説明

画像形成装置

【課題】プロセスカートリッジと転写体クリーニングカートリッジとに配置される潤滑剤塗布装置の共通化を図りコストダウンを可能とする。
【解決手段】感光体111、クリーニング装置116、帯電部材121を一体的に具備したプロセスカートリッジ300、及び、クリーニングブレード411を備えた転写体クリーニングカートリッジ400と、を備えた画像形成装置100において、プロセスカートリッジ300及び転写体クリーニングカートリッジ400には共通の潤滑剤塗布ユニット210が装着可能であり、潤滑剤塗布ユニット210は、重さ調整部材213とスプリング214とで構成し、潤滑剤塗布ユニット210の姿勢によって付勢力が変化する付勢部材を配置し、プロセスカートリッジ300と前記転写体クリーニングカートリッジ400とでは異なる姿勢で配設した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置に係り、特に 感光体と、除電部材、感光体に残留するトナーを除去するクリーニング部材、帯電部材及び潤滑剤均し部材のうちの少なくとも1つの部材とを一体的に具備したプロセスカートリッジ、並びに、除電部材、クリーニング部材及び潤滑剤均し部材のうちの少なくとも1つを一体的に備えた転写体クリーニングカートリッジと、を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、画像形成装置は高画質化の要求が高まっており、特に高精細なカラー画像形成を実現させるため、トナーの小粒径化、球形化が進められている。小粒径化によりドットの再現性が良好になり、球形化により現像性、転写性の向上を図ることができる。従来の混練粉砕法により、このような小粒径化、球形化したトナーを製造することは非常に困難であることから、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等により製造された重合トナーが採用されつつある。但し、小粒径化、球形化されたトナーを用いると、一般的に用いられているブレードクリーニング方式では感光体や中間転写体等の像担持体上の残留トナーをクリーニングすることが困難となるため、その解決方法の1つとしてステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を直接若しくは間接的に像担持体上に塗布する方式が提案されている。
【0003】
特許文献1には、固形潤滑剤を回転ブラシに接触させ、該ブラシに付着した潤滑剤を像担持体に塗布して、該像担持体の表面に潤滑剤による皮膜を形成する潤滑剤皮膜形成手段と、前記像担持体に作像する画像データを計数する画像データ計数手段とを有し、前記画像データ計数手段の情報に基づいて、像担持体の表面に塗布する潤滑剤の塗布量を制御するものが記載されている。
【0004】
また、特許文献2には、中間転写方式の画像形成装置において、クリーニング後の被塗布部材表面に潤滑剤を塗布した後この潤滑剤を均すに際して、ブラシローラによる潤滑剤塗布位置の上流側の感光体ベルト表面にクリーニングブレードを当接させ、かつ、下流側の感光体ベルト表面に潤滑剤均しブレードを当接させるものが記載されている。
【特許文献1】特開2002−244485号公報
【特許文献2】特開2001−305907号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、画像形成装置では、コスト低減が推し進められており、本体価格の低減、交換ユニット価格の低減及び紙を1枚出力するのにかかるコスト(所謂ランニングコスト)の低減が図られている。コストダウンの一例としては、部品やユニットの共通化が一般的である。ここで、固形潤滑剤は、プロセスカートリッジだけでなく転写体クリーニングカートリッジにも用いられるため、ユニット単位での共通化が望まれるが、それぞれの求められる事情が異なり、必要とされる塗布量が異なる。潤滑剤の塗布量は、圧縮スプリング等の付勢部材の付勢力によって調整されるため、各カートリッジ間で付勢部材が異なり共通化が難しい。
【0006】
そこで本発明は、プロセスカートリッジと転写体クリーニングカートリッジとに配置される潤滑剤塗布装置の共通化を図り、コストダウンを可能とする画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1の発明は、感光体と、除電部材、感光体に残留するトナーを除去するクリーニング部材、帯電部材及び潤滑剤均し部材のうちの少なくとも1つの部材と、を一体的に具備したプロセスカートリッジ、並びに、除電部材、クリーニング部材及び潤滑剤均し部材のうちの少なくとも1つを一体的に備えた転写体クリーニングカートリッジと、を備える画像形成装置において、前記プロセスカートリッジ及び転写体クリーニングカートリッジには共通の潤滑剤塗布装置が装着可能であり、前記プロセスカートリッジと前記転写体クリーニングカートリッジとでは異なる姿勢で配設されることを特徴とする画像形成装置である。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、前記潤滑剤塗布装置は、固形潤滑剤及び付勢部材を一体的に具備して構成されることを特徴とする。
【0009】
請求項3の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、前記潤滑剤塗布装置は、固形潤滑剤、付勢部材及び潤滑剤塗布部材を一体的に具備して構成されていることを特徴とする。
【0010】
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか記載の画像形成装置において、前記潤滑剤塗布装置は、付勢部材の付勢力を調整する調整部材を具備したことを特徴とする。
【0011】
請求項5の発明は、請求項4記載の画像形成装置において、前記潤滑剤塗布装置の調整部材は、重さ調整部材であることを特徴とする。
【0012】
請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置において、前記潤滑剤塗布装置に使用する潤滑剤は、脂肪酸金属塩であって、前記脂肪酸金属塩の金属が、亜鉛、鉄、カルシウム、アルミニウム、リチウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、鉛、マンガンの中から選択される金属であって、前記脂肪酸金属塩の脂肪酸が、ラウリル酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミステリン酸、オレイン酸の中から選択される少なくとも1以上の脂肪酸であることを特徴とする。
【0013】
請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の画像形成装置において、上記潤滑剤は、ラメラ結晶構造を持つ脂肪酸塩金属からなることを特徴とする。
【0014】
請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれか記載の画像形成装置において、前記画像形成装置に使用するトナーは、体積平均粒径が10μm以下で、体積平均粒径と個数平均粒径との比(分散度)が、1.00乃至1.40の範囲であることを特徴とする。
【0015】
請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれか記載の画像形成装置において、前記画像形成装置に使用するトナーは、平均円形度が0.93乃至1.00の範囲にあることを特徴とする。
【0016】
請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置に使用するトナーは、SF−1が100乃至180であって、SF−2が100乃至180の範囲にあることを特徴とする。
【0017】
請求項11の発明は、請求項1乃至10のいずれかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置に使用するトナーは、外観形状が略球形状であって、短軸と長軸との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲で、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲であって、長軸r1≧短軸r2≧厚さr3の関係を満足するトナーを用いることを特徴とする。
【0018】
請求項12の発明は、請求項1乃至11のいずれかに記載の画像形成装置において、前記画像形成装置に使用するトナーは、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、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び/又は伸長反応させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明に係る画像形成装置によれば、プロセスカートリッジと転写体クリーニングカートリッジとに配置される潤滑剤塗布装置の共通化を図りコストダウンを図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
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。
【実施例】
【0021】
以下本発明の第1の実施例に係る画像形成装置を図面に基づいて説明する。図1は本発明を搭載した画像形成装置の概略断面図である。本例に係る画像形成装置は、胴内排紙型のカラー画像形成装置である。
【0022】
画像形成装置100は、その略中央に画像形成部110が配置され、この画像形成部110のすぐ下方に給紙部130が配置される。この画像形成装置100では、必要に応じ別の給紙装置を下部に増設することができるものとしている。画像形成部110の上方には、排紙収納部150を隔てて原稿を読み取る、読み取り部140が配設されている。排紙収納部150には画像形成された記録媒体(以下、用紙と言う)が排紙収納される。尚、図1中の矢印は用紙の通紙経路を示している。
【0023】
画像形成部110には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の画像形成ユニットが配置されている。また、110の下方には、画像情報を感光体表面にレーザ光で照射する露光装置120が配置されている。
【0024】
画像形成部110の画像形成ユニットは、Y、M、C,Bkの各色に対応して配置され、例えばドラム状をした感光体111の周囲に、像担持体である感光体111の表面に帯電処理を行う帯電装置112、感光体111の表面に露光されて形成された静電潜像を可視化する現像装置113を備えている。
【0025】
そして、画像形成部110の上部には、Y,M,C,Bkの各感光体111上でそれぞれ現像されたトナー像を重ね合わせる中間転写装置114、用紙にトナー像を転写する転写装置115、転写後感光体表面に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置116、感光体111等の像担持体表面の摩擦係数を下げるための潤滑剤塗布ユニット210、トナー像を得た用紙上のトナーを定着処理する定着装置118が用紙の搬送経路での下流に配置されている。
【0026】
本例では、メンテナンスを容易にするため、感光体111、帯電装置112、現像装置113、クリーニング装置116等をプロセスカートリッジPCとして1つのユニットに組み込み、装置本体に対して着脱可能としている。定着装置118を通過した用紙は排紙ローラ119を経て排紙収納部150に排紙収納される。
【0027】
給紙部130には、未使用の用紙が収容されており、給紙ローラ134の回転により、最上位置に配置された用紙は給紙カセットから送り出され、レジストローラ123へと搬送される。レジストローラ123は用紙の搬送を一時止め、感光体111の表面に形成されたトナー像と用紙の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって回転が開始するよう制御される。
【0028】
読み取り部140では、コンタクトガラス142上に載置される原稿(図示していない)の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーよりなる読み取り走行体141が往復移動する。この読み取り走行体141により走査された画像情報は、レンズ143の後方に設置されているCCD144に画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。画像処理された信号に基づいて、露光装置120のレーザダイオード(図示していない)の発光により感光体111の表面に静電潜像が形成される。レーザダイオードからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体に至る。
【0029】
次に潤滑剤塗布装置である潤滑剤塗布ユニットについて説明する。図2は潤滑剤塗布ユニットを示す図であり、(a)は潤滑剤塗布部材を下側に向けて配置した状態、(b)は潤滑剤塗布部材を上側に向けて配置した状態を示す中央断面図である。この潤滑剤塗布ユニット210は、ケース211内に、固形潤滑剤212と、重さ調整部材213と、付勢部材であるスプリング214を配置している。重さ調整部材213と固形潤滑剤212は固着されており、その合計の質量で固形潤滑剤212及び重さ調整部材213を力(Fs)で下方に付勢する。
【0030】
スプリング214は圧縮されて配置され、ケース211と重さ調整部材213の間に配置され、固形潤滑剤212を力(Fs)で潤滑剤塗布部材215に向け付勢する。このため、潤滑剤塗布ユニット210はその配置状態によって、固形潤滑剤212が潤滑剤塗布部材215に押しつけられる力が異なる。即ち、潤滑剤塗布部材215を下向きに配置した図2(a)の状態では、固形潤滑剤212は、スプリング214の付勢力(Fs)と、固形潤滑剤212の自重と重さ調整部材213の質量をあわせた力(Fg)とを加えた力で固形潤滑剤212を潤滑剤塗布部材215に押圧する。一方、潤滑剤塗布部材215を上方に向けた図2(b)の状態では、固形潤滑剤212はスプリング214で力(Fs)上向きに付勢される一方、固形潤滑剤212及び重さ調整部材213の自重により力(Fg)で下向きに付勢される。従って、固形潤滑剤212は、潤滑剤塗布部材215に力(Fs−Fg)で押しつけられる。
【0031】
ここで、重さ調整部材213の質量、及びスプリング214の押しつけ力は、力(Fs+Fg)の値がプロセスカートリッジ300の潤滑剤塗布に、また、力(Fs−Fg)が転写体クリーニングカートリッジ400の潤滑剤塗布に適した値となるよう適宜調整される。尚、力(Fg)が固形潤滑剤212だけで足りる場合は、重さ調整部材213は使用する必要がない。また、潤滑剤塗布部材215は、例えば不職布やブラシレースや編物などを金属のシャフトに巻き付けたものを用いることができる。
【0032】
この潤滑剤塗布ユニット210は、プロセスカートリッジ300及び転写体クリーニングカートリッジ400に共通して使用できるものとして構成される。また、潤滑剤塗布ユニット210はプロセスカートリッジ300及び転写体クリーニングカートリッジ400に異なる姿勢で取り付けられる。
【0033】
次に潤滑剤塗布ユニット210をプロセスカートリッジ300に使用する場合について説明する。図3は潤滑剤塗布ユニットをプロセスカートリッジに設置した状態を示す図であり、(a)は潤滑剤塗布ユニットを装着するときの状態、(b)は潤滑剤塗布ユニットが装着された状態を示す断面図である。
【0034】
プロセスカートリッジ300には、感光体111を中心としてクリーニング装置116、帯電部材121、付勢部材122、現像ローラ131、現像ドクタ132、攪拌スクリュ133が一体的に筐体内に収容されている。帯電装置112は主に帯電部材121と、この帯電部材121を感光体111に所定の圧力で加圧する付勢部材122とからなる。帯電部材121は、導電性のシャフトの周りに導電性弾性層を有する。また、プロセスカートリッジ300には、潤滑剤塗布ユニット210の設置個所310が配置される。本例では、潤滑剤塗布ユニット210は、設置個所310に潤滑剤塗布部材215が上方を向く姿勢(図2(a)の状態)で設置される。
【0035】
潤滑剤塗布ユニット210は、図3(a)に示すように、プロセスカートリッジ300の上方から潤滑剤塗布部材215を下方にプロセスカートリッジ300の設置個所310に配置される。潤滑剤塗布ユニット210がプロセスカートリッジ300に設置されると図3(b)に示すように、潤滑剤塗布ユニット210の潤滑剤塗布部材215は感光体111の表面に接触し、感光体111の表面に潤滑剤塗布部材215で掻き取った固形潤滑剤212を塗布する。このとき、潤滑剤塗布ユニット210は、潤滑剤塗布部材215が下側に配置されるので、図2(a)に示した状態となり、固形潤滑剤212は潤滑剤塗布部材215にプロセスカートリッジ300における潤滑剤塗布に適した力(Fs+Fg)で押しつけられることになる。
【0036】
次に潤滑剤塗布ユニット210が配置されたプロセスカートリッジ300の作動について説明する。図4は4連タンデムの画像形成装置に装着したプロセスカートリッジの作動状態を示す断面図である。図示していない電圧印加装置により導電性シャフトを介して導電性弾性層と感光体111との空隙に所定の電圧を印加し、感光体表面に電荷を付与する。現像装置113では、攪拌スクリュ133でトナーを十分攪拌し、現像ローラ131に磁気的に付着させる。付着したトナーは現像ドクタ132により現像ローラ131上に薄層化される。薄層化された現像剤により感光体111上の静電潜像が顕像化される。顕像化されたトナー像は転写バイアスローラ152により電気的に中間転写ベルト151上に付着する。中間転写ベルト151上に転写されなかった残留トナーはクリーニング装置116により感光体111から除去される。
【0037】
次に潤滑剤塗布ユニット210を転写体クリーニングカートリッジ400に配置する場合について説明する。図5は潤滑剤塗布ユニットの転写体クリーニングカートリッジへの設置状態を示す図であり、(a)は潤滑剤塗布ユニットを設置するときの状態、(b)は潤滑剤塗布ユニットを設置した状態、(c)は転写体クリーニングカートリッジの作動状態を示す断面図である。
【0038】
転写体クリーニングカートリッジ400は、図5(a)に示すように、クリーニングブレード411を筐体内に収容している他、内部に潤滑剤塗布ユニット210の設置個所410が形成される。本例では、潤滑剤塗布ユニット210は、図5(b)に示すように、設置個所410に潤滑剤塗布部材215が上方を向く姿勢(図2(b)の状態)で設置される。
【0039】
そして、潤滑剤塗布ユニット210が取り付けられた状態の転写体クリーニングカートリッジ400が画像形成装置100内に配置されると、図5(c)に示すように、転写体クリーニングカートリッジ400のクリーニングブレード411が中間転写ベルト151に接触して、中間転写ベルト151のクリーニングを行うと共に、潤滑剤塗布ユニット210の潤滑剤塗布部材215が中間転写ベルト151に接触して、中間転写ベルト151に潤滑剤を塗布する。このとき、潤滑剤塗布ユニット210は、潤滑剤塗布部材215が上側に配置されるので、図2(b)に示した状態となり、固形潤滑剤212は潤滑剤塗布部材215に転写体クリーニングカートリッジ400において、潤滑剤塗布に適した力(Fs−Fg)で押しつけられることになる。
【0040】
次に他の実施例に係る潤滑剤塗布ユニットについて説明する。図6は潤滑剤塗布ユニットの他の実施例を示す図であり、(a)は潤滑剤塗布ユニットを示す断面図、(b)は潤滑剤塗布ユニットをプロセスカートリッジ及び転写体クリーニングカートリッジに配置した状態を示す断面図である。本例に係る潤滑剤塗布ユニット220では、潤滑剤塗布部材を設けていない。本例では、潤滑剤塗布部材226はプロセスカートリッジ300及び転写体クリーニングカートリッジ400に配置するようにしている。本実施例では、潤滑剤塗布部材226を潤滑剤塗布ユニット220に設けないことにより、潤滑剤塗布ユニット220のコストダウンを計れる。
【0041】
本例に係る220は、ケース221内に、固形潤滑剤222と、重さ調整部材223と、付勢部材であるスプリング224と、抜け止め部材225とを配置している。重さ調整部材223と固形潤滑剤222は固着されており、その合計の質量で固形潤滑剤222及び重さ調整部材213を力(Fs)で下方に付勢する。本例では、抜け止め部材225は、潤滑剤塗布ユニット220をプロセスカートリッジ300等に配置する前の単品の状態で付勢部材122の付勢力で、重さ調整部材223、スプリング224がケース221から外れないようにする。
【0042】
このように構成された潤滑剤塗布ユニット220は、以下のようにプロセスカートリッジ300及び転写体クリーニングカートリッジ400に取り付けられる。図7は潤滑剤塗布ユニットのプロセスカートリッジへの設置状態を示す図であり、(a)は潤滑剤塗布ユニットを装着するときの状態、(b)は潤滑剤塗布ユニットが装着された状態を示す断面図である。プロセスカートリッジ300は、感光体111に接触して配置された潤滑剤塗布部材226を備える他は、第1の実施例で示したものと同様の構成を備える。
【0043】
潤滑剤塗布ユニット220は、図7(a)に示すように、プロセスカートリッジ300の上方から固形潤滑剤212を下方に向けプロセスカートリッジ300の設置個所310に配置される。潤滑剤塗布ユニット210がプロセスカートリッジ300に設置されると図7(b)に示すように、潤滑剤塗布ユニット220の固形潤滑剤222は潤滑剤塗布部材226に接触し、潤滑剤塗布部材226は、感光体111の表面に掻き取った固形潤滑剤222を塗布する。このとき、潤滑剤塗布ユニット220は、潤滑剤塗布部材215が下側に配置されるので、固形潤滑剤212は潤滑剤塗布部材226にプロセスカートリッジ300における潤滑剤塗布に適した力(Fs+Fg)で押しつけられることになる。
【0044】
次に潤滑剤塗布ユニット210を転写体クリーニングカートリッジ400に配置する場合について説明する。図8は潤滑剤塗布ユニットの転写体クリーニングカートリッジへの設置状態を示す図であり、(a)は潤滑剤塗布ユニットを設置するときの状態、(b)は潤滑剤塗布ユニットを設置した状態、(c)は転写体クリーニングカートリッジの作動状態を示す断面図である。転写体クリーニングカートリッジ400は、中間転写ベルト151に接触して配置された潤滑剤塗布部材226を備える他は、第1の実施例で示したものと同様の構成を備える。
【0045】
転写体クリーニングカートリッジ400は、図8(a)に示すように、クリーニングブレード411を筐体内に収容している他、内部に潤滑剤塗布ユニット220を下方から挿入する設置個所410が形成される。設置個所410の下方には蓋部材412が配置される。本例では、潤滑剤塗布ユニット220は、図8(b)に示すように、設置個所410に固形潤滑剤222が上方を向く姿勢(図2(b)の状態)で設置される。
【0046】
そして、潤滑剤塗布ユニット220が取り付けられた状態の転写体クリーニングカートリッジ400が画像形成装置100内に配置されると、図8(c)に示すように、転写体クリーニングカートリッジ400のクリーニングブレード411が中間転写ベルト151に接触して、中間転写ベルト151のクリーニングを行うと共に、潤滑剤塗布ユニット220の固形潤滑剤222が潤滑剤塗布部材226に接触して、潤滑剤塗布部材226が掻き取った潤滑剤を中間転写ベルト151に塗布する。このとき、潤滑剤塗布ユニット210は、固形潤滑剤222は潤滑剤塗布部材226に転写体クリーニングカートリッジ400において、潤滑剤塗布に適した力(Fs−Fg)で押しつけられることになる。
【0047】
以下、固形潤滑剤について説明する。固形潤滑剤としては、乾燥した固体疎水性潤滑剤を用いることが可能であり、ステアリン酸亜鉛の他にも、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウムなどのステアリン酸基を持つものを用いることができる。また、同じ脂肪酸基であるオレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレイン酸鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸銅、や、パルチミン酸、亜鉛パルチミン酸コバルト、パルチミン酸銅、パルチミン酸マグネシウム、パルチミン酸アルミニウム、パルチミン酸カルシウムを用いてもよい。他にも、カプリル酸鉛、カプロン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム、及びリコリノレン酸カドミウム等の脂肪酸、脂肪酸の金属塩なども使用できる。さらに、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、オオバ油、みつろう、ラノリンなどのワックス等も使用できる。
【0048】
また、本発明の画像形成装置において、現像装置113で使用するトナーは、体積平均粒径3〜8μmであり、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の範囲にあることが好ましい。
【0049】
小粒径のトナーを用いることで、潜像に対して緻密にトナーを付着させることができる。しかしながら、本発明の範囲よりも体積平均粒径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌において磁性キャリアの表面にトナーが融着し、磁性キャリアの帯電能力を低下させ、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。逆に、トナーの体積平均粒径が本発明の範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒径の変動が大きくなる場合が多い。
【0050】
また、粒径分布を狭くすることで、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、転写率を高くすることができる。しかしながら、Dv/Dnが1.40を超えると、帯電量分布が広くなり、解像力も低下するため好ましくない。
【0051】
尚、トナーの平均粒径及び粒度分布は、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)を用いて測定することができる。本発明においてはコールターカウンターTA−II型を用い個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)及びパーソナルコンピュータ(PC9801:NEC社製)に接続し、測定した。
【0052】
現像装置113で使用するトナーが、平均円形度0.93以上と円形度の高いトナーである場合である。円形度の高いトナーは、ブレード方式のクリーニングでは像担持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。クリーニングブレードの像担持体に対する当接圧を挙げると、像担持体のダメージが大きくなる。また、ブラシローラにトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを印加し、静電的にトナーを回収する方法においても、ブラシローラからのトナーの除去が困難なことから、徐々に静電的なトナー除去能力が低下する傾向にある。
【0053】
しかしながら、上記のような平均円形度の高いトナーを用いる場合であっても、以下のようにして効率よく像担持体表面をクリーニングすることができる。
【0054】
尚、トナーの平均円形度は、光学的に粒子を検知して、投影面積の等しい相当円の周囲長で除した値である。具体的には、フロー式粒子像分析装置(FPIA−2000;シスメックス社製)を用いて測定を行う。所定の容器に、予め不純固形物を除去した水100〜150mLを入れ、分散剤として界面活性剤0.1〜0.5mLを加え、さらに、測定試料0.1〜9.5g程度を加える。試料を分散した懸濁液を超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3,000〜10,000個/μLにしてトナーの形状及び分布を測定する。
【0055】
また、本発明の画像形成装置100で使用するトナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることが好ましい。図9は形状係数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)2/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。
【0056】
また、形状係数SF−2は、トナー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。
【0057】
SF−2={(PERI)2/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。
【0058】
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像担持体との接触が点接触に近くなるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。一方、球形トナーはクリーニングブレードと感光体との間隙に入り込みやすいため、トナーの形状係数SF−1又はSF−2はある程度大きい方がよい。また、SF−1とSF−2が大きくなると、画像上にトナーが散ってしまい画像品位が低下する。このために、SF−1とSF−2は180を越えない方が好ましい。尚、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。
【0059】
本発明の画像形成装置に好適に用いられるトナーは、例えば、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の例を挙げて説明する。
【0060】
(変性ポリエステル)
本発明に係るトナーはバインダ樹脂として変性ポリエステル(i)を含む。変性ポリエステル(i)としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、さらに活性水素含有化合物と反応させ、ポリエステル末端を変性したものをさす。
【0061】
変性ポリエステル(i)としては、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)とアミン類(B)との反応により得られるウレア変性ポリエステルなどが挙げられる。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)としては、多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合物で、かつ活性水素基を有するポリエステルを、さらに多価イソシアネート化合物(PIC)と反応させたものなどが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。

ウレア変性ポリエステルは、以下のようにして生成される。

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、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価又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。
【0062】
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又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。
【0063】
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。
【0064】
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;及びこれら2種以上の併用が挙げられる。
【0065】
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。
【0066】
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共に、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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
変性ポリエステル(i)は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。変性ポリエステル(i)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。このときのピーク分子量は1000〜10000が好ましく、1000未満では伸長反応しにくくトナーの弾性が少なくその結果耐ホットオフセット性が悪化する。また10000を超えると定着性の低下や粒子化や粉砕において製造上の課題が高くなる。変性ポリエステル(i)の数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル(ii)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。(i)単独の場合は、数平均分子量は、通常20000以下、好ましくは1000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。変性ポリエステル(i)を得るための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)、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。 尚、生成するポリマーの分子量は、THFを溶媒としゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
【0073】
(未変性ポリエステル)
本発明においては、前記変性されたポリエステル(i)単独使用だけでなく、この(i)と共に、未変性ポリエステル(ii)をバインダ樹脂成分として含有させることもできる。(ii)を併用することで、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向上し、単独使用より好ましい。(ii)としては、前記(i)のポリエステル成分と同様な多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(i)と同様である。また、(ii)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(i)と(ii)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、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(i)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共に、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
【0074】
(ii)のピーク分子量は、通常1000〜10000、好ましくは2000〜8000、さらに好ましくは2000〜5000である。1000未満では耐熱保存性が悪化し、10000を超えると低温定着性が悪化する。(ii)の水酸基価は5以上であることが好ましく、さらに好ましくは10〜120、特に好ましくは20〜80である。5未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。(ii)の酸価は1〜5が好ましく、より好ましくは2〜4である。ワックスに高酸価ワックスを使用するため、バインダは低酸価バインダが帯電や高体積抵抗につながるので二成分系現像剤に用いるトナーにはマッチしやすい。
【0075】
バインダ樹脂のガラス転移点(Tg)は通常35〜70℃、好ましくは55〜65℃である。35℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、70℃を超えると低温定着性が不十分となる。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、本発明のトナーにおいては、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。
【0076】
尚、ガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)によって測定することができる。
【0077】
(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、カドミウムレッド、カドミ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。
【0078】
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、又はマスターバッチと共に混練されるバインダ樹脂としては、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。
【0079】
(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、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、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。
【0080】
荷電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、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気的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【0081】
(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。
【0082】
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダ樹脂と共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。
【0083】
(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、20〜500m2/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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
(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。
【0088】
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、さらに好ましくは25〜70重量部である。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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級若しくは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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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、マレイン酸又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、ビニルアルコール又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、又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、又はその複素環を有するものなどのホモポリマー又は共重合体、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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
また、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10は本発明に係るトナーの形状を模式的に示す図である。図10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、短軸と長軸との比(r2/r1)(図10(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図10(c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。短軸と長軸との比(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。
【0105】
尚、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。
【0106】
以上によって製造されたトナーは、磁性キャリアを使用しない1成分系の磁性トナーあるいは、非磁性トナーとしても用いることができる。 また、2成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いればよく、磁性キャリアとしては、鉄、マグネタイト、Mn、Zn、Cu等の2価の金属を含むフェライトであって、体積平均粒径20〜100μmが好ましい。平均粒径が20μm未満では、現像時に感光体1にキャリア付着が生じやすく、100μmを越えると、トナーとの混合性が低く、トナーの帯電量が不十分で連続使用時の帯電不良等を生じやすい。また、Znを含むCuフェライトの飽和磁化が高いことから好ましいが、画像形成装置のプロセスにあわせて適宜選択することができる。磁性キャリアを被覆する樹脂としては、特に限定されないが、例えばシリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、含フッ素樹脂、オレフィン樹脂等がある。その製造方法は、コーティング樹脂を溶媒中に溶解し、流動層中にスプレーしコア上にコーティングしてもよく、また、樹脂粒子を静電気的に核粒子に付着させた後に熱溶融させて被覆するものであってもよい。被覆される樹脂の厚さは、0.05〜10μm、好ましくは0.3〜4μmがよい。
【図面の簡単な説明】
【0107】
【図1】本発明を搭載した画像形成装置の概略断面図である。
【図2】潤滑剤塗布ユニットを示す図であり、(a)は潤滑剤塗布部材を下側に向けて配置した状態、(b)は潤滑剤塗布部材を上側に向けて配置した状態を示す中央断面図である。
【図3】潤滑剤塗布ユニットをプロセスカートリッジに設置した状態を示す図であり、(a)は潤滑剤塗布ユニットを装着するときの状態、(b)は潤滑剤塗布ユニットが装着された状態を示す断面図である。
【図4】4連タンデムの画像形成装置に装着したプロセスカートリッジの作動状態を示す断面図である。
【図5】潤滑剤塗布ユニットの転写体クリーニングカートリッジへの設置状態を示す図であり、(a)は潤滑剤塗布ユニットを設置するときの状態、(b)は潤滑剤塗布ユニットを設置した状態、(c)は転写体クリーニングカートリッジの作動状態を示す断面図である。
【図6】潤滑剤塗布ユニットの他の実施例を示す図であり、(a)は潤滑剤塗布ユニットを示す断面図、(b)は潤滑剤塗布ユニットをプロセスカートリッジ及び転写体クリーニングカートリッジに配置した状態を示す断面図である。
【図7】潤滑剤塗布ユニットのプロセスカートリッジへの設置状態を示す図であり、(a)は潤滑剤塗布ユニットを装着するときの状態、(b)は潤滑剤塗布ユニットが装着された状態を示す断面図である。
【図8】潤滑剤塗布ユニットの転写体クリーニングカートリッジへの設置状態を示す図であり、(a)は潤滑剤塗布ユニットを設置するときの状態、(b)は潤滑剤塗布ユニットを設置した状態、(c)は転写体クリーニングカートリッジの作動状態を示す断面図である。
【図9】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。
【図10】本発明に係るトナーの形状を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【0108】
100 画像形成装置
110 画像形成部
111 感光体
112 帯電装置
113 現像装置
114 中間転写装置
115 転写装置
116 クリーニング装置
118 定着装置
119 排紙ローラ
120 露光装置
121 帯電部材
122 付勢部材
123 レジストローラ
130 給紙部
131 現像ローラ
132 現像ドクタ
133 攪拌スクリュ
134 給紙ローラ
140 読み取り部
141 走行体
142 コンタクトガラス
143 レンズ
150 排紙収納部
151 中間転写ベルト
152 転写バイアスローラ
210 潤滑剤塗布ユニット
211 ケース
212 固形潤滑剤
213 重さ調整部材
214 スプリング
215 潤滑剤塗布部材
220 潤滑剤塗布ユニット
221 ケース
222 固形潤滑剤
223 重さ調整部材
224 スプリング
225 抜け止め部材
226 潤滑剤塗布部材
300 プロセスカートリッジ
310 設置個所
400 転写体クリーニングカートリッジ
410 設置個所
411 クリーニングブレード
412 蓋部材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
感光体と、除電部材、感光体に残留するトナーを除去するクリーニング部材、帯電部材及び潤滑剤均し部材のうちの少なくとも1つの部材と、を一体的に具備したプロセスカートリッジ、
並びに、
除電部材、クリーニング部材及び潤滑剤均し部材のうちの少なくとも1つを一体的に備えた転写体クリーニングカートリッジと、を備える画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジ及び転写体クリーニングカートリッジには共通の潤滑剤塗布装置が装着可能であり、
前記プロセスカートリッジと前記転写体クリーニングカートリッジとでは異なる姿勢で配設されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記潤滑剤塗布装置は、前記固形潤滑剤及び前記付勢部材を一体的に具備して構成されることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記潤滑剤塗布装置は、固形潤滑剤、付勢部材及び潤滑剤塗布部材を一体的に具備して構成されていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記潤滑剤塗布装置は、付勢部材の付勢力を調整する調整部材を具備したことを特徴とする請求項1乃至は3のいずれか記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記潤滑剤塗布装置の調整部材は、重さ調整部材であることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記潤滑剤塗布装置に使用する潤滑剤は、脂肪酸金属塩であって、
前記脂肪酸金属塩の金属が、亜鉛、鉄、カルシウム、アルミニウム、リチウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、鉛、マンガンの中から選択される金属であって、
前記脂肪酸金属塩の脂肪酸が、ラウリル酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミステリン酸、オレイン酸の中から選択される少なくとも1以上の脂肪酸であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項7】
上記潤滑剤は、ラメラ結晶構造を持つ脂肪酸塩金属からなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記画像形成装置に使用するトナーは、体積平均粒径が10μm以下で、体積平均粒径と個数平均粒径との比(分散度)が、1.00乃至1.40の範囲であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記画像形成装置に使用するトナーは、平均円形度が0.93乃至1.00の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか記載の画像形成装置。
【請求項10】
前記画像形成装置に使用するトナーは、SF−1が100乃至180であって、SF−2が100乃至180の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項11】
前記画像形成装置に使用するトナーは、外観形状が略球形状であって、短軸と長軸との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲で、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲であって、長軸r1≧短軸r2≧厚さr3の関係を満足するトナーを用いることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項12】
前記画像形成装置に使用するトナーは、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、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋及び/又は伸長反応させることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の画像形成装置。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2009−8814(P2009−8814A)
【公開日】平成21年1月15日(2009.1.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−169085(P2007−169085)
【出願日】平成19年6月27日(2007.6.27)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】