording paper P is provided on the left side of the secondary transfer nip in the drawing. . Further, Y, M, C, and K toner supply devices (not shown) for supplying Y, M, C, and K toners to the developing devices 5Y, M, C, and K are provided as necessary.
近年、記録紙として従来広く用いられてきた普通紙に加え、デザインとして表面に凹凸を有する特殊紙やアイロンプリントなどの熱転写に用いる特殊な記録紙が用いられることが増えている。このような特殊紙を用いると、従来の普通紙の場合よりもカラートナーを重ね合わせた中間転写ベルト8上のトナー像を紙に2次転写する際に転写不良が発生し易くなる。そこで、本プリンタでは、中間転写ベルト8に硬度の低い弾性層を設け、転写ニップ部でトナー層や平滑性の悪い記録紙に対して変形できるようにしている。中間転写ベルト8に硬度の低い弾性層を設け、中間転写ベルト8に弾性をもたせることにより、中間転写ベルト8表面が局部的な凸凹に追従して変形できる。これにより、過度にトナー層に対して転写圧を高めることなく、良好な密着性が得られ、文字の転写中抜けがなく、また、平滑性の悪い用紙等に対しても転写ムラのない、均一性に優れた転写画像を得ることができる In recent years, in addition to plain paper that has been widely used as recording paper, special recording paper that is used for thermal transfer such as special paper having an uneven surface or iron print as a design has been increasingly used. When such special paper is used, transfer defects are more likely to occur when the toner image on the intermediate transfer belt 8 on which the color toners are superimposed is secondarily transferred onto the paper, as compared with conventional plain paper. Therefore, in the present printer, an elastic layer having low hardness is provided on the intermediate transfer belt 8 so that the toner layer and recording paper with poor smoothness can be deformed at the transfer nip portion. By providing the intermediate transfer belt 8 with an elastic layer having low hardness and making the intermediate transfer belt 8 elastic, the surface of the intermediate transfer belt 8 can be deformed following local irregularities. Thereby, without excessively increasing the transfer pressure with respect to the toner layer, good adhesion can be obtained, there is no loss of transfer of characters, and there is no transfer unevenness even on paper with poor smoothness, Transfer images with excellent uniformity can be obtained
本プリンタでは、中間転写ベルト8は、少なくとも基層、弾性層、表面のコート層から構成される。 In this printer, the intermediate transfer belt 8 includes at least a base layer, an elastic layer, and a surface coat layer.
中間転写ベルト8の弾性層に用いられる材料としては、弾性材ゴム、エラストマー等の弾性部材が挙げられ、具体的には、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、EPDM、NBR、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴム、シンジオタクチック1、2−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、熱可塑性エラストマー(例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア、ポリエステル系、フッ素樹脂系)等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。 Examples of the material used for the elastic layer of the intermediate transfer belt 8 include elastic members such as elastic material rubber and elastomer. Specifically, butyl rubber, fluorine rubber, acrylic rubber, EPDM, NBR, acrylonitrile-butadiene-styrene. Rubber, natural rubber, isoprene rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, urethane rubber, syndiotactic 1,2-polybutadiene, epichlorohydrin rubber, polysulfide rubber, polynorbornene rubber, thermoplastic elastomer (for example, polystyrene series) , Polyolefins, polyvinyl chlorides, polyurethanes, polyamides, polyureas, polyesters, fluororesins) and the like can be used. However, it is not limited to the said material.
弾性層の厚さは、硬度及び層構成にもよるが、0.07〜0.5[mm]の範囲が好ましい。さらに好ましくは0.25〜0.5[mm]の範囲がよい。又、中間転写ベルト8の厚さが0.07[mm]以下と薄いと、二次転写ニップ部で中間転写ベルト8上のトナーに対する圧力が高くなり、転写中抜けが発生しやすくなり、さらに、トナーの転写率が低下する。 The thickness of the elastic layer depends on the hardness and the layer structure, but is preferably in the range of 0.07 to 0.5 [mm]. More preferably, the range of 0.25-0.5 [mm] is good. Further, if the thickness of the intermediate transfer belt 8 is as thin as 0.07 [mm] or less, the pressure on the toner on the intermediate transfer belt 8 at the secondary transfer nip portion becomes high, and transfer deficiency is likely to occur. The toner transfer rate decreases.
また、弾性層の硬度は、10[°]≦HS≦65[°](JIS−A)であることが好ましい。中間転写ベルト8の層厚によって最適な硬度は異なるものの、硬度が10[°](JIS−A)より低いと転写中抜けが生じやすい。これに対して硬度が65[°](JIS−A)より高いものは、ローラヘの張架が困難となり、また、長期の張架によって延伸するために耐久性が無く早期の交換が必要になる。 The hardness of the elastic layer is preferably 10 [°] ≦ HS ≦ 65 [°] (JIS-A). Although the optimum hardness differs depending on the layer thickness of the intermediate transfer belt 8, if the hardness is lower than 10 [°] (JIS-A), transfer deficiency tends to occur. On the other hand, when the hardness is higher than 65 [°] (JIS-A), it is difficult to stretch the roller, and since it is stretched by long-term stretching, there is no durability and early replacement is necessary. .
中間転写ベルト8の基層は、伸びの少ない樹脂で構成している。具体的に、基層に用いられる材料としては、ポリカーボネート、フッ素樹脂(ETFE、PVDF等)、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体(スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂(シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等)、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ピニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。 The base layer of the intermediate transfer belt 8 is made of a resin with little elongation. Specifically, materials used for the base layer include polycarbonate, fluororesin (ETFE, PVDF, etc.), polystyrene, chloropolystyrene, poly-α-methylstyrene, styrene-butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, Styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer (styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer) Styrene-octyl acrylate copolymer and styrene-phenyl acrylate copolymer), styrene-methacrylic acid ester copolymer (styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene) -Phenyl methacrylate copolymer, etc.), steel -Α-chloromethyl acrylate copolymer, styrene resin such as styrene-acrylonitrile-acrylate ester copolymer (monopolymer or copolymer containing styrene or styrene substitution product), methyl methacrylate resin, methacryl Acid butyl resin, ethyl acrylate resin, butyl acrylate resin, modified acrylic resin (silicone modified acrylic resin, vinyl chloride resin modified acrylic resin, acrylic / urethane resin, etc.), vinyl chloride resin, styrene-vinyl acetate copolymer, chloride Pinyl-vinyl acetate copolymer, rosin-modified maleic acid resin, phenol resin, epoxy resin, polyester resin, polyester polyurethane resin, polyethylene, polypropylene, polybutadiene, polyvinylidene chloride, ionomer resin, polyurethane resin, silicone Fat, ketone resins, ethylene - can be used ethyl acrylate copolymer, xylene resin and polyvinyl butyral resin, polyamide resin, one kind or two kinds or more selected from the group consisting of modified polyphenylene oxide resin. However, it is not limited to the said material.
また、伸びの大きなゴム材料などからなる弾性層の伸びを防止するために、基層と弾性層との間に帆布などの材料で構成された芯体層を設けてもよい。芯体層に用いられる伸びを防止する材料としては、例えば、綿、絹、などの天然繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリウレタン繊維、ポリアセタール繊維、ポリフロロエチレン繊維、フェノール繊維などの合成繊維、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維、鉄繊維、銅繊維等の金属繊維からなる群より選ばれる1種あるいは2種以上を用い、糸状あるいは織布状のものを使用することができる。もちろん、上記材料に限定されるものではない。上記の糸は1本または複数のフィラメントを撚ったもの、片撚糸、諸撚糸、双糸等、どのような撚り方であってもよい。また、例えば上記材料群から選択された材質の繊維を混紡してもよい。もちろん糸に適当な導電処理を施して使用することもできる。一方織布は、メリヤス織り等どのような織り方の織布でも使用可能であり、もちろん交織した織布も使用可能であり、導電処理を施すことも可能である。 In addition, in order to prevent the elastic layer made of a rubber material having a large elongation from extending, a core layer made of a material such as a canvas may be provided between the base layer and the elastic layer. Examples of materials for preventing elongation used in the core layer include natural fibers such as cotton and silk, polyester fibers, nylon fibers, acrylic fibers, polyolefin fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyvinyl chloride fibers, and polyvinylidene chloride fibers. , One or more selected from the group consisting of synthetic fibers such as polyurethane fiber, polyacetal fiber, polyfluoroethylene fiber and phenol fiber, inorganic fibers such as carbon fiber and glass fiber, and metal fibers such as iron fiber and copper fiber Threaded or woven fabric can be used. Of course, the material is not limited to the above. The above-described yarn may be twisted in any manner, such as one or a plurality of filaments twisted, one-twisted yarn, various twisted yarns, double yarn, or the like. Further, for example, fibers of a material selected from the above material group may be blended. Of course, the yarn can be used after being subjected to an appropriate conductive treatment. On the other hand, the woven fabric can be any woven fabric such as knitted weave, and of course, a woven fabric that has been woven can also be used and can be subjected to a conductive treatment.
中間転写ベルト8表面のコート層は、弾性層の表面をコーティングするためのものであり、平滑性のよい層からなるものである。コート層に用いられる材料としては、特に制限はないが、一般的に、中間転写ベルト8表面へのトナーの付着カを小さくして二次転写性を高める材料が用いられる。例えば、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等の1種類あるいは2種類以上、又は、表面エネルギーを小さくし潤滑性を高める材料、たとえばフッ素樹脂、フッ素化合物、フッ化炭素、酸化チタン、シリコンカーバイド等の粒子を1種類あるいは2種類以上、又は必要に応じて粒径を変えたものを分散させて使用することができる。また、フッ素系ゴム材料のように熱処理を行うことで表面にフッ素層を形成させ、表面エネルギーを小さくさせたものを使用することもできる。 The coat layer on the surface of the intermediate transfer belt 8 is for coating the surface of the elastic layer, and is composed of a layer having good smoothness. The material used for the coating layer is not particularly limited, but generally, a material that increases the secondary transferability by reducing the amount of toner adhering to the surface of the intermediate transfer belt 8 is used. For example, one or more of polyurethane, polyester, epoxy resin, etc., or a material that reduces surface energy and increases lubricity, such as fluororesin, fluorine compound, fluorocarbon, titanium oxide, silicon carbide, etc. One type or two or more types, or those having different particle sizes as required can be dispersed and used. Further, it is also possible to use a material such as a fluorine-based rubber material in which a heat treatment is performed to form a fluorine layer on the surface and the surface energy is reduced.
また、必要に応じて、基層、弾性層又はコート層は、抵抗を調整する目的で、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化錫、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物(ATO)、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物(ITO)等の導電性金属酸化物等を用いることができる。ここで、導電性金属酸化物は、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。ただし、上記材料に限定されるものではない。 If necessary, the base layer, the elastic layer, or the coating layer is, for example, carbon black, graphite, metal powder such as aluminum or nickel, tin oxide, titanium oxide, antimony oxide, indium oxide, for the purpose of adjusting resistance. Conductive metal oxides such as potassium titanate, antimony oxide-tin oxide composite oxide (ATO), and indium oxide-tin oxide composite oxide (ITO) can be used. Here, the conductive metal oxide may be coated with insulating fine particles such as barium sulfate, magnesium silicate, and calcium carbonate. However, it is not limited to the said material.
中間転写ベルト8の表面は、ベルト表面を保護するために、潤滑剤塗布装置200により潤滑剤が塗布されている。潤滑剤塗布装置200は、ステアリン酸亜鉛塊などの固形潤滑剤202と、固形潤滑剤と当接し、回転によって固形潤滑剤から掻き取って得た潤滑剤粉末を中間転写ベルト8表面に塗布する塗布部材たる塗布ブラシローラ201とを備えている。
The surface of the intermediate transfer belt 8 is coated with a lubricant by a
パーソナルコンピュータ等から画像情報が送られてくると、本プリンタは、駆動ローラ11を回転駆動して、中間転写ベルト8を無端移動させる。駆動ローラ11以外の張架ローラについては、ベルトに従動回転させる。同時に、プロセスユニット6Y,M,C,Kの感光体1Y,M,C,Kを回転駆動する。また、感光体1Y,M,C,Kの表面を帯電装置2Y,M,C,Kによって一様に帯電させながら、帯電後の表面に対してレーザー光Lの照射によって静電潜像を形成する。そして、感光体1Y,M,C,Kの表面に形成した静電潜像を現像装置5Y,M,C,Kによって現像することで、感光体1Y,M,C,K上にY,M,C,Kトナー像を得る。Y,M,C,Kトナー像は、上述したY,M,C,K用の1次転写ニップにて、中間転写ベルト8のおもて面に重ね合わせて1次転写される。これにより、中間転写ベルト8のおもて面には4色重ね合わせトナー像が形成される。
When image information is sent from a personal computer or the like, the printer rotates the
一方、給紙部では、給紙ローラ27によって給紙カセットから記録紙Pを1枚づつ送り出してレジストローラ対まで搬送する。そして、中間転写ベルト8上の4色重ね合わせトナー像に同期させ得るタイミングで、レジストローラ対を駆動して記録紙Pを2次転写ニップに送り込んで、ベルト上の4色重ね合わせトナー像を記録紙Pに一括2次転写する。これにより、記録紙Pの表面にフルカラー画像を形成する。フルカラー画像形成後の記録紙Pについては、2次転写ニップから定着装置に搬送してトナー像の定着処理を施す。 On the other hand, in the paper feed unit, the recording paper P is sent out from the paper feed cassette one by one by the paper feed roller 27 and conveyed to the registration roller pair. Then, at a timing that can be synchronized with the four-color superimposed toner image on the intermediate transfer belt 8, the registration roller pair is driven to feed the recording paper P to the secondary transfer nip, and the four-color superimposed toner image on the belt is transferred. Batch transfer onto the recording paper P is performed. Thereby, a full-color image is formed on the surface of the recording paper P. The recording paper P after the formation of the full-color image is conveyed from the secondary transfer nip to a fixing device and subjected to a toner image fixing process.
Y,M,C,Kトナー像を中間転写ベルト8に1次転写した後の感光体1Y,M,C,Kについては、ドラムクリーニング装置4Y,M,C,Kによって転写残トナーのクリーニング処理を施す。その後、図示しない除電ランプで除電した後、帯電装置2Y,M,C,Kで一様に帯電せしめて、次の画像形成に備える。また、記録紙Pに一次転写した後の中間転写ベルト8については、ベルトクリーニング装置100によって転写残トナーのクリーニング処理を施す。
For the photoreceptors 1Y, M, C, and K after the Y, M, C, and K toner images are primarily transferred to the intermediate transfer belt 8, the remaining toner is cleaned by the
K用のプロセスユニット6Kの図中右側方には、光学センサユニット150が中間転写ベルト8のおもて面に対して所定の間隙を介して対向するように配設されている。この光学センサユニット150は、図3に示すように、中間転写ベルト8の幅方向に並ぶY光学センサ151Y、C光学センサ151C、M光学センサ151M、K光学センサ151Kを有している。これらセンサは何れも反射型フォトセンサからなり、図示しない発光素子から発した光を中間転写ベルト8のおもて面やベルト上のトナー像で反射させ、その反射光量を図示しない受光素子によって検知する。図示しない制御部は、これらセンサからの出力電圧値に基づいて、中間転写ベルト8上のトナー像を検知したり、その画像濃度(単位面積あたりのトナー付着量)を検知したりすることができる。
An
本プリンタにおいては、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度制御を実行する。
画像濃度制御は、まず、図3に示すような、各色の階調パターンSk、Sm、Sc、Syを中間転写ベルト8上における各光学センサ151Y、M、C、Kに対向する位置に自動形成する。各色の階調パターンは、10個の画像濃度が異なる2[cm]×2[cm]の面積のトナーパッチからなっている。各色の階調パターンSk、Sm、Sc、Syを作成するときの、感光体1Y,M,C,Kの帯電電位は、プリントプロセスにおける一様なドラム帯電電位とは異なり、値を徐々に大きくする。そして、レーザー光の走査によって階調パターン像を形成するための複数のパッチ静電潜像を感光体1Y,M,C,Kにそれぞれ形成せしめながら、それらをY,M,C,K用の現像装置5Y,M,C,Kによって現像する。この現像の際、Y,M,C,K用の現像ローラに印加される現像バイアスの値を徐々に大きくしていく。このような現像により、感光体1Y,M,C,K上にはY,M,C,Kの階調パターン像が形成される。これらは、中間転写ベルト8の主走査方向に所定の間隔で並ぶように1次転写される。このときの、各色の階調パターンにおけるトナーパッチのトナー付着量は最小で0.1[mg/cm2]、最大で0.55[mg/cm2]ほどあり、また、トナーQ/d分布を測定すると、ほぼ正規帯電極性にそろっている。
In this printer, image density control for optimizing the image density of each color is executed when the power is turned on or every time a predetermined number of prints are performed.
In the image density control, first, gradation patterns Sk, Sm, Sc, and Sy of each color are automatically formed on the intermediate transfer belt 8 at positions facing the optical sensors 151Y, M, C, and K as shown in FIG. To do. The gradation pattern of each color is composed of 10 toner patches having an area of 2 [cm] × 2 [cm] having different image densities. The charging potentials of the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K when creating the gradation patterns Sk, Sm, Sc, and Sy for each color are different from the uniform drum charging potential in the printing process and gradually increase in value. To do. Then, while forming a plurality of patch electrostatic latent images for forming a gradation pattern image on the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K by scanning with laser light, they are used for Y, M, C, and K, respectively. Development is performed by the developing
中間転写ベルト8に形成され各トナーパターン(Sk、Sm、Sc、Sy)は、中間転写ベルト8の無端移動に伴って、光学センサ151との対向位置を通過する。この際、光学センサ151は、各階調パターンのトナーパッチに対する単位面積あたりのトナー付着量に応じた量の光を受光する。 Each toner pattern (Sk, Sm, Sc, Sy) formed on the intermediate transfer belt 8 passes through a position facing the optical sensor 151 as the intermediate transfer belt 8 moves endlessly. At this time, the optical sensor 151 receives an amount of light corresponding to the toner adhesion amount per unit area with respect to the toner patch of each gradation pattern.
次に、各色トナーパッチを検知したときの光学センサ151の出力電圧と、付着量変換アルゴリズムとから、各色のトナーパターンの各トナーパッチにおける付着量を算出し、算出した付着量に基づき作像条件を調整する。具体的には、トナーパッチにおけるトナー付着量を検知した結果と、各トナーパッチを作像したときの現像ポテンシャルとに基づいてその直線グラフを示す関数(y=ax+b)を回帰分析によって計算する。そして、この関数に画像濃度の目標値を代入することで適切な現像バイアス値を演算し、Y、M、C、K用の現像バイアス値を特定する。 Next, the adhesion amount of each color toner pattern in each toner patch is calculated from the output voltage of the optical sensor 151 when each color toner patch is detected and the adhesion amount conversion algorithm, and the image forming condition is based on the calculated adhesion amount. Adjust. Specifically, a function (y = ax + b) indicating a straight line graph is calculated by regression analysis based on the result of detecting the toner adhesion amount on the toner patch and the development potential when each toner patch is imaged. Then, an appropriate development bias value is calculated by substituting a target value of image density into this function, and development bias values for Y, M, C, and K are specified.
メモリ内には、数十通りの現像バイアス値と、それぞれに個別に対応する適切なドラム帯電電位とが予め関連付けられている作像条件データテーブルが格納されている。各プロセスユニット6Y,M,C,Kについて、それぞれこの作像条件テーブルの中から、特定した現像バイアス値に最も近い現像バイアス値を選び出し、これに関連付けられたドラム帯電電位を特定する。
The memory stores an image forming condition data table in which several tens of development bias values and appropriate drum charging potentials individually corresponding to the values are associated in advance. For each of the
また、本プリンタは、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、色ずれ量補正処理も実施するようになっている。そして、この色ずれ量補正処理において、中間転写ベルト8の幅方向の一端部と他端部とにそれぞれ、図4に示すようなシェブロンパッチPVと呼ばれるY,M,C,Kの各色トナー像からなる色ずれ検知用画像を形成する。シェブロンパッチPVは、図4に示すように、Y,M,C,Kの各色のトナー像を主走査方向から約45[°]傾けた姿勢で、副走査方向であるベルト移動方向に所定ピッチで並べたラインパターン群である。このシェブロンパッチPVの付着量は、0.3[mg/cm2]ほどである。 The printer also performs color misregistration correction processing when the power is turned on or whenever a predetermined number of prints are performed. In this color misregistration amount correction processing, Y, M, C, and K color toner images called chevron patches PV as shown in FIG. 4 are respectively provided at one end and the other end of the intermediate transfer belt 8 in the width direction. An image for color misregistration detection is formed. As shown in FIG. 4, the chevron patch PV has a predetermined pitch in the belt moving direction, which is the sub-scanning direction, with the toner images of each color of Y, M, C, and K inclined by about 45 [°] from the main scanning direction. Is a line pattern group arranged in. The amount of the chevron patch PV attached is about 0.3 [mg / cm 2 ].
中間転写ベルト8の幅方向の両端部にそれぞれ形成したシェブロンパッチPV内の各色トナー像を検知することで、各色トナー像における主走査方向(感光体軸線方向)の位置、副走査方向(ベルト移動方向)の位置、主走査方向の倍率誤差、主走査方向からのスキューをそれぞれ検出する。ここで言う主走査方向とは、ポリゴンミラーでの反射に伴ってレーザー光が感光体表面上で位相する方向を示している。このようなシェブロンパッチPV内のY,M,Cトナー像について、Kトナー像との検知時間差を光学センサ151で読み取っていく。同図では、紙面上下方向が主走査方向に相当し、左から順に、Y,M,C,Kトナー像が並んだ後、これらとは姿勢が90[°]異なっているK,C,M,Yトナー像が更に並んでいる。基準色となるKとの検出時間差tyk、tmk、tckについての実測値と理論値との差に基づいて、各色トナー像の副走査方向のズレ量、即ちレジストズレ量を求める。そして、そのレジストズレ量に基づいて、不図示の光書込ユニットのポリゴンミラー1面おき、即ち、1走査ラインピッチを1単位として、感光体1に対する光書込開始タイミングを補正して、各色トナー像のレジストズレを低減する。また、ベルト両端部間での副走査方向ズレ量の差に基づいて、各色トナー像の主走査方向からの傾き(スキュー)を求める。そして、その結果に基づいて、光学系反射ミラーの面倒れ補正を実施して、各色トナー像のスキューズレを低減する。以上のように、シェブロンパッチPV内における各トナー像を検知したタイミングに基づいて光書込開始タイミングや面倒れを補正してレジストズレやスキューズレを低減する処理が、色ずれ補正処理である。このような色ずれ補正処理により、温度変化などで各色トナー像の中間転写ベルト8に対する形成位置が経時的にずれていくことに起因する画像の色ずれの発生を抑えることができる。
By detecting each color toner image in the chevron patch PV formed at both ends in the width direction of the intermediate transfer belt 8, the position of each color toner image in the main scanning direction (photoconductor axial direction), the sub-scanning direction (belt movement) Direction) position, magnification error in the main scanning direction, and skew from the main scanning direction. The main scanning direction here refers to the direction in which the laser light is phased on the surface of the photosensitive member as it is reflected by the polygon mirror. For such Y, M, C toner images in the chevron patch PV, the optical sensor 151 reads the detection time difference from the K toner image. In the figure, the vertical direction of the paper surface corresponds to the main scanning direction, and after the Y, M, C, and K toner images are arranged in order from the left, the postures are different from those by 90 [°]. , Y toner images are further arranged. Based on the difference between the actual measurement value and the theoretical value of the detection time differences tyk, tmk, and tck with respect to K as the reference color, the shift amount in the sub-scanning direction of each color toner image, that is, the registration shift amount is obtained. Then, on the basis of the amount of registration deviation, the optical writing start timing for the
また、低画像面積の画像形成動作が続くと、現像装置内に長時間とどまりつづける古いトナーが増えてくるため、トナー帯電特性が劣化し画像形成に用いると画像品質が悪くなる(現像能力低下、転写性低下)。このような古いトナーが現像装置内に滞留しないように一定のタイミングで感光体1の非画像領域に吐き出させ、吐き出し後にトナー濃度が低下した現像装置に新しいトナーを補給して現像装置内をリフレッシュするリフレッシュモードを備えている。
Further, if the image forming operation with a low image area continues, the amount of old toner that stays in the developing device for a long time increases, so that the toner charging characteristics deteriorate and the image quality deteriorates when used for image formation (development capability decreases, Transferability decline). In order to prevent such old toner from staying in the developing device, the toner is discharged to a non-image area of the
不図示の制御部は、各現像装置5Y,M,C,Kのトナー消費量と、各現像装置5Y,M,C,Kの動作時間とを記憶しておき、所定のタイミングで、現像装置の所定期間の動作時間に対して、トナー消費量が閾値以下である否かを各現像装置について調べ、閾値以下の現像装置について、リフレッシュモードを実行する。 A control unit (not shown) stores the toner consumption amount of each developing device 5Y, M, C, K and the operation time of each developing device 5Y, M, C, K, and at a predetermined timing, the developing device. Whether or not the toner consumption amount is equal to or less than the threshold value for the operation time of the predetermined period is checked for each developing device, and the refresh mode is executed for the developing device equal to or less than the threshold value.
リフレッシュモードが実行されると、図5に示すように、感光体の紙間に対応する非画像形成領域にトナー消費パターン(a)が作成され、中間転写ベルト8に転写される。トナー消費パターン(a)の付着量は、現像装置の所定期間の動作時間に対するトナー消費量に基づき決定され、単位面積当りの最大付着量が、1.0[mg/cm2]ほどになることがある。また、中間転写ベルト8に転写されたトナー消費パターンのトナーQ/d分布を測定すると、ほぼ正規帯電極性に揃っている。 When the refresh mode is executed, as shown in FIG. 5, a toner consumption pattern (a) is created in the non-image forming area corresponding to the space between the sheets of the photoconductor and transferred to the intermediate transfer belt 8. The adhesion amount of the toner consumption pattern (a) is determined based on the toner consumption amount with respect to the operation time of the developing device for a predetermined period, and the maximum adhesion amount per unit area is about 1.0 [mg / cm 2 ]. There is. Further, when the toner Q / d distribution of the toner consumption pattern transferred to the intermediate transfer belt 8 is measured, it is almost aligned with the normal charging polarity.
中間転写ベルト8に形成された各色階調パターン、シェブロンパッチ、トナー消費パターンは、ベルトクリーニング装置100によって回収される。このとき、ベルトクリーニング装置100は、大量のトナーを中間転写ベルト8から除去しなければならない。しかしながら、従来の極性制御手段とクリーニングブラシローラとからなるクリーニング装置や、正極性のトナーを除去するクリーニングブラシローラと、負極性のトナーを除去するクリーニングブラシローラとを備えたクリーニング装置では、各色階調パターン、シェブロンパッチ、トナー消費パターンなどの未転写のトナー像を一度で除去することができなかった。このような場合には、クリーニングしきれなかった中間転写ベルト8上トナーが次のプリント動作時に記録紙上に転写され、異常画像となる場合があった。
Each color gradation pattern, chevron patch, and toner consumption pattern formed on the intermediate transfer belt 8 are collected by the
そこで、本プリンタのベルトクリーニング装置100においては、各色階調パターン、シェブロンパッチ、トナー消費パターンなどの未転写のトナー像を一度で除去することができるよう構成している。以下に、具体的説明をする。
Therefore, the
図6は、本プリンタの特徴点であるベルトクリーニング装置100とその周囲とを拡大して示す拡大構成図である。
FIG. 6 is an enlarged configuration diagram showing the
図6において、ベルトクリーニング装置100は、中間転写ベルト8上の未転写のトナー像を大まかに除去するためのプレクリーニング部100aと、中間転写ベルト8上の正規帯電極性(負極性)とは逆極性(正極性)に帯電したトナーを除去する逆帯電トナークリーニング部100bと、中間転写ベルト8上の正規帯電極性に帯電したトナーを除去する正規帯電トナークリーニング部100cとを備えている。また、画像形成装置本体に備えられた不図示の廃トナータンクに搬送するための搬送手段としての搬送スクリュ110が備えられている。
In FIG. 6, the
プレクリーニング部100aには、プレクリーニングブラシ部材たるプレクリーニングブラシローラ101を有している。また、プレクリーニングブラシローラ101に付着したトナーを回収するプレ回収部材としてのプレ回収ローラ102、プレ回収ローラ102に当接してローラ表面からトナーを掻き取るプレ掻き取り部材としてのプレ掻き取りブレード103を有している。
The pre-cleaning unit 100a has a
未転写のトナー像を構成するトナーのほとんどは、正規帯電極性(負極性)に帯電しているので、正規帯電極性とは逆極性(正極性)の電圧をプレクリーニングブラシローラ101に印加して、中間転写ベルト8上の負極性トナーを静電的除去するよう構成されている。また、プレ回収ローラ102には、プレクリーニングブラシローラ101よりも大きな正極性の電圧が印加されている。ベルトクリーニング装置100においては、未転写トナー像の90[%]が、プレクリーニングブラシローラ101により除去されるよう、プレクリーニングブラシローラ101に印加する電圧などが設定されている。
Since most of the toner constituting the untransferred toner image is charged with a normal charging polarity (negative polarity), a voltage having a polarity (positive polarity) opposite to the normal charging polarity is applied to the
逆帯電トナークリーニング部100bは、プレクリーニング部100aよりも中間転写ベルト8移動方向下流側に配置され、トナーの正規帯電極性(負極性)とは逆極性(正極性)に帯電したトナーを静電的に除去する逆帯電トナークリーニングブラシ部材たる逆帯電トナークリーニングブラシローラ104を有している。また、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104に付着した逆帯電トナーを回収する逆帯電トナー回収部材としての逆帯電トナー回収ローラ105、逆帯電トナー回収ローラ105に当接してローラ表面から逆帯電トナーを掻き取る逆帯電トナー掻き取り部材としての逆帯電トナー掻き取りブレード106を備えている。逆帯電トナークリーニングブラシローラ104には、負極性の電圧が印加されており、逆帯電トナー回収ローラ105には、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104よりも大きな負極性の電圧が印加されている。また、この逆帯電トナークリーニング部100bは、中間転写ベルト8上のトナーに負極性の電荷を付与して、中間転写ベルト8上のトナーの帯電極性を、正規帯電極性(負極性)に揃える極性制御手段としての機能も有している。
The reversely charged
正規帯電トナークリーニング部100cは、逆帯電トナークリーニング部100bよりも中間転写ベルト8移動方向下流側に配置され、正規帯電極性に帯電したトナーを静電的に除去する正規帯電トナークリーニングブラシ部材たる正規帯電トナークリーニングブラシローラ107を有している。また、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107に付着した正規帯電トナーを回収する正規帯電トナー回収部材としての正規帯電トナー回収ローラ108、正規帯電トナー回収ローラ108に当接してローラ表面から正規帯電トナーを掻き取る正規帯電トナー掻き取り部材としての正規帯電トナー掻き取りブレード109を備えている。正規帯電トナークリーニングブラシローラ107には、正極性の電圧が印加されており、正規帯電トナー回収ローラ108には、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107よりも大きな負極性の電圧が印加されている。
The regular charging
図6に示すように、各クリーニング部100a,100b,100cには、クリーニングブラシローラ101,104,107に電圧を印加するためのクリーニング電源部130,132,134と、回収ローラ102,105,108に電圧を印加するための回収電源部131,133,135を備えている。各クリーニング電源部130,132,134は、電源130a,132a,134aと、電圧を検知するための電圧検知部130b,132b,134bとを有している。また、各回収電源部131,133,135も、電源131a,133a,135aと、電圧を検知するための電圧検知部131b,133b,135bとを備えている。
As shown in FIG. 6, the
また、ベルトクリーニング装置100には、トナーの飛散を防ぐためのポリウレタンのシールが備えられている。プレクリーニング部100aの上流には第一入口シール111aが配置されている。また、逆帯電トナークリーニング部100bの上流には第二入口シール111bが配置されている。また、正規帯電トナークリーニング部の上流には第三入口シール111cが配置されている。これら各入口シールは中間転写ベルトに接触して配置されている。これら入口シールを各クリーニング部上流に配置することにより、各クリーニング部に溜まったトナーが上流にもれるのを防止できる。
Further, the
また、ベルトクリーニング装置100の出口部には、絶縁シール部材114が設けられている。これにより、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107から周囲へのトナー飛散を抑制することができる。
In addition, an insulating
また、第一入口シール111a、第二入口シール111b、第三入口シール111c及び絶縁シール部材114は周囲とのリーク防止の機能も担っている。
The
各クリーニングブラシローラ101,104,107は、回転自在に支持される金属製の回転軸部材と、これの周面に立設せしめられた複数の起毛からなるブラシ部とを具備しており、外径がφ15〜17[mm]である。起毛は、内部が導電性カーボンなどの導電性材料からなり、表面部がポリエステルなどの絶縁性材料からなる二層構造の芯鞘構造となっている。これにより、芯は、クリーニングブラシローラに印加された電圧とほぼ同じ電位になり、トナーを起毛表面に静電的に引き付けることができる。その結果、中間転写ベルト8上のトナーは、クリーニングブラシローラに印加された電圧の作用によって起毛に静電的に付着する。また、各クリーニングブラシローラ101,104,107の起毛を、導電性繊維のみで構成してもよい。また、回転軸部材の法線方向に対して傾斜した姿勢で植毛されたいわゆる斜毛にしてもよい。また、プレクリーニングブラシローラ101、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107の起毛を芯鞘構造とし、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104の起毛を導電性繊維のみで構成してもよい。逆帯電トナークリーニングブラシローラ104の起毛を導電性繊維のみで構成することで、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104からトナーへの電荷注入が発生しやすくなる。よって、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104によって、中間転写ベルト8上のトナーを良好に負極性に揃えることができる。一方、プレクリーニングブラシローラ101、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107の起毛を芯鞘構造とすることによって、トナーへの電荷注入を抑制することができ、中間転写ベルト8上のトナーが正極性に帯電するのを抑制する。これにより、プレクリーニングブラシローラ101、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107で、静電的に除去できないトナーが生じるのを抑制できる。
Each of the cleaning
また、各クリーニングブラシローラ101,104,107は、中間転写ベルト8に対し1[mm]食い込ませており、図示しない駆動手段によって、当接位置で起毛が、中間転写ベルト8移動方向とは逆方向(カウンター方向)に移動するよう回転する。当接位置において、起毛をカウンター方向に移動するよう回転させることで、クリーニングブラシローラと中間転写ベルト8との線速差を大きくすることができる。これにより、中間転写ベルト8のある箇所が、クリーニングブラシローラとの当接範囲を抜けるまでの間における起毛との接触確率が増え、良好に中間転写ベルト8からトナーを除去することができる。
Further, each cleaning
ベルトクリーニング装置100においては、各回収ローラ102,105,108として、ステンレス鋼(SUS)ローラを用いた。なお、各回収ローラ102,105,108は、ブラシローラに付着したトナーを起毛と回収ローラとの電位勾配によってブラシから回収ローラに転位させる機能さえ発揮できれば、どのような材料からなっていてもかまわない。例えば、各回収ローラ102,105,108を導電性芯金に数[μm]〜100[μm]の高抵抗弾性チューブを被せたり、あるいはさらに絶縁コーティングしたりして、ローラ抵抗をlogR=12〜13[Ω]にしたものを用いてもよい。各回収ローラ102,105,108として、ステンレス鋼(SUS)ローラを用いることにより、コストダウンや印加電圧を低く抑えることができ、省電力化を図ることができるというメリットがある。一方、ローラ抵抗をlogR=12〜13[Ω]にすることによって、回収ローラへの回収時におけるトナーへの電荷注入を抑制し、トナーが回収ローラの印加電圧の極性と同極性になり、トナー回収率が低下するのを抑制することができる。
In the
正規帯電トナークリーニング部100cは、逆帯電トナークリーニング部100bよりも中間転写ベルト8移動方向下流側に配置され、正規帯電極性に帯電したトナーを静電的に除去する正規帯電トナークリーニングブラシ部材たる正規帯電トナークリーニングブラシローラ107を有している。また、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107に付着した正規帯電トナーを回収する正規帯電トナー回収部材としての正規帯電トナー回収ローラ108、正規帯電トナー回収ローラ108に当接してローラ表面から正規帯電トナーを掻き取る正規帯電トナー掻き取り部材としての正規帯電トナー掻き取りブレード109を備えている。正規帯電トナークリーニングブラシローラ107には、正極性の電圧が印加されており、正規帯電トナー回収ローラ108には、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107よりも大きな負極性の電圧が印加されている。
The regular charging
また、ブラシローラに付着したトナーを回収するのに各ブラシローラにフリッカーを接触配置するのもよい。フリッカーによってクリーニングブラシローラについたトナーを弾き飛ばしてブラシ上に残ったトナーを静電的に回収ローラへ移動させる方がブラシに残るトナー量は減少するのでブラシ自体のクリーニング性は向上する。 Further, a flicker may be disposed in contact with each brush roller in order to collect the toner adhering to the brush roller. When the toner on the cleaning brush roller is blown off by the flicker and the toner remaining on the brush is electrostatically moved to the collecting roller, the amount of toner remaining on the brush is reduced, so that the cleaning performance of the brush itself is improved.
次に、プレクリーニングブラシローラ101とプレクリーニング対向ローラ13、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104と逆帯電トナークリーニング対向ローラ14、及び、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107と正規帯電トナークリーニング対向ローラ15の配置関係について説明する。各クリーニング部100a,100b,100cにおける各クリーニングブラシローラ101,104,107と各クリーニング対向ローラ13,14,15との配置関係は同じであるので、以下の説明では、プレクリーニングブラシローラ101とプレクリーニング対向ローラ13との配置関係を例にして説明する。
Next, the
また、プレクリーニング対向ローラ13は、φ14[mm]のアルミローラであり、中間転写ベルト8と自らの表面との摩擦力で従動回転する。また、プレクリーニング対向ローラ13は、アースに接続されている。
The
各クリーニングブラシローラ101,104,107の条件は、次の通りである。
・ブラシ材質:導電性ポリエステル(繊維内部に導電性カーボンを内包し、繊維表面はポリエステル、いわゆる芯鞘構造)
・ブラシ抵抗:106〜108[Ω]
・ブラシ植毛密度:10万[本/inch2]
・ブラシ繊維径:約25〜35[μm]
・ブラシ先端の毛倒れ処理:あり
・ブラシ径φ:15〜17[mm]
The conditions of the cleaning
・ Brush material: Conductive polyester (Contains conductive carbon inside the fiber, the fiber surface is polyester, so-called core-sheath structure)
Brush resistance: 10 6 to 10 8 [Ω]
・ Brush flocking density: 100,000 [lines / inch 2 ]
・ Brush fiber diameter: about 25 to 35 [μm]
-Brush tipping treatment: Yes-Brush diameter φ: 15-17 [mm]
プレクリーニングブラシローラ101への印加電圧は、中間転写ベルト8に大量のトナーが付着している未転写トナー像が入力されたとき、良好なクリーニング性能が得られるように設定されている。また、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104は、中間転写ベルト8上のトナーへ電荷が注入されるよう高めに設定されている。また、ブラシ植毛密度、ブラシ抵抗、繊維径、印加電圧、繊維種類、ブラシ繊維喰込量はシステムによって最適化できるため、これに限らない。また、使用できる繊維の種類としては、ナイロン、アクリル、ポリエステルなどがある。
The applied voltage to the
各回収ローラ102,105,108の条件は、次のとおりである。
・回収ローラ芯金材質:SUS303−G8
・プレ回収ローラ102の表面粗さRa:1.6
・逆帯電トナー回収ローラ105の表面粗さRa:0.4
・正規帯電トナー回収ローラ108の表面粗さRa:0.8
回収ローラ材質、ブラシ繊維喰込量、印加電圧、表面粗さRaはシステムによって最適化できるため、これに限らない。
The conditions of each
・ Recovery roller core material: SUS303-G8
-Surface roughness Ra of the pre-collection roller 102: 1.6
-Surface roughness Ra of reversely charged toner collecting roller 105: 0.4
-Regularly charged
The collection roller material, brush fiber biting amount, applied voltage, and surface roughness Ra can be optimized by the system, and are not limited thereto.
各掻き取りブレード103,106,109の条件は次の通りである。
・ブレード当接角度:20[°]
・ブレード厚み:0.08[mm]
・ブレード材質:SUS304H
・プレ回収ローラへのブレード線圧:69[gf/cm]
・逆帯電トナー回収ローラへのブレード線圧:32[gf/cm]
・正規帯電トナー回収ローラへのブレード線圧:46[gf/cm]
ブレード当接角度、ブレード厚み、回収ローラへの線圧は、システムによって最適化できるため、これに限らない。
The conditions of each
・ Blade contact angle: 20 [°]
・ Blade thickness: 0.08 [mm]
・ Blade material: SUS304H
-Blade linear pressure on pre-collection roller: 69 [gf / cm]
-Blade linear pressure on the reversely charged toner collecting roller: 32 [gf / cm]
-Blade linear pressure on the regular charged toner collection roller: 46 [gf / cm]
The blade contact angle, the blade thickness, and the linear pressure on the collection roller can be optimized by the system, and are not limited thereto.
次にベルトクリーニング装置100のクリーニング動作について説明する。
図6に示すように、2次転写部を通過した転写残トナーおよび未転写トナー像は第一入口シール111aの当接部を越え、プレクリーニングブラシローラ101の位置に中間転写ベルト8の回転により移送される。プレクリーニングブラシローラ101には、トナーの正規帯電極性とは逆極性(正極性)の電圧が印加されており、中間転写ベルト8とプレクリーニングブラシローラ101の表面電位との電位差で形成される電界により、中間転写ベルト8上の負極性に帯電したトナーを静電的に吸着してプレクリーニングブラシローラ101へ移動させる。プレクリーニングブラシローラ101に移動した負極性のトナーは、プレクリーニングブラシローラ101よりも値が大きな正極性の電圧が印加されたプレ回収ローラ102との当接位置まで移送される。そして、プレクリーニングブラシローラ101の表面電位とプレ回収ローラ102の表面電位との電位差で形成される電界により、プレクリーニングブラシローラ101上に移動したトナーを静電的に吸着してプレ回収ローラ102上へ移動させ、プレ回収ローラ102に移動した負極性のトナーは、プレ掻き取りブレード103によりプレ回収ローラ表面から掻き落とされる。プレ掻き取りブレード103により掻き落とされたトナーは、搬送スクリュ110で装置外に排出される。
Next, the cleaning operation of the
As shown in FIG. 6, the untransferred toner image and the untransferred toner image that have passed through the secondary transfer portion pass through the contact portion of the
本実施形態では、画像形成装置起動時の、画像形成する前のタイミングで各クリーニングブラシローラ及び各回収ローラに印加する電圧を決定する。ただし、印加電圧を決定するタイミングはこれに限らず、画像形成後から次の画像形成前までの準備動作中でも良い。 In this embodiment, the voltage to be applied to each cleaning brush roller and each collection roller is determined at the timing before image formation when the image forming apparatus is activated. However, the timing for determining the applied voltage is not limited to this, and it may be during a preparatory operation from after image formation to before the next image formation.
本実施形態ではプレクリーニングブラシローラ101の電源出力方法は転写残トナーが入力される場合と、リフレッシュモード時等の未転写トナーが入力される場合との少なくとも2通りある。 In the present embodiment, there are at least two power output methods for the pre-cleaning brush roller 101: a case where residual transfer toner is input and a case where non-transferred toner is input in a refresh mode or the like.
まず、転写残トナーを除去する転写残トナークリーニングモードを実行する場合の電源出力の方法を示す。
転写残トナーをクリーニングするときに、プレクリーニングブラシローラ101及びプレ回収ローラ102に印加する電圧を決定する。まず、所定のタイミングで、不図示の制御部で電源131aを定電流制御してプレ回収ローラ102に20[μA]の電流を流すとともに、前記制御部で電源130aを定電流制御してプレクリーニングブラシローラ101に10[μA]の電流を流して、プレクリーニングブラシローラ101とプレ回収ローラ102とに合わせて30[μA]の電流を流す。そして、その時の電圧を電圧検知部130b,131bにより検知し、それをプレクリーニングブラシローラ101とプレ回収ローラ102それぞれに印加する電圧として決定する。このように決定した電圧を、転写残トナーをクリーニングするときに、前記制御部で定電圧制御された電源130aからプレクリーニングブラシローラ101に印加し、前記制御部で定電圧制御された電源131aからプレ回収ローラ102に印加する。
First, a power output method when executing a transfer residual toner cleaning mode for removing transfer residual toner will be described.
A voltage to be applied to the
ここで、プレクリーニングブラシローラ101及びプレ回収ローラ102に印加する電圧を決定するときに流す電流の値は、予め実験により求めた値である。プレクリーニングブラシローラ101に流す電流の値は、転写残トナーが付着した中間転写ベルト8−プレクリーニングブラシローラ101間でクリーニングに最適な電流が流れる電圧を、転写残トナーのないプレクリーニングブラシローラ101に印加したとき、プレクリーニングブラシローラ101−中間転写ベルト8間に流れた電流値である。また、プレ回収ローラ102に流す電流の値は、転写残トナーが付着した状態のプレクリーニングブラシローラ101−プレ回収ローラ102間で回収に最適な電流が流れたときの電圧をプレ回収ローラ102に印加したとき、転写残トナーがないプレクリーニングブラシローラ101−プレ回収ローラ102間に流れた電流値である。
Here, the value of the current that flows when determining the voltage to be applied to the
次に、未転写トナーを除去する未転写トナークリーニングモードを実行する場合の電源出力の方法を示す。
未転写トナーをクリーニングするときに、不図示の制御部で電源131aを定電流制御してプレ回収ローラ102に45[μA]の電流を流すとともに、前記制御部で電源130aを定電流制御してプレクリーニングブラシローラ101に15[μA]の電流を流して、プレクリーニングブラシローラ101とプレ回収ローラ102とに合わせて60[μA]の電流を流す。
Next, a power output method in the case of executing an untransferred toner cleaning mode for removing untransferred toner will be described.
When cleaning the untransferred toner, the control unit (not shown) controls the
ここでのプレクリーニングブラシローラ101とプレ回収ローラ102との合計の電流が、未転写トナーのクリーニング時にプレクリーニングブラシローラ101から中間転写ベルト8へと流れる電流としている。なお、このプレクリーニングブラシローラ101から中間転写ベルト8へ流れる電流がクリーニング性に大きく影響することがわかっている。そのため、前記制御部でプレクリーニングブラシローラ101から中間転写ベルト8に流れる電流を検知し、最適な電流が流れるように電源130aや電源131aを制御することで、良好なクリーニング性を得ることができる。
The total current of the
ここで、プレクリーニングブラシローラ101及びプレ回収ローラ102に流す電流の値は、予め実験により求めた値である。プレクリーニングブラシローラ101に流す電流の値は、未転写トナーが付着した中間転写ベルト8−プレクリーニングブラシローラ101間でクリーニングに最適な電流が流れる電圧を、未転写トナーのないプレクリーニングブラシローラ101に印加したとき、プレクリーニングブラシローラ101−中間転写ベルト8間に流れた電流値である。また、プレ回収ローラ102に流す電流の値は、未転写トナーが付着した状態のプレクリーニングブラシローラ101−プレ回収ローラ102間で回収に最適な電流が流れたときの電圧をプレ回収ローラ102に印加したとき、未転写トナーがないプレクリーニングブラシローラ101−プレ回収ローラ102間に流れた電流値である。
Here, the value of the current passed through the
また、次のような方法でプレクリーニングブラシローラ101やプレ回収ローラ102の電源出力を設定しても良い。
Further, the power output of the
まず、転写残トナーを除去する転写残トナークリーニングモードを実行する場合の電源出力の方法を示す。
所定のタイミングで、プレ回収ローラ102にプレクリーニングブラシローラ101の電圧よりも+400[V]大きい電圧がかかるようにしつつ、前記制御部で定電流制御された電源130a及び電源131aからプレクリーニングブラシローラ101とプレ回収ローラ102とに合わせて30[μA]の電流を流す。そして、その時の電圧を電圧検知部130b,131bにより検知し、それをプレクリーニングブラシローラ101とプレ回収ローラ102それぞれに印加する電圧として決定する。このように決定した電圧を、転写残トナーをクリーニングするときに、前記制御部で定電圧制御された電源130aからプレクリーニングブラシローラ101に印加し、前記制御部で定電圧制御された電源131aからプレ回収ローラ102に印加する。
First, a power output method when executing a transfer residual toner cleaning mode for removing transfer residual toner will be described.
At a predetermined timing, the
次に、未転写トナーを除去する未転写トナークリーニングモードを実行する場合の電源出力の方法を示す。
未転写トナーをクリーニングするときに、プレ回収ローラ102にプレクリーニングブラシローラ101の電圧よりも+400[V]大きい電圧がかかるようにして、前記制御部で定電流制御された電源130a及び電源131aからプレクリーニングブラシローラ101とプレ回収ローラ102とに合わせて60[μA]の電流を流す。このようにプレクリーニングブラシローラ101とプレ回収ローラ102との合計の電流が、未転写トナーのクリーニング時にプレクリーニングブラシローラ101から中間転写ベルト8へと流れる電流としている。
Next, a power output method in the case of executing an untransferred toner cleaning mode for removing untransferred toner will be described.
When cleaning the untransferred toner, the
このとき、リフレッシュモードの画像については、長方形形状で具体的な形は直前の画像面積から計算される。主走査方向(長手方向)の長さは260[mm]で一定である。上述したような定電流制御を行う場合、長手方向の長さを一定にしておかないと非画像部への電流流れ込みが変化し、トナー像に適切なクリーニング電界がかからなくなる。その結果クリーニング不良が発生してしまう。 At this time, the refresh mode image has a rectangular shape and a specific shape is calculated from the immediately preceding image area. The length in the main scanning direction (longitudinal direction) is constant at 260 [mm]. When performing the constant current control as described above, if the length in the longitudinal direction is not constant, the current flow into the non-image portion changes, and an appropriate cleaning electric field is not applied to the toner image. As a result, cleaning failure occurs.
このようにプレクリーニングブラシローラ101とプレ回収ローラ102に印加する電圧印加方法を、転写残トナークリーニング時とリフレッシュモード時等の未転写トナークリーニング時とで変化させている。リフレッシュモード時には入力されるトナーの長手方向の画像距離は一定なので、一定のクリーニング電流を流していればよい。このため、プレクリーニングブラシローラ101の周方向において、局所的な毛倒れなど抵抗ムラが発生した場合や中間転写体の周方向に抵抗ムラが発生した場合においても一定の電流を流すことにより良好にクリーニングが可能となる。このほかにも、初期的にプレクリーニングブラシローラ101と芯金を接着している接着剤の接着ムラのため周方向に抵抗ムラが起こったときなどでも効果を発揮する。また、印加電圧の制御時間の短縮にもつながるし、短期的なシステムの抵抗変動が起こったときにでも一定の電流が流れることによって常に最適なクリーニング動作を行うことが可能となる。
As described above, the voltage application method applied to the
なお、転写残トナーは中間転写ベルト8上における画像面積がばらばらなため、中間転写ベルト8とプレクリーニングブラシローラ101との間に一定の電流が流れるように定電流制御されたバイアスをプレクリーニングブラシローラ101に印加すると、中間転写ベルト8上の画像部よりも抵抗の小さい非画像部に電流が流れ易いため、トナーを除去する電流が不足してトナーに適切なクリーニング電界がかからなくなり、その結果、クリーニング不良が発生してしまう。そのため、本実施形態では、上述したように、中間転写ベルト8とプレクリーニングブラシローラ101との間に最適なクリーニング電流が流れる電圧を予め決定し、その決定した電圧を中間転写ベルト8上の転写残トナーを除去するときに定電圧制御でプレクリーニングブラシローラ101に印加して、中間転写ベルト8上の転写残トナーを除去することにより、良好なクリーニング性を得ている。
The transfer residual toner has a different image area on the intermediate transfer belt 8, and therefore a bias that is constant current controlled so that a constant current flows between the intermediate transfer belt 8 and the
次に、プレクリーニングブラシローラ101により除去できなかった中間転写ベルト8上の未転写トナー像の負極性トナーや正極性トナー、正極性の転写残トナーは、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104の位置に移送される。
Next, the negative toner, the positive toner, and the positive transfer residual toner of the untransferred toner image on the intermediate transfer belt 8 that could not be removed by the
逆帯電トナークリーニングブラシローラ104には、トナーの正規帯電極性と同極性(負極性)の電圧が印加されており、中間転写ベルト8と逆帯電トナークリーニングブラシローラ104表面電位との電位差で形成される電界により、中間転写ベルト8上の正極性に帯電したトナーを静電的に吸着して逆帯電トナークリーニングブラシローラ104へ移動させる。また、これと同時に、電荷注入や放電により、中間転写ベルト8上のトナーの極性を負極性に揃える。
The reversely charged toner cleaning
逆帯電トナークリーニングブラシローラ104に移動した正極性のトナーは、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104よりも値が大きな負極性の電圧が印加された逆帯電トナー回収ローラ105との当接位置まで移送される。そして、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104の表面電位と逆帯電トナー回収ローラ105の表面電位との電位差で形成される電界により、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104上に移動したトナーを静電的に吸着して逆帯電トナー回収ローラ105上へ移動させる。
The positive polarity toner that has moved to the reversely charged toner cleaning
逆帯電トナー回収ローラ105に移動した正極性のトナーは、逆帯電トナー掻き取りブレード106により回収ローラ表面から掻き落とされる。
The positive toner moved to the reversely charged
逆帯電トナークリーニングブラシローラ104及び逆帯電トナー回収ローラ105に印加する電圧を決定する。
The voltage applied to the reversely charged toner cleaning
なお、本実施形態では中間転写ベルト8が352[mm/sec]で回転しており、またプレクリーニングブラシローラ101と逆帯電トナークリーニングブラシローラ104との中間転写ベルト移動方向の距離は20[mm]である。そして、本実施形態では、プレクリーニングブラシローラ101及びプレ回収ローラ102に印加する電圧が決定してから20[mm]÷352[mm/sec]=0.06[sec]以降に、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104及び逆帯電トナー回収ローラ105に印加する電圧を決定することにする。この時、プレクリーニングブラシローラ101及びプレ回収ローラ102には電圧を印加し続けたままである。こうすることによって、プレクリーニングブラシローラ101及びプレ回収ローラ102から中間転写ベルト8に付与された電荷による影響も考慮された上で、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104及び逆帯電トナー回収ローラ105に印加する電圧を決定することができる。
In this embodiment, the intermediate transfer belt 8 rotates at 352 [mm / sec], and the distance in the intermediate transfer belt moving direction between the
転写残トナークリーニングモードや未転写トナークリーニングモードを実行する場合の電源出力の方法を示す。
まず、転写残トナーや未転写トナーをクリーニングするときに、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104及び逆帯電トナー回収ローラ105に印加する電圧を決定する。所定のタイミングで、不図示の制御部で電源133aを定電流制御して逆帯電トナー回収ローラ105に−20[μA]の電流を流すとともに、前記制御部で電源132aを定電流制御して逆帯電トナークリーニングブラシローラ104に−7[μA]の電流を流して、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104と逆帯電トナー回収ローラ105とに合わせて−27[μA]の電流を流す。そして、その時の電圧を電圧検知部132b,133bにより検知し、それを逆帯電トナークリーニングブラシローラ104と逆帯電トナー回収ローラ105それぞれに印加する電圧として決定する。このように決定した電圧を、転写残トナーや未転写トナーをクリーニングするときに、前記制御部で定電圧制御された電源132aから逆帯電トナークリーニングブラシローラ104に印加し、前記制御部で定電圧制御された電源133aから逆帯電トナー回収ローラ105に印加する。
A method of outputting power when executing the transfer residual toner cleaning mode and the non-transfer toner cleaning mode will be described.
First, a voltage to be applied to the reversely charged toner cleaning
次に、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104により負極性にシフトしたトナーや、プレクリーニングブラシローラ101により除去できなかった負極性のトナーが、中間転写ベルト8の回転によって正規帯電トナークリーニングブラシローラ107に移送される。なお、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107へ移送されるトナーは、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104により負極性に極性制御されている。また、プレクリーニングブラシローラ101や逆帯電トナークリーニングブラシローラ104によって中間転写ベルト8上のトナーは、ほとんど除去されている。そのため、この正規帯電トナークリーニングブラシローラ107へ移送されるトナーは、ごく少量である。
Next, the toner that has been shifted to the negative polarity by the reversely charged toner cleaning
正規帯電トナークリーニングブラシローラ107へ移送された負極性に揃えられ、ごく少量の中間転写ベルト8上のトナーは、トナーの正規帯電極性とは逆極性(正極性)の電圧が印加されている正規帯電トナークリーニングブラシローラ107に静電的に付着し、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107から正規帯電トナー回収ローラ108に回収され、正規帯電トナー掻き取りブレード109により、正規帯電トナー回収ローラ108から掻き落とされる。
Regularly charged toner cleaning
正規帯電トナークリーニングブラシローラ107及び正規帯電トナー回収ローラ108に印加する電圧を決定する。なお、本実施形態では逆帯電トナークリーニングブラシローラ104と正規帯電トナークリーニングブラシローラ107との中間転写ベルト移動方向の距離は20[mm]である。逆帯電トナークリーニングブラシローラ104および逆帯電トナー回収ローラ105に印加する電圧が決定してから20[mm]÷352[mm/sec]=0.06[sec]以降に正規帯電トナークリーニングブラシローラ107および正規帯電トナー回収ローラ108に印加する電圧を決定することにする。この時、プレクリーニングブラシローラ101及びプレ回収ローラ102、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104及び逆帯電トナー回収ローラ105には電圧は印加し続けたままである。こうすることによって、プレクリーニングブラシローラ101及びプレ回収ローラ102から中間転写ベルト8に付与された電荷による影響と、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104及び逆帯電トナー回収ローラ105から中間転写ベルト8に付与された電荷による影響が考慮された上で、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107及び正規帯電トナー回収ローラ108に印加する電圧を決定することができる。
The voltage to be applied to the normally charged toner cleaning
転写残トナークリーニングモードや未転写トナークリーニングモードを実行する場合の電源出力の方法を示す。
まず、転写残トナーや未転写トナーをクリーニングするときに、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107及び正規帯電トナー回収ローラ108に印加する電圧を決定する。所定のタイミングで、不図示の制御部で電源135aを定電流制御して正規帯電トナー回収ローラ108に13[μA]の電流を流すとともに、前記制御部で電源134aを定電流制御して正規帯電トナークリーニングブラシローラ107に6[μA]の電流を流して、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107と正規帯電トナー回収ローラ108とに合わせて19[μA]の電流を流す。そして、その時の電圧を電圧検知部134b,135bにより検知し、それを正規帯電トナークリーニングブラシローラ107と正規帯電トナー回収ローラ108それぞれに印加する電圧として決定する。このように決定した電圧を、転写残トナーや未転写トナーをクリーニングするときに、前記制御部で定電圧制御された電源134aから正規帯電トナークリーニングブラシローラ107に印加し、前記制御部で定電圧制御された電源135aから正規帯電トナー回収ローラ108に印加する。
A method of outputting power when executing the transfer residual toner cleaning mode and the non-transfer toner cleaning mode will be described.
First, a voltage to be applied to the regular charged toner cleaning
プレクリーニングブラシローラ101、プレ回収ローラ102、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104、逆帯電トナー回収ローラ105、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107、及び、正規帯電トナー回収ローラ108への印加電圧の決定を行う前記所定のタイミングは、転写材を所定枚数分通紙する毎に再計算されている。本実施形態では、前記所定枚数を100枚としているが、この枚数に限ったものではない。また、前記所定のタイミングとして、プリント動作終了時に再計算してもよいし、プリント動作前でもよい。その他、使用環境が変化したときや、長時間動作しなかったときも再計算される。
The voltage applied to the
このように、ベルトクリーニング装置100によれば、プレクリーニングブラシローラ101を設けることによって、プレクリーニングブラシローラ101で未転写のトナー像の大部分をしめる負極性のトナーが大まかに除去される。これにより、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104や正規帯電トナークリーニングブラシローラ107に入力されるトナー量を減らすことができる。中間転写ベルト移動方向最下流の正規帯電トナークリーニングブラシローラ107へ移送される中間転写ベルト8上のトナーは、プレクリーニングブラシローラ101や逆帯電トナークリーニングブラシローラ104で除去されなかったものであり、トナー量としては、ごく少量である。また、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104により負極性に揃えられたトナーである。よって、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107で、残りのトナーを良好に除去することができる。これにより、中間転写ベルト8に大量のトナーが付着している未転写トナー像でも、良好に中間転写ベルト8から除去することができる。
As described above, according to the
また、未転写トナー像よりもトナー量が少ない転写残トナーは、プレクリーニングブラシローラ101、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104、及び、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107によって良好に除去することができる。
Further, the transfer residual toner having a smaller amount of toner than the untransferred toner image can be satisfactorily removed by the
また、環境変化や経時劣化によって中間転写ベルト8や各クリーニングブラシローラ101,104,107の抵抗値がどちらか一方、もしくは両方とも変化してもクリーニングに最適な電圧を印加することが可能である。ただし、装置の構成や、中間転写ベルト8、各クリーニングブラシローラ101,104,107、各回収ローラ102,105,108の回転速度の変化によって、各クリーニングブラシローラ101,104,107や各回収ローラ102,105,108に流れるクリーニングに最適な電流値は異なるため、これに限らない。
Further, even if the resistance value of the intermediate transfer belt 8 or each of the cleaning
また、ベルトクリーニング装置100は、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104で中間転写ベルト8上の正極性のトナーを除去しているが、逆帯電トナークリーニング部100bをトナーの極性を負極性に揃える極性制御部に変更して、中間転写ベルト8上の正極性のトナーを除去しない構成としてもよい。この場合、プレクリーニングブラシローラ101を通過した中間転写ベルト8上のトナーは、極性制御部により、負極性に揃えられて、極性制御部よりも中間転写ベルト移動方向下流側の正規帯電トナークリーニングブラシローラ107へ移送される。そして、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107で、負極性のトナーを除去する。
Further, the
極性制御部で、中間転写ベルト8上のトナーに負極性の電荷を注入する手段としては、導電性ブラシ、導電性ブレード、コロナチャージャなどでよい。また、トナーの帯電極性を負極性に揃えるのではなく、正極性に揃えるようにして、極性制御部よりもベルト移動方向下流に、負極性の電圧が印加されたクリーニングブラシローラを配置して、中間転写ベルト8上の正極性に揃えられたトナーを除去する構成でもよい。このような、構成でも、プレクリーニングブラシローラ101で、中間転写ベルト8から未転写トナー像のトナーを大まかに除去するので、極性制御部へ移送されるトナー量は少なくなっている。よって、極性制御部で、中間転写ベルト8上のトナーを良好に、一方の極性に揃えることができる。その結果、極性制御部よりも中間転写ベルト移動方向下流側に配置されたクリーニングブラシローラで中間転写ベルト8上のトナーを良好に静電的に除去できる。よって、大量のトナーが付着した未転写のトナー像がベルトクリーニング装置100に入力されても、良好にクリーニングすることができる。
As a means for injecting negative charge into the toner on the intermediate transfer belt 8 in the polarity control unit, a conductive brush, a conductive blade, a corona charger, or the like may be used. Also, instead of aligning the charging polarity of the toner to negative polarity, arrange a cleaning brush roller to which a negative voltage is applied downstream of the polarity control unit in the belt moving direction so that it is aligned to positive polarity. A configuration in which toner having the same positive polarity on the intermediate transfer belt 8 is removed may be employed. Even in such a configuration, since the toner of the untransferred toner image is roughly removed from the intermediate transfer belt 8 by the
また、ベルトクリーニング装置100では、各回収ローラ102,105,108、各クリーニングブラシローラ101,104,107に電圧を印加しているが、各回収ローラ102,105,108を金属ローラにして、各回収ローラ102,105,108にのみ電圧を印加する構成でもよい。この場合は、クリーニングブラシローラの繊維抵抗による電位降下によって、回収ローラとの接触部を介する形態で、回収ローラに印加されたバイアス電圧よりも幾分低いバイアス電圧がクリーニングブラシローラに印加されている状態となる。これにより、回収ローラとクリーニングブラシローラとの間に電位差が形成され、回収ローラ方向へ電位勾配によりクリーニングブラシローラから回収ローラへトナーを静電的に移動させることができる。
In the
[実施例1]
図7にブラシ印加電圧とブラシが除去できなかったトナー量の関係を示す。
ブラシを1本だけセットし、一定量のベタパターンをこのブラシで除去して、ベルト上に残ったトナー量を測定している。回収ローラにはブラシ軸よりも400[V]加算した電圧を印加している。横軸はブラシ軸への印加電圧で、縦軸はベルト上に残ったトナー量である。グラフは下に凸となっており、最下点Aより右側が逆付着となる印加電圧である。このとき印加電圧は下記のようになる。なお、プロセス線速は600[mm/s]である。
[Example 1]
FIG. 7 shows the relationship between the brush applied voltage and the amount of toner that could not be removed by the brush.
Only one brush is set, and a certain amount of solid pattern is removed with this brush, and the amount of toner remaining on the belt is measured. A voltage obtained by adding 400 [V] from the brush shaft is applied to the collection roller. The horizontal axis represents the voltage applied to the brush shaft, and the vertical axis represents the amount of toner remaining on the belt. The graph is convex downward, and the applied voltage on the right side of the lowest point A is reverse adhesion. At this time, the applied voltage is as follows. The process linear velocity is 600 [mm / s].
なお、本実施形態では、プレクリーニングブラシローラ101や中間転写ベルト8の抵抗のばらつきや電源のバイアス変動(電源出力の5[%]程度のぶれ)などを考慮して、プレクリーニングブラシローラ101で中間転写ベルト8上から除去できなかった略全てのトナーをプラス極性に帯電せしめるように、前記最下点よりもプラス極性側に10〜20[%]の電圧値の電圧をプレクリーニングブラシローラ101に印加している。
In the present embodiment, the
・プレクリーニングブラシローラ101:+2400[V]
・プレ回収ローラ102:+2800[V]
・逆帯電トナークリーニングブラシローラ104:−2600[V]
・逆帯電トナー回収ローラ105:−3000[V]
・正規帯電トナークリーニングブラシローラ107:+1000[V]
・正規帯電トナー回収ローラ108:+1400[V]
Pre-cleaning brush roller 101: +2400 [V]
Pre-collection roller 102: +2800 [V]
Reverse charged toner cleaning brush roller 104: -2600 [V]
・ Reversely charged toner collecting roller 105: -3000 [V]
Regularly charged toner cleaning brush roller 107: +1000 [V]
Regularly charged toner collection roller 108: +1400 [V]
図1にプレクリーニングブラシローラ101によるクリーニング後の中間転写ベルト8上に残ったトナーの量(CL残トナー)とトナーの電荷量(Q/M)との関係を示す。なお、プレクリーニングブラシローラ101に入力するトナーの量は約1.0[mg/cm2]であり、トナーの電荷量(Q/M)は約−50[μC/g]である。
FIG. 1 shows the relationship between the amount of toner remaining on the intermediate transfer belt 8 after cleaning by the pre-cleaning brush roller 101 (CL residual toner) and the amount of toner charge (Q / M). The amount of toner input to the
図1からわかるように、プレクリーニングブラシローラ101に流す電流が+87[μA]でCL残トナーの量が最少となり、トナーの電荷量(Q/M)がほぼ0[μC/g]付近となる。さらにプレクリーニングブラシローラ101に流す電流を増やすと、トナーの電荷量(Q/M)がプラスになる。つまり、+87[μA]以上の電流ではプレクリーニングブラシローラ101で除去しているトナーの帯電極性がマイナス極性から反転してプラス極性に変わる。なお、この際、プレクリーニングブラシローラ101で除去されたトナーの一部が中間転写ベルト8に戻って逆付着していると考えられる。
As can be seen from FIG. 1, when the current passed through the
プレクリーニングブラシローラ101の印加電圧を逆付着となる電圧とすることで、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104に突入するトナーの極性分布がプラス極性寄りとなり逆帯電トナークリーニングブラシローラ104で多く回収される。この結果、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107への入力トナー量を低減させることができる。よって、経時で正規帯電トナークリーニングブラシローラ107に蓄積されるトナー量が少なくなり、正規帯電トナークリーニングブラシローラのクリーニング性能の低下が抑えられ、クリーニング装置全体のクリーニング性が悪化するのを抑制できる。
By setting the voltage applied to the
[実施例2]
本実施例においては、リフレッシュモード時に現像装置5から中間転写ベルト8上の紙間(非画像部)に吐き出された吐き出しトナーがある場合、吐き出しトナーを除去するときにプレクリーニングブラシローラ101の印加電圧を転写残トナーを除去するときから変更するとともに、吐き出しトナーを除去するときの電圧を逆付着となる電圧にする。
[Example 2]
In this embodiment, when there is discharged toner discharged from the developing device 5 between the sheets on the intermediate transfer belt 8 (non-image portion) in the refresh mode, the
各クリーニングローラ101,104,107及び各回収ローラ102,105,108それぞれにおいて、中間転写ベルト8上から転写残トナーを除去する時に印加する電圧と、中間転写ベルト8上から吐き出しトナーを除去する時に印加する電圧は次の通りである。なお、プロセス線速は600[mm/s]である。
In each of the cleaning
・プレクリーニングブラシローラ101
転写残トナー除去時:+2400[V]
吐き出しトナー除去時:+3000[V]
・プレ回収ローラ102
転写残トナー除去時:+2800[V]
吐き出しトナー除去時:+3400[V]
・逆帯電トナークリーニングブラシローラ104
転写残トナー除去時及び吐き出しトナー除去時:−2600[V]
・逆帯電トナー回収ローラ105
転写残トナー除去時及び吐き出しトナー除去時:−3000[V]
・正規帯電トナークリーニングブラシローラ107
転写残トナー除去時及び吐き出しトナー除去時:+1000[V]
・正規帯電トナー回収ローラ108
転写残トナー除去時及び吐き出しトナー除去時:+1400[V]
・
When removing transfer residual toner: +2400 [V]
When discharging toner is removed: +3000 [V]
・
When removing residual toner: +2800 [V]
When discharging toner is removed: +3400 [V]
・ Reversely charged toner cleaning
When removing transfer residual toner and discharging toner: -2600 [V]
・ Reversely charged
When removing transfer residual toner and discharging toner: -3000 [V]
Regularly charged toner cleaning
When removing transfer residual toner and discharging toner: +1000 [V]
Regularly charged
When removing transfer residual toner and discharging toner: +1400 [V]
吐き出しトナーの帯電極性はマイナス極性であるが、プレクリーニングブラシローラ101に逆付着となる電圧とすることで、吐き出しトナーの極性分布がプラス極性寄りになる。そのため、プレクリーニングブラシローラ101で中間転写ベルト8上から除去できなかった吐き出しトナーの多くは、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104で回収される。この結果、正規帯電トナークリーニングブラシローラ107への入力トナー量を低減させることができる。よって、経時で正規帯電トナークリーニングブラシローラ107に蓄積されるトナー量が少なくなり、正規帯電トナークリーニングブラシローラのクリーニング性能の低下が抑えられ、クリーニング装置全体のクリーニング性が悪化するのを抑制できる。このとき印加電圧は下記のようになる。
Although the charge polarity of the discharged toner is a negative polarity, the polarity distribution of the discharged toner becomes closer to the positive polarity by setting the voltage to be reversely attached to the
[実施例3]
本実施例では、転写残トナーを中間転写ベルト8上から除去する時(通常時)は、図7で最下点Aとなる電圧をプレクリーニングブラシローラ101に印加し、リフレッシュモード時に現像装置5から中間転写ベルト8上に吐き出された吐き出しトナーを中間転写ベルト8上から除去するときは逆付着となる電圧を印加する。
[Example 3]
In this embodiment, when the transfer residual toner is removed from the intermediate transfer belt 8 (normal time), a voltage at the lowest point A in FIG. 7 is applied to the
各クリーニングローラ101,104,107及び各回収ローラ102,105,108それぞれにおいて、中間転写ベルト8上から転写残トナーを除去する時に印加する電圧と、中間転写ベルト8上から吐き出しトナーを除去する時に印加する電圧は次の通りである。なお、プロセス線速は600[mm/s]である。
In each of the cleaning
・プレクリーニングブラシローラ101
転写残トナー除去時:+1700[V]
吐き出しトナー除去時:+3000[V]
・プレ回収ローラ102
転写残トナー除去時:+2100[V]
吐き出しトナー除去時:+3400[V]
・逆帯電トナークリーニングブラシローラ104
転写残トナー除去時及び吐き出しトナー除去時:−2600[V]
・逆帯電トナー回収ローラ105
転写残トナー除去時及び吐き出しトナー除去時:−3000[V]
・正規帯電トナークリーニングブラシローラ107
転写残トナー除去時及び吐き出しトナー除去時:+1000[V]
・正規帯電トナー回収ローラ108
転写残トナー除去時及び吐き出しトナー除去時:+1400[V]
・
When removing transfer residual toner: +1700 [V]
When discharging toner is removed: +3000 [V]
・
When removing transfer residual toner: +2100 [V]
When discharging toner is removed: +3400 [V]
・ Reversely charged toner cleaning
When removing transfer residual toner and discharging toner: -2600 [V]
・ Reversely charged
When removing transfer residual toner and discharging toner: -3000 [V]
Regularly charged toner cleaning
When removing transfer residual toner and discharging toner: +1000 [V]
Regularly charged
When removing transfer residual toner and discharging toner: +1400 [V]
転写残トナーは、画像パターンによってトナー量が変動する。例えば、ベタ部に比べてキャラクターやラインの転写残トナーは少ない。プレクリーニングブラシローラ101に逆付着となる電圧を印加すると、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104に突入するキャラクターやラインの転写残トナーの極性分布が強くプラス極性寄りとなる。その結果、転写残トナーが逆帯電トナークリーニングブラシローラ104で除去され難くなる。これは、トナーと中間転写ベルト8間の付着力が強くなりすぎるためである。そのため、本実施例では、転写残トナーを中間転写ベルト8上から除去する時(通常時)に、図7で最下点Aとなる電圧をプレクリーニングブラシローラ101に印加する。これにより、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104に突入するキャラクターやラインの転写残トナーの極性分布が強くプラス極性寄りとなるのを抑えられ、逆帯電トナークリーニングブラシローラ104で転写残トナーを良好に除去することができる。
The amount of toner remaining after transfer varies depending on the image pattern. For example, there is less transfer residual toner for characters and lines than for solid portions. When a voltage that causes reverse adhesion is applied to the
次に、本プリンタに好適に使用されるトナーについて説明する。
本プリンタに好適に使用されるトナーは、600[dpi]以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径が3〜6[μm]のものが好ましい。また、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が、1.00〜1.40の範囲にあるトナーが好ましい。(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。
Next, toner that is preferably used in the printer will be described.
The toner suitably used in this printer preferably has a volume average particle diameter of 3 to 6 [μm] in order to reproduce minute dots of 600 [dpi] or more. A toner having a ratio (Dv / Dn) of volume average particle diameter (Dv) to number average particle diameter (Dn) in the range of 1.00 to 1.40 is preferable. The closer (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.
トナーの形状係数SF−1は100〜180、形状係数SF−2は100〜180の範囲にあることが好ましい。図8は、形状係数SF−1を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記数1で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
The toner shape factor SF-1 is preferably in the range of 100 to 180, and the shape factor SF-2 is preferably in the range of 100 to 180. FIG. 8 is a diagram schematically showing the shape of the toner in order to explain the shape factor SF-1. The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape and is expressed by the following
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。 When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner becomes a true sphere, and becomes larger as the value of SF-1 increases.
また、図9は、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記数2で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100/(4π)を乗じた値である。 FIG. 9 is a diagram schematically illustrating the shape of the toner in order to explain the shape factor SF-2. The shape factor SF-2 indicates the ratio of unevenness in the shape of the toner, and is expressed by the following formula 2. A value obtained by dividing the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner on the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100 / (4π).
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。 When the value of SF-2 is 100, there is no unevenness on the toner surface, and as the value of SF-2 increases, the unevenness of the toner surface becomes more prominent.
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。 Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope (S-800: manufactured by Hitachi, Ltd.), introducing it into an image analyzer (LUSEX 3: manufactured by Nireco) and analyzing it. Calculated. When the shape of the toner is close to a spherical shape, the contact state between the toner and the toner or the toner and the photoconductor becomes a point contact, so that the adsorbing force between the toners becomes weak and the fluidity increases, and the toner and the photoconductor The attraction force becomes weaker and the transfer rate becomes higher. If either of the shape factors SF-1 and SF-2 exceeds 180, the transfer rate is lowered, which is not preferable.
また、カラープリンタに好適に使用されるトナーは、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と、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋と伸長反応との少なくとも一方をさせて得られるトナーである。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。 In addition, a toner suitably used for a color printer is 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 are dispersed in an organic solvent. Is a toner obtained by carrying out at least one of crosslinking and elongation reaction in an aqueous solvent. 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。
(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. The trihydric or higher polyhydric alcohol (TO) includes 3 to 8 or higher polyhydric aliphatic alcohols (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trihydric or higher phenols (Trisphenol PA, phenol novolak, cresol novolak, etc.); and alkylene oxide adducts of the above trivalent or higher polyphenols.
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。 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.).
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。 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 polyhydric alcohol (PO) and polycarboxylic acid (PC) is heated to 150 to 280 [° C.] in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxy titanate or dibutyltin oxide, and reduced in 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.
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−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5/1を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1/1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0.5〜40[wt%]、好ましくは1〜30[wt%]、さらに好ましくは2〜20[wt%]である。0.5[wt%]未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40[wt%]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。 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-isocyanatomethyl caproate, 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; phenol derivatives, oximes, caprolactam And a combination 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 5/1, the low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1/1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester becomes low and hot offset resistance deteriorates. The content of the polyisocyanate 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 is deteriorated, 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.
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。 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).
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。 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.
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2/1超や、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。 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 2/1 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester is lowered, and the hot offset resistance is deteriorated.
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。 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.
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。 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 to 280 [° C.] in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxy titanate and dibutyltin oxide, and are produced while reducing the pressure if necessary Water is distilled off to obtain a polyester having a hydroxyl group. Subsequently, at 40-140 degreeC, this is made to react with polyvalent isocyanate (PIC), and the polyester prepolymer (A) which has an isocyanate group is obtained. Further, this (A) is reacted with amines (B) at 0 to 140 ° C. to obtain a urea-modified polyester.
(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。 When reacting (PIC) and when reacting (A) and (B), a solvent may be used if 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).
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。 In addition, in the crosslinking and / or extension reaction between the polyester prepolymer (A) and the amines (B), a reaction terminator can 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).
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画像形成装置に用いた場合の光沢性が悪化する。 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 image forming apparatus are deteriorated.
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。 By using the unmodified polyester and the urea-modified polyester in combination, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color image forming apparatus are improved. Therefore, it is preferable to use the urea-modified polyester alone. The unmodified polyester may include a polyester modified with a chemical bond other than a urea bond.
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。 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.
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。 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.
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。 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 the temperature is less than 45 [° C.], the heat resistance of the toner deteriorates, and if it exceeds 65 [° C.], the low-temperature fixability becomes insufficient.
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。 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(GR1、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。
(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 , Lead yellow, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR1, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R) , Tartrazine rake, quinoline yellow rake, anthrazan yellow BGL, isoindolinone yellow, bengara, red lead, lead vermilion, cadmium red, cadmium mercurial red, antimon vermilion, permanent red 4R, para red, phissa red Parachlor ortho nitro Nirin 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, Toluidine 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, Thioindigo Red B, thioindigo maroon, oil red, quinacridone red, pyrazolone red, Riazo 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, Phthalo Cyanine green, anthraquinone green, titanium oxide, zinc white, litbon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15 [wt%], preferably 3 to 10 [wt%] based on the toner.
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。 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 the master batch or the master batch, a polymer of styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, polyvinyl toluene or the like, 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PSYVP2038、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)、LR1−901、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。
(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 PSYVP2038, copy blue PR of triphenylmethane derivative, copy charge NEG VP2036 of quaternary ammonium salt, copy charge NX VP434 (manufactured by Hoechst), LR1-901, LR-147 which is a boron complex (manufactured by Nippon Carlit) ), Copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, azo face , Sulfonate group, 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.
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。 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。
(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. Effective against high temperature offset without applying a release agent such as oil to the fixing roller. 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 and 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. .
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。 The charge control agent and the release agent can be melt-kneaded together with the master batch and the binder resin, and of course, they may be added when dissolved and dispersed in the 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、5×10−3〜2[μm]であることが好ましく、特に5×10−3〜0.5[μm]であることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500[m2/g]であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5[wt%]であることが好ましく、特に0.01〜2.0[wt%]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5×10−4[μm]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0.3〜1.5[wt%]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 diameter of the inorganic fine particles is preferably 5 × 10 −3 to 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 stirring and mixing are performed using particles having an average particle diameter of 5 × 10 −4 [μm] or less, both electrostatic force and van der Waals force with the toner are remarkably improved. Even with stirring and mixing in the developing device to obtain the charge level, the fluidity-imparting agent is not detached from the toner, and good image quality that does not cause firefly and the like can be obtained, and the residual toner is further reduced. Is planned. 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 addition 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. Stable image quality can be obtained even when copying is repeated.
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。 Next, a toner manufacturing method will be described. Here, although a preferable manufacturing method is shown, it is not limited to this.
(トナーの製造方法)
(1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
(Toner production method)
(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。
(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.
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。 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.
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ベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
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.
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。 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.
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。 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).
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有する脂肪族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。 In addition, examples of the cationic surfactant include aliphatic quaternary ammonium salts such as aliphatic primary, secondary or secondary amine acids having a fluoroalkyl group, and perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salts. , Benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (Daikin Industries) Manufactured), MegaFuck F-150, F-824 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-132 (Tochem Products), Footgent F-300 (Neos), and the like.
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1[μm]、及び3[μm]、ポリスチレン微粒子0.5[μm]及び2[μm]、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1[μm]、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。 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 which exists on the surface of a toner base particle becomes the range of 10-90 [%]. 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 name is PB- 200H (manufactured by Kao Corporation), SGP (manufactured by Sokensha), technopolymer SB (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), SGP-3G (manufactured by Sokensha), micropearl (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) and the like. In addition, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
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。 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.
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2〜20[μm]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1000〜30000[rpm]、好ましくは5000〜20000[rpm]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。 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, in order to make the particle size of the dispersion 2 to 20 [μm], a high-speed shearing method is preferable. When a high-speed shearing disperser is used, the number of rotations is not particularly limited, but is usually 1000 to 30000 [rpm], preferably 5000 to 20000 [rpm]. The dispersion time is not particularly limited, but in the case of a batch method, it is usually 0.1 to 5 minutes. The temperature during dispersion is usually 0 to 150 [° C.] (under pressure), preferably 40 to 98 [° C.].
(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。 (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.
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。 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.
またトナーの形状は略球形状であり、以下の形状規定によって表すことができる。図10(a),(b),(c)はトナーの形状を模式的に示す図である。図10(a),(b),(c)において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、トナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)(図10(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図10(c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。 The toner has a substantially spherical shape and can be represented by the following shape rule. 10A, 10B, and 10C are diagrams schematically illustrating the shape of the toner. 10A, 10B, and 10C, when a substantially spherical toner is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (where r1 ≧ r2 ≧ r3), the toner is defined. The ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) (see FIG. 10B) is 0.5 to 1.0, and the ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) (FIG. 10C )) Is preferably in the range of 0.7 to 1.0. When the ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) is less than 0.5, the dot reproducibility and transfer efficiency are inferior because of being away from the true spherical shape, and high-quality image quality cannot be obtained. On the other hand, if the ratio of thickness to minor axis (r3 / r2) is less than 0.7, the shape is close to a flat shape, and a high transfer rate like a spherical toner cannot be obtained. In particular, when the ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) is 1.0, the rotating body has a major axis as a rotation axis, and the fluidity of the toner can be improved.
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。 Note that r1, r2, and r3 were measured with a scanning electron microscope (SEM) while changing the angle of field of view and taking pictures.
なお、本実施形態のベルトクリーニング装置100の構成は、図2に示したドラムクリーニング装置4にも適用できる。通常の作像時の転写残トナーや現像装置5内をリフレッシュするリフレッシュモード実行した際のトナー消費パターンや、紙詰まりが発生した際の感光体1上のトナー像などの未転写トナー像が、ドラムクリーニング装置4に入力される。ドラムクリーニング装置4にベルトクリーニング装置100の構成を適用することによってドラムクリーニング装置4に入力されたトナー像を良好に除去することができる。
Note that the configuration of the
[実施形態2]
以下、本発明を適用した画像形成装置の第2の実施形態について説明する。
実施形態1で説明したベルトクリーニング装置100の構成は、中間転写ベルトのおもて面をクリーニングするクリーニング装置に限らず、図11に示すように、駆動ローラ52や従動ローラ53などにより回転可能に張架された紙搬送ベルト51の表面をクリーニングする搬送ベルトクリーニング装置500にも適用することができる。
[Embodiment 2]
The second embodiment of the image forming apparatus to which the present invention is applied will be described below.
The configuration of the
図11に示すように、タンデム型直接転写方式の画像形成装置に用いられる被清掃体としての紙搬送ベルト51は、感光体1Y,M,C,Kにそれぞれ接触してY,M,C,K用の一次転写ニップを形成している。そして、記録紙Pを自らの表面に保持しながら、自らの無端移動に伴って図中左側から右側に向けて搬送する過程で、記録紙PをY,M,C,K用の一次転写ニップに順次送り込む。これにより、記録紙Pには、Y,M,C,Kトナー像が重ね合わせて一次転写される。K用の一次転写ニップを通過した後の紙搬送ベルト51に付着しているトナーなどの汚れは、搬送ベルトクリーニング装置500によって除去される。また、光学センサユニット150が紙搬送ベルト51のおもて面に対して所定の間隙を介して対向するように配設されている。
As shown in FIG. 11, a
図11に示すプリンタにおいても、所定のタイミングで画像濃度制御や位置ずれ量補正制御を実施し、紙搬送ベルト51に所定のトナーパターン(階調パターン、シェブロンパッチ)を形成し、光学センサユニット150で上記トナーパターンを検知し、検知結果に基づいて所定の補正処理を実行する。光学センサユニット150で検知後の未転写トナー像であるトナーパターンは、搬送ベルトクリーニング装置500で除去される。このように、紙搬送ベルト51は、トナー像を担持する像担持体としての機能を備えている。
Also in the printer shown in FIG. 11, image density control and positional deviation amount correction control are performed at a predetermined timing, a predetermined toner pattern (gradation pattern, chevron patch) is formed on the
搬送ベルトクリーニング装置500に実施形態1で説明したベルトクリーニング装置100と同様の構成を適用することによって、紙搬送ベルト51に形成されたトナーパターンを良好に除去することができ、記録紙の裏面が、トナーなどで汚れるのを抑制することができる。
By applying the same configuration as the
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
回転可能な中間転写ベルト8などの被清掃体上の正規帯電極性に帯電したトナーを静電的に除去するプレクリーニングブラシローラ101などの第1クリーニングブラシ部材と、第1クリーニングブラシ部材に正規帯電極性とは逆極性の電圧を印加する電源130aなどの第1電圧印加手段と、第1クリーニングブラシ部材よりも被清掃体回転方向下流側に設けられ被清掃体上の逆極性に帯電したトナーを静電的に除去する逆極性トナークリーニングブラシローラ104などの第2クリーニングブラシ部材と、第2クリーニングブラシ部材に正規帯電極性の電圧を印加する電源132aなどの第2電圧印加手段と、第2クリーニングブラシ部材よりも被清掃体回転方向下流側に設けられ被清掃体上の正規帯電極性に帯電したトナーを静電的に除去する正規帯電トナークリーニングブラシローラ107などの第3クリーニングブラシ部材と、第3クリーニングブラシ部材に逆極性の電圧を印加する電源134aなどの第3電圧印加手段とを備えたベルトクリーニング装置100などのクリーニング装置において、正規帯電極性に帯電したトナーの帯電極性が逆極性に反転し得るような大きさの逆極性の電圧を、第1電圧印加手段が第1クリーニングブラシ部材に印加する。これよれば、上記実施形態について説明したように、第3クリーニングブラシ部材への入力トナーを低減させることができ、クリーニング装置全体のクリーニング性が悪化するのを抑制することができる。
(態様B)
(態様A)において、被清掃体上から未転写トナーを除去するときに、正規帯電極性に帯電したトナーの帯電極性が逆極性に反転し得るような大きさの逆極性の電圧を第1電圧印加手段が第1クリーニングブラシ部材に印加する。これによれば、上記実施形態について説明したように、未転写トナーの極性分布をプラス寄りにし、第2クリーニングブラシ部材でのトナー除去性を向上させることができる。
(態様C)
(態様A)または(態様B)において、上記第1クリーニングブラシ部材との対向箇所を通過した上記被清掃体上のクリーニング残トナーの量が最少となるときの該第1クリーニングブラシ部材への印加電圧の電圧値よりも逆極性側に10[%]〜20[%]増しの電圧を、上記第1電圧印加手段が該第1クリーニングブラシ部材に印加する。これによれば、上記実施形態について説明したように、プレクリーニングブラシローラ101や中間転写ベルト8の抵抗のばらつきや電源のバイアス変動(電源出力の5[%]程度のぶれ)などによらず、第1クリーニングブラシ部材で被清掃体上から除去できなかった略全てのトナーを逆極性に帯電せしめることができる。
(態様D)
トナー像を担持する像担持体と、像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、像担持体の表面に付着している付着物たるトナーを除去するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、前記クリーニング手段として、(態様A)、(態様B)または(態様C)のクリーニング装置を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、像担持体上のトナーを良好に除去することができる。
(態様E)
像担持体と、像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、中間転写体上に担持したトナー像を記録材に転写する二次転写手段と、中間転写体の表面に付着した付着物たるトナーを除去するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、前記クリーニング手段として、(態様A)、(態様B)または(態様C)のクリーニング装置を用いた。これによれば、上記実施形態について説明したように、中間転写体上のトナーを良好に除去することができる。
(態様F)
像担持体と、像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、像担持体上に形成されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、記録材を転写手段による転写位置まで搬送するベルト状の記録材搬送部材と、記録材搬送部材の表面に付着した付着物たるトナーを除去するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、前記クリーニング手段として、(態様A)、(態様B)または(態様C)のクリーニング装置を用いた。これによれば、上記実施形態について説明したように、記録材搬送部材上のトナーを良好に除去することができる。
(態様G)
(態様D)、(態様E)または(態様F)において、上記トナーの形状係数SF−1が100〜150であるのことで、良好な画像形成を行うことができる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
A first cleaning brush member such as a
(Aspect B)
In (Aspect A), when the untransferred toner is removed from the object to be cleaned, the first voltage is set to a reverse polarity voltage having such a magnitude that the charge polarity of the toner charged to the normal charge polarity can be reversed to the reverse polarity. The applying means applies to the first cleaning brush member. According to this, as described in the above embodiment, the polarity distribution of the untransferred toner can be made closer to the positive side, and the toner removability with the second cleaning brush member can be improved.
(Aspect C)
In (Aspect A) or (Aspect B), application to the first cleaning brush member when the amount of cleaning residual toner on the object to be cleaned that has passed through the portion facing the first cleaning brush member is minimized. The first voltage applying means applies a
(Aspect D)
An image comprising: an image carrier that carries a toner image; a toner image forming unit that forms a toner image on the surface of the image carrier; and a cleaning unit that removes toner as adhering material adhering to the surface of the image carrier. In the forming apparatus, the cleaning device of (Aspect A), (Aspect B) or (Aspect C) is used as the cleaning means. According to this, as described in the above embodiment, the toner on the image carrier can be removed satisfactorily.
(Aspect E)
An image carrier, a toner image forming unit that forms a toner image on the image carrier, a primary transfer unit that primarily transfers the toner image formed on the image carrier onto the intermediate transfer member, and an intermediate transfer member In the image forming apparatus including a secondary transfer unit that transfers a carried toner image to a recording material, and a cleaning unit that removes toner that is attached to the surface of the intermediate transfer member, the cleaning unit includes (Aspect A) The cleaning device of (Aspect B) or (Aspect C) was used. According to this, as described in the above embodiment, the toner on the intermediate transfer member can be satisfactorily removed.
(Aspect F)
An image carrier, a toner image forming unit for forming a toner image on the image carrier, a transfer unit for transferring the toner image formed on the image carrier to a recording material, and a transfer position of the recording material to the transfer position by the transfer unit In an image forming apparatus including a belt-shaped recording material conveying member to be conveyed and a cleaning unit that removes toner that is attached to the surface of the recording material conveying member, the cleaning unit includes (Aspect A) and (Aspect B). ) Or (Aspect C). According to this, as described in the above embodiment, the toner on the recording material conveying member can be favorably removed.
(Aspect G)
In (Aspect D), (Aspect E), or (Aspect F), when the shape factor SF-1 of the toner is 100 to 150, good image formation can be performed.
1 感光体
2 帯電装置
4 ドラムクリーニング装置
5 現像装置
6 プロセスユニット
7 転写ユニット
8 中間転写ベルト
9 一次転写ローラ
10 従動ローラ
11 駆動ローラ
12 二次転写対向ローラ
13 プレクリーニング対向ローラ
16 テンションローラ
17 塗布ブラシ対向ローラ
18 二次転写ローラ
27 給紙ローラ
51 紙搬送ベルト
52 駆動ローラ
53 従動ローラ
100 ベルトクリーニング装置
100a プレクリーニング部
100b 逆帯電トナークリーニング部
100c 正規帯電トナークリーニング部
101 プレクリーニングブラシローラ
102 プレ回収ローラ
103 掻き取りブレード
104 逆帯電トナークリーニングブラシローラ
105 逆帯電トナー回収ローラ
106 掻き取りブレード
107 正規帯電トナークリーニングブラシローラ
108 正規帯電トナー回収ローラ
109 掻き取りブレード
110 搬送スクリュ
111a 第一入口シール
111b 第二入口シール
111c 第三入口シール
114 絶縁シール部材
130 クリーニング電源部
130a 電源
130b 電圧検知部
131 回収電源部
131a 電源
131b 電圧検知部
132 クリーニング電源部
132a 電源
132b 電圧検知部
133 回収電源部
133a 電源
133b 電圧検知部
134 クリーニング電源部
134a 電源
134b 電圧検知部
135 回収電源部
135a 電源
135b 電圧検知部
150 光学センサユニット
151 光学センサ
200 潤滑剤塗布装置
201 塗布ブラシローラ
202 固形潤滑剤
500 搬送ベルトクリーニング装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1クリーニングブラシ部材に前記正規帯電極性とは逆極性の電圧を印加する第1電圧印加手段と、
前記第1クリーニングブラシ部材よりも被清掃体回転方向下流側に設けられ前記被清掃体上の前記逆極性に帯電したトナーを静電的に除去する第2クリーニングブラシ部材と、
前記第2クリーニングブラシ部材に前記正規帯電極性の電圧を印加する第2電圧印加手段と、
前記第2クリーニングブラシ部材よりも被清掃体回転方向下流側に設けられ前記被清掃体上の前記正規帯電極性に帯電したトナーを静電的に除去する第3クリーニングブラシ部材と、
前記第3クリーニングブラシ部材に前記逆極性の電圧を印加する第3電圧印加手段とを備えたクリーニング装置において、
前記正規帯電極性に帯電したトナーの帯電極性が前記逆極性に反転し得るような大きさの該逆極性の電圧を、前記第1電圧印加手段が該第1クリーニングブラシ部材に印加することを特徴とするクリーニング装置。 A first cleaning brush member that electrostatically removes toner charged to a regular charge polarity on a rotatable cleaning target;
First voltage applying means for applying a voltage having a polarity opposite to the normal charging polarity to the first cleaning brush member;
A second cleaning brush member that is provided downstream of the first cleaning brush member in the rotation direction of the cleaning object and electrostatically removes the toner charged to the opposite polarity on the cleaning object;
Second voltage applying means for applying a voltage of the normal charging polarity to the second cleaning brush member;
A third cleaning brush member that is provided downstream of the second cleaning brush member in the rotation direction of the cleaning object and electrostatically removes the toner charged to the regular charging polarity on the cleaning object;
A cleaning device comprising: a third voltage applying unit configured to apply the reverse polarity voltage to the third cleaning brush member;
The first voltage applying means applies a voltage of the reverse polarity such that the charge polarity of the toner charged to the normal charge polarity can be reversed to the reverse polarity, to the first cleaning brush member. And a cleaning device.
上記被清掃体上から未転写トナーを除去するときに、上記正規帯電極性に帯電したトナーの帯電極性が前記逆極性に反転し得るような大きさの該逆極性の電圧を上記第1クリーニングブラシ部材に印加することを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to claim 1.
When the untransferred toner is removed from the object to be cleaned, the voltage of the reverse polarity is set so that the charge polarity of the toner charged to the normal charge polarity can be reversed to the reverse polarity. A cleaning device applying to a member.
上記第1クリーニングブラシ部材との対向箇所を通過した上記被清掃体上のクリーニング残トナーの量が最少となるときの該第1クリーニングブラシ部材への印加電圧の電圧値よりも逆極性側に10[%]〜20[%]増しの電圧を、上記第1電圧印加手段が該第1クリーニングブラシ部材に印加することを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to claim 1 or 2,
When the amount of residual toner remaining on the object to be cleaned that has passed through the position facing the first cleaning brush member is minimized, the voltage applied to the first cleaning brush member is 10 on the opposite polarity side. A cleaning apparatus, wherein the first voltage applying means applies an increased voltage of [%] to 20 [%] to the first cleaning brush member.
前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記像担持体の表面に付着している付着物たるトナーを除去するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
前記クリーニング手段として、請求項1、2または3のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier for carrying a toner image;
Toner image forming means for forming a toner image on the surface of the image carrier;
In an image forming apparatus comprising: a cleaning unit that removes toner that is an adhering matter adhering to the surface of the image carrier;
An image forming apparatus using the cleaning device according to claim 1, 2 or 3 as the cleaning means.
前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像をベルト状の中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、
前記中間転写体上に担持したトナー像を記録材に転写する二次転写手段と、
前記中間転写体の表面に付着した付着物たるトナーを除去するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
前記クリーニング手段として、請求項1、2または3のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
Toner image forming means for forming a toner image on the image carrier;
Primary transfer means for primarily transferring the toner image formed on the image carrier onto a belt-like intermediate transfer member;
Secondary transfer means for transferring a toner image carried on the intermediate transfer member to a recording material;
In an image forming apparatus comprising: a cleaning unit that removes toner that is attached to the surface of the intermediate transfer member;
An image forming apparatus using the cleaning device according to claim 1, 2 or 3 as the cleaning means.
前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、
前記記録材を前記転写手段による転写位置まで搬送するベルト状の記録材搬送部材と、
前記記録材搬送部材の表面に付着した付着物たるトナーを除去するクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
前記クリーニング手段として、請求項1、2または3のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
Toner image forming means for forming a toner image on the image carrier;
Transfer means for transferring a toner image formed on the image carrier to a recording material;
A belt-like recording material conveying member for conveying the recording material to a transfer position by the transfer means;
In an image forming apparatus comprising: a cleaning unit that removes toner that is attached to the surface of the recording material conveying member;
An image forming apparatus using the cleaning device according to claim 1, 2 or 3 as the cleaning means.
上記トナーの形状係数SF−1が100〜150であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4, 5 or 6.
An image forming apparatus, wherein the toner has a shape factor SF-1 of 100 to 150.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011196170A JP5874957B2 (en) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | Cleaning device and image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011196170A JP5874957B2 (en) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | Cleaning device and image forming apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013057811A true JP2013057811A (en) | 2013-03-28 |
JP5874957B2 JP5874957B2 (en) | 2016-03-02 |
Family
ID=48133744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011196170A Expired - Fee Related JP5874957B2 (en) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | Cleaning device and image forming apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5874957B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9417595B2 (en) | 2014-08-21 | 2016-08-16 | Konica Minolta, Inc. | Image forming apparatus |
US9696662B2 (en) | 2015-01-23 | 2017-07-04 | Ricoh Company, Ltd. | Cleaning device and image forming apparatus incorporating same |
JP2020034699A (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | キヤノン株式会社 | Image formation apparatus |
JP7288538B1 (en) | 2022-03-18 | 2023-06-07 | Kddi株式会社 | Information processing system and server |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009300721A (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image carrier cleaning device and image forming apparatus having the same mounted thereon |
JP2010020026A (en) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Ricoh Co Ltd | Cleaning device and image forming apparatus |
JP2011133664A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Ricoh Co Ltd | Cleaning device and image forming device |
-
2011
- 2011-09-08 JP JP2011196170A patent/JP5874957B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009300721A (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image carrier cleaning device and image forming apparatus having the same mounted thereon |
JP2010020026A (en) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Ricoh Co Ltd | Cleaning device and image forming apparatus |
JP2011133664A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Ricoh Co Ltd | Cleaning device and image forming device |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9417595B2 (en) | 2014-08-21 | 2016-08-16 | Konica Minolta, Inc. | Image forming apparatus |
US9696662B2 (en) | 2015-01-23 | 2017-07-04 | Ricoh Company, Ltd. | Cleaning device and image forming apparatus incorporating same |
JP2020034699A (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | キヤノン株式会社 | Image formation apparatus |
US10761458B2 (en) | 2018-08-29 | 2020-09-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus |
JP7199880B2 (en) | 2018-08-29 | 2023-01-06 | キヤノン株式会社 | image forming device |
JP7288538B1 (en) | 2022-03-18 | 2023-06-07 | Kddi株式会社 | Information processing system and server |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5874957B2 (en) | 2016-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5429628B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5464487B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5557099B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5692634B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP6048788B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2014048536A (en) | Cleaning device, image forming apparatus, and voltage setting device | |
JP5585878B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5557108B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP2014062981A (en) | Image forming device | |
JP5874957B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5835652B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP5800221B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP2011164470A (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5532410B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5867805B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5769045B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5818147B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5871180B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5716994B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP6016111B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5831792B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP5804355B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP2012088595A (en) | Cleaning device and image forming device | |
JP5505803B2 (en) | Cleaning device and image forming apparatus | |
JP2012008486A (en) | Cleaning device and image forming apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140812 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150611 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150619 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150723 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160107 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5874957 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |