JP2014199394A - Developing device, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置並びにこれを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。 The present invention relates to a developing device used for a copying machine, a facsimile, a printer, and the like, and an image forming apparatus and a process cartridge using the developing device.
特許文献１、２には、潜像担持体である感光体との対向部である現像領域にトナーを搬送する現像ローラの表面上に、凸部の高さや凹部の深さが一定で規則的なパターンからなる凹凸を形成した現像装置が記載されている。この現像装置では、現像剤収容部内の現像剤を現像ローラの表面に供給し、規制部材によって現像ローラの凸部に存在するトナーをすり切ることで、現像ローラ表面上のトナーは凹部内に収容されたトナーのみとなる。凹部の深さが一定で、その形成パターンが規則的であるため、現像ローラの一周にわたってトナー担持量が略安定する。このような現像装置では、凹部の容量を所望量のトナーを担持する容量に設定することにより、所望量のトナーを現像領域に搬送することができる。
In
特許文献３には、表面に凹凸を有する現像ローラに当接し、表面から現像領域通過後の現像剤を回収するとともに、表面に現像剤収容部内の現像剤を供給する回収供給部材としてブラシローラを用いた現像装置が記載されている。
In
特許文献１、２の表面に凹凸を有する現像ローラを用いた現像装置では、凹部内に収容された現像剤を回収するため、一般的な現像ローラに較べて現像剤を回収しにくいという問題が発生する。現像剤の回収不良が生じると、現像ローラへの現像剤の連れ周りが発生し、現像ローラ上の現像剤が劣化して現像性が低下する。また、トナーが現像ローラに固着してトナーフィルミングが発生し、現像ローラ上のトナーの単位重量当たりの帯電量や現像ローラの単位面積当たりのトナー量が不安定になり、現像時の濃度ムラの発生の原因となるおそれがある。
In the developing device using the developing roller having unevenness on the surface of
特許文献１、２の現像装置では、回収供給部材として一般的である、発泡材料からなる、いわゆるスポンジローラを用いている。この構成で凹部内のトナーの回収性を高めるためには、現像剤担持体に対する食い込み量を増やしたり、線速を増加させたりする必要がある。しかし、このような方法では、現像剤がストレスを受けやすくなり現像剤の劣化を促進するという問題が発生する。
In the developing devices of
特許文献３の現像装置では、回収供給部材としてブラシローラを用い、ブラシローラの繊維を凹部内に入り込ませて現像剤を掻き落として回収している。このため、スポンジローラを用いた構成に較べて、凹部内の現像剤を良好に回収することができる。しかしながら、ブラシローラの繊維の太さによっては、繊維が凹部の底部まで入り込むことができず、回収性が十分でない場合があった。
In the developing device disclosed in
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、表面に規則的な凹凸を有する現像剤担持体を用いた現像装置において、現像剤担持体の表面から現像剤を良好に回収することのできる現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is to improve the developer from the surface of the developer carrying member in a developing device using the developer carrying member having regular irregularities on the surface. The present invention provides a developing device, an image forming apparatus, and a process cartridge that can be collected.
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、規則的な凹凸が形成された自らの表面に現像剤を担持して表面移動することにより潜像担持体と対向する現像領域へ現像剤を搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤担持体の表面に接触し、該現像領域を通過した現像剤を回収するとともに、該現像剤収容部内の現像剤を供給するブラシローラからなる回収供給部材と、該現像剤担持体の表面に接触し、該現像領域に向かう現像剤の量を規制する規制部材とを備えた現像装置において、上記ブラシローラの繊維径が上記現像剤担持体の表面に形成された凹部の底面の幅より小さいことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
本発明によれば、表面に規則的な凹凸を有する現像剤担持体を用いた現像装置において、現像剤担持体の表面から現像剤を良好に回収することができるという優れた効果がある。 According to the present invention, in a developing device using a developer carrier having regular irregularities on the surface, there is an excellent effect that the developer can be favorably recovered from the surface of the developer carrier.
以下、本発明を画像形成装置としての複写機（以下、複写機５００という）に適用した、本発明の実施形態（以下、実施形態という）について説明する。
図２は、実施形態の複写機５００の概略構成図である。複写機５００は、複写装置本体（以下、プリンタ部１００という）、給紙テーブル（以下、給紙部２００という）及びプリンタ部１００上に取り付けるスキャナ（以下、スキャナ部３００という）から構成される。
Hereinafter, an embodiment (hereinafter referred to as an embodiment) of the present invention in which the present invention is applied to a copying machine (hereinafter referred to as a copying machine 500) as an image forming apparatus will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the copying
プリンタ部１００は、四つのプロセスユニットとしてのプロセスカートリッジ１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写ベルト７、露光手段としての露光装置６、定着手段としての定着装置１２等を備えている。中間転写ベルト７は、複数の張架ローラに張架されて図２中の矢印Ａ方向に移動する中間転写体である。
四つのプロセスカートリッジ１の、符号の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字は、イエロー，マゼンタ，シアン，黒用の仕様であることを示している。四つのプロセスカートリッジ１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、以下、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃという添字を省略して説明する。
The
The suffixes Y, M, C, and K attached to the four
プロセスカートリッジ１は、潜像担持体である感光体２、帯電手段である帯電部材３、現像手段である現像装置４、及び、クリーニング手段である感光体クリーニング装置５を一体的に支持してユニット状とした構成となっている。各プロセスカートリッジ１は、それぞれの不図示のストッパーを解除することにより、複写機５００本体に対して着脱可能となっている。
The
感光体２は、図中の矢印で示すように、図中の時計周り方向に回転する。帯電部材３は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体２の表面に圧接されており、感光体２の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体２の表面を帯電する。実施形態のプロセスカートリッジ１は、帯電手段として、感光体２の表面に接触するローラ状の帯電部材３を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いてもよい。
The
露光装置６は、スキャナ部３００で読み込んだ原稿画像の画像情報またはパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報に基づいて、感光体２の表面に対して露光し、感光体２の表面に静電潜像を形成する。プリンタ部１００が備える露光装置６は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはＬＥＤアレイを用いるものなど他の構成でも良い。
感光体クリーニング装置５は、中間転写ベルト７と対向する位置を通過した感光体２の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行う。
The
The
四つのプロセスカートリッジ１は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色毎のトナー像を感光体２上に形成する。四つのプロセスカートリッジ１は、中間転写ベルト７の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト７上に可視像を形成する。
The four
図２において、各感光体２に対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置には一次転写手段としての一次転写ローラ８が配置されている。一次転写ローラ８には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体２との間で一次転写電界を形成する。感光体２と一次転写ローラ８との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体２の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト７の表面に転写される。中間転写ベルト７を張架する複数の張架ローラのうちの一つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト７が図中の矢印Ａ方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト７の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト７の表面上にフルカラー画像が形成される。
In FIG. 2, a
四つのプロセスカートリッジ１が中間転写ベルト７と対向する位置に対して、中間転写ベルト７の表面移動方向下流側には、二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は、張架ローラの一つである二次転写対向ローラ９ａに対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に配置され、中間転写ベルト７との間で二次転写ニップを形成する。二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成する。給紙部２００から給紙され、図２中の矢印Ｓ方向に搬送される転写材である転写紙Ｐは、二次転写ニップを通過する。この転写紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト７の表面上に形成されたフルカラー画像が、二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に形成された二次転写電界によって転写紙Ｐに転写される。
A
二次転写ニップに対して転写紙Ｐの搬送方向下流側に、定着装置１２が配置されている。二次転写ニップを通過した転写紙Ｐは定着装置１２に到達する。そして、定着装置１２における加熱及び加圧によって転写紙Ｐ上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された転写紙Ｐは複写機５００の装置外に出力される。
一方、二次転写ニップで転写紙Ｐに転写されず中間転写ベルト７の表面上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。
A fixing
On the other hand, the toner remaining on the surface of the
図２に示すように、中間転写ベルト７の上方には、各色トナーを収容するトナーボトル４００（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が複写機５００本体に対して着脱可能に配置されている。
各色トナーボトル４００に収容されたトナーは、各色に対応する不図示のトナー補給装置によって、各色の現像装置４に供給される。
As shown in FIG. 2, above the
The toner stored in each color toner bottle 400 is supplied to each
図１は、実施形態の現像装置４の概略構成を示す模式図であり、図２中の紙面奥側から見た断面図である。
図３及び図４は、現像装置４の斜視説明図であり、それぞれ異なる方向の斜め上方から現像装置４を見た斜視説明図である。
現像装置４の外形を形成する現像ケーシング４１は、上ケース４１１、中ケース４１２及び下ケース４１３が組み合わさることで形成される。中ケース４１２はトナー収容部４３を形成し、上ケース４１１にはトナー収容部４３と外部とを連通する現像剤補給部であるトナー補給口５５が形成されている。また、上ケース４１１には、現像ローラ４２と上ケース４１１との隙間をシールする入口シール４７が設けられている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the developing
3 and 4 are perspective explanatory views of the developing
The developing
図５は、図１と同じ方向から見た現像装置４の断面説明図であり、図６は、現像装置４の一部を拡大した斜視図であり、その一部をＺ−Ｘ断面図で示す説明図である。
FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view of the developing
中ケース４１２には、現像ローラ４２、供給ブラシ４４、ドクタブレード４５、パドル４６、供給スクリュ４８及びトナー残量センサ４９等が設けられている。
現像装置４には、内部と外部とを連通する開口部５６が長手方向（図中Ｙ軸方向）に沿って設けられている。開口部５６内にはトナーを内部から外部（感光体と対向する現像領域α）まで担持搬送する円筒状の現像ローラ４２が設けられている。
また、中ケース４１２に設けられたトナー残量センサ４９は、トナー収容部４３内のトナーの量を検知するものである。
The
The developing
A remaining
図７は、下ケース４１３の図示を省略した現像装置４の一方の端部（図２中の奥側端部）近傍の拡大斜視図であり、図８は、図７の状態から現像ローラ４２の図示を省略した現像装置４の拡大斜視図である。
図９は、下ケース４１３の図示を省略した現像装置４の他方の端部（図２中の手前側端部）近傍の拡大斜視図であり、図１０は、図９の状態から現像ローラ４２の図示を省略した現像装置４の拡大斜視図である。
FIG. 7 is an enlarged perspective view of the vicinity of one end (the rear end in FIG. 2) of the developing
FIG. 9 is an enlarged perspective view of the vicinity of the other end portion (the front side end portion in FIG. 2) of the developing
図７〜図１０に示すように、現像装置４の開口部５６の長手方向両端部にあたる中ケース４１２の一部にはサイドシール５９が貼着されている。サイドシール５９は、現像ローラ４２の軸方向両端近傍に設けられたスペーサー４２２よりも軸方向における内側で、且つ、現像ローラ４２にドクタブレード４５が接触する軸方向の端部が重なる領域に設けられている。このようなサイドシール５９によって現像ケーシング４１における開口部５６の長手方向端部からトナーが漏れ出ることを防止している。また、後述のように、現像ローラ４２の現像ローラ軸の軸方向両端は、中ケース４１２の側壁部４１２ｓに対して回転可能に取り付けられている。
As shown in FIGS. 7 to 10, side seals 59 are attached to a part of the
現像装置４では、供給ブラシ４４が図１中の矢印Ｃ方向（図１中の時計回り方向）に回転して表面移動することにより、トナー収容部４３内のトナーＴを現像ローラ４２に対向する領域である供給ニップβに搬送し、現像ローラ４２の表面にトナーを供給する。現像ローラ４２は、供給されたトナーを表面上に担持して、図１中の矢印Ｂ方向（図１中の時計回り方向）に回転して表面移動することにより、現像ローラ４２上のトナーを所定量に規制するドクタブレード４５との対向部までトナーを搬送する。ドクタブレード４５は現像ローラ４２との対向部で、現像ローラ４２の表面移動方向に対してカウンター方向（ドクタブレード４５の先端がドクタブレード４５の基部よりも現像ローラ４２の表面移動方向上流側になるように）に当接する。ドクタブレード４５との対向部で所定量に規制されたトナーは、現像ローラ４２の回転によって感光体２との対向部である現像領域αに到達する。
また、供給ニップβでは、供給ブラシ４４の表面は下方から上方に向かって移動し、現像ローラ４２の表面は上方から下方に向かって移動する。なお、本実施形態の現像装置４では、供給ニップβで、供給ブラシ４４と現像ローラ４２とは接触している。
In the developing
In the supply nip β, the surface of the
現像領域αでは、現像バイアス電源１４２から現像ローラ４２に印加された現像バイアスと感光体２表面上の潜像との電位差によって形成される現像電界に応じて、現像ローラ４２の表面上のトナーＴが感光体２の表面に移動する。これにより、感光体２の表面上の静電潜像部分にトナーが付着し、現像が行われる。感光体２は、現像ローラ４２に対して非接触で、図１中の矢印Ｄ方向に回転する。このため、現像領域αにおいて、現像ローラ４２の表面移動方向と感光体２の表面移動方向とは同方向となる。
また、現像バイアス電源１４２は、交番電圧を現像ローラ４２に印加する電圧印加部である。交番電圧としては、現像領域αに搬送されたトナーによる潜像の現像のために、現像ローラ４２から感光体２へトナーを向かわせるための第一電圧と、感光体２から現像ローラ４２へトナーを向かわせるための第二電圧とを備える。
In the developing area α, the toner T on the surface of the developing
The developing
詳細は後述するが、現像ローラ４２の表面には凸部４２ａの高さや凹部４２ｂの深さが実質的に一定の規則的な凹凸形状を外周面の全周に渡って有している。
現像領域αで現像に寄与せず、現像領域αを通過した現像ローラ４２の表面上のトナーＴは、供給ニップβにおける現像ローラ４２の表面移動方向上流側の部分で供給ブラシ４４によって回収され、現像ローラ４２表面のリセットがなされる。つまり、供給ブラシ４４は、回収ブラシとしての役割も有し、回収供給部材として機能している。
As will be described in detail later, the surface of the developing
The toner T on the surface of the developing
現像ローラ４２の表面上に規則的に形成された凹部４２ｂに担持されたトナーＴは回収され難い。現像領域αを通過したトナーＴが供給ニップβを通過し、現像ローラ４２に担持されたままとなると、トナーＴが現像ローラ４２に固着してトナーフィルミングが発生する。トナーフィルミングが発生すると、現像ローラ４２上のトナーＴの単位重量当たりの帯電量や現像ローラ４２の単位面積当たりのトナー量が不安定になり、現像時の濃度ムラの発生の原因となる。
The toner T carried in the
回収供給部材としては一般的に、発泡材料からなり、現像ローラ４２に接触する表面層は表面に多数の微小孔が分散しているスポンジ層となる、いわゆるスポンジローラが用いられる。スポンジローラを用いた構成で、凹部４２ｂに担持されたトナーＴの回収性を高めるためには、現像ローラ４２に対する食い込み量を増やしたり、線速を増加させたりする必要がある。しかし、現像ローラ４２に対する食い込み量を増やしたり、線速を増加したりすると、現像剤がストレスを受けやすくなり現像剤の劣化を促進するという問題が発生する。
これに対して、本実施形態の現像装置４では、回収供給部材として供給ブラシ４４を用いている。供給ブラシ４４では、ブラシの繊維を凹部内に入り込ませて現像剤を掻き落として回収している。このため、現像ローラ４２に対する食い込み量を増やしたり、線速を増加したりすることなく、トナーＴを良好に回収できる。
Generally, a so-called sponge roller is used as the collection and supply member. The so-called sponge roller is made of a foam material and the surface layer in contact with the developing
On the other hand, in the developing
実施形態の現像装置４では、現像ローラ４２と供給ブラシ４４とが対向する供給ニップβでは、現像ローラ４２の表面移動方向と供給ブラシ４４の表面移動方向とが逆方向となっている。これにより、供給ニップβにおける現像ローラ４２の表面と供給ブラシ４４の表面との線速差が大きくなり、供給ニップβでの供給ブラシ４４による回収性能の向上を図ることが出来る。よって、トナーが現像ローラ４２に担持されたままとなることを抑制し、現像ローラ４２の表面にトナーが固着することを抑制でき、現像剤担持体の表面に現像剤が固着することに起因する現像時の濃度ムラの発生を抑制することができる。
In the developing
また、図１に示すように、現像装置４では供給ブラシ４４をトナー収容部４３の上部に配置し、供給ブラシ４４の少なくとも一部がパドル４６の回転を停止した状態のトナー収容部４３内のトナーＴの剤面よりも上方となるようになっている。そして、供給ニップβに対して供給ブラシ４４の表面移動方向下流側の領域（以下、供給ニップ下流側領域と呼ぶ。）がトナーＴの剤面よりも上方となっている。従来の構成では、供給ニップ下流側領域にトナーが充填されていると、供給ニップ下流側領域に充填された状態のトナーが新たなトナーが供給ニップ下流側領域に入ってくることを阻害することがある。このため、供給ニップβにおける現像ローラ４２からのトナーの回収効率を低下させるおそれがある。
As shown in FIG. 1, in the developing
一方、実施形態の現像装置４は図１に示すように、供給ニップ下流側領域がトナーＴの剤面よりも上方となっている。このため、供給ニップ下流側領域にはトナーが充填されておらず、供給ニップ下流側領域に存在するトナーによって、供給ニップβにおける現像ローラ４２からのトナーの回収を阻害されることがない。よって、効率的にトナーの回収を行うことができ、トナーのリセット性を向上できる。
On the other hand, in the developing
次に、現像ローラ４２について説明する。
図１１は、現像ローラ４２の斜視説明図であり、図１２は、現像ローラ４２の側面図である。また、図１３は、現像ローラ４２の表面形状の説明図であり、図１３（ａ）は、現像ローラ４２全体の概略図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中の領域ηの拡大上面図及び断面図である。図１３（ｂ）の中段に示す断面図は、上段の拡大上面図中のＬ１１，Ｌ１３で示す直線に沿った断面図における表面凹凸形状４２Ｓ１を示している。また、図１３（ｂ）の下段に示す断面図は、上段の拡大平面図中のＬ１２，Ｌ１４で示す直線に沿った断面における表面凹凸形状４２Ｓ２である。
Next, the developing
FIG. 11 is an explanatory perspective view of the developing
現像ローラ４２は、現像ローラ軸４２１に表面にトナーを担持する現像ローラ円筒部４２０を設けた構成である。現像ローラ円筒部４２０に対して軸方向外側である軸方向両端部近傍の現像ローラ軸４２１には、スペーサー４２２が設けられている。
現像ローラ４２は、現像ローラ軸４２１を中心に回転可能に設けられており、現像ローラ軸４２１の軸方向が現像装置４の長手方向（図中Ｙ軸方向）と平行になるように配置されている。現像ローラ４２の現像ローラ軸４２１の軸方向両端は中ケース４１２の側壁部４１２ｓに対して回転可能に取り付けられている。現像ローラ４２の表面の一部は開口部５６から現像装置４の外部に露出し、この露出した表面が下方から上方に表面移動してトナーを搬送するように、現像ローラ４２は図１中の矢印Ｂ方向に回転する。
また、現像ローラ４２は、軸方向両端部近傍に設けられたスペーサー４２２が感光体２の表面に接触することにより、現像領域αにおける現像ローラ円筒部４２０の表面と感光体２の表面との距離（現像ギャップ）を一定に保っている。
The developing
The developing
Further, in the developing
現像ローラ４２は、基材４２ｇとこの基材４２ｇの外周面に形成された表面層４２ｆとからなる（図３０参照）。基材４２ｇは、５０５６アルミニウム合金や６０６３アルミニウム合金等のアルミニウム系やＳＴＫＭ等の鉄系等の金属材料スリーブからなる。
現像ローラ４２は、基材４２ｇである金属材料スリーブの表面に凹凸加工を施し、凹凸加工を施した金属材料スリーブに対して、ニッケル鍍金を実施することで、現像ローラ４２の腐食の防止や、トナーの帯電性補助を行う表面層４２ｆを形成している。
The developing
The developing
現像ローラ４２の現像ローラ円筒部４２０は、図１３（ａ）に示すように、その表面の構造の相違に基づき、主として、二つの部分（溝形成部４２０ａ、非溝形成部４２０ｂ）に分けられる。
溝形成部４２０ａは、現像ローラ４２の軸方向において中央部を含む部分であり、トナーを適切に担持させるために凹凸加工がその表面に施されている。実施形態においては、凹凸加工として所謂転造加工が用いられ、凸部４２ａは互いに巻き方向の異なる螺旋状の第一溝Ｌ１および第二溝Ｌ２に囲まれて形成されている。巻き方向の異なる螺旋状の溝を形成することで、現像ローラ４２の表面には網目状の凹凸が形成される。転造加工としては、従来公知の加工方法を採用することができる。また、第一溝Ｌ１および第二溝Ｌ２は、それぞれ現像ローラ４２の軸方向に対して所定角度（実施形態では、Ｌ１およびＬ２ともに４５［°］であるが、これに限定されるものではない）で傾斜している。
As shown in FIG. 13A, the developing roller
The
第一溝Ｌ１および第二溝Ｌ２は、いずれもそれらの傾斜方向に所定の周期幅で周期的に形成されることで、凸部４２ａが軸方向のピッチ幅Ｗ１で形成される。また、第一溝Ｌ１および第二溝Ｌ２の各傾斜角および周期幅は、いずれも互いに異ならせることもできる。また、凸部４２ａの頂面４２ｔの軸方向長さＷ２はピッチ幅Ｗ１の１／２以上の大きさとなるように形成する。
実施形態の現像ローラ４２では、凸部４２ａの軸方向のピッチ幅Ｗ１は１２０［μｍ］であり、凸部４２ａの頂面４２ｔの軸方向長さＷ２は４０［μｍ］である。さらに、凹部４２ｂの底面から凸部４２ａの頂面４２ｔまでの高さである凹部深さＷ３は１０［μｍ］である。ピッチ幅Ｗ１、頂面４２ｔの軸方向長さＷ２及び凹部深さＷ３の値は一例であり、この値に限られるものではない。
The first groove L1 and the second groove L2 are both periodically formed with a predetermined periodic width in the inclined direction, so that the
In the developing
現像ローラ４２としては、その表面層４２ｆがトナーを正規帯電させる材料であることが望ましい。フィルミングによって低帯電トナーが生まれた場合においても、ジャンピングしたトナーＴによってたたき出された低帯電トナーが、凸部４２ａや凹部４２ｂのフィルミングがおきていない部分で帯電できる。このため、低帯電トナーを減少させることができ、画像濃度が安定化する。実施形態の現像ローラ４２では、ニッケル鍍金を施すことにより、その表面層４２ｆがトナーを正規帯電させる材料となっている。
As for the developing
また、現像ローラ４２としては、その表層材料がドクタブレード４５（ブレード部材４５０）よりも硬い材質であることが望ましい。これにより、現像ローラ４２の表面の凸部４２ａがドクタブレード４５によって削れ難くなるため、凸部４２ａとドクタブレード４５で囲まれる凹部４２ｂの体積が変わりにくくなり、Ｍ／Ａ値（現像ローラ表面上の単位面積当りのトナーの担持量）が安定する。
Further, it is desirable that the surface material of the developing
また、現像ローラ４２の凸部４２ａの高さとして、使用するトナーＴの重量平均粒径よりも大きいことが望ましい。平均的な大きさのトナーＴが凹部４２ｂ内に収まるため、粒径の選択が起こりにくくなり、経時でのＭ／Ａ値（現像ローラ表面上の単位面積当りのトナーの担持量）が安定する。
The height of the
次に、供給ブラシ４４について説明する。
図１４は、供給ブラシ４４の斜視説明図であり、図１５は、供給ブラシ４４の側面図である。現像装置４の内部のトナー収容部４３の上方の現像ローラ４２側には、円筒状の供給ブラシ４４が設けられている。供給ブラシ４４は、その軸部である供給ブラシ軸４４１を中心に円筒状に多数の繊維が植毛された構成であり、この円筒状のブラシが表面にトナーを担持する供給ブラシ円筒部４４０となる。供給ブラシ円筒部４４０の繊維には、例えば、ナイロンやアクリル、ＰＥＴなどの弾性を有し撓み変形する樹脂材料が用いられる。
Next, the
FIG. 14 is a perspective view of the
供給ブラシ４４は、供給ブラシ軸４４１を中心に回転可能に構成され、当該軸は中ケース４１２の側壁部４１２ｓに対して回転可能に取り付けられている。供給ブラシ４４は、供給ブラシ円筒部４４０の外周面の一部は、現像ローラ４２の現像ローラ円筒部４２０の外周面と供給ニップβで接触するように配置されており、図１及び図５に示すように、供給ブラシ軸４４１は、現像ローラ軸４２１よりも上方に配置されている。
また、上述したように、供給ブラシ４４は現像ローラ４２と対向する箇所である供給ニップβで現像ローラ４２の表面移動方向に対して逆方向に表面が移動するように回転する。供給ブラシ４４が現像ローラ４２の表面移動方向に対して逆方向に表面が移動するように回転することで、凹部４２ｂに入った供給ブラシ円筒部４４０の繊維が現像ローラ４２表面に対して相対的に早く移動する。これにより、供給ブラシ円筒部４４０の繊維で凹部４２ｂ内のトナーを掻きだす作用が大きくなり、効率的にトナーの回収を行うことができ、トナーのリセット性を向上できる。
The
Further, as described above, the
また、供給ブラシ４４の現像ローラ４２に対する食い込み量（「現像ローラ４２の半径」＋「供給ブラシ４４の半径」−「現像ローラ４２と供給ブラシ４４との軸間距離」）は、現像ローラ４２の凸部４２ａの高さよりも大きくなるように設定している。凸部４２ａの高さよりも供給ブラシ４４の食い込み量を大きくすることで、凹部４２ｂにおけるトナーのリセット性を向上できる。なお、供給ブラシ４４の現像ローラ４２に対する食い込み量が凸部４２ａの高さに対して大きすぎると、トナーが凹部４２ｂに押し込まれてしまい、凝集の原因となるため、食い込み量が大きくなりすぎないように設定する必要がある。
The amount of biting of the
また、供給ブラシ４４の供給ブラシ円筒部４４０に用いる繊維を、導電性を有する材料として、供給バイアス電源１４４によって供給バイアスを印加して、供給ニップβで予備帯電されたトナーを現像ローラ４２に押し付ける作用を補助する構成としても良い。供給ブラシ４４は図１及び図５中の時計回りの方向に回転し、表面に付着させた現像剤を現像ローラ４２の表面に塗布供給する。
Further, the fiber used for the supply brush
また、供給バイアス電源１４４が供給ブラシ４４に印加する電圧としては、現像ローラ４２に印加された交番電圧に対して、トナーの正規帯電極性（実施形態のトナーＴではマイナス極性）に対して逆極性（プラス極性）の直流電圧を印加する。このとき、現像ローラ４２に印加する電圧よりも供給ブラシ４４に印加する電圧の方がトナーの正規帯電極性に対して逆極性（プラス極性）となる。これにより、現像ローラ４２に対して供給ブラシ４４側にトナーＴを引き付ける方向の電界を供給ニップβに形成し、現像ローラ４２上トナーのリセット性を向上することができる。供給ブラシ４４の繊維は、バイアスを印加するのに好適なように、電気抵抗値が１０6〜１０8［Ω］の範囲で調整されたものを用いるのが好ましい。なお、供給バイアス電源１４４を備える構成では、直流電源を別途必要となり、コスト高となるため、現像装置４の仕様に応じて、供給バイアス電源１４４を設けない構成としても良い。
The voltage applied to the
また、図３７に示すように、供給ブラシ４４へのトナー詰まりを防止する手段として、供給ブラシ４４に接触するフリッカー部材４４２を配置しても良い。供給ブラシ４４にフリッカー部材４４２を接触させることで、繊維が撓み、撓みが開放されることで供給ブラシ４４からトナーＴが離脱する。これにより、供給ブラシ４４内のトナーは絶えずトナー収容部４３内のトナーＴと入れ替わり、同一のトナーが連続してストレスを受けることない。このため、供給ブラシ４４にトナーが詰まりにくくなり、長期に渡り品質を維持することができる。よりトナーを離脱させやすくするために、図３７に示すように、フリッカー部材４４２は、供給ブラシ４４がトナー収容部４３内のトナーＴに接触していない領域で、供給ブラシ４４に接触するよう配置することが好ましい。
As shown in FIG. 37, a
また、供給ブラシ４４の繊維間にトナーが詰まることで、トナーの凝集体が生じたり、供給ブラシ４４のトルクが上昇したりするなどの問題も発生することがある。特に、上述したように、供給ブラシ４４にバイアスを印加する場合には、よりトナーが繊維間に詰まりやすくなる。この観点からも、供給ブラシ４４に接触するフリッカー部材４４２を設けることが好ましい。
In addition, the toner may be clogged between the fibers of the
フリッカー部材４４２は、供給ブラシ４４からトナーを離脱させやすくするために、図３７に示すように、供給ブラシ４４がトナー収容部４３内のトナーＴに浸かっていない領域で、供給ブラシ４４に接触するように配置することが好ましい。また、フリッカー部材４４２と供給ブラシ４４との間に、供給ブラシ４４からフリッカー部材４４２に向かってトナーを静電的に移動させる電位差を設けるようにしてもよい。この場合、フリッカー部材４４２の電位は、トナーが供給ブラシ４４から離れていく方向に電界が作用するように設定される。具体的には、例えばマイナス帯電のトナーに対しては、フリッカー部材４４２の電位を供給ブラシ４４の電位よりもプラス側に設定する必要がある。
The
供給ブラシ４４およびフリッカー部材４４２に印加するバイアスは、使用環境や使用期間に応じて変更しても良い。例えば、一般に高温・高湿環境ではトナーの付着力が大きくなり易いことを考慮して、温湿度センサの検知結果に基づいて、印加するバイアス値を変更したり、バイアス印加を実施する間隔を変更したりする。
The bias applied to the
次に、ドクタブレード４５について説明する。
図１６は、ドクタブレード４５の斜視説明図であり、図１７は、ドクタブレード４５の側面図である。
図５〜図１０に示すように、現像ローラ４２の下方で下ケース４１３の内側となる中ケース４１２には、ドクタブレード４５が設けられている。
ドクタブレード４５は、規制部材を構成する薄い板状の金属部材であるブレード部材４５０と、ブレード部材４５０の一端が固定されている金属製の台座部４５２とを有する。そして、ブレード部材４５０の他端側が現像ローラ４２に接触するように構成されている。ブレード部材４５０の現像ローラ４２に対する接触状態は、先端が接触する先端当て状態（後述するエッジ当て）、及び、先端よりも根元側の面部が接触する腹当て状態、の何れでもよい。しかし、先端当て状態の方が、凸部４２ａの頂面４２ｔに存在するトナーをすり切ることができ、凹部４２ｂに存在するトナーのみを現像領域αに搬送することで、現像領域αに搬送するトナー量が安定するため、より好ましい。
Next, the
FIG. 16 is an explanatory perspective view of the
As shown in FIGS. 5 to 10, a
The
ドクタブレード４５のブレード部材４５０は台座部４５２に対して複数のリベット４５１によって固定されている。台座部４５２はブレード部材４５０よりも厚い金属で構成されており、ブレード部材４５０を現像装置４の本体（中ケース４１２の側面部）に固定するための基板として機能している。台座部４５２の長手方向端部にはピン穴４５４が設けられており、一方は真円形状の主基準穴４５４ａであり、もう一方は主基準穴４５４ａ方向に長径を有する楕円形状の従基準穴４５４ｂである。主基準穴４５４ａに不図示のピンが入ることで台座部４５２の現像装置４本体に対する位置が決定し、従基準穴４５４ｂで支えられる。ブレード部材４５０が固定された台座部４５２が、現像装置４本体（中ケース４１２）にドクタ固定ネジ４５５で固定されることによってブレード部材４５０が現像装置４に固定されることになる。
The
ドクタブレード４５のブレード部材４５０には、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰ、またはリン青銅等の金属板バネ材料を用いる。また、ブレード部材４５０は、その自由端側を現像ローラ４２表面に１０〜１００［Ｎ／ｍ］の押圧力で当接させたもので、その押圧力下を通過したトナーを所定量に規制すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。さらに、ブレード部材４５０には、摩擦帯電を補助するために、ドクタバイアス電源１４５からバイアスが印加されても良い。
For the
また、ドクタブレード４５のブレード部材４５０としては、導電性を有するものであることが望ましい。ブレード部材４５０が導電性であることにより、Ｑ／Ｍ値（単位体積当りの帯電量）が大きなトナーＴの帯電量を下げることが出来、トナーＴのＱ／Ｍ値の均一化を図ることができる。これにより、トナーＴの現像ローラ４２に対する張り付きを防ぐことが出来る。
Further, the
また、ドクタバイアス電源１４５がブレード部材４５０に印加する電圧としては、使用環境により直流電圧の値を制御出来る構成としても良い。具体的には、現像ローラ４２に印加された交番電圧に対して、±２００［Ｖ］の範囲で直流電圧を印加できる構成が挙げられる。これにより、環境変動によるＭ／Ａ値（現像ローラ表面上の単位面積当りのトナーの担持量）の変動を抑制することができる。
The voltage applied by the doctor
次に、パドル４６について説明する。
図１８は、パドル４６の斜視説明図であり、図１９は、パドル４６の側面図である。
現像装置４内には、トナーが収容される空間としてトナー収容部４３が設けられており、このトナー収容部４３内にはパドル４６が現像ケーシング４１に対して回転可能に取り付けられている。
Next, the
18 is a perspective explanatory view of the
A
パドル４６は、その軸部であるパドル軸４６１と、マイラー等の弾性シート材からなる薄い羽部材としてのパドル羽４６０とを備える。パドル軸４６１は、向かい合う二つの平面部を有し、この二つの平面部にパドル羽４６０がそれぞれ取り付けられている。二枚のパドル羽４６０は、パドル軸４６１を中心に互いに反対方向に突出するように、パドル軸４６１の平面部に固定されている。
パドル羽４６０の付け根部分には穴が複数の穴がパドル軸４６１の軸方向に平行になるように並べて設けられており、パドル軸４６１は、その軸方向に沿って複数の凸部が二列に並べて設けられている。そして、パドル羽４６０の穴にパドル軸４６１の凸部を挿入して、熱カシメすることによって、パドル軸４６１に対してパドル羽４６０を固定する。
The
The base portion of the
パドル４６は、パドル軸４６１の軸方向が現像装置４の長手方向（図中Ｙ軸方向）と平行になるように配置されている。パドル軸４６１の軸方向両端は中ケース４１２の側壁部４１２ｓに対して回転可能に取り付けられている。
The
パドル４６は、パドル軸４６１から伸びるパドル羽４６０の先端がトナー収容部４３の内壁面に接触する程度の長さにパドル羽４６０の突出量が設定されている。図１及び図５等に示すように、トナー収容部４３の底面部４３ｂはパドル４６の回転方向に沿った円弧状であり、パドル４６の回転に伴う摺擦動作でパドル羽４６０がトナー収容部４３の底面部４３ｂに引っかからないようになっている。
トナー収容部４３の現像ローラ４２側には底面部４３ｂから垂直に立ち上がる側壁面部４３ｓが形成されている。この側壁面部４３ｓはパドル軸４６１の中心と同等若しくは若干低い程度のところでＸ軸に平行なローラに向かう方向に水平になり、段部５０を形成している。
In the
On the developing
側壁面部４３ｓとパドル軸４６１との距離は、底面部４３ｂとパドル軸４６１との距離よりも短く設定されている。そのため、底面部４３ｂを摺擦してきたパドル羽４６０は側壁面部４３ｓに突き当たり、より大きくたわむことになる。その後、段部５０にパドル羽４６０の先端部が差し掛かるとパドル羽４６０を押さえるものが無くなり、パドル羽４６０の先端部は開放されることで上方に跳ね上がる。このようなパドル羽４６０の動きによってトナーは上方へと跳ね上げられ攪拌、搬送、供給される。
The distance between the side
段部５０は、Ｘ−Ｙ平面に平行な水平面で、現像装置４の長手方向（図中Ｙ軸方向）に延在するように形成されている。実施形態の現像装置４では、段部５０が幅方向の全域に設けられているが、パドル羽４６０が跳ね上がるようになっていれば、現像装置４内の一部分に設けられていても良い。
The
供給スクリュ４８は、供給スクリュ軸４８１と、この供給スクリュ軸４８１に固定された螺旋状の羽部である供給スクリュ羽部４８０とからなるスクリュ部材である。供給スクリュ軸４８１を中心に回転可能に設けられており、供給スクリュ軸４８１の軸方向が現像装置４の長手方向（図中Ｙ軸方向）と平行になるように配置されている。供給スクリュ軸４８１の軸方向両端は中ケース４１２の側壁部４１２ｓに対して回転可能に取り付けられている。
The
供給スクリュ４８の軸方向端部は、現像装置４の長手方向端部に形成されたトナー補給口５５の下方に位置している。そして、供給スクリュ４８が回転することによって螺旋状の供給スクリュ羽部４８０がトナー補給口５５から補給されたトナーを長手方向における現像装置４の中央部方向に搬送する。
The end of the
上ケース４１１の開口部５６を形成する縁部分には、入口シール４７としてマイラー等のシート部材が長手方向に沿って貼着されている。入口シール４７は略矩形のシートであってその短手の一端が上ケース４１１の縁部分に貼着され、他端は自由端とされている。入口シール４７の自由端側は現像装置４の内部方向に突出されており、さらに、現像ローラ４２に接触するように設けられている。入口シール４７は、現像ローラ４２の表面移動方向上流側が上ケース４１１に固定されており、現像ローラ４２の表面移動方向下流側が自由端とされ、現像ローラ４２に対して、入口シール４７の面部分が接触するように配置している。また、上ケース４１１の現像装置４の内部側は供給ブラシ４４の上部形状に沿うように湾曲形状をしており、上ケース４１１の湾曲形状の表面と供給ブラシ４４の表面との隙間は、１．０［ｍｍ］である。
A sheet member such as Mylar is attached as an
次に、現像装置４内でのトナーの動きについて説明する。
トナー補給口５５から現像装置４内に補給されたトナーは、供給スクリュ４８によってトナー収容部４３に供給され、パドル４６によって攪拌される。また、パドル４６の跳ね上げによって現像ローラ４２及び供給ブラシ４４の方向に跳ね上げ、搬送される。供給ブラシ４４に供給されたトナーは、供給ブラシ４４が現像ローラ４２と接触する供給ニップβで現像ローラ４２の表面に受け渡される。現像ローラ４２の表面に受け渡されたトナーのうち現像領域αに搬送する所定量を超えた分のトナーは、ドクタブレード４５によって現像ローラ４２の表面から掻き落とされる。
Next, the movement of toner in the developing
The toner replenished into the developing
ドクタブレード４５との対向部を通過した現像ローラ４２の表面に残ったトナーは、そのまま現像ローラ４２の回転による表面移動によって搬送され、感光体２と対向する現像領域αに到達する。現像に用いられることなく現像領域αを通過したトナーは、入口シール４７が接触する位置を通過し、供給ブラシ４４との対向位置である供給ニップβにまで搬送される。現像ローラ４２によって供給ニップβに到達したトナーは、供給ブラシ４４によって現像ローラ４２の表面から掻き取られ、供給ブラシ４４によって搬送される。
The toner remaining on the surface of the developing
次に、実施形態に係る複写機５００に用いるトナーについて説明する。複写機５００で用いるトナーとしては、高速のトナー搬送に対応できるよう流動性の高いトナーを用いている。具体的には、加速凝集度が４０［％］以下のトナーを用いている。この加速凝集度とは、トナーの流動性を示す指数である。
Next, toner used in the copying
トナーの加速凝集度の測定方法を以下に示す。
＜測定装置＞
・ホソカワミクロン製 パウダテスタ
＜測定方法＞
・測定対象サンプルを恒温槽に放置（３５±２［℃］，２４±１［ｈ］）
・パウダテスタを用いて測定
・目開きの異なる三種の篩を使用（例えば、７５［μｍ］，４４［μｍ］，２２［μｍ］）
・篩ったときのトナー残量から算出、以下の計算により、凝集度を求める。
｛（上段の篩に残ったトナー重量）／（試料採取量）｝×１００
｛（中段の篩に残ったトナー重量）／（試料採取量）｝×１００×３／５
｛（下段の篩に残ったトナー重量）／（試料採取量）｝×１００×１／５
上記三つの計算値の合計をもって加速凝集度［％］とする。
A method for measuring the accelerated aggregation degree of the toner is shown below.
<Measurement device>
・ Powder tester made by Hosokawa Micron <Measurement method>
・ Leave the sample to be measured in a thermostat (35 ± 2 [° C], 24 ± 1 [h])
・ Measured with a powder tester ・ Three types of sieves with different openings (for example, 75 [μm], 44 [μm], 22 [μm])
-Calculate from the remaining amount of toner when sieving, and obtain the degree of aggregation by the following calculation.
{(Weight of toner remaining on upper screen) / (sample amount)} × 100
{(Weight of toner remaining on middle screen) / (sample amount)} × 100 × 3/5
{(Weight of toner remaining on lower screen) / (sample amount)} × 100 × 1/5
The sum of the above three calculated values is defined as the accelerated aggregation degree [%].
トナーの加速凝集度は上述のように目開きの異なる三種類のメッシュを目開きの大きい順に積み重ね、最上段に粒子をおき、一定の振動でふるい、各メッシュ上のトナー重量から求める指数である。 As described above, the accelerated aggregation degree of the toner is an index obtained by stacking three types of meshes having different openings in the order of increasing openings, placing particles on the uppermost stage, sieving with constant vibration, and calculating from the toner weight on each mesh. .
また、実施形態では、平均円形度が０．９０以上のトナー（０．９０〜１．００のトナー）を用いている。
実施形態では、下記（１）式より得られた値を円形度ａと定義する。この円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合１．００を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。
In the embodiment, toner having an average circularity of 0.90 or more (0.90 to 1.00 toner) is used.
In the embodiment, the value obtained from the following equation (1) is defined as the circularity a. This circularity is an index of the degree of unevenness of the toner particles, and indicates 1.00 when the toner is a perfect sphere, and the circularity becomes smaller as the surface shape becomes more complicated.
円形度ａ＝Ｌ０／Ｌ・・・・（１）
（Ｌ０：粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長、Ｌ：粒子の投影像の周囲長）
Circularity a = L 0 / L (1)
(L 0 : circumference of a circle having the same projected area as the particle image, L: circumference of the projected image of the particle)
平均円形度が０．９０〜１．００の範囲では、トナー粒子の表面は滑らかであり、トナー粒子同士、トナー粒子と感光体２との接触面積が小さいために転写性に優れる。
平均円形度が０．９０〜１．００の範囲では、トナー粒子に角がないため、現像装置４内での現像剤（トナー）の攪拌トルクが小さく、攪拌の駆動が安定するために異常画像の発生を防止できる。
また、ドットを形成するトナーの中に、角張ったトナー粒子がいないため、転写で転写媒体に圧接する際に、その圧がドットを形成するトナー全体に均一にかかり、転写中抜けが生じにくい。
さらに、トナー粒子が角張っていないことから、トナー粒子そのものの研磨力が小さく、感光体２や、帯電部材３等の表面を傷つけたり、摩耗させたりすることを防止できる。
When the average circularity is in the range of 0.90 to 1.00, the surface of the toner particles is smooth, and the contact area between the toner particles and between the toner particles and the
When the average circularity is in the range of 0.90 to 1.00, since the toner particles have no corners, the developer (toner) agitation torque in the developing
In addition, since there are no angular toner particles in the toner that forms the dots, when the pressure is brought into contact with the transfer medium during transfer, the pressure is uniformly applied to the entire toner that forms the dots, and the transfer is not easily lost.
Further, since the toner particles are not angular, the abrasive power of the toner particles itself is small, and it is possible to prevent the surfaces of the
次に円形度の測定方法について説明する。円形度は、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定することができる。 Next, a method for measuring the circularity will be described. The circularity can be measured using a flow type particle image analyzer FPIA-1000 manufactured by Toa Medical Electronics.
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５［ｍｌ］加え、更に測定試料を０．１〜０．５［ｇ］程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１００００［個／μｌ］として前記装置によりトナーの形状、粒度を測定する。 As a specific measuring method, a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added in an amount of 0.1 to 0.5 [100] as a dispersant in 100 to 150 [ml] of water from which impure solids have been removed in advance. ml] and about 0.1 to 0.5 [g] of a measurement sample is further added. The suspension in which the sample is dispersed is subjected to dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the shape and particle size of the toner are measured with the above apparatus with the dispersion concentration being 3000 to 10,000 [pieces / μl].
６００［ｄｐｉ］以上の微少ドットを再現するためには、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）として３〜８［μｍ］が好ましい。この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。重量平均粒径（Ｄ４）が３［μｍ］未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。 In order to reproduce minute dots of 600 [dpi] or more, the weight average particle diameter (D4) of the toner is preferably 3 to 8 [μm]. In this range, since the toner particles have a sufficiently small particle size with respect to the minute latent image dots, the dot reproducibility is excellent. When the weight average particle diameter (D4) is less than 3 [μm], phenomena such as a decrease in transfer efficiency and a decrease in blade cleaning properties tend to occur.
重量平均粒径（Ｄ４）が８［μｍ］を超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。また、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。（Ｄ４／Ｄ１）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。 When the weight average particle diameter (D4) exceeds 8 [μm], it is difficult to suppress scattering of characters and lines. Moreover, it is preferable that ratio (D4 / D1) of a weight average particle diameter (D4) and a number average particle diameter (D1) exists in the range of 1.00-1.40. The closer (D4 / D1) 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.
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。 Next, a method for measuring the particle size distribution of toner particles will be described. Examples of the measuring device for the particle size distribution of toner particles by the Coulter counter method include Coulter Counter TA-II and Coulter Multisizer II (both manufactured by Coulter). The measurement method is described below.
まず、電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５［ｍｌ］加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１［％］ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０［ｍｇ］加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００［μｍ］アパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。 First, 0.1 to 5 [ml] of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 [ml] of the electrolytic aqueous solution. Here, the electrolytic solution is prepared by preparing a 1% NaCl aqueous solution using primary sodium chloride, and for example, ISOTON-II (manufactured by Coulter) can be used. Here, 2 to 20 [mg] of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the measurement device is used to measure the weight and number of toner particles or toner using a 100 [μm] aperture as the aperture. Then, the weight distribution and the number distribution are calculated. From the obtained distribution, the weight average particle diameter (D4) and the number average particle diameter (D1) of the toner can be obtained.
チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上乃至４０．３０［μｍ］未満の粒子を対象とする。 As a channel, it is less than 2.00-2.52 [micrometer]; 2.52-less than 3.17 [micrometer]; 3.17-less than 4.00 [micrometer]; 4.00-5.04 [micrometer] Less than 5.04 to 6.35 [μm]; 6.35 to less than 8.00 [μm]; 8.00 to less than 10.08 [μm]; 10.08 to less than 12.70 [μm]; 12.70 to less than 16.00 [μm]; 16.00 to less than 20.20 [μm]; 20.20 to less than 25.40 [μm]; 25.40 to less than 32.00 [μm]; Using 13 channels of 00 to less than 40.30 [μm], particles having a particle size of 2.00 [μm] or more to less than 40.30 [μm] are targeted.
実施形態で用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を用いる。そして、実施形態で用いられるトナーは、このトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーであり、重合トナーと呼ばれる。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。 The toner used in the embodiment uses 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. The toner used in the embodiment is a toner obtained by crosslinking and / or extending the toner material liquid in an aqueous solvent, and is called a polymerization toner. Hereinafter, the constituent material and the manufacturing method of the toner will be described.
＜ポリエステル＞
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。多価アルコール化合物（ＰＯ）としては、２価アルコール（ＤＩＯ）および３価以上の多価アルコール（ＴＯ）が挙げられ、（ＤＩＯ）単独、または（ＤＩＯ）と少量の（ＴＯ）との混合物が好ましい。２価アルコール（ＤＩＯ）としては、アルキレングリコール（エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）；アルキレンエーテルグリコール（ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど）；脂環式ジオール（１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールＡなど）；ビスフェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど）；上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物；上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数２〜１２のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数２〜１２のアルキレングリコールとの併用である。３価以上の多価アルコール（ＴＯ）としては、３〜８価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール（グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど）；３価以上のフェノール類（トリスフェノールＰＡ、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど）；上記３価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
<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［℃］に加熱する。そして、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は５以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常１〜３０、好ましくは５〜２０である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が３０を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量１万〜４０万、好ましくは２万〜２０万である。重量平均分子量が１万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、４０万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
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 of 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 the water produced | generated while reducing pressure if necessary is distilled off, and the polyester which has a hydroxyl group is obtained. 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。このウレア変性のポリエステルについて、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）を得る。ウレア変性のポリエステルは、このポリエステルプレポリマー（Ａ）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。 In addition to the unmodified polyester obtained by the above polycondensation reaction, the polyester preferably contains a urea-modified polyester. With respect to this urea-modified polyester, the terminal carboxyl group or hydroxyl group of the polyester obtained by the above polycondensation reaction is reacted with a polyvalent isocyanate compound (PIC) to obtain a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. The urea-modified polyester is obtained by crosslinking and / or extending the molecular chain by the reaction between the polyester prepolymer (A) and amines.
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）としては、脂肪族多価イソシアネート（テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエートなど）；脂環式ポリイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど）；芳香族ジイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど）；芳香脂肪族ジイソシアネート（α，α，α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど）；イソシアネート類；前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの；およびこれら２種以上の併用が挙げられる。 Examples of the polyvalent isocyanate compound (PIC) include aliphatic polyisocyanates (tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, etc.); alicyclic polyisocyanates (isophorone diisocyanate, cyclohexylmethane diisocyanate, etc.) ); Aromatic diisocyanates (tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.); araliphatic diisocyanates (α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate, etc.); isocyanates; Those blocked with caprolactam or the like; and combinations of two or more of these.
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）の比率について、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］とする。このとき、当量比［ＮＣＯ］／［ＯＨ］は、通常５／１〜１／１、好ましくは４／１〜１．２／１、さらに好ましくは２．５／１〜１．５／１である。［ＮＣＯ］／［ＯＨ］が５を超えると低温定着性が悪化する。［ＮＣＯ］のモル比が１未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。 The ratio of the polyvalent isocyanate compound (PIC) is the equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the polyester having a hydroxyl group. At this time, the equivalent ratio [NCO] / [OH] is usually 5/1 to 1/1, preferably 4/1 to 1.2 / 1, more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. is there. When [NCO] / [OH] exceeds 5, low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester is lowered and hot offset resistance is deteriorated.
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。 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.
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。 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。 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.
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。 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.
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 amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of B1 to B5 blocked amino groups (B6) 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）の比率について、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］とする。このとき、当量比［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］は、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。 Regarding the ratio of amines (B), the equivalent ratio [NCO] / [NHx] of isocyanate groups [NCO] in the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups and amino groups [NHx] in amines (B) And At this time, the equivalent ratio [NCO] / [NHx] is usually 1/2 to 2/1, preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, more preferably 1.2 / 1 to 1/1. 2.
［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］が２を超える場合や１／２未満の場合では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常１００／０〜１０／９０であり、好ましくは８０／２０〜２０／８０、さらに好ましくは、６０／４０〜３０／７０である。ウレア結合のモル比が１０［％］未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。 When [NCO] / [NHx] is more than 2 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester is lowered, and the hot offset resistance is deteriorated. The urea-modified polyester may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio of the urea bond content to the urethane bond content is usually 100/0 to 10/90, preferably 80/20 to 20/80, and more preferably 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10%, the hot offset resistance is deteriorated.
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０［℃］に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで４０〜１４０［℃］にて、これに多価イソシアネート（ＰＩＣ）を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得る。さらにこの（Ａ）にアミン類（Ｂ）を０〜１４０［℃］にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。 The urea-modified polyester is produced by a one-shot method or the like. Polyhydric alcohol (PO) and polyhydric carboxylic acid (PC) are produced in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxy titanate and dibutyltin oxide at 150 to 280 [° C.] and, if necessary, reduced pressure. Water is distilled off to obtain a polyester having a hydroxyl group. Next, at 40 to 140 [° C.], this is reacted with polyvalent isocyanate (PIC) to obtain a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. Further, this (A) is reacted with amines (B) at 0 to 140 [° C.] to obtain a urea-modified polyester.
多価イソシアネート化合物（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）などの多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）に対して不活性なものが挙げられる。 When reacting the polyvalent isocyanate compound (PIC) and when reacting (A) and (B), a solvent may be used as necessary. Usable solvents include aromatic solvents (toluene, xylene, etc.); ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.); esters (ethyl acetate, etc.); amides (dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.) and ethers Inactive to polyvalent isocyanate compounds (PIC) such as benzene (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 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、低温定着性および複写機５００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。なお、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 gloss when used in the copying
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（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常１〜１５重量［％］、好ましくは３〜１０重量［％］である。
<Colorant>
As the colorant, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher , Yellow lead, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazan Yellow BGL, Isoindolinone Yellow, Bengala, Red Dan, Lead Zhu, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimon Zhu, Permanent Red 4R, Para Red, Phi Sayred, Parachlor Ortonito Aniline Red, Resol Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmine B, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX, Permanent Red F5R , Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, 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, Thio Indigo Red B, Thioindigo Maroon, Oil Red, Quinacridone Red, Pyrazolone Red Polyazo Red, Chrome Vermillion, Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), indigo, ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Lid Russian nin green, anthraquinone green, titanium oxide, zinc white, litbon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% [%], preferably 3 to 10% [%] 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ＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、４級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、４級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
<Charge control agent>
Known charge control agents can be used, such as nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (fluorine-modified 4 Secondary ammonium salts or compounds, tungsten simple substances or compounds, fluorine activators, salicylic acid metal salts, and metal salts of salicylic acid derivatives. Specifically, Bontron 03 of a nigrosine dye, Bontron P-51 of a quaternary ammonium salt, Bontron S-34 of a metal-containing azo dye, E-82 of an oxynaphthoic acid metal complex, E-84 of a salicylic acid metal complex , Phenolic condensate E-89 (above, Orient Chemical Industries, Ltd.), quaternary ammonium salt molybdenum complex TP-302, TP-415 (above, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), quaternary ammonium salt copy Charge PSY VP2038, copy blue PR of triphenylmethane derivative, copy charge of quaternary ammonium salt NEG VP2036, copy charge NX VP434 (manufactured by Hoechst), LRA-901, LR-147 which is a boron complex (Nippon Carlit) Manufactured), copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, azo series Fee, a sulfonic acid group, a carboxyl group, and polymer compounds having a functional group such as quaternary ammonium salts. Of these, substances that control the negative polarity of the toner are particularly preferably used.
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。しかし、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４２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. However, it is preferably used in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. The range of 0.2 to 5 parts by weight is preferable. When the amount exceeds 10 parts by weight, the chargeability of the toner is too high, the effect of the charge control agent is reduced, the electrostatic attraction with the developing
＜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装置１２の定着ローラとトナー界面との間で働く。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 the release agent, a low melting point wax having a melting point of 50 to 120 [° C.] is more effectively used as a release agent in the dispersion with the binder resin between the fixing roller of the fixing
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。
<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%].
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５×１０−２［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。このことにより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置４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。
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. Particularly when both the fine particles have an average particle diameter of 5 × 10 −2 [μm] or less and are stirred and mixed, the electrostatic force and van der Waals force with the toner are remarkably improved. As a result, even when the developing
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。 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.
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。 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右する脂肪族１級、２級もしくは２級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６−Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンＳ−１２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−２０２（ダイキンエ業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−３００（ネオス社製）などが挙げられる。 Moreover, as the cationic surfactant, aliphatic quaternary ammonium such as aliphatic primary, secondary or secondary amic acid, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt which has a right fluoroalkyl group is used. Salt, 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) Smoke), Megafac F-150, F-824 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-132 (Tochem Products), Footage 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］等を挙げられる。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。 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 [%]. Examples thereof include 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], and the like. In terms of product names, PB-200H (manufactured by Kao Corporation), SGP (manufactured by Sokensha), technopolymer SB (manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd.), SGP-3G (manufactured by Sokensha), micropearl (manufactured by Sekisui Fine Chemical), etc. There is.
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。 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
（３）乳化液の作製と同時に、アミン類（Ｂ）を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）との反応を行わせる。この反応は、分子鎖の架橋及び／又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー（Ａ）の有するイソシアネート基構造とアミン類（Ｂ）との反応性により選択されるが、通常１０分〜４０時間、好ましくは２〜２４時間である。反応温度は、通常、０〜１５０［℃］、好ましくは４０〜９８［℃］である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。 (3) At the same time as the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to cause a reaction with the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. This reaction involves molecular chain crosslinking and / or elongation. The reaction time is selected depending on the reactivity between the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) and the amines (B), but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. The reaction temperature is generally 0 to 150 [° C.], preferably 40 to 98 [° C.]. Moreover, a well-known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
（４）反応終了後、乳化分散体（反応物）から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。 (4) After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles. In order to remove the organic solvent, the temperature of the entire system is gradually raised in a laminar stirring state, and after giving strong stirring in a certain temperature range, the solvent base is removed to produce spindle-shaped toner base particles. . Further, when an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble material is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is dissolved from the toner base particles by a method such as dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. Remove. It can also be removed by operations such as enzymatic degradation.
（５）上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。 (5) A charge control agent is injected into the toner base particles obtained above, and then inorganic fine particles such as silica fine particles and titanium oxide fine particles are externally added to obtain a toner. The injection of the charge control agent and the external addition of the inorganic fine particles are performed by a known method using a mixer or the like. Thereby, a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution can be easily obtained. Furthermore, by giving strong agitation in the process of removing the organic solvent, the shape between the true spherical shape and the rugby ball shape can be controlled, and the surface morphology is also controlled between the smooth shape and the umeboshi shape. be able to.
上述したように、実施形態の現像装置４が備える現像ローラ４２の表面上には、凸部の高さや凹部の深さ（Ｗ３）が一定で規則的なパターンからなる凹凸が形成されている。従来の一成分現像装置としては、現像ローラの表面にサウンドブラスト処理等の粗面処理を施して表面に凹凸形状を形成したものがある。このように、現像ローラの表面に粗面処理を施すことにより、現像ローラがトナーを担持し、搬送する性能を向上させていた。しかしながら、粗面処理によって現像ローラの表面上に形成される凹凸は、凸部の高さ、凹部の深さ及び凹凸のパターンが不規則となる。凹部のパターンや深さが不規則であると、現像ローラ表面上のトナー担持量が安定せず、感光体上の潜像を現像したときに濃度ムラとなることがあった。一方、実施形態の現像装置４では、凹部の深さ（Ｗ３）が一定で、その形成パターンが規則的であるため、現像ローラ４２表面上のトナー担持量が安定し、現像時の濃度ムラの発生を抑制することができる。
As described above, on the surface of the developing
ここで、規則的な凹凸とはトナーの付着量が偏らずに、濃度ムラが抑えられている程度に凹凸が連続していれば良い。
また、例えば感光体２上の潜像に注目して、潜像が格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、格子は軸方向において、複数種類のピッチで形成可能である。そして、奥部の軸方向におけるピッチが前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより短いものが連続しているようなものでも良い。
また、本発明は、現像ローラ４２の表面上の凹凸形状が、規則的な凹凸以外のものでも効果は奏することが可能であるが、規則的な凹凸を有するものであれば、画像品質の面から好ましい。
Here, the regular unevenness is sufficient as long as the unevenness is suppressed to the extent that density unevenness is suppressed without unevenness of the toner adhesion amount.
Further, for example, paying attention to the latent image on the
In addition, the present invention can be effective even if the uneven shape on the surface of the developing
図１及び図２０に示すように、実施形態の現像装置４では、図中矢印Ｂ方向が表面移動方向である現像ローラ４２がドクタ部において上方から下方に移動する。このような場合には、トナーＴに働く自重によってトナーには下方向の力（Ｆｇ）が加わるため、ドクタブレード４５の応力（Ｆｂ）によるトナーに対する圧縮力を減少させることが出来る。よって、現像ローラ４２の凸部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の部分（図２０中の４２ｃの部分）にトナーが凝集することを抑制できる。これにより、フィルミングの発生を抑制することができ、現像ローラ４２上でのＱ／Ｍ値やＭ／Ａ値の変動を抑制することができる。
As shown in FIG. 1 and FIG. 20, in the developing
また、現像装置４で用いる現像剤であるトナーとしては、加速凝集度が４０［％］以下となるトナーを用いることが望ましい。これにより、現像ローラ４２の凸部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の部分（図２０中の４２ｃの部分）でのトナーの凝集をより緩和することが可能となる。なお、図２０で示すドクタ部では、ドクタブレード４５が現像ローラ４２の表面に対して腹当て状態となっている。ドクタブレード４５の現像ローラ４２の表面に対する当接状態としては、図２１に示すように、先端当て状態である方が、凸部４２ａの頂面４２ｔに存在するトナーＴをすり切ることができ、より好ましい。
Further, as the toner that is a developer used in the developing
図２２に示すように、現像ローラ４２の凸部４２ａの側面と凹部４２ｂの底面との成す角γが９０［°］未満の場合は、凹部４２ｂの全体に供給ブラシ４４が当接する確率が減少してしまう。また、図２３のように、一部でも凸部４２ａの側面と凹部４２ｂの底面との成す角が９０［°］未満の場合も、凹部４２ｂの全体に供給ブラシ４４が当接する確率が減少してしまう。
これに対して、実施形態の現像装置４が備える現像ローラ４２は、図２４に示すように、現像ローラ４２の凸部４２ａの側面と凹部４２ｂの底面とが成す角γが９０［°］以上としている。図２４に示すように、角γが９０［°］以上の場合は、供給ブラシ４４が現像ローラ４２上のトナーに当たる確率が増加するため、リセット性が向上する。
As shown in FIG. 22, when the angle γ formed by the side surface of the
On the other hand, as shown in FIG. 24, the developing
図２５は、凸部４２ａの側面と凹部４２ｂの底面とが成す角γが凸部４２ａの上流側と下流側とが共に９０［°］の構成の説明図である。すなわち、凸部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の角γ（以下、「凸部下流角γ１」と呼ぶ）が９０［°］である。さらに、凸部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向上流側の角γ（以下、「凸部上流角γ２」と呼ぶ）が９０［°］である。
図２５に示すように、ドクタブレード４５の応力は図中矢印Ｆｂ方向に作用する。現像ローラ４２が図中矢印Ｂで示す方向に表面移動するため、凹部４２ｂに担持されたトナーＴは、ドクタブレード４５の応力によって図２５中の矢印Ｆａで示す方向の圧縮力が作用する。このため、凸部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の壁面に接触するトナーが入れ替わらないと、特定のトナーに対して繰り替えし圧縮力が作用することとなり、トナーが凝集するおそれがある。
FIG. 25 is an explanatory diagram of a configuration in which the angle γ formed by the side surface of the
As shown in FIG. 25, the stress of the
これに対して、実施形態の現像装置４が備える現像ローラ４２は、図２６に示すように、凸部４２ａの側面と凹部４２ｂの底面とが成す角γのうち、少なくとも凸部下流角γ１が鈍角となるように形成している。凸部下流角γ１が鈍角であることにより、凸部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の壁面に接触するトナーに対して、供給ブラシ４４による掻き出しが行われ易くなり、トナーの入れ替わりを促すことができる。この壁面に接触するトナーが入れ替わることで、特定のトナーに対して繰り替えし圧縮力が作用することを防止し、トナーが凝集することを防止することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 26, the developing
なお、図２６で示す現像ローラ４２表面の拡大断面図では、ドクタブレード４５が現像ローラ４２の表面に対して腹当て状態となっている。ドクタブレード４５の現像ローラ４２の表面に対する当接状態としては、図２７に示すように、先端当て状態である方が、凸部４２ａの頂面４２ｔに存在するトナーＴをすり切ることができ、より好ましい。
In the enlarged cross-sectional view of the surface of the developing
実施形態の現像装置４は、規制部材であるドクタブレード４５（ブレード部材４５０）の材料が金属製である。
従来の現像装置では、一定の規則的な凹凸形状が形成された現像ローラに接触する規制部材としてゴム製のものを用いていた。しかしながら、ゴム製の規制部材を用いた構成では、製造時の組み付け公差や経時使用のブレードの削れによって、規制部材の突き出し量が変化すると、現像ローラ上のトナー量がばらつくことがあった。具体的には、現像ローラ上のトナーが極端に少なくなって、画像濃度が薄くなったり、逆に、現像ローラ上トナー量が多くなってしまい、帯電不良が発生して、画像の地肌部が汚れる地汚れが発生したりすることがあった。
これに対して、実施形態の現像装置４のように、ドクタブレード４５として、金属製のブレードを用いることにより、ドクタブレード４５の突き出し量がある程度の範囲で変化しても、現像ローラ４２上のトナー量を安定させることができる。
In the developing
In a conventional developing device, a rubber member is used as a regulating member that comes into contact with a developing roller on which a regular irregular shape is formed. However, in the configuration using the rubber regulating member, the amount of toner on the developing roller may vary when the protruding amount of the regulating member changes due to assembly tolerance at the time of manufacture or scraping of the blade used over time. Specifically, the toner on the developing roller becomes extremely small, the image density becomes thin, or conversely, the toner amount on the developing roller increases, charging failure occurs, and the background portion of the image becomes Occasionally, dirty soiling may occur.
On the other hand, by using a metal blade as the
現像ローラ４２としては、炭素鋼（ＳＴＫＭ等）、Ａｌ（アルミニウム）、ＳＵＳなど、汎用的な材料を用いることができる。また、ドクタブレード４５（規制ブレード）としては、リン青銅（Ｃ５２１０）、銅（Ｃ１２０２）、ベリリウム銅（Ｃ１７２０）、ステンレス（ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４）などの材料を用いることができる。
As the developing
〔実験１〕
次に、ドクタブレード４５として、金属製のブレードを用いた場合と、ゴム製のブレードを用いた場合とについて、ドクタブレード４５の突き出し量の変化に対する現像ローラ４２上のトナー量の安定性を比較した実験１について説明する。
ここで、図２８を用いてドクタブレード４５の突き出し量を変化させる方法について説明する。
[Experiment 1]
Next, when the metal blade is used as the
Here, a method of changing the protruding amount of the
まず、現像ローラ４２に対して初期接触位置Ｑ１における接線方向（図２８中の上下方向）にドクタブレード４５が延在するように、ドクタブレード４５をエッジ当ての状態で現像ローラ４２に接触させる。ここで、エッジ当てとは、ドクタブレード４５の対向面４５ｂと先端面４５ａとの間の稜線を形成するエッジ部が現像ローラ４２の表面（凸部４２ａの表面である頂面４２ｔ）に接触する状態である。ここで、エッジ部４５ｅは、ドクタブレード４５の対向面４５ｂと、先端面４５ａとをそれぞれ延長させた二つの仮想平面が交差する仮想直線近傍を示す。そして、仮想直線近傍となる稜線を形成するエッジ部４５ｅとしては、稜線が丸みを帯びていても良いし、面取りされていても良い。
具体的には平板状のドクタブレード４５の自由端側の先端の現像ローラ４２側の角部（エッジ部４５ｅ、丸みがあっても良いし、面取りされていても良い）が現像ローラ４２の凸部４２ａに接触するようになっていれば良い。
First, the
More specifically, a corner (edge 45e, which may be rounded or chamfered) on the developing
また、エッジ当て方向としては、図１及び図２１等に示すように、ドクタブレード４５が固定されている部分（ブレードフォルダ４５ｃ）は、ドクタブレード４５が現像ローラ４２に接触している部分よりも現像ローラ４２の表面移動方向下流側に位置している。つまり、自由端の先端が現像ローラ４２の回転に対して突き当たるように構成されている。
ここで、ドクタブレード４５を接触させる方法としては、平板状のブレード部材を折り曲げて、その曲げ部分を接触させる方法もあるが、トナーをすりきる効果については上述のようにブレード部材の自由端側の先端を接触させる方法のほうが、効果が高く望ましい。ドクタブレード４５は現像ローラ４２の表面移動方向下流側から突出して、エッジ当てとされる。
As for the edge contact direction, as shown in FIGS. 1 and 21, the portion where the
Here, as a method of bringing the
次に、ドクタブレード４５の根元を支持するブレードフォルダ４５ｃ（台座部４５２）を初期接触位置Ｑ１における現像ローラ４２の法線方向（図２８（ａ）中の矢印Ｘ方向）に沿って現像ローラ４２側に移動させる。これにより、図２８（ｂ）に示すように、ドクタブレード４５における現像ローラ４２に対して接触する位置が根元側に移動しつつ、ドクタブレード４５が撓み、ドクタブレード４５が、腹当てで撓んだ状態で接触する。ここで、腹当てとは、ドクタブレード４５における現像ローラ４２と対向する対向面４５ｂが接触し、且つ、エッジ部が接触していない状態である。また、このときの現像ローラ４２の表面上におけるドクタブレード４５の接触位置Ｑは、初期接触位置Ｑ１から図２８中の上方に変位する。
Next, the
図２８（ｂ）に示す状態からブレードフォルダ４５ｃを初期接触位置Ｑ１における法線方向に対して直行する方向（図２８中の上下方向）に沿って現像ローラ４２から離れる方向（図２８中の矢印Ｚ方向）に移動させると、突き出し量が徐々に少なくなる。そして、図２８（ｃ）に示すように、ドクタブレード４５が撓んだままの状態でエッジ当ての状態となる。図２８（ｃ）に示す状態からさらに突き出し量が徐々に少なくするようにＺ方向にブレードフォルダ４５ｃを移動させると、ドクタブレード４５が現像ローラ４２から離間するまでは、ドクタブレード４５の撓み量が小さくなりつつ、エッジ当ての状態は維持される。
In the state shown in FIG. 28B, the
ドクタブレード４５が、金属製（りん青銅）の金属ブレードである場合と、ウレタンゴム製のゴムブレードである場合とについて、図２８を用いて説明した突き出し量を変化させる方法によって突き出し量を変化させた。このときの現像ローラ４２におけるトナー搬送量の変化を測定した実験結果を図２９に示す。
When the
図２９に示すグラフでは、ドクタブレード４５が腹当ての状態からエッジ当ての状態となった、図２８（ｃ）に示す状態におけるドクタブレード４５の位置をゼロとした。そして、このゼロの位置よりもブレードフォルダ４５ｃを図２８中の矢印Ｚ方向に移動させたときの変位を−（マイナス）とし、図２８中の矢印Ｚ方向とは逆方向に移動させたときの変位を＋（プラス）として示している。すなわち、図２９中の図中右側ほど突き出し量が多い条件となる。
図２９中の破線で示すグラフは、ゴムブレードを用いた場合の実験結果であり、実線で示すグラフは、金属ブレードを用いた場合の実験結果である。
In the graph shown in FIG. 29, the position of the
29 is an experimental result when a rubber blade is used, and a graph indicated by a solid line is an experimental result when a metal blade is used.
図２９に示すように、ドクタブレード４５の位置が、＋（プラス）方向にあるときには、金属ブレード、ゴムブレード共に位置がプラスに大きくなるにつれて、トナー搬送量が増加する。
これに対して、ドクタブレード４５の位置が、−（マイナス）方向にあるときには、金属ブレードの場合（実線）は、図２９に示すように安定した搬送量を示す領域がある。一方、従来の現像装置で用いられていたゴムブレードの場合（破線）、−（マイナス）方向の位置のときは、現像ローラ４２上にほとんどトナーが搬送されなかった。
As shown in FIG. 29, when the position of the
On the other hand, when the position of the
図２９を用いて説明した実験１によって、表面に規則的な凹凸形状を有する現像ローラ４２に対する突き出し量について、ゴム製よりも金属製のドクタブレード４５の方が現像ローラ４２上のトナー量が所望量となる突き出し量の範囲が広いことがわかった。
よって、本発明のようにドクタブレード４５として金属製のブレードを用いることにより、ドクタブレード４５の取り付け時の、図２８中のＺ方向の設計公差の余裕度が上がるため、組み付け性が向上する。さらに、メカ公差の余裕度が上がり、部品を低コスト化できる。
According to
Therefore, by using a metal blade as the
図３０は、エッジ当ての状態におけるドクタブレード４５と現像ローラ４２との接触位置Ｑの拡大説明図である。
図２９を用いて説明したように、ドクタブレード４５として金属ブレードを用いた場合に、トナー量が安定する領域が得られるのは、ドクタブレード４５の先端であるエッジ部４５ｅが現像ローラ４２に接触するためである。具体的には図３０に示すように、エッジ部４５ｅが当たる場合は、トナーＴがドクタブレード４５によりすり切られるように薄層化するため、現像ローラ４２の規則的な凹凸形状の凹部４２ｂに埋まったトナーＴのみが搬送されることとなる。このため、現像ローラ４２表面のトナー量を凹部４２ｂの体積に応じた所望量とすることができ、現像ローラ４２によるトナーの搬送量を安定させることができる。また、金属ブレードであれば、ある程度の剛性を有している。そのため、その弾性によって現像ローラ４２の凹部４２ｂに食い込んで、凹部４２ｂ内のトナーを掻き出す可能性がゴムのような樹脂のものよりも低く、現像ローラ４２によるトナーの搬送量を安定させることができる。
FIG. 30 is an enlarged explanatory view of the contact position Q between the
As described with reference to FIG. 29, when a metal blade is used as the
〔実験２〕
次に、ドクタブレード４５に金属ブレードを用いて、図２８中の初期接触位置Ｑ１における法線方向の移動距離Ｘ１の値を変化させたときのエッジ当てを維持できるドクタブレード４５の位置の範囲を測定した実験２について説明する。
[Experiment 2]
Next, by using a metal blade as the
図３１は、実験２の実験結果を示すグラフである。
図３１のグラフでは、ドクタブレード４５が接触位置Ｑにおいて、現像ローラ４２表面の接線方向にあるときのドクタブレード４５の位置をゼロとして、図２８（ａ）から図２８（ｂ）へのブレードフォルダ４５ｃの移動距離Ｘ１の値を横軸としている。また、図３１のグラフでは、図２８（ｂ）に示す状態からブレードフォルダ４５ｃを図中矢印Ｚ方向に移動させ、図２８（ｃ）の状態になったときを縦軸のゼロとしている。そして、図２８（ｃ）に示す状態からさらにブレードフォルダ４５ｃを図中矢印Ｚ方向に移動させ、ドクタブレード４５が現像ローラ４２の表面から離間するまでの図中Ｚ方向のブレードフォルダ４５ｃの移動距離を縦軸としている。
FIG. 31 is a graph showing the experimental results of
In the graph of FIG. 31, when the
図３１に示すグラフより、移動距離Ｘ１がゼロ以上のときは、初期接触位置Ｑ１における現像ローラ４２表面の法線方向の移動距離Ｘ１が大きいほど、ドクタブレード４５がエッジ当てを維持することができる範囲を広げることができる。移動距離Ｘ１がゼロ以上のときはドクタブレード４５は、現像ローラ４２との接触によって撓んだ状態となるように配置される。このように配置されることにより、ドクタブレード４５の取り付けに際し、図２８中の上下方向の設計公差の余裕度が上がるため、組み付け性が向上する。さらに、メカ公差の余裕度が上がり、部品を低コスト化できる。
From the graph shown in FIG. 31, when the moving distance X1 is zero or more, the
〔実験３〕
次に、ドクタブレード４５に用いる金属ブレードとして、その材料がりん青銅である場合と、ステンレス（ＳＵＳ）である場合とで、スジ画像の発生の有無を確認した。本実験においては、現像ローラ４２表層（表面層４２ｆ）のビッカース硬度をりん青銅よりも大きく、ステンレスよりも小さく設定している。具体的には表面層がアルミニウムで形成されている現像ローラ４２を使用した。なお、ビッカース硬度の測定方法としては、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に規定の方法を用いることができる。
本実験で用いたりん青銅のビッカース硬度は８０［Ｈｖ］である。ドクタブレード４５としてこれよりも低い硬度の金属ブレードを用いれば、本実験のりん青銅を用いたドクタブレード４５と同様に固着を抑制する効果があると考えられる。また、硬度に関しては、本実験ではビッカース硬度を採用しているが、材質、形状に応じて、ブリネル硬度、ロックウェル硬度を計測する方法で比較しても良い。
[Experiment 3]
Next, as a metal blade used for the
The Vickers hardness of the phosphor bronze used in this experiment is 80 [Hv]. If a metal blade having a hardness lower than this is used as the
実験３では、それぞれの材料からなるドクタブレード４５を図２８（ｃ）に示す状態で配置し、実施形態の複写機５００を用いてベタ画像の画像形成を行ってスジ画像の発生の有無を確認した。実験３の結果、金属ブレードの材料としてりん青銅を用いた場合はスジ画像が発生せず、ＳＵＳを用いた場合はスジ画像が発生した。
ここで、実験３で用いたドクタブレード４５を確認したところ、スジ画像が発生したＳＵＳ製のドクタブレード４５にはトナーが固着していた。一方、スジ画像が発生しなかった、りん青銅製のドクタブレード４５にはトナー固着がほとんど確認されなかった。
In
Here, when the
図３２は、実験３で用いた各材料のドクタブレード４５について、現像ローラ４２の回転時間に対するドクタブレード４５の削れ量を測定した結果を示すグラフである。図３２中の破線で示すグラフはＳＵＳ製のブレードを用いた場合の削れ量を示し、実線で示すグラフはりん青銅製のブレードを用いた場合の削れ量である。
図３２より、りん青銅はＳＵＳに比べて削れ易いことがわかる。
りん青銅製のドクタブレード４５を用いた場合、トナーが軽度に固着を起こしても、そのトナーの固着が成長する前に、現像ローラ４２との摺擦によってドクタブレード４５ごと固着したトナーが削られる。このため、固着が成長せず、画像上問題になるスジが発生しないものと考えられる。
FIG. 32 is a graph showing the results of measuring the amount of scraping of the
From FIG. 32, it can be seen that phosphor bronze is easier to cut than SUS.
When the
現像ローラ４２の表層部分（表面層４２ｆ）の硬度がドクタブレード４５の当接部分の硬度よりも硬く設定されていると、ドクタブレード４５を削る作用が生じ、上述したように固着を解消し易くなると言う効果が生じる。
ここで、現像ローラ４２の表層の硬度を高くするためにニッケル鍍金等を施しても良い。また、現像ローラ４２の表層の硬度を高くした場合においても、ステンレスよりも、りん青銅のほうが削れ易いため、トナー固着に対してはりん青銅を利用することがより望ましいと考えられる。また、りん青銅よりも低い硬度（ビッカース硬度８０［Ｈｖ］以下）の金属であれば固着を抑制する効果があると考えられる。
If the hardness of the surface layer portion (surface layer 42f) of the developing
Here, nickel plating or the like may be applied to increase the hardness of the surface layer of the developing
実施形態の現像装置４でスジ画像の発生を防止する構成として、現像ローラ４２との摺擦によってドクタブレード４５ごと軽度の固着状態のトナーが削られる構成である。このため、ドクタブレード４５の幅方向全域で削られる必要がある。
実施形態の現像ローラ４２は、感光体２に供給するトナーを担持する表面である溝形成部４２０ａの表面上において、次のような構成を備える。すなわち、溝形成部４２０ａの表面上における幅方向（表面移動方向に直行する方向）についての何れの位置においても、現像ローラ４２の表面移動方向一周分の間に、頂面４２ｔが一箇所以上存在する。この頂面４２ｔは、凸部４２ａの高さ方向についての最上部となる表面である。
As a configuration for preventing the generation of a streak image in the developing
The developing
このような条件を満たす構成として、現像ローラ４２の表面移動方向のある位置（Ｌ１１の位置等）における表面上の凹凸形状は、幅方向に凸部４２ａと凹部４２ｂとが周期的な列状に配置されている。また、この位置に対して表面移動方向について隣り合う位置（Ｌ１２の位置等）の凹凸形状は、規則的な列状の配置が半周期分ずれた配置である（図１３参照）。言い換えると、列Ｌ１１及び列Ｌ１３に対して、表面移動方向について隣り合うＬ１２及びＬ１４の列は、幅方向の凹凸の周期を半周期分シフトさせた形状となっている。さらに、頂面４２ｔの軸方向長さＷ２はピッチ幅Ｗ１の１／２以上の大きさとなるように形成している。このような形状を現像ローラ４２の表面移動方向に繰り返すような表面形状となっている。
As a configuration satisfying such a condition, the uneven shape on the surface at a certain position in the surface movement direction of the developing roller 42 (the position of L11, etc.) is such that the
このような構成により、ドクタブレード４５において、現像ローラ４２のＬ１１の位置が接触したときに、頂面４２ｔが接触しなかった個所は、Ｌ１２の位置が接触するときに頂面４２ｔが接触する。このような構成により、現像ローラ４２が一周する間に、ドクタブレード４５の幅方向についての全域に渡って一度は現像ローラ４２の頂面４２ｔを接触させる構成を実現できる。このように、ドクタブレード４５の幅方向の位置が何れの位置においても、現像ローラ４２が一周する間に頂面４２ｔが接触することとなる。これにより、効率よくドクタブレード４５を削る事が可能となり、トナー固着に起因するスジ画像の発生をより確実に防止することができる。
With such a configuration, in the
現像ローラ４２の表面を感光体２に接触させて現像を行う構成では、現像ローラ４２と感光体２とが共に、弾性が無いため、現像ローラ４２や感光体２の精度により、感光体２と現像ローラ４２が接触しない部分が発生する。その場合、感光体２と現像ローラ４２が接触していない部分だけトナーが現像せず、画像欠損が起こる。これを防止するために、実施形態の現像装置４では、感光体２に対して現像ローラ４２がギャップを形成するように配置し、現像バイアス電源１４２によって、現像ローラ４２に直流バイアスに交流バイアスを重畳させた電圧を印加している。これにより、トナーＴを現像ローラ４２から感光体２にジャンピングさせて潜像を現像する構成とし、現像ローラ４２の感光体２に対する位置の精度に関わらず、画像欠損を防止することができる。
In the configuration in which development is performed by bringing the surface of the developing
また、実施形態における画像形成装置である複写機５００としては、現像装置４の駆動状況に応じて予め設定された寿命を迎えた現像装置４の交換を使用者に報知する報知システムを備えてもよい。
図３３は、現像装置４の交換を報知する報知システムのフローチャートである。また、図３４は、交換時期が近づいた現像装置４が備えるドクタブレード４５と現像ローラ４２との拡大説明図である。
In addition, the copying
FIG. 33 is a flowchart of a notification system that notifies replacement of the developing
図３３に示すように、現像装置４の駆動時間をカウントし（Ｓ１）、予め定められた駆動時間を迎えたと判断されると（Ｓ１でＹ）、現像装置４は寿命が来たものとする。そして、使用者に対し交換または、当該現像装置に寿命が来たことをランプ、若しくは液晶画面等の報知機器を介して報知する（Ｓ３）ものである。ここで、寿命と判断するパラメータに関しては、現像ローラ４２の駆動時間、通紙枚数、現像装置への通電時間等が考えられる。
As shown in FIG. 33, the driving time of the developing
図３４に示すように、実施形態の現像装置４が備える現像ローラ４２にエッジ当てされているドクタブレード４５は現像ローラ４２によって当接部分（図３４中の破線「４５ｄ」で示す部分）が削られてゆく。ここで、ドクタブレード４５の厚さに関して、寿命による交換報知が行われたときに先端面４５ａが残っているように設定されていることが望ましい。つまり、寿命と判断するためのパラメータが寿命時期に達しても先端面４５ａが残っていられるようにパラメータに対して余裕を持って厚みが設定されている。削られることで先端面４５ａがなくなってしまうと、それ以降はドクタブレード４５と現像ローラ４２との接触位置が変化してしまうおそれがある。また、鋭角になったドクタブレード４５の先端が現像ローラ４２に食い込むおそれもある。そのため、ドクタブレード４５の先端面４５ａが残っている状態で交換することが望ましい。
As shown in FIG. 34, the
実施形態の現像装置４は、現像剤担持体である現像ローラ４２を有する。この現像ローラ４２は、非磁性または磁性の一成分の現像剤であるトナーＴを表面上に担持して表面が無端移動する。そして、潜像担持体である感光体２と対向する現像領域αで感光体２の表面の潜像にトナーＴを供給して現像する。
The developing
また、現像装置４は、一端が支持部材であるブレードフォルダ４５ｃによって支持された板状部材であって、その自由端側が現像ローラ４２の表面に接触し、現像領域αに向かうトナーＴの量を規制する規制部材であるドクタブレード４５を有する。さらに、現像装置４は、現像ローラ４２の表面に凹凸形状である凹部４２ｂ及び凸部４２ａを備えている。このような現像装置４において、規制部材であるドクタブレード４５の材質が金属製であり、その自由端側の先端部であるエッジ部４５ｅが現像ローラ４２の表面に接触している。
また、現像装置４としては、材質が金属製のドクタブレード４５の現像ローラ４２に接触する部分の材質は、現像ローラ４２の表面の材質よりも硬度が低い材質であることが望ましい。
The developing
In the developing
次に、実施形態の現像装置４の特徴部である供給ブラシ４４について、さらに詳細に説明する。
本実施形態の現像装置４では、現像領域αを通過した現像ローラ４２の表面上のトナーＴを回収するとともに、現像ローラ４２に現像ローラ４２の表面にトナーＴを供給する回収供給部材として供給ブラシ４４を用いている。これにより、回収供給部材としてスポンジローラを用いた構成に比べて、トナーＴのストレスを抑制しつつ、回収性の向上を図っている。さらに、現像ローラ４２の表面の凹凸形状に対して、供給ブラシ４４の繊維径を以下のように規定することで、さらなる回収性の向上を図っている。
Next, the
In the developing
図３５は、現像ローラ４２表面の凹凸形状を説明する拡大模式図であり、（ａ）は凹部４２ｂの底面の幅を説明する上面図、（ｂ）は凸部４２ａの大きさを説明する上面図、（ｃ）は凸部４２ａの高さ（凹部４２ｂの深さ）を説明するための断面図である。
本実施形態の現像ローラ４２の凹凸は転造加工などにより、表面に溝幅ｄ、溝深さｈの溝を形成することで凸部４２ａと凹部４２ｂとを周期ｐで配置している。これにより、図３５（ａ）に示すような、溝幅ｄが底面の幅となるが凹部４２ａが形成される。また、図３５（ｂ）、（ｃ）に示すように、頂面の幅ａ１、底面の幅ａ２を有し、溝深さｈ（凹部４２ｂの深さ）が頂面から底面までの高さとなる台形状の凸部４２ａが形成される。
FIG. 35 is an enlarged schematic diagram illustrating the uneven shape on the surface of the developing
The unevenness of the developing
供給ブラシ４４としては、凹部４２ｂの底面の幅である溝幅ｄよりも小さい繊維径を有するものを用いる。これにより、供給ブラシ４４の繊維が、凹部４２ｂの底面まで入り込みやすくなり、凹部４２ｂの底部のトナーＴを掻き落しやすくなる。このため、現像ローラ４２からのトナー回収率が向上し、現像ローラ４２上のトナーのリセット性が向上する。
As the
〔実験４〕
供給ブラシ４４として、繊維径を変化させた場合のトナーＴの回収性を比較した実験について説明する。実験４で用いた現像ローラ４２は、図３５（ａ）における溝幅ｄは３５［μｍ］であり、溝深さｈは１０［μｍ］である。なお、この溝幅ｄ、溝深さｈの値は一例であり、本発明の現像ローラ４２がこの値に限られるものではない。
現像ローラ４２上にトナーＴを担持させ、現像ローラ４２を供給ブラシ４４が１周通過することで回収することのできるトナーＴの割合をリセット率として求めた。リセット率の値が大きいほどトナーＴの回収性が高いことを示している。ここで、供給ブラシ４４の繊維としては、表１にしめす５つの条件のブラシを用いた。各供給ブラシ４４によるリセット率の評価結果を図３６に示す。なお、ブラシの繊維径が６デニール以下の供給ブラシ４４は、溝幅ｄより繊維径が小さいブラシに相当する。
As the
The toner T is carried on the developing
図３６に示すように、供給ブラシ４４として繊維径の小さいブラシを用いた方がリセット率が高いことがわかる。また、繊維径が１５デニール（ブラシ３，５）の現像ローラ３５の溝幅ｄより繊維径が大きいブラシを用いた場合はリセット率が低い。これは、繊維径が太いことで、供給ブラシ４４の繊維が凹部４２ｂ底面まで到達できず、底面のトナーを良好に回収することができないためと考えられる。一方、繊維径が３デニール（ブラシ１）または６デニール（ブラシ２，４）の現像ローラ３５の溝幅ｄより小さいブラシを用いた場合は、ナイロン、アクリルとも良好なリセット率がえられた。
As shown in FIG. 36, it can be seen that the reset rate is higher when a brush having a smaller fiber diameter is used as the
〔実験５〕
供給ブラシ４４にバイアスを印加し、現像ローラ４２との間に電位差を設けて、トナーの回収性を確認した実験について説明する。実験５で用いた現像ローラ４２は、実験４のものと同じであるが、この溝幅ｄ、溝深さｈの値は一例であり、本発明の現像ローラ４２がこの値に限られるものではない。
実験５においては、表２に示す各電位差が供給ブラシ４４と現像ローラ４２との間に生じるように供給ブラシ４４に印加するバイアス値を調整し、各電位差のときのリセット率を求めた。その実験結果は図３８に示すとおりである。
An experiment will be described in which a bias is applied to the
In
図３８に示すように現像ローラ４２と供給ブラシ４４との間に電位差を設けることで、リセット率が高まり、トナーの回収性を高めることができることがわかる。ただし、実験Ｎｏ．４に示すように、現像ローラ４２と供給ブラシ４４との間に電位差を大きくし過ぎると、現像ローラ４２と供給ブラシ４４との間でリークが発生するため、リークが発生しない範囲で電位差を設定する必要がある。
As shown in FIG. 38, it can be seen that by providing a potential difference between the developing
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）
規則的な凹凸が形成された自らの表面にトナーＴなどの現像剤を担持して表面移動することにより感光体２などの潜像担持体と対向する現像領域αへ現像剤を搬送する現像ローラ４２等の現像剤担持体と、現像剤担持体の表面に供給する現像剤を収容するトナー収容部４３等の現像剤収容部と、現像剤担持体の表面に接触し、現像領域を通過した現像剤を回収するとともに、現像剤収容部内の現像剤を供給する供給ブラシ４４などのブラシローラからなる回収供給部材と、現像剤担持体の表面に接触し、現像領域に向かう現像剤の量を規制するドクタブレード４５などの規制部材とを備えた現像装置４において、ブラシローラの繊維径が現像剤担持体表面に形成された凹部４２ｂの底面の幅より小さい。これによれば、回収供給部材であるブラシローラとして、繊維径が現像剤担持体の表面の凹部の底面の幅より小さいものを用いているため、繊維が凹部の底面まで入り込みやすい。このため、凹部の底部の現像剤を掻き落しやすくなり、回収率が向上する。その結果、表面に規則的な凹凸を有する現像剤担持体を用いた現像装置において、現像剤担持体表面から現像剤を良好に回収できる。
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 developing roller that carries a developer such as toner T on its surface on which regular irregularities are formed and transports the developer to a developing area α facing the latent image carrier such as the
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、ブラシローラが現像剤担持体に接触する領域で、現像剤担持体の表面移動方向とブラシローラの表面移動方向が逆向きである。これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤担持体の表面とブラシローラの表面との線速差が大きくなり、ブラシローラによる回収性能の向上を図ることができる。
(Aspect B)
In aspect A, in the region where the brush roller contacts the developer carrier, the surface movement direction of the developer carrier and the surface movement direction of the brush roller are opposite to each other. According to this, as described in the above embodiment, the linear velocity difference between the surface of the developer carrying member and the surface of the brush roller becomes large, and the collection performance by the brush roller can be improved.
（態様Ｃ）
上記態様Ａまたは上記態様Ｂにおいて、現像剤収容部に収容される現像剤の上面よりも上方でブラシローラが現像剤担持体に接触する。これによれば、上記実施形態について説明したように、ブラシローラに現像剤で詰まること防止すると共に、供給ニップ下流側領域に存在する現像剤によって、供給ニップにおける現像ローラからの現像剤の回収を阻害されることがない。よって、効率的に現像剤の回収を行うことができる。
(Aspect C)
In aspect A or aspect B, the brush roller contacts the developer carrier above the upper surface of the developer accommodated in the developer accommodating portion. According to this, as described in the above embodiment, the brush roller is prevented from being clogged with the developer, and the developer present in the supply nip downstream region is used to collect the developer from the developing roller in the supply nip. There is no hindrance. Therefore, the developer can be efficiently collected.
（態様Ｄ）
上記態様Ａ、上記態様Ｂまたは上記態様Ｃの何れかにおいて、現像領域を通過した現像剤を回収するときに、ブラシローラと現像剤担持体との間に所定の電位差を生じさせる電圧をブラシローラに印加するブラシ電圧印加手段を有する。
経時で劣化したトナーや高帯電のトナーなどは、凹部内での付着力が高く、そのようなトナーの回収はブラシローラによる機械的な掻き取り力だけ難しいため、回収性が十分となる場合がある。本態様によれば、現像剤担持体上のトナーに電界を作用させる結果、付着力の高いトナーについてもブラシローラにより回収することが可能となり、ブラシローラによる回収性をより高めることができる。
また、付着力の高いトナーをブラシローラによる機械的な掻き取り力だけ回収しようとすると、その掻き取り力を高めることになる。この場合、現像剤に与えるストレスが過大なものとなる。これに対し、本態様では、電界の作用を併用してトナーをブラシローラで回収するので、ブラシローラによる機械的な掻き取り力を過大なものとせずに、付着力の高いトナーを回収することが可能である。よって、現像剤に与えるストレスが少なくて済む。
(Aspect D)
In any of the above aspect A, aspect B, or aspect C, when collecting the developer that has passed through the developing region, a voltage that causes a predetermined potential difference between the brush roller and the developer carrier is applied to the brush roller. And a brush voltage applying means for applying to the.
Toner that has deteriorated over time or highly charged toner has high adhesion in the recesses, and recovery of such toner is difficult only by mechanical scraping with a brush roller. is there. According to this aspect, as a result of applying an electric field to the toner on the developer carrying member, it is possible to collect the toner having a high adhesion force by the brush roller, and it is possible to further improve the recoverability by the brush roller.
Further, if the toner having high adhesion force is collected only by the mechanical scraping force by the brush roller, the scraping force is increased. In this case, the stress applied to the developer becomes excessive. In contrast, in this embodiment, the toner is collected by the brush roller in combination with the action of the electric field, so that the toner having a high adhesive force can be collected without excessive mechanical scraping by the brush roller. Is possible. Therefore, less stress is applied to the developer.
（態様Ｅ）
上記態様Ｄにおいて、温度と湿度を検出する温湿度センサ等の検出手段と、検出手段により検出された温度及び湿度に応じて、ブラシ電圧印加手段が印加する電圧を制御するブラシ電圧制御手段とを有する。これによれば、環境変化によるトナーの付着力変化に応じた適切な電圧をブラシローラに印加することができ、ブラシローラによる安定した回収性を実現できる。
(Aspect E)
In the above aspect D, detection means such as a temperature / humidity sensor for detecting temperature and humidity, and brush voltage control means for controlling the voltage applied by the brush voltage application means in accordance with the temperature and humidity detected by the detection means. Have. According to this, it is possible to apply an appropriate voltage according to a change in the adhesion force of the toner due to an environmental change to the brush roller, and it is possible to realize a stable recoverability by the brush roller.
（態様Ｆ）
上記態様Ａ乃至Ｅの何れかにおいて、ブラシローラに接触するフリッカー部材を設ける。これによれば、ブラシローラに現像剤が詰まりにくくなり、長期に渡り品質を維持することができる。
(Aspect F)
In any one of the aspects A to E, a flicker member that contacts the brush roller is provided. According to this, it becomes difficult for the developer to clog the brush roller, and the quality can be maintained over a long period of time.
（態様Ｇ）
上記態様Ｆにおいて、ブラシローラからフリッカー部材へトナーを移動させる電界を生じさせる電圧をフリッカー部材に印加するフリッカー電圧印加手段を有する。
経時で劣化したトナーや高帯電のトナーなどは、ブラシローラとの付着力が高く、そのようなトナーの回収は、フリッカー部材によりブラシローラの繊維を撓ませて、その撓みが開放するときの機械的な力だけ難しいため、回収性が十分となる場合がある。本態様によれば、ブラシローラ上のトナーに電界を作用させる結果、付着力の高いトナーについても、ブラシローラから出て行きやすくなる。
(Aspect G)
In the aspect F, there is provided a flicker voltage applying unit that applies a voltage that generates an electric field for moving the toner from the brush roller to the flicker member.
Toner that has deteriorated over time or highly charged toner has high adhesion to the brush roller, and such toner is collected by bending the fiber of the brush roller with a flicker member and releasing the bending. Since it is difficult to recover only the necessary force, the recoverability may be sufficient. According to this aspect, as a result of applying an electric field to the toner on the brush roller, toner having a high adhesive force can easily come out of the brush roller.
（態様Ｈ）
上記態様Ｇにおいて、温度と湿度を検出する温湿度センサ等の検出手段と、検出手段により検出された温度及び湿度に応じて、フリッカー電圧印加手段が印加する電圧を制御するフリッカー電圧制御手段とを有する。これによれば、環境変化によるトナーの付着力変化に応じた適切な電圧をフリッカー部材に印加することができ、ブラシローラに現像剤が詰まりにくくなり、長期に渡り品質を維持することを安定して実現できる。
(Aspect H)
In the above aspect G, detection means such as a temperature / humidity sensor for detecting temperature and humidity, and flicker voltage control means for controlling the voltage applied by the flicker voltage application means according to the temperature and humidity detected by the detection means. Have. According to this, it is possible to apply an appropriate voltage to the flicker member according to the change in the adhesion force of the toner due to the environmental change, it becomes difficult for the developer to clog the brush roller, and it is possible to stably maintain the quality over a long period of time. Can be realized.
（態様Ｉ）
少なくとも感光体２などの潜像担持体と、潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、現像手段として、上記態様Ａ乃至Ｈの何れかの現像装置を用いる。これによれば、長期にわたって高品位な画像を得ることができる。
(Aspect I)
A latent image carrier such as at least the
（態様Ｊ）
像担持体と現像手段とを一体的に構成し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、現像手段として、上記態様Ａ乃至Ｈの何れかの現像装置を用いる。これによれば、メンテナンス性を向上させることができる。
(Aspect J)
In the process cartridge in which the image carrier and the developing unit are integrally configured and detachable from the main body of the image forming apparatus, the developing device according to any one of the above aspects A to H is used as the developing unit. According to this, maintainability can be improved.
１ プロセスカートリッジ
２ 感光体
３ 帯電部材
４ 現像装置
６ 露光装置
７ 中間転写ベルト
１２ 定着装置
４１ 現像ケーシング
４２ 現像ローラ
４２ａ 凸部
４２ｂ 凹部
４２ｅ エッジ
４２ｆ 表面層
４２ｇ 基材
４２ｔ 頂面
４４ 供給ブラシ
４５ ドクタブレード
４５ａ 先端面
４５ｂ 対向面
４５ｃ ブレードフォルダ
４５ｅ エッジ部
５９ サイドシール
５９ａ 潤滑剤
１００ プリンタ部
１４２ 現像バイアス電源
２００ 給紙部
３００ スキャナ部
４４０ 供給ブラシ円筒部
４４１ 供給ブラシ軸
４４２ フリッカー部材
５００ 複写機
６００ プリンタ
Ｌ１ 第一溝
Ｌ２ 第二溝
Ｐ 転写紙
Ｑ 接触位置
Ｑ１ 初期接触位置
Ｔ トナー
ｄ 溝幅
ｈ 溝深さ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記ブラシローラの繊維径が上記現像剤担持体の表面に形成された凹部の底面の幅より小さいことを特徴とする現像装置。 A developer carrier that carries the developer on its surface on which regular irregularities are formed and moves the surface, and transports the developer to a development area facing the latent image carrier, and the developer carrier A developer accommodating portion that accommodates a developer to be supplied to the surface, and a developer that contacts the surface of the developer carrying member and passes through the development area, and supplies the developer in the developer accommodating portion. In a developing device comprising a collection and supply member comprising a brush roller and a regulating member that contacts the surface of the developer carrying member and regulates the amount of developer toward the developing region,
A developing device, wherein a fiber diameter of the brush roller is smaller than a width of a bottom surface of a concave portion formed on a surface of the developer carrying member.
上記ブラシローラが上記現像剤担持体に接触する領域で、該現像剤担持体の表面移動方向と該ブラシローラの表面移動方向が逆向きであることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
The developing device according to claim 1, wherein the surface movement direction of the developer carrier and the surface movement direction of the brush roller are opposite in a region where the brush roller contacts the developer carrier.
上記現像剤収容部に収容される現像剤の上面ようも上方で上記ブラシローラが上記現像剤担持体に接触することを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
2. A developing device according to claim 1, wherein the brush roller contacts the developer carrying member above the upper surface of the developer accommodated in the developer accommodating portion.
上記現像領域を通過した現像剤を回収するときに、上記ブラシローラと上記現像剤担持体との間に所定の電位差を生じさせる電圧を該ブラシローラに印加するブラシ電圧印加手段を有することを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 3,
And a brush voltage applying unit that applies a voltage that causes a predetermined potential difference between the brush roller and the developer carrying member to the brush roller when the developer that has passed through the developing region is collected. A developing device.
温度と湿度を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出された温度及び湿度に応じて、上記ブラシ電圧印加手段が印加する電圧を制御するブラシ電圧制御手段とを有することを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 4.
Detection means for detecting temperature and humidity;
A developing device comprising: a brush voltage control unit that controls a voltage applied by the brush voltage application unit in accordance with the temperature and humidity detected by the detection unit.
上記ブラシローラに接触するフリッカー部材を設けたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 5,
A developing device comprising a flicker member in contact with the brush roller.
上記ブラシローラから上記フリッカー部材へトナーを移動させる電界を生じさせる電圧を該フリッカー部材に印加するフリッカー電圧印加手段を有することを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 6.
A developing device, comprising: flicker voltage applying means for applying to the flicker member a voltage that generates an electric field for moving toner from the brush roller to the flicker member.
温度と湿度を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出された温度及び湿度に応じて、上記フリッカー電圧印加手段が印加する電圧を制御するフリッカー電圧制御手段とを有することを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 7.
Detection means for detecting temperature and humidity;
And a flicker voltage control means for controlling a voltage applied by the flicker voltage application means in accordance with the temperature and humidity detected by the detection means.
該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、
上記現像手段として請求項１乃至８の何れか１項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 At least a latent image carrier;
Charging means for charging the surface of the latent image carrier;
Latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the latent image carrier;
In an image forming apparatus having developing means for developing the electrostatic latent image into a toner image,
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1 as the developing unit.
上記現像手段として請求項１乃至８の何れか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 At least in the process cartridge that integrally constitutes the image carrier and the developing means and is detachable from the image forming apparatus main body,
9. A process cartridge using the developing device according to claim 1 as the developing means.
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2013
- 2013-07-04 JP JP2013140777A patent/JP2014199394A/en active Pending
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