JP4958446B2 - クリーニングユニット、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

クリーニングユニット、プロセスカートリッジ、画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、クリーニングユニットプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、詳細には電子写真方式を用いたプリンタ、複写機をはじめとする複合機に応用でき、研磨剤を含有するクリーニングブレードを備えたものに関する。
複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはこれらの少なくとも2つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置においては、像担持体表面に残留したトナーを除去するために、回転させたファーブラシにて、除去した後、弾性体からなるクリーニングブレードを当接させ、清掃する方式がある。この方式は、従来のファーブラシクリーニング方式とクリーニングブレード方式の利点を組合せた方式であり、近年100枚/分近辺の高速機にも採用されている。
しかし、クリーニングの性能は様々な要因によって支配されるため、経時的な物性値、環境変動、更に印刷パターンによっては、印刷品質の問題を生じることがある。その一つとしてメダカ状汚れがある。この問題は、トナーに外添されている添加剤が遊離して像担持体表面に付着すると、この付着した添加剤を起点としてトナーが累積し、その累積したトナーは添加剤によってブロックされ、そのトナーが徐々に像担持体表面に固着することに従ってって、トナー像の地肌部にメダカ状の画像よりなる汚れが現われ、画像品質が著しく劣化するというものである。そのため従来は、像担持体を交換することで対処していた。
また画像形成装置に用いる感光体の高寿命化を目的として、少なくとも感光層の一番外側に硬い表層を設けて、耐磨耗性を高めることが広く行われている。
しかし、硬度の高いもので感光体を構成すると、感光体の耐磨耗性には有効であるが、感光体の表層に異物が付着しやすくなる。異物の種類としては、帯電装置において発生するオゾンと空気中の窒素が結合して形成される窒素化合物や用紙の紙成分がある。これらの成分は吸湿性が高いので、感光体に付着すると、高温高湿下では感光体表面が水分を吸収して低抵抗化し、電荷保持能力が部分的に低下する。このような場合、潜像を形成する際に表面の電荷がリークしてしまい、潜像パターンが崩れたり、あるいは潜像を形成することができなかったりするで、像流れと呼ぶ現象が発生する。この像流れは、単に見た目が悪いばかりでなく、文字部やバーコードのような細線部に発生すると識別できなくなり、致命的な画像欠陥である。
この対策としては、特開文献2に開示されているように、クリーニング部材を研磨剤付きのクリーニングブレード(以後、研磨ブレードと呼ぶ)で構成して、感光体表層の異物を除去する技術が提案されている。また、クリーニングブレード(以後、第1クリーニングブレードと呼ぶ)の像担持体回転方向下流側に、研磨剤を分散させたクリーニングブレード(以後、第2クリーニングブレードと呼ぶ)を設け、像担持体表面に当接させ、メダカ状汚れを除去することが行われている。
ところが、第2クリーニングブレードを常時像担持体に当接させて長時間使用すると、像担持体表面にキズを生じたり、摩耗が促進される。このような場合、像担持体を通常より短い周期で交換することになるので、特許文献1、2に開示されているように、接離機構を設けて、所定枚数に応じて接離させ、メダカ状汚れを除去することが行われている。
特開平5−323833号公報 特開2001−296781号公報
しかしながら研磨剤自体はとても硬度の高いものであるため、通常の作像動作では像担持体は傷つけなくても、サービス・メンテナンスのために像担持体を画像形成装置本体から取り外す際には、取り外しのやり方によっては研磨剤含有のクリーニングブレードで像担持体を傷つけてしまうことがある。
そこで本発明は、像担持体を画像形成装置本体から取り外す際、研磨剤含有のクリーニングブレードで傷つけることがないクリーニングユニットプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的としている。
請求項1の発明は、
作像トレイ装置に取り付けられるクリーニングユニットであって、
前記作像トレイ装置が備える像担持体に当接させるブレード部材と、前記作像トレイ装置の下部側に設けられた下部ガイド溝に配置される下部ガイドピンと、前記作像トレイ装置の上部側に設けられた上部ガイド溝に配置される上部ガイドピンとを備え、
前記下部ガイドピンが前記下部ガイド溝中に配置された状態で下部ガイドピンを中心として前記作像トレイ装置を回動させると
前記ブレード部材が前記像担持体から離間すると共に、
前記上部ガイドピンが前記上部ガイド溝に案内されて移動して該上部ガイドから外れ、
前記上部ガイドピンが前記上部ガイドから外れると、その後に前記下部ガイドピンが前記下部ガイド溝から外れるように該下部ガイド溝に案内されて移動可能に構成した
ことを特徴とするクリーニングユニットである。
請求項2の発明は、請求項1に記載のクリーニングユニットにおいて、前記ブレード部材として、前記像担持体の回転方向上流側から順に第1ブレードと、第2ブレードとを備えたことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1は2記載のクリーニングユニットにおいて、前記第2ブレードには、研磨剤が含有されていることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1ないしのいずれかに記載のクリーニングユニットにおいて、前記上部ガイドは、前記下部ガイド溝の最下部を中心とする弧状をなして形成されていることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1ないしのいずれかに記載のクリーニングユニットにおいて、前記クリーニングユニットは前記作像トレイ装置と組み合わせた状態で、該作像トレイ装置を取り付ける画像形成装置本体の側面から引き出し可能に構成したことを特徴とする。
請求項6の発明は、求項1ないし5のいずれか記載のクリーニングユニットと、像担持体と、帯電手段及び現像手段から選択される任意の手段とを含んで一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したことを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項7の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載のクリーニングユニットを備えることを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば像担持体を画像形成装置本体から取り外すとき研磨剤含有のクリーニングプレートを像担持体から離間させるから、像担持体の画像形成装置本体からの取り外しに際して像担持体を研磨剤含有のクリーニングプレートで傷つけてしまうことがなくなる。
以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施対象の一例である画像形成装置の概略構成図である。像担持体である感光体1の周囲に近接あるいは接触して、感光体1上に一様な電荷を付与する帯電ローラ2、帯電した感光体1上に静電潜像を形成するための露光3、静電潜像を顕像化してトナー像とする現像装置4、トナー像を記録紙に転写するための転写ベルト6、トナー像転写後の感光体上をクリーニングするクリーニング装置8、感光体上の残電荷を除電する除電ランプ9が配置されている。
クリーニング装置8は、クリーニング手段として、感光体1回転方向上流側から順に、第1クリーニングブレード11、第2クリーニングブレード12の2つのブレードを有する。また、クリーニングされたトナーを回収するトナー回収羽根13、及びそのトナーを搬送する回収コイル14を備えている。第1クリーニングブレード11は、金属、樹脂、ゴム等の材質からなるが、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等のゴムが好ましく用いられ、この中でも特にウレタンゴムが好ましい。
一方、第2クリーニングブレード12は、図2に示すように、ブレード母体層12aと研磨剤粒子含有層12bとの2層構造からなる研磨用ブレードである。ブレード母体層12aは、ゴム、樹脂、金属等の材質によって構成される。中でも、第1クリーニングブレードと同様、ゴムが好ましく用いられ、特にウレタンゴムが好ましい。研磨剤粒子含有層12bは、前記に示したゴムに研磨剤粒子を分散させて形成される。ブレード母体層12aをゴムで構成する場合、また、研磨剤粒子含有層12bに用いられるゴムの硬度は、65度以上85度以下が好ましい。硬度が65度より小さいとブレードの摩耗の進行が早く、また、硬度が85度より大きいとブレードのエッジが欠けやすくなるからである。
研磨剤粒子としては、窒化珪素等の窒化物、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、マイカ、珪酸カルシウム等の珪酸塩、炭酸カルシウム、石膏等の石灰質物質、炭化珪素、炭化ホウ素、炭化タンタル、炭化チタン、炭化アルミニウム、炭化ジルコニウム等の炭化物、酸化セリウム、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の酸化物が挙げられる。この中でも、研磨力に優れている酸化セリウムが好ましい。研磨剤粒子の平均粒径は、0.05μm以上150μm以下であることが好ましく、更に100μm以上150μm以下であることが好ましい。平均粒径が0.05μm未満では、粒子が細かすぎ、ゴム中での均一な分散が困難になったり、研磨ブレードとしての研磨力が十分に得られない。また、平均粒径が150μmを超えると、研磨力が大きすぎるために感光体1表面上を傷つけることになるため好ましくはない。
研磨剤粒子の含有量は、研磨剤粒子含有層の0.5wt%以上50wt%以下であることが好ましい。研磨剤粒子の含有量が0.5wt%未満では、分散がまばらになってしまい、均一な研磨ができない。また、研磨剤粒子の含有量が50wt%を超えると、研磨剤粒子の密度が高くなりすぎ、剥がれ落ちやすくなる。また、コストも高くなってしまう。
ブレード母体層12a、研磨剤粒子含有層12bそれぞれの厚みは任意に設定することができるが、研磨剤粒子含有層12bの厚みを第2クリーニングブレード12全体の厚みの0.5%以上50%以下とすることが好ましい。研磨剤粒子含有層12bの厚みが0.5%未満であると、ブレードの摩耗に対する余裕度がないため、経時品質を維持することができない。また、研磨剤粒子含有層12bの厚みが50%を超えると、本来ゴムが有する弾性の機能が発揮できなくなり、感光体1を均一に研磨することができなくなる。
前記のような2層構造を有する第2クリーニングブレード12は、研磨剤粒子含有層12bが形成する研磨面を感光体1と当接させて設置される。第1クリーニングブレード11は、主として感光体1上の転写残トナーや紙粉の除去を行う。第2クリーニングブレード12は、トナーから脱離した無機微粒子を主成分とする感光体1上の付着物質や、フィルミング物質等を、研磨面で削り取るようにして除去する。また、第1クリーニングブレード11から漏れたトナーや紙粉等も同時に除去する。研磨剤粒子がある幅をもって分散された第2クリーニングブレード12の研磨剤粒子含有層12bが感光体1に当接することで、感光体1の膜削れは均一となり、感光体1に不具合を生じさせることがない。また、クリーニングブレード表面に研磨剤をコートしたような研磨ブレードと比較しても、研磨剤が剥がれ落ちたり、短期で削れ取れたりすることがないため、長期的に優れたクリーニング機能を維持できるクリーニング装置とすることができる。
第1クリーニングブレード11と第2クリーニングブレード12のブレード母体層12aがゴムからなる場合、第2クリーニングブレード12のブレード母体層12aのゴム硬度は、第1クリーニングブレード11のゴム硬度よりも高い方が好ましい。第1クリーニングブレード11では除去できない付着物質やフィルミング物質等を、より強固な研磨力で除去するためである。
第1クリーニングブレード11と第2クリーニングブレード12の感光体1への当接は、図1に示すように、双方がカウンター方式であるものとするか、図3に示すように、第1クリーニングブレード11と第2クリーニングブレード12の感光体1への当接は、第1クリーニングブレード11がカウンター方式で、第2クリーニングブレード12がトレーリング方式であってもよい。
図1の例では、第1クリーニングブレード11がカウンター方式であることで、感光体1上の転写残トナーや紙粉を効率よく除去することができる。また、第2クリーニングブレード12がカウンター方式であることで、感光体1上の付着物質を第2クリーニングブレード12に突き当たった衝撃で除去することができ、良好なクリーニング性が得られる。このとき、第2クリーニングブレード12の当接角は、5度以上25度以下が好ましい。第2クリーニングブレード12の当接角が5度未満であると、ブレードが腹当たりになってしまい、クリープ現象により経時で研磨機能を発揮しなくなる。また、25度を超えるとジョブ終了時における感光体1の逆転でブレードめくれが発生してしまう。第2クリーニングブレード12の当接圧は、10gf/cm以上60gf/cm以下であることが好ましい。第2クリーニングブレード12の当接圧が10gf/cm未満では当接圧が低いため、感光体1上の付着物は第2クリーニングブレード12をすり抜けやすく、十分に除去することができない。また、60gf/cmを超えると感光体1の膜削れ量が増加し、感光体1の寿命を短くするため好ましくない。
第2クリーニングブレードの硬度と、前記の当接圧の関係で得られる第2クリーニングブレード12の感光体1への食い込み量は、0.2mm以上1.5mm以下であることが好ましい。前記の食い込み量となるように第2クリーニングブレード12を設置することで、感光体1の膜削れ量を過剰に増加させることなく、付着物の除去を行う研磨ブレードとしての役割を十分に発揮させることができる。
また、図1に示すクリーニング装置において、第2クリーニングブレード12の感光体1への当接は、適宜タイミングを取って間欠当接させる構成とするとよい。この場合、第2クリーニングブレード12には、ソレノイド、カム等を利用した離間機構を設ける必要がある。第2クリーニングブレード12の間欠当接により、感光体1の膜削れ量を低減し、感光体1の寿命を延ばすことができる。
更に、第2クリーニングブレード12は、揺動機構を備えることが好ましい。図3は、第2クリーニングブレードの揺動機構を示す図である。第2クリーニングブレード12は、ここでは図示しない加圧ホルダに支持されており、加圧ホルダのカシメ先端にベアリングを備え、揺動カム付きギヤ15のカム面15aに突き当たっている。感光体1が矢印A方向に回転すると、揺動カム付きギヤ15は矢印B方向に回転し、それに従い、第2クリーニングブレード12は、矢印方向に揺動する。第2クリーニングブレード12が揺動機構を備えることで、研磨剤粒子含有層12b中の研磨剤粒子の分散に多少の偏りがあったとしてもこれを補い、感光体1の膜削れを均一にすることができる。また、第1クリーニングブレード11には研磨剤粒子は含まれていないが、感光体1の膜削れをわずかに生じさせているため、第2クリーニングブレード12と同一の揺動機構によって、共に揺動させるように構成することがよい。更に、感光体1の膜削れを一層均一にさせるためには、第1クリーニングブレード11と第2クリーニングブレード12とを異なる位相で揺動させることが好ましい。両者を異なる位相で揺動させるには、揺動カム付きギヤ15のカム面15aの内側に別位相のカム面を設け、それぞれ異なるカム面によって揺動させる機構が挙げられる。
以上説明してきたクリーニング装置8を、感光体と、帯電手段及び現像手段から選択される任意の手段とを含んで一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジとすることができる。本プロセスカートリッジによって、小粒径トナーを用いた現像が行われる画像形成プロセスであっても、感光体上のクリーニング機能を長期に渡って維持し、画質の劣化を生じさせることのないプロセスカートリッジとすることができる。
尚本発明が対象とするクリーニング装置と、画像形成装置は、図1の構成に限るものではなく、感光体1上のトナー像を一旦転写されて担持する中間転写体を備える構成や、多色画像を形成するために感光体を複数備える構成であってもよい。特に、クリーニング装置8を搭載することの効果が大きく得られる画像形成装置は、現像装置4で使用するトナーが、平均円形度が0.90以上と球形状に近く、体積平均粒径が3〜10μmの小粒子径のトナーである場合である。小粒径で球形状に近いトナーは、感光体とクリーニングブレードの隙間に入り込みすり抜けやすい。また、小粒径であるとワックスや無機微粒子等の添加剤のトナー粒子中の含有率が高くなる傾向にあるため、これらがトナーから脱離して感光体上に付着し、汚染する。しかしクリーニング装置8により、第1クリーニングブレード11で感光体1上の転写残トナーや紙粉の除去を行い、第2クリーニングブレード12でワックスや無機微粒子を主成分とする感光体1上の付着物質を、研磨面で削り取るようにして除去することができる。また、第1クリーニングブレード11から漏れたトナーや紙粉等も第2クリーニングブレード12で除去できる。また、第2クリーニングブレードは、ブレード母体層12aと研磨剤粒子含有層12bとからなり、ある幅をもって研磨剤粒子が分散された構成であるため、研磨剤粒子が剥がれ落ちることがなく、長期に渡って良好なクリーニング機能を維持することができる。
次に、本発明の実施対象とする画像形成装置で使用されるトナーについて説明する。トナーは、着色剤とポリエステルを主成分とし、荷電制御剤を含有してなるトナー母体粒子に、少なくともシリカ微粒子を外添してなるトナーであって、荷電制御剤がトナー母体粒子表面に存在する重量Mとトナー母体粒子全体に存在する重量Tとの比M/Tが、100以上1000以下となるトナーである。ここで、重量比M/Tは、荷電制御剤以外の成分には存在せず、荷電制御剤のみに存在する、H、C、O、及び希ガス元素を除く長周期型の周期律表における第5周期までの1元素に対し、X線光電子分光法(XPS)で測定される値である。このトナーは、バインダー樹脂としてガラス転移点(Tg)の低いポリエステルを用いるため、低温定着性に優れるトナーで、また、荷電制御剤が前記の重量比M/Tの値が示すように、圧倒的にトナー表面に存在することから、帯電安定性に優れたトナーである。
シリカ等の無機微粒子からなる外添剤は、トナー粒子の流動性、帯電性補助等のためにトナー粒子表面に外添される。ここで、シリカ、チタニア等の無機微粒子は負極性を有しており、サリチル酸金属錯体や塩類等の同じく負極性を有する荷電制御剤を使用する本トナーでは、その表面において外添剤と荷電制御剤との電気的な反発が生じる。加えて、荷電制御剤は硬いことから、シリカ等の無機微粒子がトナーから脱離しやすい傾向にある。無機微粒子の中でも特にシリカ微粒子は、トナーから脱離して感光体上に付着し、画像品質に影響を及ぼす付着物質の成分になりやすいことが発明者らの試験から明らかになっている。しかし、上述のようなクリーニング装置を搭載した画像形成装置であれば、前記のトナーを用いることにより感光体上に発生する付着物質も除去することができ、画像品質を高品質に保つことができる。
以下に、トナーの具体的な構成成分、並びに製造方法について説明する。
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
(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)及び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);前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;前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及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、及びこれと炭素数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);前記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)及び3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、及び(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及び炭素数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。尚、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、更に好ましくは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、更に記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
ポリエステルには、前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、前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重付加反応により分子鎖が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);イソシアヌレート類;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;及びこれら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、更に好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、更に好ましくは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、更に好ましくは、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)、及び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);及び脂肪族ジアミン(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及び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、更に好ましくは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、更に好ましくは、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、等により製造される。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。ついで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。更にこの(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)及びエーテル類(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)との伸長反応には、必要により伸長停止剤を用い、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。伸長停止剤としては、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)、及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、更に好ましくは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、更に好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性及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、低温定着性及びフルカラー画像形成装置に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでもよい。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、更に好ましくは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。
(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 NEGVP2036、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、主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。更に、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よい。
(外添剤)
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10↑−3↑〜2μmであることが好ましく、特に5×10↑−3↑〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m↑2↑/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10↑−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とより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像機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、更に転写残トナーの低減が図られる。酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、即ち、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。
(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及び塩化メチレン、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、更に好ましくは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、水単独でもよいし、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挙げることができる。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、カチオン性面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子1μm、及び3μm、ポリスチレン微粒子0.5μm及び2μm、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1μm、商品名では、PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸価チタン、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。
前記樹脂微粒子、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よい。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)との重付加反応を行わせる。この反応は、分子鎖の伸長を伴うため伸長反応とも呼ぶ。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
(4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能なものを用いた場合は、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)前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。
次に本例に係る画像形成装置の感光体1及びクリーニングユニット30の取り出し及び感光体1とクリーニングユニット30とを離間させる機構について説明する。図4は図1に示した画像形成装置においてクリーニング装置、現像装置及び感光体を画像形成装置本体から引き出した状態を示す斜視図である。本例では、図5に示すように、クリーニングユニット30、現像装置24、感光体1は像担持体保持装置である作像トレイ装置50に取り付けられており取出ユニット70を構成している。
そして、この取出ユニット70は画像形成装置本体100の側面から引き出すことができるものとして構成されている。この取出ユニット70を画像形成装置本体100から取出ユニット70を引き出すことにより、クリーニングユニット30、現像装置24、感光体1が画像形成装置本体100から外部に露出される。この状態により、クリーニングユニット30と感光体1とを画像形成装置から取り外すことができるようになる。
即ち、本例では、この状態で、クリーニングユニット30を像担持体である感光体1から離間し、その後像担持体である感光体1を画像形成装置から取り外すことができる。尚、この例では取出ユニット70に現像装置24を搭載するようにしているが、現像装置24は取出ユニット70に含まれないようにし、取出ユニット70を引き出したときでも画像形成装置本体100内に残留するようにしてもよい。
次に作像トレイ装置50について説明する。図6は図5に示したクリーニングユニットにおける作像トレイ装置と、クリーニング装置、感光体の取り付け状態を示す断面図である。本例では、クリーニングユニット30は、第1クリーニング11ブレードがカウンター方式で、第2クリーニングブレード12がトレーリング方式のものを使用している。尚、第1クリーニング11と、第2クリーニングブレード12は、共にカウンター方式のものとしてもよい。
本例では、作像トレイ装置50は、その端部にプレート部材51を備えてなる。プレート部材51は、中央部に感光体1が取り外し可能に配置される取付凹部52、その両側に現像装置取付部53及びクリーニング装置取付部54を形成しており、感光体1、クリーニングユニット30及び現像装置24を保持する。
また、プレート部材51には、クリーニングユニット30を作像トレイ装置50が画像形成装置本体100内に配置され駆動される状態で、クリーニングユニット30保持されると共に、クリーニングユニット30を感光体1から離間させるときクリーニングユニット30の案内をする下部ガイド溝部55及び上部案内ガイド溝56を備える。
本例では、クリーニングユニット30は、前記下部ガイド溝部55に挿入される下部ガイドピン31と、前記上部案内ガイド溝56に挿入される上部ガイドピン32とを備える。上記第2クリーニングブレード12は第1クリーニング11より下部ガイドピン31から離れた位置に配置されている。また、クリーニングユニット30には、クリーニングケース33内に、回収コイル34、ファーブラシ35、アジテータ36を備えて回収したトナーを排出する。
本例では、上部案内ガイド溝56は前記下部ガイド溝部55に下部ガイドピン31がその最下部に配置された状態でクリーニングユニット30を回転させたとき、上部ガイドピン32が上部案内ガイド溝56を移動可能な形状、即ち下部ガイド溝部55の最下部を中心とする弧状をなしている。
また、下部ガイド溝部55は、前記上部ガイドピン32が上部案内ガイド溝56から外れたとき、下部ガイドピン31を上方に案内する形状となっている。
そして、本例では、取出ユニット70が画像形成装置本体100内に配置された状態では、図5に示すように、下部ガイドピン31は下部ガイド溝部55の最下部に配置され、また上部ガイドピン32は上部案内ガイド溝56の最奥部に配置され、クリーニングユニット30は作像トレイ装置50に固定された状態となり、クリーニングユニット30の第1クリーニング11、第2クリーニングブレード12が感光体1に当接して所定のクリーニングをなす。
そして、クリーニングユニット30を感光体1から取り外すときには、まず、図4に示すように、取出ユニット70を画像形成装置本体100から引き出す。そして、図6に示すように、下部ガイドピン31を中心にしてクリーニングユニット30を回転させ、上部ガイドピン32を作像トレイ装置50の上部案内ガイド溝56内に沿って移動させて、作像トレイ装置50から外す。
このとき、第2クリーニングブレード12は下部ガイドピン31から離れて形成されているから、最初に感光体1から離間することとなり、その後クリーニングユニット30の他の部材が離脱することになる。
この状態で、クリーニングユニット30を上方に移動させることができるようになり、下部ガイドピン31を下部ガイド溝部55内で上方に移動させるように、クリーニングユニット30を作像トレイ装置50上方に移動して、第1クリーニング11及び第2クリーニングブレード12を感光体1から離間させた状態とし、その後クリーニングユニット30を取出ユニット70から取り外すものとしている。従って、この操作のとき研磨剤を含有した第2クリーニングブレード12で像担持体を傷つけることなく確実にクリーニングユニット30と感光体1とを離間させることできる。
本発明の実施対象の一例である画像形成装置の概略構成図である。 第2クリーニングブレードの構成を示す図である。 第2クリーニングブレードの揺動機構を示す図である。 図1に示した画像形成装置においてクリーニング装置、現像装置及び感光体を画像形成装置本体から引き出した状態を示す斜視図である。 図4に示したクリーニングユニットにおける作像トレイ装置と、クリーニング装置、感光体の取り付け状態を示す断面図である。 クリーニングユニットからクリーニング装置を取り外す過程を示す断面図である。 クリーニングユニットからクリーニング装置を取り外す過程を示す断面図である。
符号の説明
1 感光体
2 帯電ローラ
3 露光
4 現像装置
6 転写ベルト
8 クリーニング装置
9 除電ランプ
11 第1クリーニングブレード
12 第2クリーニングブレード
12a ブレード母体層
12b 研磨剤粒子含有層
13 トナー回収羽根
14 回収コイル
15 ギヤ
15a カム面
20 通常
24 現像装置
30 クリーニングユニット
31 下部ガイドピン
32 上部ガイドピン
33 クリーニングケース
34 回収コイル
35 ファーブラシ
36 アジテータ
50 作像トレイ装置
51 プレート部材
52 取付凹部
53 現像装置取付部
54 クリーニング装置取付部
55 下部ガイド溝部
56 上部案内ガイド溝
70 取出ユニット
100 画像形成装置本体

Claims (7)

  1. 作像トレイ装置に取り付けられるクリーニングユニットであって、
    前記作像トレイ装置が備える像担持体に当接させるブレード部材と、前記作像トレイ装置の下部側に設けられた下部ガイド溝に配置される下部ガイドピンと、前記作像トレイ装置の上部側に設けられた上部ガイド溝に配置される上部ガイドピンとを備え、
    前記下部ガイドピンが前記下部ガイド溝中に配置された状態で下部ガイドピンを中心として前記作像トレイ装置を回動させると
    前記ブレード部材が前記像担持体から離間すると共に、
    前記上部ガイドピンが前記上部ガイド溝に案内されて移動して該上部ガイドから外れ、
    前記上部ガイドピンが前記上部ガイドから外れると、その後に前記下部ガイドピンが前記下部ガイド溝から外れるように該下部ガイド溝に案内されて移動可能に構成した
    ことを特徴とするクリーニングユニット。
  2. 前記ブレード部材として、前記像担持体の回転方向上流側から順に第1ブレードと、第2ブレードとを備えた
    ことを特徴とする請求項1に記載のクリーニングユニット
  3. 前記第2ブレードには、研磨剤が含有されていることを特徴とする請求項1は2に記載のクリーニングユニット
  4. 前記上部ガイドは、前記下部ガイド溝の最下部を中心とする弧状をなして形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のクリーニングユニット。
  5. 前記クリーニングユニットは前記作像トレイ装置と組み合わせた状態で、該作像トレイ装置を取り付ける画像形成装置本体の側面から引き出し可能に構成したことを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載のクリーニングユニット
  6. 求項1ないし5のいずれか記載のクリーニングユニットと、像担持体と、帯電手段及び現像手段から選択される任意の手段とを含んで一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したことを特徴とするプロセスカートリッジ
  7. 請求項1ないし6のいずれかに記載のクリーニングユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。
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