JP4522908B2 - 中間転写体のクリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

中間転写体のクリーニング装置及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、感光体ドラム上に形成された互いに異なる色のトナー像からなる画像を、順次中間転写体に重ね合わせて一次転写し、中間転写体上に一次転写された画像を記録媒体上に二次転写してカラー画像を形成する中間転写体のクリーニング装置に関するものであり、また、このクリーニング装置を用いる画像形成装置に関するものである。
従来における中間転写型の画像形成装置としては、例えば、静電潜像に応じたトナー像が形成される感光体ドラムと、この感光体ドラム上のトナー像が中間的に転写される中間転写ベルトと、この中間転写ベルトに対して感光体ドラム上のトナー像を転写させる一次転写装置と、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を用紙に一括して二次転写させる二次転写装置とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この中間転写ベルトは多層構造となっており、ベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やPVDシート、ポリイミド系樹脂でつくり、表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被ってなる。
感光体ドラムに形成されるトナー像は中間転写ベルトに一次転写された後、記録媒体上に二次転写されカラー画像が形成される。二次転写後、中間転写ベルトに残留したトナー像はクリーニング手段によってクリーニングされる。このクリーニング手段としては、クリーニングブレードで物理的にトナーを掻き落す方法や、ブラシローラを用いて静電的に残留トナーを除去する方法等が知られている。近年の高画質化等の要求から、トナーの小粒経化や重合トナーによる球形化が進み、ベルト上に残留したトナーをクリーニングすることがますます難しくなってきている。そのため、クリーニング手段を決められたメンテナンス間隔にて交換することが不可欠になっている。特に、クリーニング手段の寿命が他のユニットより短寿命である場合は、クリーニングユニットが他のユニットとは別体で交換可能な構成にする要求が高まっている。
特に、タンデム型画像形成装置においては、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアン等の色に対応する複数の感光体ドラムを備えており、レイアウトの制約上、クリーニング対向部材をベルトに張力を加えるテンションローラの対向位置に配置しなければならない場合がある。この場合、ベルトの周長によってテンションローラ位置が変化するため、クリーニング手段を容易に脱着できる構成にするのが難しく、さらに、クリーニング手段を、対向部材であるテンションローラ軸芯から位置決めすることが難しくなる。
上述のクリーニング手段の位置決めに関する問題を解決するために改良を進めている従来技術としては、中間転写ベルトを支持するテンションローラを一方向にのみ移動可能にテンションローラの回転軸を介して保持手段に保持し、クリーニングユニットは前記保持手段に位置決めされることにより、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの接触状態を良好に保つようにした例がある(例えば、特許文献2参照。)。また、少なくとも前記複数の静電潜像担持体と中間転写体を備えたプロセスカートリッジを装置本体から着脱自在に構成し、前記複数の静電潜像担持体及び中間転写体の支持軸を、プロセスカートリッジに仮位置止め状態で取り付けるとともに、前記プロセスカートリッジを装置本体の所定位置に装着した際に前記複数の静電潜像担持体及び中間転写体の支持軸を、装置本体に設けられた第1の位置決め手段によって正規の位置に位置決めすることにより、簡単な構成で複数の静電潜像担持体と中間転写体との位置を高精度に位置決めすることができるようにした例がある(例えば、特許文献3参照。)。
特開平5−323704号公報 特開2001−075374号公報 特開2004−070305号公報
本発明は、上記従来技術にさらに改良を加え、クリーニング手段の位置決めの誤差を大きくすることなく、ユニット交換が容易な中間転写体のクリーニング装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明は、以下の特徴を有している。
本発明のクリーニング装置は、像担持体上に形成されたトナー像を転写して重ね合わせるベルト状の中間転写体表面に残留する残留トナーを除去し、中間転写体を張架するテンションローラに対向して設けられ、かつ、機械本体に対し脱着可能であるクリーニング装置であって、前記テンションローラは、その軸の両端がそれぞれホルダに収容され、該ホルダには位置決め板が固定され、該位置決め板には、基準穴、及びテーパーを有するガイド部材が設けられ、前記クリーニング装置には、テーパーを有するボスが設けられ、前記中間転写体に対する前記クリーニグ装置の位置決めは、前記ガイド部材が有する前記テーパーが、前記ボスが有する前記テーパーまで前記クリーニング装置を案内し、次いで、前記ボスが有する前記テーパーが、前記ボスと前記基準穴との嵌合位置まで前記クリーニング装置を案内することにより行われ、前記位置決めの主基準は、前記テンションローラの軸芯であり、前記位置決め板に設けられた前記ガイド部材の前記テーパの片側寸法が、前記テンションローラの加圧方向の移動に伴うクリーニング装置の平行移動量より大きい又は等しい関係にあることを特徴とする。
このような構成にすることにより、本発明のクリーニング装置は、対向部材がテンションローラであるクリーニング手段に対して、機械本体正面から容易に脱着可能で、クリーニング手段の位置決めの誤差が大きくならないようにした。また、中間転写ベルトを容易に交換可能な構成にするために、位置決め板をテンションローラホルダから脱着可能な構成にした。
クリーニング位置決め板の主基準をテンションローラの軸芯にすることにより、クリーニング手段の位置の公差が大きくならないように構成した。
クリーニング手段の位置決め板が、クリーニング手段脱着時の案内部材をもつため、クリーニング手段の脱着が容易となる。
記位置決め板に設けられたガイド部材のテーパの片側寸法bが、テンションローラの加圧方向の移動に伴うクリーニング装置の平行移動量aより大きい又は等しい関係にあることにより、中間転写ベルトの周長変化によりテンションローラが変化しても、ガイド部材がクリーニング手段を拾い上げ、クリーニング手段を位置決め板まで案内できるようにした。
本発明の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体の表面に静電潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された静電潜像を可視像化する現像装置と、像担持体表面の可視像を中間転写体で記録部材に転写する転写装置と、像担持体上のトナをクリニングするクリニング装置と、記録部材上の可視像を熱及び又は圧力で定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、クリーニング装置が上述のクリーニング装置であることを特徴とする。
画像形成装置に上述のクリーニング装置を備えることにより、メンテナンス性など利便性を向上させることができる。
また、本発明の画像形成装置は、前記現像装置に用いられるトナーが、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、前記現像装置に用いられるトナーが、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、前記現像装置に用いられるトナーが、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、着色剤及び離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、前記現像装置に使用されるトナーが、略球形状であることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、前記現像装置に使用されるトナーが、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にあることを特徴とする。
上記のような球形に近いトナーと中間転写体を合わせて使用した場合、高画質を確保できる反面、中間転写体上の残留トナーをクリーニングブレードで除去しようとすると、トナーのすり抜けなどによるクリーニング不良が生じ、長期間、クリーニング性能を維持することが困難になる。良好にクリーニングできるようにするためには、中間転写体とクリーニングブレードを適宜交換することが必要となる。このように中間転写体とクリーニング手段を適宜交換する必要がある場合にも、本発明のクリーニング装置を備えた画像形成装置は効果的である。
上記解決するための手段により、本発明のクリーニング装置では、対向部材がテンションローラであるクリーニング手段に対して、機械本体正面から容易に脱着可能で、クリーニング手段の位置決めの誤差が大きくならないようにすることができた。また、位置決め板をテンションローラホルダから脱着可能な構成にしたことにより、中間転写ベルトの交換を容易にした。
さらに、画像形成装置に本発明のクリーニング装置を備えることにより、メンテナンス性など利便性を向上させることができた。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
図1は、この発明の一実施形態を示すもので、タンデム型間接転写方式の電子写真装置である。複写装置本体には、中央に、無端ベルト状の中間転写体11を設ける。中間転写体11は、多層構造となっておりベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やPVDシート、ポリイミド系樹脂で作り、表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被ってなる。そして、図示例では支持ローラ10・12・34・35に掛け回して図中反時計回りに回転搬送可能とする。また、支持ローラ12と支持ローラ35間に張り渡した中間転写体11上には、その搬送方向に沿って、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの4つの画像形成手段を横に並べて配置してタンデム画像形成装置を構成する。そのタンデム画像形成装置の下には、図1に示すように、さらに露光装置4を設ける。中間転写体11の支持ローラ35の対向側には、2次転写装置を備える。2次転写装置は、図示例では、2つのローラ111、112間に、無端ベルトである2次転写ベルト100を掛け渡して構成し、中間転写体11を介して支持ローラ35に押し当てて配置し、中間転写体11上の画像をシートに転写する。上記2次転写装置として、2次転写ローラを用いるものもある。
2次転写装置の上には、シート上の転写画像を定着する定着装置30を設ける。定着装置30は、定着ローラに加圧ローラを押し当てて構成する。2次転写装置には、画像転写後のシートをこの定着装置30へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、2次転写装置として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
また、不図示のスタートスイッチを押すと、中間転写体11を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段でその感光体1を回転して各感光体1上にブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体11の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体11上に合成カラー画像を形成する。一方、給紙テーブルの給紙ローラ27の1つを選択回転し、ペーパーバンクに多段に備える給紙カセット26の1つからシートを繰り出し、分離ローラで1枚ずつ分離して給紙路29に入れ、搬送ローラで搬送して複写機本体内の給紙路29に導き、レジストローラ28に突き当てて止める。そして、中間転写体11上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ28を回転し、中間転写体11と2次転写装置との間にシートを送り込み、2次転写装置で転写してシート上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートは、2次転写装置で搬送して定着装置30へと送り込み、定着装置30で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、排出ローラ32で排出し、排紙トレイ40上にスタックする。画像転写後の中間転写体11は、中間転写体クリーニング装置25で、画像転写後に中間転写体11上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置による再度の画像形成に備える。
図2は、中間転写部の概略構成図である。
無端ベルト状の中間転写ベルト11が支持ローラ10・12・34・35に掛け回して図中反時計回りに回転搬送可能とする。支持ローラのうち、ローラ34は駆動ローラで、36に示す二次転写対向ローラも兼ねている。支持ローラ10はクリーニング対向ローラで、左に画像二次転写後に中間転写体11上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置25を設ける。支持ローラ12・35は従動ローラで、一次転写ニップを安定化する機能がある。クリーニング対向ローラ10は本構成ではテンションローラも兼ねており、中間転写ベルト11に一定の張力を付与する働きをしている。ローラ20は一次転写ローラでブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成手段に対応して4本設置されている。
図3は、中間転写体クリーニング装置を上側から見た平面図で、機械本体の正面からクリーニング装置を脱着できることを説明するための模式図である。本発明では、中間転写体クリーニング装置25が脱着可能である。中間転写体クリーニング装置25の位置決めの誤差が累積しないようにするには、クリーニング対向ローラ軸芯を主基準として中間転写体クリーニング装置25を位置決めする必要がある。本構成では対向ローラは支持ローラ10で、これにばね等の弾性部材を付勢させてテンションローラ10とし、さらにこのテンションローラ10を収納するテンションローラホルダ13によって、中間転写体クリーニング装置25はローラ軸心を基準として位置決めされることになる。しかしながら、中間転写体クリーニング装置25を前後方向に着脱させるためには、中間転写体クリーニング装置25の両側の位置決めをテンションローラ10軸芯にすることは不可能である。そこで、どちらか片側の位置決めはテンションローラ10軸芯と異なる、中間転写体クリーニング装置25脱着の際にベルトに干渉しない位置にする必要がある。図3では、奥側のテンションローラホルダ13に位置決め板14を固定し、奥側の中間転写体クリーニング装置25の位置基準としている。一方、中間転写ベルトの脱着性を考慮すると、図3の位置決め板14とテンションローラホルダ13が一体であることは中間転写体11の脱着を困難にする。そこで、位置決め板14をテンションローラホルダ13から脱着可能な構成とし、中間転写体11の交換性を保ったまま、中間転写体クリーニング装置25を前後方向にスライドして交換可能な構成にした。これで、中間転写体クリーニング装置25の前側はテンションローラホルダ13から直接位置決めされ、奥側はテンションローラホルダ13に固定され脱着可能な位置決め板14に位置決めされることになる。この位置決め板14をテンションローラホルダ13に固定する時、位置決め板14の主基準をテンションローラ10の軸芯に設定することにより位置決めの誤差が累積しないように位置決めすることができる。また、中間転写体クリーニング装置25のテンションローラ10軸方向に対する位置は、位置決め板14に中間転写体クリーニング装置25に設けられた基準のボス15aを位置決め板14に設ける穴15bに突き当て位置決めすることにより、前後脱着が容易となる。
テンションローラ10位置は、中間転写体11周長が変化するとそれに追従して変化してしまう。そのため、中間転写体クリーニング装置25を脱着する際に、機械本体のレール部材のみで位置決め板14まで案内することは困難である。
図4は、位置決め板自体が中間転写体クリーニング装置を案内するガイド部材を示す概略図である。テンションローラ10の移動に伴って中間転写体クリーニング装置25が中央の狙い値から距離a平行移動するとしたとき、図4に示すように、上記位置決め板14に設けられたガイド部材16につけられたテーパの片側寸法bが上記移動距離aよりも大きくないと、中間転写体クリーニング装置25を基準の位置まで案内することは困難である。そこで、本発明では、上記寸法がa≦bを満たし、テンションローラ10が基準位置から移動距離±aの範囲でどこにあっても、中間転写体クリーニング装置25を位置決め板14まで案内できる。
この中間転写体クリーニング装置25を備える画像形成装置に用いるトナーとして重合トナーを用いたものである。トナーが重合トナーである場合は、その形状が球形に近くかつ小粒径であるため、ブレードによるクリーニングが特に困難であり、僅かなブレード経時磨耗でもクリーニング性が低下する。そのため、定期的にブレードを交換して一定の磨耗量以下に保つ必要がある。クリーニングブレードが他のメンテナンス部品に比べ短寿命である場合、中間転写体クリーニング装置25を他のユニットと一体で交換する方法も考えられるが、ランニングコスト等の理由から中間転写体クリーニング装置25単独での交換の要求は高い。そこで、本発明の画像形成装置によりベルトクリーニングユニットの交換性を向上させた。
次に、本発明の画像形成装置に好適に使用されるトナーについて説明する。
600dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は3〜8μmが好ましい。体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)は1.00〜1.40の範囲にあることが好ましい。(Dv/Dn)が1.00に近いほど、粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーではトナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
トナーの形状係数SF−1は100〜180、形状係数SF−2は100〜180の範囲にあることが好ましい。図5は、トナーの形状係数SF−1、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)/AREA}×(100π/4) ・・・式(1)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数SF−2はトナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100/4πを乗じた値である。
SF−2={(PERI)/AREA}×(100/4π) ・・・式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなるに従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
本発明の画像形成装置に好適に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤及び離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
(ポリエステル)
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、又は(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、
ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかしながら、酸価が30を超えると、帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び/又は伸長されて得られるものである。
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%で、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これに多価イソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。さらにこの(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。
(PIC)を反応させる際、及び(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。
また、ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置100に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族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。
(荷電制御剤)
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
(離型剤)
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
(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、無機微粒子が好適に用いられる。無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、特に5nm〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が50nm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかしながら、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
(トナーの製造方法)
1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させ
る。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基をする脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が10〜90%の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子1μm、および3μm、ポリスチレン微粒子0.5μm及び2μm、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1μm、商品名では、PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。
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。
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、脱溶媒を行うことにより紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
5)上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、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。
本発明に係るトナーの形状は略球形状であり、以下の形状規定によって表すことができる。
図6は、本発明のトナーの形状を模式的に示す図である。図6において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)((b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)((c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
この発明の一実施形態を示すもので、タンデム型間接転写方式の電子写真装置である。 中間転写部の概略構成図である。 クリーニング装置を上側から見た平面図で、機械本体の正面からクリーニング装置を脱着できることを説明するための模式図である。 位置決め板自体が中間転写体クリーニング装置を案内するガイド部材を示す概略図である。 トナーの形状係数SF−1、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。 本発明のトナーの形状を模式的に示す図である。
1 感光体ドラム
2 感光体クリーニング装置
3 帯電装置
4 露光装置
5 現像装置
11 中間転写体
10 支持ローラ(テンションローラ)
12、34、35 支持ローラ
13 テンションローラホルダ
14 位置決め板
15a ボス
15b 穴
16 ガイド部材
25 中間転写体クリーニング装置
26 給紙カセット
27 給紙ローラ
28 レジストローラ
29 給紙路
30 定着装置
40 排紙トレイ
100 2次転写ベルト

Claims (7)

  1. 像担持体上に形成されたトナー像を転写して重ね合わせるベルト状の中間転写体表面に残留する残留トナーを除去し、
    中間転写体を張架するテンションローラに対向して設けられ、かつ、機械本体に対し脱着可能であるクリーニング装置であって、
    前記テンションローラは、その軸の両端がそれぞれホルダに収容され、該ホルダには位置決め板が固定され、
    該位置決め板には、基準穴、及びテーパーを有するガイド部材が設けられ、
    前記クリーニング装置には、テーパーを有するボスが設けられ、
    前記中間転写体に対する前記クリーニグ装置の位置決めは、
    前記ガイド部材が有する前記テーパーが、前記ボスが有する前記テーパーまで前記クリーニング装置を案内し、次いで、前記ボスが有する前記テーパーが、前記ボスと前記基準穴との嵌合位置まで前記クリーニング装置を案内することにより行われ、
    前記位置決めの主基準は、前記テンションローラの軸芯であり、
    前記位置決め板に設けられた前記ガイド部材の前記テーパの片側寸法が、前記テンションローラの加圧方向の移動に伴うクリーニング装置の平行移動量より大きい又は等しい関係にある
    ことを特徴とするクリーニング装置。
  2. 潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体の表面に静電潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された静電潜像を可視像化する現像装置と、像担持体表面の可視像を中間転写体で記録部材に転写する転写装置と、像担持体上のトナをクリニングするクリニング装置と、記録部材上の可視像を熱及び又は圧力で定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、クリーニング装置が請求項1に記載のクリーニング装置である
    ことを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項2に記載の画像形成装置において、
    前記現像装置に用いられるトナーは、体積平均粒径が3〜8μmで、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲にある
    ことを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項2又は3に記載の画像形成装置において、
    前記現像装置に用いられるトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にある
    ことを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項2ないし4のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記現像装置に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤及び離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーである
    ことを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項2ないし5のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記現像装置に使用されるトナーは、略球形状である
    ことを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項2ないし6のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記現像装置に使用されるトナーは、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(ただし、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にある
    ことを特徴とする画像形成装置。
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