JP5470755B2 - 粉体搬送装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
上記トナー排出手段を必要に応じて作動させ、トナー収容器に収容されているトナーを上記搬送管内に排出し、この搬送管を介して上記現像装置内に直接トナーを搬送する。かかるトナー搬送装置を用いる画像形成装置において、トナー収容器を現像装置よりも低い位置に配設したとする。そうすると、トナー収容器から搬送管内に通した粉体たるトナーを、現像器に向けて重力に逆らって持ち上げるように搬送する必要が生ずるため、搬送効率が悪くなったり、搬送管内にトナーを詰まらせ易くなったりする。
そこで、トナー収容器については、現像装置よりも高い位置に配設して、トナーを重力方向に搬送させるようにするのが一般的である。このような重力方向の搬送を行うトナー搬送装置としては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。このトナー搬送装置は、トナー排出手段によってトナー収容器たるトナーボックスから搬送管内に排出したトナーを、自重で落下させて現像器内に送り込んでいる。
また、例えば磁性キャリアを用いずにトナーだけを用いる1成分現像方式では、現像器内で十分に摩擦帯電していないトナーの割合を一気に増やして、像担持体の非画像部にトナーを付着させるいわゆる地汚れを引き起こし易くなる。トナーボックスと現像装置とを近接配設して搬送管の長さをできるだけ短くしてトナーを堆積させないようにすれば、搬送管内から現像器へのトナーの急激な流れ込みを抑えることはできる。しかし、近接配設という制約によって画像形成装置内のレイアウト自由度を悪化させてしまう。
そこで、他の装置のレイアウトに悪影響を及ぼすことなく、粉体の補給の安定化をはかるために、搬送管内にトナーに対して搬送力を与える回転するコイルを配設し、さらに、当該搬送管内に管内粉体通過規制部材を配設することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
即ち、特許文献2記載のものでは、トナー搬送管内にトナーが無い状態でトナーを送り込むと、流動性の良いトナーは、トナー搬送管内に留まらず、仮に、トナー搬送部材の駆動を途中で止めても、トナーがトナー収容器の出口から現像装置内に一気に流れ出てしまう(以降この現象を「流れ込み現象」と呼ぶ)。特許文献2記載のものでもこの現象を抑制するために、搬送管内に管内粉体規制部材を配設している。しかしながら、画質向上に対する市場の要求が高まる昨今では、トナー粉体の粒径が縮小化されたり、加速凝集度を下げる傾向にあり、このようなトナー粉体を使用する場合には、特許文献2記載のものでも、流れ込みを止めることは出来ない。
このような流れ込みは、トナー搬送部材の回転数が速い時やトナーがトナー収容部材の中で良く攪拌され(空気と混ぜられ)、トナーの流動性が更に上がっている時やトナー収容部内のトナー重量が大きい時等に発生しやすい。そのため、従来、トナー搬送管をトナー粉体で満たすために、トナー搬送部材の駆動時間として、ON時間を短く、OFF時間を長くとり、それを複数回繰り返す制御を行って対策している(例えば、ON時間を0.3秒、OFF時間を3秒としてこれを繰り返す)。
また、更にトナー搬送部材の回転数を早くする場合には、上述のような、トナー搬送部材の駆動時間の制御だけでは流れ込みが止められない。そのため、トナー収容部内のトナー重量の規制、例えば、トナー収容部内のトナー重量が120g以上の場合で流れ込みが発生する場合には、初期充填用トナー収容部のトナー重量を90g以下に規制することで対策している。
さらに、従来では、収容部のトナーの集約性、トナーの使いきりの観点からトナー搬送管は、トナー収容器からトナー粉体が供給されるトナー収容部の供給口直下、即ち、供給口からの粉体の落下領域内に配置するのが機能的で一般的あった。しかしながら、機械の小型化、カラー化、高画質化の傾向から、前述したように、トナーの小粒径化、流動性(分散性)の向上が進められており、上記のように、トナー搬送管をトナー収容部の供給口の直下に配置すると、トナー収容器から流動性の高いトナー粉体がトナー収容部へ落下した際に、トナー搬送管へ直接流入し、流れ込みが発生してしまう問題があった。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、簡単な構造で、粉体収容器から落下した粉体が粉体搬送管へ直接流入することを防止して流れ込み現象を適切に抑制することが可能な粉体搬送装置及びこれを備えるプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを目的とする。
また、請求項2の発明は、粉体を粉体収容器から収容する粉体収容部と、当該粉体収容部に連結されて当該粉体収容部内の粉体を当該粉体収容部よりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管と、当該粉体搬送管内に収容され、回転運動によって搬送方向下流側に移動する移動力を前記粉体に付与して粉体を移動する粉体搬送用部材とを備え、前記粉体収容部内の粉体を前記粉体搬送管に通じて前記搬送先に搬送する粉体搬送装置において、前記粉体搬送管は、前記粉体収容部から下方に向かって伸びており、前記粉体搬送用部材は、前記粉体搬送管の内壁に接するように設置されたコイル部材からなり、前記粉体搬送用部材の前記粉体搬送管から前記粉体収容部内に伸びている部分を、前記粉体収容部における前記粉体収容器から粉体を供給する前記粉体収容部の供給口の開口面積に対応する領域の外方位置に配設し、前記粉体収容部内に、前記粉体搬送用部材が回転運動している際に下方から前記粉体搬送用部材に向かって、粉体を掬い上げる方向に回転する攪拌部材を設けたことを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項1記載の粉体搬送装置において、前記連結部は、前記粉体収容部の粉体の落下領域の底部よりも高い位置に配設されていることを特徴とする。
また、請求項4の発明は、請求項2記載の粉体搬送装置において、前記粉体収容部内に伸びている部分は、前記粉体収容部の粉体の落下領域の底部よりも高い位置に配設されていることを特徴とする。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項記載の粉体搬送装置において、前記粉体は、画像形成装置に使用されるトナーであることを特徴とする。
また、請求項7の発明は、請求項5又は6記載の粉体搬送装置において、前記トナーは、平均円形度が0.90以上のトナーであることを特徴とする。
また、請求項8の発明は、請求項5乃至7のいずれか1項記載の粉体搬送装置において、前記トナーは、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の範囲にあるトナーであることを特徴とする。
また、請求項9の発明は、請求項5乃至8のいずれか1項記載の粉体搬送装置において、前記トナーは、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、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。
また、請求項11の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、少なくともトナーを含有する現像剤を収容して、当該像担持体の静電潜像に前記現像剤中のトナーを供給して前記静電潜像をトナー像化する現像装置と、前記トナーを収容するトナー収容容器から前記現像装置に前記トナーを搬送する粉体搬送装置とを備えた画像形成装置において、前記粉体搬送装置は、請求項5乃至9のいずれか1項記載の粉体搬送装置であることを特徴とする。
また、請求項12の発明は、請求項11記載の画像形成装置において、前記像担持体と前記現像装置とは一体に構成されたプロセスカートリッジであることを特徴とする。
図1は、本プリンタの概略構成図である。図1において、このプリンタ100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、M、C、Kと記す)のトナー像を生成するための4つのプロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kを備えている。これらは、画像形成物質として互いに異なる色のY、M、C、Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。
Yトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ6Yを例にすると、図2に示すように、ドラム状の感光体1Yの周囲に、ドラムクリーニング装置2Y、除電装置(不図示)、帯電装置4Y、現像装置5Y等を感光体1Yと一体に構成されている。このプロセスカートリッジ6Yは、プリンタ100本体に脱着可能であり、プロセスカートリッジ6Yをプリンタ100から抜き出して一度に消耗部品を交換できるようになっている。なお、このプロセスカートリッジ6Yは、上記実施形態で示すように、ドラムクリーニング装置2Y、除電装置(不図示)、帯電装置4Y、現像装置5Yの全てを感光体1Yと一体に構成する必要はなく、感光体1Yと現像装置5Yあるいは、感光体1Yと現像装置5Yと帯電装置4Y等の他の装置と一体構成したものであっても良い。
帯電装置4Yは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体1Yの表面を一様に帯電させる。一様に帯電された感光体1Yの表面に、レーザ光Lによって露光走査されてY用の静電潜像が形成、担持される。
このYの静電潜像は、Yトナーを用いる現像装置5Yによって、後述するように、Yトナー像に現像される。そして、Yトナー像は、矢印A方向に移送される無端状の中間転写ベルト8上に中間転写される。ドラムクリーニング装置2Yは、中間転写工程を経た後の感光体1Y表面に残留したトナーを除去する。
また、除電装置は、クリーニング後の感光体1Yの残留電荷を除電する。この除電により、感光体1Yの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジ6M、6C、6Kにおいても、同様にして感光体1M、1C、1K上にM、C、Kトナー像が形成され、中間転写ベルト8上に中間転写される。
露光装置7の図中下側には、紙収容カセット26、これらに組み込まれた給紙ローラ27、レジストローラ対28など有する給紙手段が配設されている。紙収容カセット26には、記録体たる転写紙Pが複数枚重ねて収納されており、それぞれの一番上の転写紙Pには給紙ローラ27が当接している。
給紙ローラ27が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給紙される。レジストローラ対28は、転写紙Pを挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Pを適切なタイミングで後述の2次転写ニップに向けて送り出す。
かかる構成の給紙手段においては、給紙ローラ27と、タイミングローラ対たるレジストローラ対28との組合せによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙Pを収容手段たる紙収容カセット26から後述の2次転写ニップまで搬送するものである。
また、2次転写バックアップローラ12、クリーニングバックアップローラ13、テンションローラ14なども備えている。中間転写ベルト8は、これら3つのローラに張架されながら、少なくとも何れか1つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト8を感光体1Y、1M、1C、1Kとの間に挟み込んでそれぞれ1次転写ニップを形成している。
これらは中間転写ベルト8の裏面(ループ内周面)にトナーとは逆極性(例えばプラス)の転写バイアスを印加する方式のものである。1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト8は、その無端移動に伴ってY、M、C、K用の1次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体1Y、1M、1C、1K上のY、M、C、Kトナー像が重ね合わせて1次転写される。これにより、中間転写ベルト8上に4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
上記2次転写ニップにおいては、転写紙Pが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト8と2次転写ローラ19との間に挟まれて、レジストローラ対28側とは反対方向に搬送される。2次転写ニップから送り出された転写紙Pは、定着装置20のローラ間を通過する際に熱と圧力とにより、表面に転写された4色トナー像が定着される。
その後、転写紙Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て機外へと排出される。プリンタ本体の上面には、スタック部30が形成されており、上記排紙ローラ対29によって機外に排出された転写紙Pは、このスタック部30に順次スタックされる。
ドクター52Yの現像剤搬送方向上流側には、感光体1Yと対向した現像領域に搬送されずにドクター52Yで規制された現像剤を収容する現像剤収容部53Yが形成されている。また、現像剤収容部53Yに隣接し、トナーを収容するトナー収容部54Yと、トナーを撹拌搬送するためのトナー搬送スクリュー55Yとを備えている。
現像剤中に取り込まれたトナーは、キャリアとの摩擦帯電により帯電する。帯電したトナーを含む現像剤は、内部に磁極を有する現像スリーブ51Yの表面に供給され、磁力により担持される。現像スリーブ51Yに担持された現像剤層は、現像スリーブ51Yの回転に伴い矢印方向に搬送される。途中、ドクター52Yで現像剤層の層厚を規制されたのち、感光体1Yと対向する現像領域まで搬送される。
現像領域では、感光体1Y上に形成された潜像に対して現像剤からトナーを供給して潜像をトナー像化して現像が行われる。現像スリーブ51Y上に残った現像剤層は現像スリーブ51Yの回転に伴い現像剤収容部53Yの現像剤搬送方向上流部分に搬送される。なお、本実施形態においては、磁性キャリアとトナーとからなる2成分現像剤を使用しているが、トナーのみを使用する1成分現像剤を使用しても良い。
トナーボトル32Y、32M、32C、32K内のY、M、C、Kトナーは、それぞれ後述するトナー搬送装置により、プロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kの現像装置5Y、5M、5C、5Kに適宜補給される。これらのトナーボトル32Y、32M、32C、32Kは、プロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kとは独立してプリンタ100本体に脱着可能である。
なお、本実施形態においては、補給トナーとしてトナーのみを収納したトナーボトル32Y、32M、32C、32が使用されているが、キャリアとトナーを混合した現像剤を収納したトナーボトル32Y、32M、32C、32であっても良い。
図3に示すように、トナーボトル32Yは、ボトル本体33Yの先端部に樹脂ケース34Yが設けられている。また、この樹脂ケース34Yには把手35Yが一体で形成されている。また、ボトル本体33の樹脂ケース34Y側には、ボトル本体33と一体で回転するギヤ37Yが設けられている。トナーボトル32Yをプリンタ100本体に取り付ける場合は、先ずスタック部30を上方に開放してボトル収容器31を露出させる。
そして、図4に示すように、トナーボトル32Yをボトル収容器31上に載置した後、上記把手35Yを回転させる。すると把手35Yと一体に構成された樹脂ケース34Yが回転して、シャッタ36Yが樹脂ケース34Yの周方向に移動して開いてトナー排出口(不図示)が開放されると同時に、樹脂ケース34Yとボトル収容器31とが連結し固定される。
このように、トナーボトル32Yをプリンタ100本体の上側から載置して脱着できるので、トナーボトル32Yの交換作業が判り易く、しかも簡単に行うことができる。また、樹脂ケース34Yには把手35Yが形成されているので、樹脂ケース34Yを回転してトナー収容器31への固定が容易に行える。
なお、トナーボトル32Yをプリンタ100本体から取り外した状態では、樹脂ケース34Yの把手35Yを回転させても、シャッタ36Yは開かないようになっている。これにより、トナーボトル32Yの交換作業の際に誤ってシャッタ36Yが開いてしまい、内部のトナーがこぼれるのを防止することができる。
このトナー搬送装置40Y、40M、40C、40Kは、中間転写ユニット15の側方であって、プリンタ100本体に設けられている。このため、プロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kもしくはトナーボトル32Y、32M、32C、32Kにトナー搬送手段を設けなくてよいため、従来に比べてプロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kもしくはトナーボトル32Y、32M、32C、32Kの小型化を図れる。また、従来プロセスカートリッジとトナーボトルとを近接して配置していたので、設計上の制限があったが、本実施形態ではプロセスカートリッジとトナーボトルとを離れて配置することができる。よって、設計上の自由度が向上し、プリンタの小型化を図ることができる。
また、トナーボトル32Y、32M、32C、32Kの排出口と、トナー搬送手段40Y、40M、40C、40Kと、現像装置5Y、5M、5C、5Kのトナー収容部54Y、54M、54C、54Kのトナー補給口とを中間転写ユニット15の一端側の側方に配置している。よって、トナー搬送手段40Y、40M、40C、40Kのトナー搬送経路を最短にすることができ、プリンタの小型化やトナー搬送中の詰まり防止を図ることができる。
図5において、このトナー搬送装置40Yは駆動モータ41Yと、駆動ギヤ42Yと、粉体搬送管であるトナー搬送パイプ43Yとから主に構成されている。トナー搬送パイプ43Yの内部には図示しない樹脂製のコイルが内設されている。上記駆動ギヤ42Yはトナーボトル32Yのギヤ37Yと噛合っており、駆動モータ41Yを回転させると、トナーボトル32Yのギヤ37と一体で回転するボトル本体33Yが回転する。
そして、図2に示す現像装置5Yの濃度検知センサ56Yが現像剤収容部54Yでトナー濃度の不足を検知すると、制御部57Yからの補給信号により、駆動モータ41Yが回転する。
トナー受け部はトナー搬送パイプ43Yにつながっており、駆動モータ41Yを回転させると、ボトル本体33Yが回転すると同時に、トナー搬送パイプ43Y内のコイル(不図示)が同時に回転する。このコイルの回転により、トナー受け部に落下したトナーは、トナー搬送パイプ43Y内を搬送されて、現像装置5Yの現像剤収容部54Yのトナー補給口(不図示)に補給される。このようにして、現像装置5Y内のトナー濃度を調整する。なお、濃度検知センサ56Yに代えて、感光体1Y上に基準画像を形成し、この基準画像の画素数を計測するための光センサもしくはCCDカメラ等を設け、この計測結果に基づいてトナー補給を行ってもよい。
図7は、Y用の粉体搬送装置たるトナー搬送装置40Yの一部を示す拡大構成図である。本実施形態において、粉体搬送用部材たる搬送コイル70Yが、粉体搬送管たるトナー搬送パイプ43Yの内壁に接するように設置されている。なお、トナー搬送パイプ43Yと搬送コイル70Yとの間隙は、0.1〜0.2mm程度とされている。
このように、搬送コイル70Yを内接させて回転させることにより、トナーに搬送方向へ移動する力を付与するため、搬送パイプ43Y内にトナーが堆積することを防ぐことができる。よって、プロセスカートリッジ6Yの現像装置5Yに、搬送パイプ43Y内に堆積したYトナーを一気に流れ込ませることによる不具合を防止することができる。
更に、コイル形状は曲げに対する応力が小さいため、搬送パイプ43Yが屈曲していても、搬送コイル70Yは回転することが可能である。搬送パイプ43Yを直線形状にする必要がなくなるためレイアウトの自由度を大きくすることができ、現像装置全体の小型化を図ることができる。
搬送コイル70Yの代わりに、スクリューのような軸を有する搬送手段を使用しても、直線ではない搬送経路内でトナーを搬送することは可能な場合もある。しかし、軸のある搬送手段と搬送用コイルを比べると、搬送用コイルのほうが曲げやすい。そのため、搬送用コイルを使用したほうが搬送パイプ43Y内の曲線部内で回転する時の変形に反発する力が小さくなる。よって、搬送コイル70Yを使用したほうが、軸のある搬送手段を使用する場合と比較して、搬送パイプ43Yとの摺動負荷を低減することができる。
そのため、図8に示すように、搬送パイプ43Yとトナーボトル33Yとの係合部となるトナー受け部44Yには、トナーTの補給量を規制し、搬送コイル70Yの回転によって搬送がなされるように、搬送パイプ43Yの他の部分より、パイプ43Y内のトナー通過量を規制する規制部71Ybを設けている。
即ち、トナー受け部44Yには、駆動ギヤ42Yによって回転される回転軸71Yが配設されており、この回転軸71Yの外周に搬送コイル70Yの一端70Yaが接着、固定されている。
領域Xにおいて、搬送コイル70Yは搬送パイプ43Yに内接し、回転軸71Yは搬送用コイル70Yに内接しており、更に搬送コイル70Yが1ピッチ以上あるため、トナーTが自重によって領域Aを通過できる隙間はほとんどない。よって、どのタイミングでトナーボトル33Yからトナーが排出されても、領域AにおいてトナーTを塞き止め、搬送コイル70Yの回転によってのみトナーを通過せしめることができるようになっている。
このような規制部71Ybの形成によって、現像装置5Yへの一時的なトナーTの流れ込みを防止することが可能であるが、このような規制部71Ybを形成しても十分にトナーTの流れ込みを抑制することができない。
このトナーTの流れ込みを抑制できない理由について図9及び図10に基づいて説明する。
図9、図10から明らかなように、従来のトナー搬送装置においては、トナー受け部44Yと搬送パイプ43Yとの連結部44Ybは、トナー受け部44Yの供給口44Yaの真下に位置している。それ故、トナーボトル33Yからトナー受け部44Yの供給口44Yaを通じてトナーが供給されると、矢印Bで示すように、トナーは、連結部44Ybに直接落下して供給されることになる。
その結果、連結部44Ybに落下、供給されたトナーは、図9に示すように、そのまま搬送パイプ43Y内に流れ込み、搬送パイプ43Y内に流れ込んだトナーは、一気に現像装置5Yのトナー収容部54Yに流れ込み、上記トナーTの流れ込み現象が発生する場合があることを究明した。
このようなトナーTの流れ込み現象は、画質向上の要求に伴い使用される粒径の縮小されたトナーや低い加速凝集度を有するトナーを使用する場合には顕著となり、上記規制部71Ybを使用しても充分には抑制することができない。
本発明においては、このようなトナーTの流れ込み現象を抑制するために、種々検討の結果、トナー受け部44Yと搬送パイプ43Yとの連結部44Ybをトナー受け部44Yの供給口44Yaから落下供給されるトナーの落下領域の外方位置に配設すれば、トナーの流れ込み現象の発生を抑制できることを見出した。
この第1実施形態に係るトナー搬送装置40Yにおいては、図12に示すように、トナー受け部44Yと搬送パイプ43Yとの連結部44Ybを、トナー受け部44Yの供給口44Yaから落下供給されるトナーの落下領域44Ycから外側にずれた位置に配設している。従って、トナー受け部44Yの供給口44Yaから矢印Bで示すように落下供給されるトナーTは、図11に示すように、トナー受け部44Yの落下領域44Ycの底部44Ydに貯留され、トナーTの落下力が弱められた状態で、矢印Cで示すように、周囲に流動する。
このように、落下力の弱められたトナーTが連結部44Ybに供給されることになるので、連結部44YbからトナーTが、搬送コイル70Yによる搬送力で制御されながら矢印Dで示すように搬送される。その結果、連結部44YbからトナーTが搬送パイプ43Yを通じて一気に現像装置5Yのトナー収容部54Yに流れ込むことを抑制することができる。
なお、この場合に、供給口44Yaの開口面積Sより、トナーボトル33Yのトナー排出口の開口面積が小さい場合には、落下領域44Ycは、トナーボトル33Yのトナー排出口の開口面積によって規制されるので、供給口44Yaの開口面積Sより小さい面積領域となる。
このようなトナーTの落下力の低減は、前記距離dを大きくすることによってより効果的になるが、また、連結部44Ybの位置を、落下領域44Ycから離隔させた上でさらに、トナー受け部44Yの落下領域44Ycの底部44Ydから高さ方向で離隔することによっても達成可能である。
この場合にも、落下領域44Yc内に落下したトナーTは、底部44Ydに貯留され、落下力が低減された状態で周囲に流動し、流動したトナーTが連結部44Ybに供給されることになる。その結果、前述の第1実施形態の場合と同様に、落下力の弱められたトナーTが連結部44Ybに供給されることになるので、連結部44YbからトナーTが、搬送パイプ43Yを通じて一気に現像装置5Yのトナー収容部54Yに流れ込むことを抑制することができる。
この第2実施形態で示すトナー搬送装置においては、連結部44Ybが底部44Ydから高さhだけ上方に位置するように配設されているので、連結部44YdへのトナーTの供給が不十分となる恐れがある。そのため、本発明による第3実施形態においては、底部44Yd内に貯留されるトナーを攪拌しながら連結部44Ydに供給する攪拌部材をトナー受け部44Y内に配設するようにしている。
そして、図示しない駆動モータ等の駆動手段によって矢印E方向に回転軸60aが回転されることによって、攪拌翼60bが矢印E方向に回転され、底部44Ydに貯留しているトナーTを攪拌すると共に、連結部44Ybへトナーを供給するようになっている。
この場合、攪拌翼60bによるトナーの攪拌によって、トナーは過度に流動化しないように、図15に示すように、攪拌翼60bの中央部に切り欠き60cが設けられている。さらに、底部44Ydは、底部44Yd内に貯留されているトナーを適切に攪拌可能なように、攪拌翼60bの回転軌跡60dに沿って断面円弧状に形成されている。
このように、この第3実施形態においては、攪拌部材60をトナー受け部44Y内に配設し、攪拌部材60の回転によって底部44Yd内に貯留されているトナーを攪拌すると共に、連結部44Ybに供給するようにしている。従って、連結部44Ybには、トナーの供給不足が生じることなく、また、トナーが底部44Ydに滞留することなく、適切に搬送パイプ43Y内にトナーを供給することが可能となる。
図16は、この実施形態を示す断面図である。この実施形態においては、図16に示すように、圧電センサ等からなる検知手段61がトナー受け部44Yの所定高さの位置、例えば、連結部44Ybの搬送パイプ43Yがトナーに埋没する高さHのトナーを検出するようになっている。従って、検知手段61が所定高さHにトナーを検出しないときには、トナー受け部44Y内のトナーが不足しているとして、トナーボトル33Yを回転させてトナーボトル33Yからトナー受け部44Yにトナーの供給を行うことができる。
また、検知手段61が所定高さHにトナーを検出しないときに、攪拌部材60の回転を始動させて、連結部44Ybへのトナーの供給を行うようにしている。このような検知手段61の配設によって、常に、トナー受け部44Y内のトナーの貯留状態を検知して、トナーの枯渇、搬送不足に陥らないようになっている。また、検知手段61は、攪拌部材60の攪拌翼60bの回転軌跡60dに近接して取り付けられている。従って、攪拌翼60bが回転したときに、攪拌翼60bの先端が検知手段61の表面61aを摺接して検知手段61の表面61aをクリーニングして検知手段61の誤検知を防止するようになっている。
本発明による画像形成装置で使用されるトナーの一例としては、加速凝集度が40%以下のトナーが好適である。この加速凝集度とは、粉体(トナー)の流動性を示す指数であり、このトナーの加速凝集度の測定方法を以下に示す。
(1)測定装置としてはホソカワミクロン製パウダテスタを使用する。
(2)測定方法としては、測定対象サンプルを恒温槽に放置(35±2℃で24±1時間)。
このようにして放置された測定対象サンプルについて、上記パウダテスタを用いて測定する。この場合、目開きの異なる3種の篩を使用(例えば75μm、44μm、22μm)し、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
((上段の篩いに残った粉末重量)/(試料採取量))×100 (1)
((中段の篩いに残った粉体重量)/(試料採取量))×100×3/5 (2)
((下段の篩いに残った粉体重量)/(試料採取量))×100×1/5 (3)
上記3つの計算値の合計をもって加速凝集度(%)とする。トナー加速凝集度は上述のように目開きの異なる3種類のメッシュを目開きの大きい順に積み重ね、最上段の粒子を置き、一定の振動で篩い、各メッシュ上の粉体重量から求める指数である。
トナーに角がないため、現像装置内での現像剤の撹拌トルクが小さく、撹拌の駆動が安定するために以上画像が発生しない。ドットを形成するトナーの中に、角張ったトナー粒子がいないため、転写で転写媒体に圧接する際に、その圧がドットを形成するトナー全体に均一にかかり、転写中抜けを生じにくい。トナー粒子が角張っていないことから、トナー粒子そのものの研磨力が小さく、感光体、帯電部材等の表面を傷つけたり、磨耗させたりしない。
円形度は、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置EPIA−1000を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。
試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜10000個/μlとして前記装置によりトナーの形状、粒度を測定する。600dpi以上の微小ドットを再現するためには、重量平均粒径3〜8μmのトナーが好ましい。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3μm未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。重量平均粒径(D4)が8μmを超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。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も高くすることができる。
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。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。
試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、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。チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
[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。
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)の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。
しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
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。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。
特に両微粒子の平均粒径が5×10-2μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
[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。
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。
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。
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が10〜90%の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子1μm、及び3μm、ポリスチレン微粒子0.5μm及び2μm、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1μm、商品名では、PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
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。
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。
なお、上記実施形態においては、粉体搬送装置として、トナー粉体を使用したトナー搬送装置について説明したが、トナー粉体に限らず、粉体の流動性を向上させる必要のある粉体についても有効に使用可能である。
Claims (12)
- 粉体を粉体収容器から収容する粉体収容部と、
当該粉体収容部に連結されて当該粉体収容部内の粉体を当該粉体収容部よりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管と、
当該粉体搬送管内に収容され、回転運動によって搬送方向下流側に移動する移動力を前記粉体に付与して粉体を移動する粉体搬送用部材とを備え、
前記粉体収容部内の粉体を前記粉体搬送管に通じて前記搬送先に搬送する粉体搬送装置において、
前記粉体搬送管は、前記粉体収容部から下方に向かって伸びており、
前記粉体搬送用部材は、前記粉体搬送管の内壁に接するように設置されたコイル部材からなり、
前記粉体搬送管と粉体収容部との連結部を、前記粉体収容器から粉体を供給する前記粉体収容部の供給口からの粉体の落下領域から外方位置に配設し、
前記粉体収容部に、前記粉体搬送用部材が回転運動している際に下方から前記連結部に向かって、粉体を掬い上げる方向に回転する攪拌部材を設けたことを特徴とする粉体搬送装置。 - 粉体を粉体収容器から収容する粉体収容部と、
当該粉体収容部に連結されて当該粉体収容部内の粉体を当該粉体収容部よりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管と、
当該粉体搬送管内に収容され、回転運動によって搬送方向下流側に移動する移動力を前記粉体に付与して粉体を移動する粉体搬送用部材とを備え、
前記粉体収容部内の粉体を前記粉体搬送管に通じて前記搬送先に搬送する粉体搬送装置において、
前記粉体搬送管は、前記粉体収容部から下方に向かって伸びており、
前記粉体搬送用部材は、前記粉体搬送管の内壁に接するように設置されたコイル部材からなり、
前記粉体搬送用部材の前記粉体搬送管から前記粉体収容部内に伸びている部分を、前記粉体収容部における前記粉体収容器から粉体を供給する前記粉体収容部の供給口の開口面積に対応する領域の外方位置に配設し、
前記粉体収容部内に、前記粉体搬送用部材が回転運動している際に下方から前記粉体搬送用部材に向かって、粉体を掬い上げる方向に回転する攪拌部材を設けたことを特徴とする粉体搬送装置。 - 請求項1記載の粉体搬送装置において、
前記連結部は、前記粉体収容部の粉体の落下領域の底部よりも高い位置に配設されていることを特徴とする粉体搬送装置。 - 請求項2記載の粉体搬送装置において、
前記粉体収容部内に伸びている部分は、前記粉体収容部の粉体の落下領域の底部よりも高い位置に配設されていることを特徴とする粉体搬送装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項記載の粉体搬送装置において、
前記粉体は、画像形成装置に使用されるトナーであることを特徴とする粉体搬送装置。 - 請求項5記載の粉体搬送装置において、
前記トナーは、加速凝集度が40%以下のトナーであることを特徴とする粉体搬送装置。 - 請求項5又は6記載の粉体搬送装置において、
前記トナーは、平均円形度が0.90以上のトナーであることを特徴とする粉体搬送装置。 - 請求項5乃至7のいずれか1項記載の粉体搬送装置において、
前記トナーは、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の範囲にあるトナーであることを特徴とする粉体搬送装置。 - 請求項5乃至8のいずれか1項記載の粉体搬送装置において、
前記トナーは、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、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粉体搬送装置。 - 静電潜像を担持する像担持体と、
少なくともトナーを含有する現像剤を収容して、当該像担持体の静電潜像に前記現像剤中のトナーを供給して前記静電潜像をトナー像化する現像装置とを一体に構成したプロセスカートリッジにおいて、
当該プロセスカートリッジは、前記トナーを収容するトナー収容容器から前記現像装置に前記トナーを搬送する粉体搬送装置を備えており、
当該粉体搬送装置は、請求項5乃至9のいずれか1項記載の粉体搬送装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 静電潜像を担持する像担持体と、
少なくともトナーを含有する現像剤を収容して、当該像担持体の静電潜像に前記現像剤中のトナーを供給して前記静電潜像をトナー像化する現像装置と、
前記トナーを収容するトナー収容容器から前記現像装置に前記トナーを搬送する粉体搬送装置とを備えた画像形成装置において、
前記粉体搬送装置は、請求項5乃至9のいずれか1項記載の粉体搬送装置であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項11記載の画像形成装置において、
前記像担持体と前記現像装置とは一体に構成されたプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。
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