JP2009216848A - 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及びトナー - Google Patents
現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及びトナー Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009216848A JP2009216848A JP2008058997A JP2008058997A JP2009216848A JP 2009216848 A JP2009216848 A JP 2009216848A JP 2008058997 A JP2008058997 A JP 2008058997A JP 2008058997 A JP2008058997 A JP 2008058997A JP 2009216848 A JP2009216848 A JP 2009216848A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- developer
- toner
- developing
- container
- carrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Electrophotography Configuration And Component (AREA)
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Abstract
【課題】現像剤担持体長手方向における現像剤搬送方向上流側から装置外への現像剤の飛散を抑制できる現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及びトナーを提供する。
【解決手段】像担持体1との対向部に第1の開口50aを有する現像容器50と、現像剤担持体51へ現像剤を供給搬送する現像剤供給搬送部材55と、上記対向部を通過した現像剤担持体と現像容器との隙間から現像容器内に流入しフィルタ61を有する第2の開口50bから排出される気体の気流経路50cとを備えた現像装置5において、少なくとも、現像剤担持体の回転軸を中心に第1の開口部の現像ローラ回転方向下流側の縁を形成する現像容器の箇所から上記回転方向下流側に向かう所定の角度範囲内での現像容器と現像剤担持体との対向箇所の間隔が、現像剤担持体長手方向と直交する方向では一定であり、且つ、上記長手方向では現像剤搬送方向上流側へ向かうに従って狭い。
【選択図】図1
【解決手段】像担持体1との対向部に第1の開口50aを有する現像容器50と、現像剤担持体51へ現像剤を供給搬送する現像剤供給搬送部材55と、上記対向部を通過した現像剤担持体と現像容器との隙間から現像容器内に流入しフィルタ61を有する第2の開口50bから排出される気体の気流経路50cとを備えた現像装置5において、少なくとも、現像剤担持体の回転軸を中心に第1の開口部の現像ローラ回転方向下流側の縁を形成する現像容器の箇所から上記回転方向下流側に向かう所定の角度範囲内での現像容器と現像剤担持体との対向箇所の間隔が、現像剤担持体長手方向と直交する方向では一定であり、且つ、上記長手方向では現像剤搬送方向上流側へ向かうに従って狭い。
【選択図】図1
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、この画像形成装置に用いられる現像装置、プロセスカートリッジ及びトナーに関するものである。
従来から、複写機等の画像形成装置に設置される現像装置において、装置内に収容するトナーが装置外に飛散する不具合を防止するための、種々の技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を用いる現像装置では、装置内においてトナーとキャリアとを混合・撹拌して、適正なトナー濃度に調整制御した現像剤を現像ローラ(現像剤担持体)上に搬送している。現像ローラ上に担持された現像剤は、現像ローラの上方に設置されたドクターブレード(現像剤規制部材)によってその量が規制された後に、感光体ドラム(像担持体)との対向位置(現像領域)まで搬送される。そして、その位置で、現像ローラ上に担持された現像剤中のトナーが、感光体ドラム上に形成された静電潜像に付着して、所望のトナー像が形成される。
トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を用いる現像装置では、装置内においてトナーとキャリアとを混合・撹拌して、適正なトナー濃度に調整制御した現像剤を現像ローラ(現像剤担持体)上に搬送している。現像ローラ上に担持された現像剤は、現像ローラの上方に設置されたドクターブレード(現像剤規制部材)によってその量が規制された後に、感光体ドラム(像担持体)との対向位置(現像領域)まで搬送される。そして、その位置で、現像ローラ上に担持された現像剤中のトナーが、感光体ドラム上に形成された静電潜像に付着して、所望のトナー像が形成される。
現像装置内のトナーの大部分は、キャリアとの摩擦帯電によって発生する静電気力によりキャリアに吸着する。キャリアに吸着したトナーは、現像領域において、現像ローラと感光体ドラムとの間に形成された電界の影響を受けて、感光体ドラム上の静電潜像(画像部)に付着する。すなわち、現像領域の電界から受ける力がキャリアとの静電気力を上回って、トナーはキャリアから離れて感光体ドラム側に飛翔する。
粉体であるトナーはその物理的特性が均一ではなく、トナーの中には充分な帯電能力を有しないトナーがある。また、装置内の一部に偏って滞留するトナー等のように、キャリアとの摩擦帯電が不充分になって帯電不足となるトナーもある。さらに、現像装置内の現像剤中のキャリアは長期間の使用にともない帯電能力が低下するために、そのような場合にトナーの帯電不足を生じさせる。
粉体であるトナーはその物理的特性が均一ではなく、トナーの中には充分な帯電能力を有しないトナーがある。また、装置内の一部に偏って滞留するトナー等のように、キャリアとの摩擦帯電が不充分になって帯電不足となるトナーもある。さらに、現像装置内の現像剤中のキャリアは長期間の使用にともない帯電能力が低下するために、そのような場合にトナーの帯電不足を生じさせる。
このような帯電不足のトナーは、電気的な力による拘束を受けにくいために、装置内に生じる気流に乗って装置内を浮遊する。浮遊したトナーはさらに気流に乗って現像装置外に飛散し、画像形成装置内を汚染することになる。このような現像装置からのトナー飛散を防止するために、一般的に、現像装置を構成する部品と部品との隙間にはシール部材が貼着されている。
特許文献1等には、現像装置内の内圧の上昇を抑えてトナー飛散を防止することを目的として、現像ローラの下方を覆うハウジングに開口部を設ける技術が開示されている。開口部には、装置外にトナーが漏出するのを防止するフィルタが設置されている。
上述した従来の技術は、現像装置内における気流が安定しないために、トナー飛散を充分に抑止することができなかった。その理由を以下に述べる。
現像装置には、感光体ドラムに対して現像ローラを対向して設置するための開口が設けられている。この開口に設置された現像ローラが回転することにより現像ローラに連れ回って気流が発生し、現像装置内に気体が流れ込むことで装置内の内圧が上昇する。現像装置内の内圧が上昇すると、内外の圧力差によって、装置を構成する部品間の隙間から装置内に浮遊するトナーが噴出することになる。
現像装置には、感光体ドラムに対して現像ローラを対向して設置するための開口が設けられている。この開口に設置された現像ローラが回転することにより現像ローラに連れ回って気流が発生し、現像装置内に気体が流れ込むことで装置内の内圧が上昇する。現像装置内の内圧が上昇すると、内外の圧力差によって、装置を構成する部品間の隙間から装置内に浮遊するトナーが噴出することになる。
特に、近年の高速化された画像形成装置においては、現像ローラの回転数が高くて装置内の圧力上昇も大きくなるので、上述の問題は無視できないものになっている。このような場合には、現像装置を構成する部品間にシール部材を設置していても、充分にトナー飛散を抑止できない場合が多い。
すなわち、トナーはその粒径が微細であるために、シール性が不充分な僅かな隙間から噴出してしまう。特に、近年の現像装置では、高画質化を目的として、より微細な小径トナーが多く用いられているため、上述の問題はさらに無視できないものになっている。
すなわち、トナーはその粒径が微細であるために、シール性が不充分な僅かな隙間から噴出してしまう。特に、近年の現像装置では、高画質化を目的として、より微細な小径トナーが多く用いられているため、上述の問題はさらに無視できないものになっている。
これに対して、上述の特許文献1等の技術によれば、現像装置に開口部(現像ローラが設置される開口とは異なる)を設けているので、装置内の圧力上昇を抑止する効果がある程度期待できる。
しかしながら、特許文献1等の技術によれば、開口部が現像ローラの下方を覆うハウジングに設けられているために、現像装置内に収容された現像剤によって開口部が埋没してしまい、開口部として機能しない可能性がある。
したがって、装置内に浮遊するトナーは、現像ローラの回転によって感光体ドラムに対向する開口から飛散したり、構成部品間の隙間等から飛散したりする可能性が高い。すなわち、現像装置内には、フィルタが設けられた開口部から装置内の気体を確実に排出する気流が発生しないために、トナー飛散を確実に抑止することができない。
しかしながら、特許文献1等の技術によれば、開口部が現像ローラの下方を覆うハウジングに設けられているために、現像装置内に収容された現像剤によって開口部が埋没してしまい、開口部として機能しない可能性がある。
したがって、装置内に浮遊するトナーは、現像ローラの回転によって感光体ドラムに対向する開口から飛散したり、構成部品間の隙間等から飛散したりする可能性が高い。すなわち、現像装置内には、フィルタが設けられた開口部から装置内の気体を確実に排出する気流が発生しないために、トナー飛散を確実に抑止することができない。
一方、上述したようなフィルタが設けられた開口部を装置内に収容された現像剤によって埋没しないような箇所、例えば、現像装置の上壁面などに設けることで、装置内の気体を装置外へ排出する開口部の機能を経時で維持できると考えられる。ところが、装置外へ排出される気流にのったトナーは経時で開口部のフィルタに捕捉されるので、次第にフィルタがトナーで塞がれてしまい、その結果、装置内の気体を開口部から装置外へ十分に排出できなくなる。そのため、装置内の圧力上昇を十分に抑えられず装置内の気体が現像ローラと感光体ドラムとが対向する箇所に設けられた開口から装置外へ噴出する気流が発生し、その気流にのってトナーが装置外へ飛散してしまう。
特に、現像ローラに隣接して現像剤を現像ローラ長手方向に攪拌搬送しつつ順次現像ローラに供給する現像剤搬送部材を備えた現像装置では、装置内に現像剤が補給された直後などにおいて現像剤搬送方向上流側ほど現像剤中に弱帯電トナーが多く存在する。そして、弱帯電トナーは現像剤が現像剤攪拌部材によって攪拌搬送されることで現像剤搬送方向下流側に向かうに従って減少する。そのため、弱帯電トナーが多く存在する上記現像剤搬送方向上流側ほど現像剤搬送方向下流側よりもトナー飛散が著しいといった問題が生じる。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、現像剤の飛散が著しく生じ得る現像剤担持体長手方向における現像剤搬送方向上流側からの現像剤の飛散を抑制できる現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及びトナーを提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、少なくともトナーを含む現像剤を収容するとともに像担持体との対向部に第1の開口を有する現像容器と、該現像容器内の現像剤を担持して回転により像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対し平行に設置され、現像剤担持体長手方向に現像剤を搬送すると共に、該現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給搬送部材と、前記第1の開口以外に前記現像容器に設けられた現像容器外部と連通する第2の開口と、該第2の開口に設けられ前記トナーを捕集するフィルタ部材と、前記対向部を通過した前記現像剤担持体と前記現像容器との隙間から現像容器内に気体が流入し、その流入した気体が前記第2の開口から現像容器外部へ排出されるように形成した気流経路とを備えた現像装置において、少なくとも、前記現像剤担持体の回転軸を中心に前記第1の開口の現像剤担持体回転方向下流側の縁を形成する前記現像容器の箇所から現像剤担持体回転方向下流側に向かう所定の角度範囲内における該現像容器と該現像剤担持体との対向箇所の間隔が、現像剤担持体長手方向と直交する方向では一定であり、且つ、現像剤担持体長手方向では現像剤供給搬送部材の現像剤搬送方向下流側から現像剤搬送方向上流側へ向かうに従って狭くしたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、少なくともトナーを含む現像剤を収容するとともに像担持体との対向部に第1の開口を有する現像容器と、該現像容器内の現像剤を担持して回転により像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対し平行に設置され、現像剤担持体長手方向に現像剤を搬送すると共に、該現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給搬送部材と、該現像剤担持体に内蔵され、該現像剤担持体の表面で現像剤を現像剤担持体長手方向にわたって穂立ちさせる1つ以上の磁性部材と、前記第1の開口以外に前記現像容器に設けられた現像容器外部と連通する第2の開口と、該第2の開口に設けられ前記トナーを捕集するフィルタ部材と、前記対向部を通過した前記現像剤担持体と前記現像容器との隙間から現像容器内に気体が流入し、その流入した気体が前記第2の開口から現像容器外部へ排出されるように形成した気流経路とを備えた現像装置において、該気流経路に気体が流入する気流経路入口近傍の前記現像容器と前記現像剤担持体とが対向する範囲内に前記磁性部材を1つ以上を設け、少なくとも該範囲内における該現像容器と該現像剤担持体との間隔が、該磁性部材によって現像剤担持体上で穂立した現像剤と該現像容器とが接触する距離であり、現像剤担持体上で穂立ちした現像剤と該現像容器とが接触し続ける該気流経路入口近傍の該対向する範囲は、現像剤担持体長手方向における前記現像剤供給搬送部材の現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像剤担持体回転方向下流側に向かって広いことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1の現像装置において、上記現像剤担持体に内蔵され、該現像剤担持体の表面で現像剤を現像剤担持体長手方向にわたって穂立ちさせる1つ以上の磁性部材を有し、上記角度範囲内の上記気流経路に気体が流入する気流経路入口近傍の上記現像容器と前記現像剤担持体とが対向する範囲内に該磁性部材を1つ以上を設けており、少なくとも該範囲内における該現像容器と該現像剤担持体との間隔が、該磁性部材によって現像剤担持体上で穂立ちした現像剤と該現像容器とが接触する距離であり、該現像剤担持体上で穂立ちした現像剤と該現像容器とが接触し続ける前記気流経路入口近傍の該対向する範囲は、現像剤担持体長手方向における上記現像剤供給部材の現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像剤担持体回転方向下流側に向かって広いことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、少なくとも像担持体と現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジおいて、該現像手段として、請求項1、2または3の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、該現像手段として、請求項1、2または3の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、少なくとも像担持体と現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、該プロセスカートリッジとして、請求項4のプロセスカートリッジを用いることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項5または6の画像形成装置において、上記現像装置で用いられる現像剤のトナーは、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られるトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーにおいて、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られるものであることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、少なくともトナーを含む現像剤を収容するとともに像担持体との対向部に第1の開口を有する現像容器と、該現像容器内の現像剤を担持して回転により像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対し平行に設置され、現像剤担持体長手方向に現像剤を搬送すると共に、該現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給搬送部材と、該現像剤担持体に内蔵され、該現像剤担持体の表面で現像剤を現像剤担持体長手方向にわたって穂立ちさせる1つ以上の磁性部材と、前記第1の開口以外に前記現像容器に設けられた現像容器外部と連通する第2の開口と、該第2の開口に設けられ前記トナーを捕集するフィルタ部材と、前記対向部を通過した前記現像剤担持体と前記現像容器との隙間から現像容器内に気体が流入し、その流入した気体が前記第2の開口から現像容器外部へ排出されるように形成した気流経路とを備えた現像装置において、該気流経路に気体が流入する気流経路入口近傍の前記現像容器と前記現像剤担持体とが対向する範囲内に前記磁性部材を1つ以上を設け、少なくとも該範囲内における該現像容器と該現像剤担持体との間隔が、該磁性部材によって現像剤担持体上で穂立した現像剤と該現像容器とが接触する距離であり、現像剤担持体上で穂立ちした現像剤と該現像容器とが接触し続ける該気流経路入口近傍の該対向する範囲は、現像剤担持体長手方向における前記現像剤供給搬送部材の現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像剤担持体回転方向下流側に向かって広いことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1の現像装置において、上記現像剤担持体に内蔵され、該現像剤担持体の表面で現像剤を現像剤担持体長手方向にわたって穂立ちさせる1つ以上の磁性部材を有し、上記角度範囲内の上記気流経路に気体が流入する気流経路入口近傍の上記現像容器と前記現像剤担持体とが対向する範囲内に該磁性部材を1つ以上を設けており、少なくとも該範囲内における該現像容器と該現像剤担持体との間隔が、該磁性部材によって現像剤担持体上で穂立ちした現像剤と該現像容器とが接触する距離であり、該現像剤担持体上で穂立ちした現像剤と該現像容器とが接触し続ける前記気流経路入口近傍の該対向する範囲は、現像剤担持体長手方向における上記現像剤供給部材の現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像剤担持体回転方向下流側に向かって広いことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、少なくとも像担持体と現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジおいて、該現像手段として、請求項1、2または3の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、該現像手段として、請求項1、2または3の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、少なくとも像担持体と現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、該プロセスカートリッジとして、請求項4のプロセスカートリッジを用いることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項5または6の画像形成装置において、上記現像装置で用いられる現像剤のトナーは、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られるトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーにおいて、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られるものであることを特徴とするものである。
請求項1の発明においては、上記角度範囲内における現像容器と現像剤担持体との対向箇所の間隔を、現像剤担持体長手方向の現像剤供給搬送部材における現像剤搬送方向下流側から現像剤搬送方向上流へ向かうに従って狭くしている。すなわち、上記現像剤搬送方向下流側から上記現像剤搬送方向上流側に向かうに従って現像容器と現像剤担持体との間に形成される気流経路の現像容器と現像剤担持体とが対向する方向の断面積が小さくなっている。これにより、気流経路入り口から装置内に向かって流れる気流の流速が、上記現像剤搬送方向下流側から上記現像剤搬送方向上流側へ向かうに従って速くなる。そのため、装置内に流入した気流は流速の遅い上記現像剤搬送方向下流側から流速の速い上記現像剤搬送方向上流側に引き寄せられる。つまり、装置内に流入した気流が上記現像剤搬送方向上流側に偏るので上記現像剤搬送方向上流側の気流の流量が多くなり上記現像剤搬送方向上流側の気流を強くすることができる。ここで、現像剤担持体上には現像剤が担持されるので、上記対向箇所の間隔を狭くできる量にも制限がある。そのため、単に現像剤担持体長手方向全体にわたって上記間隔を同じ大きさで狭くし現像剤担持体長手方向全体で装置内に流入した気流の流速を速くしただけでは、上記現像剤搬送方向上流側の気流を現像剤の飛散を抑制できるほどに強くできない恐れがある。請求項1の発明では、単に現像剤担持体長手方向全体にわたって上記間隔を同じ大きさで狭くした場合よりも、上記現像剤搬送方向上流側に気流が偏り流量が多くなる分さらに上記現像剤搬送方向上流側の気流を強くすることができる。よって、現像剤担持体長手方向全体にわたって上記間隔を同じ大きさで狭くした場合よりも、装置内の上記現像剤搬送方向上流側から装置外に現像剤が飛散するのを抑制することができる。
請求項2の発明においては、気流経路入口近傍の現像容器と現像剤担持体とが対向する範囲内に設けた上記磁性部材によって現像剤担持体上で穂立ちした現像剤により、上記範囲内における現像容器と現像剤担持体との隙間をシールすることができる。これにより、気流経路の入口近傍は上記穂立ちした現像剤によりシールされるので、装置内から装置外へ現像剤が飛散するのを抑制することができる。また、上記対向する範囲を上記現像剤搬送方向下流側よりも上記現像剤搬送方向上流側を広くすることで上記シールされる区間が上記現像剤搬送方向下流側よりも上記現像剤搬送方向上流側のほうが長くなる。よって、上記現像剤搬送方向下流側よりも浮遊現像剤が多い上記現像剤搬送方向上流側で装置内から装置外に現像剤が飛散するのをより抑制することができる。
請求項8の発明においては、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られたトナーを電子写真プロセスの現像工程に用いる。これにより、粒径分布がシャープで帯電特性等の均質なトナーを用い、粒子のバラツキが少ないことにより現像容器内での帯電不均一性が解消する。よって、現像容器内の気流の有無にかかわらずトナー飛散し易いトナーの数が減少するので、従来のトナーに比べてトナー飛散量を低減させることができる。
請求項2の発明においては、気流経路入口近傍の現像容器と現像剤担持体とが対向する範囲内に設けた上記磁性部材によって現像剤担持体上で穂立ちした現像剤により、上記範囲内における現像容器と現像剤担持体との隙間をシールすることができる。これにより、気流経路の入口近傍は上記穂立ちした現像剤によりシールされるので、装置内から装置外へ現像剤が飛散するのを抑制することができる。また、上記対向する範囲を上記現像剤搬送方向下流側よりも上記現像剤搬送方向上流側を広くすることで上記シールされる区間が上記現像剤搬送方向下流側よりも上記現像剤搬送方向上流側のほうが長くなる。よって、上記現像剤搬送方向下流側よりも浮遊現像剤が多い上記現像剤搬送方向上流側で装置内から装置外に現像剤が飛散するのをより抑制することができる。
請求項8の発明においては、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られたトナーを電子写真プロセスの現像工程に用いる。これにより、粒径分布がシャープで帯電特性等の均質なトナーを用い、粒子のバラツキが少ないことにより現像容器内での帯電不均一性が解消する。よって、現像容器内の気流の有無にかかわらずトナー飛散し易いトナーの数が減少するので、従来のトナーに比べてトナー飛散量を低減させることができる。
以上、本発明によれば、現像剤の飛散が著しく生じ得る現像剤担持体長手方向における現像剤搬送方向上流側からの現像剤の飛散を抑制できるという優れた効果がある。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
まず、図1及び図2に基づいて、本実施形態における画像形成装置全体の構成及び動作を説明する。図1は画像形成装置としてのカラー複写機を示す構成図であり、図2はその作像部を示す拡大図である。
まず、図1及び図2に基づいて、本実施形態における画像形成装置全体の構成及び動作を説明する。図1は画像形成装置としてのカラー複写機を示す構成図であり、図2はその作像部を示す拡大図である。
図1に示すように、中間転写ユニット10の未定着像担持体としての中間転写ベルト8の下面に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部6Y、6M、6C、6Bkが並設されている。なお、装置本体100に設置される4つの作像部6Y、6M、6C、6Bkは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図2においては、作像部6と、感光体ドラム1と、1次転写手段としての1次転写バイアスローラ9とにおける符号のアルファベット(Y、M、C、Bk)を省略して図示する。
図2に示すように、作像部6は、像担持体としての感光体ドラム1と、感光体ドラム1の周囲に配設された帯電部4、現像部としての現像装置5、クリーニング部2等で構成されている(図1では現像装置5のみ表示)。感光体ドラム1上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)が行われ、感光体ドラム1上に所望のトナー像が形成される。
作像部6を構成する、感光体ドラム1、帯電部4、現像装置5、クリーニング部2は、それぞれ、画像形成装置本体100に対して着脱自在に設置できるように構成されている。それぞれが、寿命に達したときに、新品のものに交換される。
本実施形態では、作像部6を構成する、感光体ドラム1、帯電部4、現像装置5、クリーニング部2を、それぞれ、単独のユニットとしたが、これらを一体化して、装置本体100に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジとすることもできる。その場合、作像部6のメンテナンスを行う際の作業性が向上する。
作像部6を構成する、感光体ドラム1、帯電部4、現像装置5、クリーニング部2は、それぞれ、画像形成装置本体100に対して着脱自在に設置できるように構成されている。それぞれが、寿命に達したときに、新品のものに交換される。
本実施形態では、作像部6を構成する、感光体ドラム1、帯電部4、現像装置5、クリーニング部2を、それぞれ、単独のユニットとしたが、これらを一体化して、装置本体100に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジとすることもできる。その場合、作像部6のメンテナンスを行う際の作業性が向上する。
感光体ドラム1は、不図示の駆動部によって図2中の時計回り方向に回転駆動され、帯電部4の位置で、帯電ローラ4aにより感光体ドラム1の表面が一様に帯電される(帯電工程)。
その後、感光体ドラム1の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される。
その後、感光体ドラム1の表面は、現像装置5との対向位置に達し、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される(現像工程)。
その後、感光体ドラム1の表面は、中間転写ベルト8及び1次転写バイアスローラ9との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程)。
このとき、感光体ドラム1上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体ドラム1の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される。
その後、感光体ドラム1の表面は、現像装置5との対向位置に達し、この位置で静電潜像が現像されて、所望のトナー像が形成される(現像工程)。
その後、感光体ドラム1の表面は、中間転写ベルト8及び1次転写バイアスローラ9との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程)。
このとき、感光体ドラム1上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体1の表面は、クリーニング部2との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム1上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード2aによって回収される(クリーニング工程)。クリーニング後感光体ドラム1の表面は除電ローラ11により電位を初期化される。
こうして、感光体ドラム1上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
こうして、感光体ドラム1上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
上述した作像プロセスは、図1に示すように、4つの作像部6Y、6M、6C、6Bkで、それぞれ行われる。すなわち、作像部の下方に配設された不図示の露光部(光書き込み装置)から、画像情報に基づいたレーザ光Lが、各作像部6Y、6M、6C、6Bkの感光体ドラム上に向けて照射される。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト8上にカラー画像が形成される。
4つの1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Bkは、それぞれ、中間転写ベルト8を感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Bkにはトナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Bkの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bk上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Bkの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bk上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト8は、2次転写手段としての2次転写ローラ19との対向位置に達する。中間転写ベルト8上に形成されたカラートナー像は、2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体としての転写紙P上に転写される。
こうして、中間転写ベルト8上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
装置本体100の下部に配設された給紙部26には転写紙Pが複数枚重ねて収納されており、給紙コロ27により1枚ずつ分離されて給紙される。給紙された転写紙Pはレジストローラ対28で一旦停止され、斜めずれを修正された後レジストローラ対28により所定のタイミングで2次転写ニップに向けて搬送される。そして、2次転写ニップにおいて転写紙P上に、所望のカラー画像が転写される。
こうして、中間転写ベルト8上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
装置本体100の下部に配設された給紙部26には転写紙Pが複数枚重ねて収納されており、給紙コロ27により1枚ずつ分離されて給紙される。給紙された転写紙Pはレジストローラ対28で一旦停止され、斜めずれを修正された後レジストローラ対28により所定のタイミングで2次転写ニップに向けて搬送される。そして、2次転写ニップにおいて転写紙P上に、所望のカラー画像が転写される。
2次転写ニップの位置でカラー画像を転写された転写紙Pは、定着部20へ搬送され、ここで、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像を定着される。
定着を終えた転写紙Pは、排紙ローラ対29により、装置本体上面に形成された排紙部30へ出力画像として排出され、スタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。
図1において、符号31はトナー補給部を、32は読み取り部を示している。
定着を終えた転写紙Pは、排紙ローラ対29により、装置本体上面に形成された排紙部30へ出力画像として排出され、スタックされる。こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。
図1において、符号31はトナー補給部を、32は読み取り部を示している。
次に、作像部6における現像装置5の構成・動作についてさらに詳しく説明する。
図2に示すように、現像装置5は、感光体ドラム1に対向する現像剤担持体としての現像ローラ51、現像ローラ51の下方に設置された現像剤規制部材としてのドクターブレード52、現像剤収容部53、54内に配設された現像剤攪拌部材としての2つの搬送スクリュ55、56、現像剤G中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ57(図5参照)、現像ローラ51の上方を覆うケース50、装置外に通ずるようにケース50に設けられた開口部50a、開口部50aに設けられたフィルタ61、現像ローラ51の側方を覆うようにケース50に一体的に設けられた壁部58、等で構成されている。開口部50aとフィルタ61により排気機構が構成されている。
現像剤収容部53、54内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤Gが収容されている。
図2に示すように、現像装置5は、感光体ドラム1に対向する現像剤担持体としての現像ローラ51、現像ローラ51の下方に設置された現像剤規制部材としてのドクターブレード52、現像剤収容部53、54内に配設された現像剤攪拌部材としての2つの搬送スクリュ55、56、現像剤G中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ57(図5参照)、現像ローラ51の上方を覆うケース50、装置外に通ずるようにケース50に設けられた開口部50a、開口部50aに設けられたフィルタ61、現像ローラ51の側方を覆うようにケース50に一体的に設けられた壁部58、等で構成されている。開口部50aとフィルタ61により排気機構が構成されている。
現像剤収容部53、54内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤Gが収容されている。
現像ローラ51は、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。図3に示すように、現像ローラ51のマグネットには、P1極〜P5極の5つの磁極が形成されている。
5つの磁極が形成されたマグネットの周囲をスリーブが回転することで、その回転にともない現像剤Gが現像ローラ51上(スリーブ上)を移動することになる。現像ローラ51に付した放射状の線分は、P1極〜P5極のそれぞれの磁気力がピークになる位置を示すものである。
5つの磁極が形成されたマグネットの周囲をスリーブが回転することで、その回転にともない現像剤Gが現像ローラ51上(スリーブ上)を移動することになる。現像ローラ51に付した放射状の線分は、P1極〜P5極のそれぞれの磁気力がピークになる位置を示すものである。
詳しくは、現像ローラ51のP4極からP5極に至る領域では、双方の磁極が磁性体としてのキャリアに作用して、現像剤収容部53に収容された現像剤Gが現像ローラ51上に担持される。現像ローラ51上に担持された現像剤Gは、その一部がドクターブレード52の位置で掻き取られて、現像剤収容部53に戻される。
一方、ドクターブレード52との間隙を通過して現像ローラ51上に担持された現像剤Gは、P1極の位置で穂立ちして、現像剤G中のトナーが感光体ドラム1上の潜像に付着する。P1極を通過してP2極に至る領域では、後述するように、現像工程後の現像剤Gを担持する現像ローラ51とケース50との間(空隙60)から気体(空気)が流入される。
さらに、P3極からP4極に至る領域では、同極性である双方の磁極により形成される反発磁界がキャリアに作用して、現像ローラ51上に担持されていた現像工程後の現像剤Gが現像ローラ51から脱離される。脱離後の現像剤Gは、再び現像剤収容部53に戻されて、現像剤収容部53、54内を循環する。このような一連の現像剤Gの流れが繰り返される。
一方、ドクターブレード52との間隙を通過して現像ローラ51上に担持された現像剤Gは、P1極の位置で穂立ちして、現像剤G中のトナーが感光体ドラム1上の潜像に付着する。P1極を通過してP2極に至る領域では、後述するように、現像工程後の現像剤Gを担持する現像ローラ51とケース50との間(空隙60)から気体(空気)が流入される。
さらに、P3極からP4極に至る領域では、同極性である双方の磁極により形成される反発磁界がキャリアに作用して、現像ローラ51上に担持されていた現像工程後の現像剤Gが現像ローラ51から脱離される。脱離後の現像剤Gは、再び現像剤収容部53に戻されて、現像剤収容部53、54内を循環する。このような一連の現像剤Gの流れが繰り返される。
P3極とP4極との極間における磁束密度は、10mT以下になるように形成されている。このように同極の反発する磁界が形成されて、極間の磁束密度が小さくなるように形成されているために、P3極を通過した現像剤は現像ローラ51から弾き飛ばされるように現像剤収容部53に落下する。
現像剤が落下することにより、現像剤収容部53に収容された現像剤の上方の気体が強い動圧を受けて、この動圧に付勢されて開口部50aから気体が効率よく排出される。ここで、開口部50aは現像剤収容部53の上方に離れて設置されているとともに、現像剤が落下する位置から離れた位置に設置されているために、現像剤の落下によって跳ね上がる現像剤が開口部50aにまで達する不具合を抑止することができる。
現像剤が落下することにより、現像剤収容部53に収容された現像剤の上方の気体が強い動圧を受けて、この動圧に付勢されて開口部50aから気体が効率よく排出される。ここで、開口部50aは現像剤収容部53の上方に離れて設置されているとともに、現像剤が落下する位置から離れた位置に設置されているために、現像剤の落下によって跳ね上がる現像剤が開口部50aにまで達する不具合を抑止することができる。
現像ローラ51は、感光体ドラム1に対向する位置に設けられた現像装置5の開口に、その一部が露呈するように設置されている。現像ローラ51の上方には、現像ローラ51を覆うように樹脂材料等からなるケース50が設置されている。
現像ローラ51の下方(現像ローラ51の回転中心を原点とした座標の水平軸よりも下側)には、ドクターブレード52が設置されている。このようにドクターブレード52が現像ローラ51の下方に設置されることで、後述するように、現像ローラ51とケース50との間から開口部50aに至る気体の流路を、現像剤収容部53、54内の現像剤Gに遮断されることなく、確保することができる。
現像ローラ51の下方(現像ローラ51の回転中心を原点とした座標の水平軸よりも下側)には、ドクターブレード52が設置されている。このようにドクターブレード52が現像ローラ51の下方に設置されることで、後述するように、現像ローラ51とケース50との間から開口部50aに至る気体の流路を、現像剤収容部53、54内の現像剤Gに遮断されることなく、確保することができる。
現像ローラ51の上方に設置されたケース50には、壁部58と開口部50aとが設けられている。壁部58は、現像ローラ51のP2極を通過してP3極近傍を覆うように設置されている。
開口部50aは、現像ローラ51に対して壁部58を介した位置であって、現像剤Gに埋没しない現像剤収容部53の上方の位置に、装置外に通ずるように設けられている。これらによって、現像ローラ51とケース50との間から開口部50aに至る気体の流路(図2及び図3中の破線矢印で示す流路)を確保することができる。
開口部50aは、現像ローラ51に対して壁部58を介した位置であって、現像剤Gに埋没しない現像剤収容部53の上方の位置に、装置外に通ずるように設けられている。これらによって、現像ローラ51とケース50との間から開口部50aに至る気体の流路(図2及び図3中の破線矢印で示す流路)を確保することができる。
開口部50aには、開口部50aを覆うようにフィルタ61が設置されている。フィルタ61は、発泡ウレタンや不織布等の多孔質材料からなり、装置内側から進入するトナーを捕集して空気を装置外側に通過させる。
これにより、開口部50aから装置内(現像部内)の気体を排出する際に、装置外(現像部外)へのトナー飛散を防止することができる。
図2に示すように、2つの現像剤収容部53、54は、その長手方向(図2の紙面垂直方向)の両端部を除く領域が仕切部材70によって隔絶されている。
現像剤収容部53、54に設置された搬送スクリュ55、56は、現像剤Gをそれぞれ相反する方向に搬送する。これにより、現像剤収容部53、54に収容された現像剤Gは、双方の現像剤収容部53、54の間を長手方向に循環することになる。
一方の現像剤収容部54の上方には、図4及び図5に示すように、トナー補給口44が接続されている。トナー補給部31からトナーを搬送する不図示のトナー搬送装置がトナー補給口44に接続され、現像剤収容部54内にフレッシュトナーが適宜に補給される。
これにより、開口部50aから装置内(現像部内)の気体を排出する際に、装置外(現像部外)へのトナー飛散を防止することができる。
図2に示すように、2つの現像剤収容部53、54は、その長手方向(図2の紙面垂直方向)の両端部を除く領域が仕切部材70によって隔絶されている。
現像剤収容部53、54に設置された搬送スクリュ55、56は、現像剤Gをそれぞれ相反する方向に搬送する。これにより、現像剤収容部53、54に収容された現像剤Gは、双方の現像剤収容部53、54の間を長手方向に循環することになる。
一方の現像剤収容部54の上方には、図4及び図5に示すように、トナー補給口44が接続されている。トナー補給部31からトナーを搬送する不図示のトナー搬送装置がトナー補給口44に接続され、現像剤収容部54内にフレッシュトナーが適宜に補給される。
図4に示すように、開口部50aは現像装置5の長手方向全域ではなく、上流側(手前)に寄せた範囲Wに設定されている。上面のケース50の長手方向に延びる長穴50bは開口部50aに略対応し、この長穴50bからフィルタ61が突出する。突出するフィルタ61は、長穴50bに係止可能な合成樹脂製の押え板12で押さえられている。押え板12は長穴50bよりも大きな縁回り寸法を有し、長穴50bの内側に縁部を入れた状態でフィルタ61の弾性により係合される。
このように構成された現像装置5は、次のように動作する。
現像ローラ51のスリーブは、図2の矢印方向に回転している。マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ51上に担持された現像剤Gは、上述したように、スリーブの回転にともない現像ローラ51上を移動する。
現像装置5内の現像剤Gは、現像剤G中のトナーの割合(トナー濃度)が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置5内のトナー消費に応じて、トナー搬送装置からトナー補給口44を介して現像剤収容部54内に、トナーが補給される。
現像ローラ51のスリーブは、図2の矢印方向に回転している。マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ51上に担持された現像剤Gは、上述したように、スリーブの回転にともない現像ローラ51上を移動する。
現像装置5内の現像剤Gは、現像剤G中のトナーの割合(トナー濃度)が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置5内のトナー消費に応じて、トナー搬送装置からトナー補給口44を介して現像剤収容部54内に、トナーが補給される。
現像剤収容部54内に補給されたトナーは、搬送スクリュ56および、搬送スクリュ55によって現像剤Gとともに混合・撹拌されながら、2つの現像剤収容部53、54を図4に示す矢印方向に循環する。
現像剤G中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ51上に形成された磁気力によりキャリアとともに現像ローラ51上に担持される。
現像ローラ51上に担持された現像剤Gは、図2中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード52の位置に達する。そして、現像ローラ51上の現像剤Gは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム1との対向位置(現像領域)まで搬送される。
現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム1上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ51上に残った現像剤Gはスリーブの回転にともない、ケース50との対向面、壁部58との対向面を順次通過する。さらに、現像ローラ51上の現像剤Gは現像剤収容部53の上方に達して、この位置で現像ローラ51から離脱される。
現像剤G中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ51上に形成された磁気力によりキャリアとともに現像ローラ51上に担持される。
現像ローラ51上に担持された現像剤Gは、図2中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード52の位置に達する。そして、現像ローラ51上の現像剤Gは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム1との対向位置(現像領域)まで搬送される。
現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム1上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ51上に残った現像剤Gはスリーブの回転にともない、ケース50との対向面、壁部58との対向面を順次通過する。さらに、現像ローラ51上の現像剤Gは現像剤収容部53の上方に達して、この位置で現像ローラ51から離脱される。
上述した一連の現像装置5の動作において、現像装置5内には図2の破線矢印で示す気体の流路が形成される。
すなわち、現像ローラ51とケース50との間から流入した気体は、現像ローラ51の回転にともないケース50との対向面を通過して、壁部58の先端部に至る。そして、装置内に流入した気体は、壁部58の先端部を回り込んで、フィルタ61が設置された開口部50aから装置外に排出される。
すなわち、現像ローラ51とケース50との間から流入した気体は、現像ローラ51の回転にともないケース50との対向面を通過して、壁部58の先端部に至る。そして、装置内に流入した気体は、壁部58の先端部を回り込んで、フィルタ61が設置された開口部50aから装置外に排出される。
以上説明したように、本実施形態では、現像装置5内において、図2の破線矢印で示す気体の流路が安定的に形成される。すなわち、現像ローラ51とその上方に設置されたケース50との間から気体を流入させ、その流入した気体を現像剤収容部53に収容した現像剤Gに遮られることなく開口部50aに導きフィルタ61を介して装置外に排出している。
これによって、現像装置5内に浮遊するトナーを、現像装置5内の気体とともに現像装置5内に強制的に形成した気流に乗せて開口部50aに搬送して、フィルタ61で確実に捕集することができる。こうして、現像部5における装置外へのトナー飛散が抑止される。
これによって、現像装置5内に浮遊するトナーを、現像装置5内の気体とともに現像装置5内に強制的に形成した気流に乗せて開口部50aに搬送して、フィルタ61で確実に捕集することができる。こうして、現像部5における装置外へのトナー飛散が抑止される。
[実施例1]
次に、本実施例について詳細を説明する。本実施例は、以下の特徴により成り立っている。図7に示すように、現像ローラ51内の磁極の一つであるP2極は、現像ローラ51とケース50との間隔であるギャップCGが一定となるようにR状に形成された対向面の範囲内(現像ローラ51の回転軸を中心に開口部aの現像ローラ回転方向下流側の縁を形成するケース50の箇所から現像ローラ回転方向下流側に向かう所定の角度範囲内α)に位置しており、ここで、現像ローラ51上の現像剤が穂立ちし、ケース50に接触しながらケース50内に移動することによってケース50とのシール性を保持するとともに、ケース50内への吸引気流を発生させている。
次に、本実施例について詳細を説明する。本実施例は、以下の特徴により成り立っている。図7に示すように、現像ローラ51内の磁極の一つであるP2極は、現像ローラ51とケース50との間隔であるギャップCGが一定となるようにR状に形成された対向面の範囲内(現像ローラ51の回転軸を中心に開口部aの現像ローラ回転方向下流側の縁を形成するケース50の箇所から現像ローラ回転方向下流側に向かう所定の角度範囲内α)に位置しており、ここで、現像ローラ51上の現像剤が穂立ちし、ケース50に接触しながらケース50内に移動することによってケース50とのシール性を保持するとともに、ケース50内への吸引気流を発生させている。
さらに本実施例では、図1に示されるようにギャップCGの大きさが現像ローラ長手方向(ケース長手方向)で異なっていることが大きな特徴である。前述のように、現像ローラ上に搬送される現像剤は、搬送スクリュ56中でトナーが供給・攪拌された後に、搬送スクリュ55に受け渡されて、搬送スクリュ55での軸方向への搬送中に順次現像ローラ51上に汲み上げられていく。したがって、補給直後で、帯電が不十分であるような弱帯電トナーは搬送スクリュ55の現像剤搬送方向上流側で飛散しやすく、現像剤搬送方向下流側に向かうに従って減少する。このように、上記現像剤搬送方向上流側でトナー飛散が生じ易いので、このトナー飛散を防止するために本実施例では、ギャップCGを現像ローラ長手方向における搬送スクリュ55の現像剤搬送方向上流側の方が狭く、現像剤搬送方向下流側の方が広くなるように設定している。これにより、ケース50内に流入する気流を上記現像剤搬送方向上流側に偏らせ、ケース50内の上記現像剤搬送上流側から外部へトナーが飛散するのを防止する飛散防止能力を向上させることができる。
これについて、さらに詳しく説明する。ギャップCGを上記現像剤搬送方向下流側から上記現像剤搬送方向上流側に向かうに従って狭くすると、上記現像剤搬送方向下流側から上記現像剤搬送方向上流側に向かうに従ってケース50と現像ローラ51との間に形成される気流経路のケース50と現像ローラ51とが対向する方向の断面積が小さくなる。これにより、気流経路入り口から装置内に向かって流れる気流の流速が、上記現像剤搬送方向下流側から上記現像剤搬送方向上流側へ向かうに従って速くなる。そのため、装置内に流入した気流は流速の遅い上記現像剤搬送方向下流側から流速の速い上記現像剤搬送方向上流側に引き寄せられる。つまり、装置内に流入した気流が上記現像剤搬送方向上流側に偏るので上記現像剤搬送方向上流側の気流の流量が多くなり上記現像剤搬送方向上流側の気流を強くすることができる。ここで、現像ローラ51上には現像剤が担持されるので、上記対向箇所の間隔を狭くできる量にも制限がある。そのため、単に現像ローラ長手方向全体にわたって上記間隔を同じ大きさで狭くし現像ローラ長手方向全体で装置内に流入した気流の流速を速くしただけでは、上記現像剤搬送方向上流側の気流をトナー飛散を抑制できるほどに強くできない恐れがある。それに対し、本実施例の現像装置5では、単に現像ローラ長手方向全体にわたって上記間隔を同じ大きさで狭くした場合よりも、上記現像剤搬送方向上流側に気流が偏り流量が多くなる分さらに上記現像剤搬送方向上流側の気流を強くすることができる。よって、現像ローラ長手方向全体にわたって上記間隔を同じ大きさで狭くした場合よりも、装置内の上記現像剤搬送方向上流側から装置外にトナーが飛散するのを抑制することができる。
なお、本実施例では図1に示すように現像ローラ長手方向で連続的にCGを変化させているが、上記現像剤搬送方向上流側で特定の範囲を狭く、残りの範囲を広くするというように段階的に変化させても良い。
表1は、ケース50内に気流が流入する気流流入口付近の気流の状態をケース長手方向(現像ローラ長手方向)に10mm単位に分割して判定した結果である。気流流入口付近の気流を煙等で可視化し、ケース50内に吸い込まれていく状態を吸引、ケース50内から外部に流出している状態を噴出、漂ったままほとんど動かない状態を滞留として表2に示すようにランク判定している。
この評価の結果、ケース長手方向(現像ローラ長手方向)で上記現像剤搬送方向下流側から上記現像剤搬送方向上流側に向かうに従ってギャップCGが狭くなるように偏差を持たせることにより、ギャップCGが均一状態ではケース長手方向両端部での吸引が弱めであったのに対し、ケース長手方向前側(現像ローラ長手方向における上記現像剤搬送方向上流側)で強い吸引気流を発生させることが可能となったのがわかる。
なお、表1においては、現像ローラ長手方向中央部の吸引の強さが現像ローラ長手方向端部の吸引の強さよりも強くなっている。現像ローラ内の磁性部材がたわむことによって中央部ほど現像スリーブに接近し、スリーブ表面での磁力が強くなる。そのため、現像ローラ上の現像剤量は中央部ほど多くなってしまう。これについて詳しく説明すると、従来からある「現像ローラ中央部と両端部の汲上量偏差」について、本発明者らがメカニズム解析を行ったところ、少なくとも以下の要因があることが確認された。すなわち、現像ローラ内部の磁性部材であるマグネットを有するマグネットローラが自重によりその中央部が下側に撓み、その結果マグネットローラを覆う現像スリーブ表面とマグネットローラの距離(若干クリアランスがある)が現像ローラ下側で狭くなり上側では広くなる。このクリアランスの偏差から現像スリーブ上の見かけ上の磁力が、現像ローラ中央部と両端部とで異なってしまう。そのため、上記見かけ上の磁力が両端部よりも強い中央部のほうが両端部よりも現像剤を多く汲み上げることになる。
その結果、現像ローラ上の現像剤量が現像ローラ長手方向端部よりも多い中央部では、現像剤の動きに伴って端部よりも強い気流が発生するので、中央部に流入する気体の流量が端部よりも多くなる。そのため、表1においては現像ローラ長手方向中央部の吸引の強さが現像ローラ長手方向端部の吸引の強さよりも強くなっている。
とは言え、表1に示すようにギャップCGに偏差を持たせることで吸引気流の強さが、ギャップCGが均一状態のときに比べて、ケース長手方向前側ほど強くなりケース長手方向後側ほど弱くなっているので、上述した説明の理由によって吸引気流をケース長手方向前側ほど強くすることができたことがわかる。
[実施例2]
本実施例は、ギャップCGについては現像ローラ長手方向(ケース長手方向)で同一であるが、P2極によって穂立ちした現像ローラ51上の現像剤とケース50とが接触するギャップCGの現像ローラ回転方向の範囲が、図8中の斜線部で示したように上記長手方向における上記現像剤搬送方向上流側と上記現像剤搬送方向下流側とで異なっている。図8では、上記現像剤搬送方向下流側に比べて上記現像剤搬送方向上流側のギャップCGの現像ローラ回転方向の範囲が広く設定されている。
本実施例は、ギャップCGについては現像ローラ長手方向(ケース長手方向)で同一であるが、P2極によって穂立ちした現像ローラ51上の現像剤とケース50とが接触するギャップCGの現像ローラ回転方向の範囲が、図8中の斜線部で示したように上記長手方向における上記現像剤搬送方向上流側と上記現像剤搬送方向下流側とで異なっている。図8では、上記現像剤搬送方向下流側に比べて上記現像剤搬送方向上流側のギャップCGの現像ローラ回転方向の範囲が広く設定されている。
なお、本実施例においても、現像ローラ51内の磁極の一つであるP2極は、現像ローラ51とケース50との間隔であるギャップCGが一定となるようにR形状に形成された対向面の範囲内に位置しており、ここで現像ローラ51上の現像剤が穂立ちし、ケース50に接触しながらケース50内に現像ローラ51上の穂立ちした現像剤が移動することによって、ケース50とのシール性を保持すると共に、ケース50内への吸引気流を発生させている。そして、本実施例では、上記現像剤搬送方向下流側に比べて上記現像剤搬送方向上流側のギャップCGの現像ローラ回転方向の範囲が広く設定されているので、上記現像剤搬送方向上流側におけるケース50と現像剤との接触範囲が広くなり、上記現像剤搬送方向上流側でのシール性が強化される。これにより、ケース50内の上記現像剤搬送上流側から外部へトナーが飛散するのを防止する飛散防止能力をより向上させることができる。
[実施例3]
本実施例は、実施例1と実施例2とで示された特徴を併せ持つ現像装置5である。すなわち、ギャップCGが現像ローラ長手方向(ケース長手方向)における上記現像剤搬送方向下流側に比べて上記現像剤搬送方向上流側で狭まっており、且つ、現像ローラ回転方向におけるギャップCG範囲が現像ローラ長手方向(ケース長手方向)における上記現像剤搬送方向下流側に比べて上記現像剤搬送上流側の方が広く設定されていることを特徴とする。
本実施例は、実施例1と実施例2とで示された特徴を併せ持つ現像装置5である。すなわち、ギャップCGが現像ローラ長手方向(ケース長手方向)における上記現像剤搬送方向下流側に比べて上記現像剤搬送方向上流側で狭まっており、且つ、現像ローラ回転方向におけるギャップCG範囲が現像ローラ長手方向(ケース長手方向)における上記現像剤搬送方向下流側に比べて上記現像剤搬送上流側の方が広く設定されていることを特徴とする。
これにより、上記現像剤搬送方向上流側で強い吸引気流を発生させることができるだけでなく、現像ローラ長手方向(ケース長手方向)における上記現像剤搬送方向上流側のシール性が強くなるため、部品バラツキにも強くなり、トナー飛散に対して余裕度の高いケーシングを実現することが可能となる。
次に、本実施形態の画像形成装置が有する各実施例で示した現像装置5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、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、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。
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。
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。
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、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。
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%、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。
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%、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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るプレポリマー、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。
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。
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。
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。
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。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。
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。
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。
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。
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。
(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、真球状からラグ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。
上記のように、粒径分布がシャープで帯電特性等の均質なトナーを用いれば、粒子のバラツキが少ないことにより現像容器内での帯電不均一性が解消される。
従って、気流の有無にかかわらずトナー飛散しやすいトナーの数が減少するので、従来のトナーに比べてトナー飛散量を低減させることができる。
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、真球状からラグ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。
上記のように、粒径分布がシャープで帯電特性等の均質なトナーを用いれば、粒子のバラツキが少ないことにより現像容器内での帯電不均一性が解消される。
従って、気流の有無にかかわらずトナー飛散しやすいトナーの数が減少するので、従来のトナーに比べてトナー飛散量を低減させることができる。
このようにトナーの改良によりそもそも飛散しやすいトナーの発生を低減させ、なお飛散するトナーに対しては、前述のような排気機構による気流制御により飛散を防止する。
こうして従来に比して非常にトナー飛散の発生しにくい現像装置を得ることができるとともに、飛散したトナーによる画像の汚れや機内の汚れを防止することが出来るので、良好な画像が得られ、メンテナンス性に優れた画像形成装置を提供することが可能になる。
こうして従来に比して非常にトナー飛散の発生しにくい現像装置を得ることができるとともに、飛散したトナーによる画像の汚れや機内の汚れを防止することが出来るので、良好な画像が得られ、メンテナンス性に優れた画像形成装置を提供することが可能になる。
以上、本実施形態によれば、少なくともトナーを含む現像剤を収容するとともに像担持体である感光体ドラム1との対向部に第1の開口である開口部50aを有する現像容器であるケース50と、ケース50内の現像剤を担持して回転により感光体ドラム1との対向部まで搬送する現像剤担持体である現像ローラ51と、現像ローラ51に対し平行に設置され、現像ローラ長手方向に現像剤を搬送すると共に、現像ローラ51へ現像剤を供給する現像剤供給搬送部材である搬送スクリュ55と、開口部50a以外にケース50に設けられたケース50外部と連通する第2の開口である開口部50bと、開口部50bに設けられトナーを捕集するフィルタ部材であるフィルタ61と、上記対向部を通過した現像ローラ51とケース50との隙間からケース50内に気体が流入し、その流入した気体が上記第2の開口からケース50外部へ排出されるように形成した気流経路50cとを備えた現像装置5において、少なくとも、現像ローラ51の回転軸を中心に開口部50aの現像ローラ回転方向下流側の縁を形成するケース50の箇所から現像ローラ回転方向下流側に向かう所定の角度範囲内αにおけるケース50と現像ローラ51との対向箇所の間隔が、現像ローラ長手方向と直交する方向では一定であり、且つ、現像ローラ長手方向では搬送スクリュ55の現像剤搬送方向下流側から現像剤搬送方向上流側へ向かうに従って狭くしている。すなわち、上記現像剤搬送方向下流側から上記現像剤搬送方向上流側に向かうに従ってケース50と現像ローラ51との間に形成される気流経路のケース50と現像ローラ51とが対向する方向の断面積が小さくなっている。これにより、気流経路入り口から装置内に向かって流れる気流の流速が、上記現像剤搬送方向下流側から上記現像剤搬送方向上流側へ向かうに従って速くなる。そのため、装置内に流入した気流は流速の遅い上記現像剤搬送方向下流側から流速の速い上記現像剤搬送方向上流側に引き寄せられる。つまり、装置内に流入した気流が上記現像剤搬送方向上流側に偏るので上記現像剤搬送方向上流側の気流の流量が多くなり上記現像剤搬送方向上流側の気流を強くすることができる。ここで、現像ローラ51上には現像剤が担持されるので、上記対向箇所の間隔を狭くできる量にも制限がある。そのため、単に現像ローラ長手方向全体にわたって上記間隔を同じ大きさで狭くし現像ローラ長手方向全体で装置内に流入した気流の流速を速くしただけでは、上記現像剤搬送方向上流側の気流をトナー飛散を抑制できるほどに強くできない恐れがある。本実施形態の現像装置5では、単に現像ローラ長手方向全体にわたって上記間隔を同じ大きさで狭くした場合よりも、上記現像剤搬送方向上流側に気流が偏り流量が多くなる分さらに上記現像剤搬送方向上流側の気流を強くすることができる。よって、現像ローラ長手方向全体にわたって上記間隔を同じ大きさで狭くした場合よりも、装置内の上記現像剤搬送方向上流側から装置外にトナーが飛散するのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、上述したような上記角度範囲内αのケース50と現像ローラ51との間に形成される空間が広い現像装置5において、現像ローラ51に内蔵され、現像ローラ51の表面で現像剤を現像ローラ長手方向にわたって穂立ちさせる1つ以上の磁性部材である磁極を有し、上記角度範囲内αの上記気流経路50cに気体が流入する気流経路入口近傍のケース50と現像ローラ51とが対向する範囲内に上記磁極であるP2極などを1つ以上を設けており、少なくとも上記範囲内におけるケース50と現像ローラ51との間隔が、P2極によって現像ローラ51上で穂立ちした現像剤とケース50とが接触する距離であり、現像ローラ51上で穂立ちした現像剤とケース50とが接触し続ける気流経路入口近傍の上記対向する範囲は、現像ローラ長手方向における搬送スクリュ55の現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像ローラ回転方向下流側に向かって広くなっている。これにより、気流経路の入口近傍は上記穂立ちした現像剤によりシールされるので、装置内から装置外へトナーが飛散するのを抑制することができる。また、上記対向する範囲を、現像ローラ長手方向の搬送スクリュ55による現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像ローラ回転方向下流側に向かって広くなっているのでシールされる区間が長くなり、上記現像剤搬送方向上流側でのシール性が強くなって、上記現像剤搬送方向下流側よりも浮遊現像剤が多い上記現像剤搬送方向上流側の装置内から装置外へトナーが飛散するのをより抑制することができる。
また、本実施形態によれば、少なくともトナーを含む現像剤を収容するとともに像担持体である感光体ドラム1との対向部に第1の開口である開口部50aを有する現像容器であるケース50と、ケース50内の現像剤を担持して回転により感光体ドラム1との対向部まで搬送する現像剤担持体である現像ローラ51と、現像ローラ51に内蔵され、現像ローラ51の表面で現像剤を現像ローラ長手方向にわたって穂立ちさせる1つ以上の磁性部材である磁極と、開口部50a以外にケース50に設けられたケース50外部と連通する第2の開口である開口部50bと、開口部50bに設けられトナーを捕集するフィルタ部材であるフィルタ61と、上記対向部を通過した現像ローラ51とケース50との隙間からケース50内に気体が流入し、その流入した気体が開口部50bからケース50外部へ排出されるように形成した気流経路50cとを備えた現像装置5において、上記気流経路50cに気体が流入する気流経路入口近傍のケース50と現像ローラ51とが対向する範囲内に上記磁極であるP2極などを1つ以上を設け、少なくとも上記範囲内におけるケース50と現像ローラ51との間隔が、P2極によって現像ローラ上に穂立ちした現像剤とケース50とが接触する距離であり、現像ローラ51上で穂立ちした現像剤とケース50とが接触し続ける気流経路入口近傍の上記対向する範囲は、現像ローラ長手方向における搬送スクリュ55の現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像ローラ回転方向下流側に向かって広くなっている。これにより、気流経路入口近傍のケース50と現像ローラ51とが対向する範囲内に設けた上記磁性部材によって現像ローラ上で穂立ちした現像剤により、上記範囲内におけるケース50と現像ローラ51との隙間をシールすることができる。これにより、気流経路の入口近傍は上記穂立ちした現像剤によりシールされるので、ケース50内部からケース50外部へ現像剤が噴き出すのを抑制することができる。また、上記対向する範囲を、現像ローラ長手方向の搬送スクリュ55による現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像ローラ回転方向下流側に向かって広くなっているのでシールされる区間が長くなり、上記現像剤搬送方向上流側でのシール性が強くなって、上記現像剤搬送方向下流側よりも浮遊現像剤が多い上記現像剤搬送方向上流側の装置内から装置外へトナーが飛散するのをより抑制することができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも感光体ドラム1と現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジおいて、上記現像手段とし本発明の現像装置5を用いることにより、現像ローラ長手方向端部から気体が噴出することでトナー飛散が生じてしまうのを抑制でき、且つ、メンテナンス性の向上を図ることができる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する感光体ドラム1と、感光体ドラム1に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置である複写機において、上記現像手段として本発明の現像装置5を用いることにより、現像装置5から複写機内にトナーが飛び散るのを抑制することができ、良好な画像形成を行うことができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも感光体ドラム1と現像装置5とを一体に支持し、複写機本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを備えた複写機において、本実施形態のプロセスカートリッジを用いることにより、現像装置5などのメンテナンス性の向上を図ることができ、且つ、現像装置5から複写機内にトナーが飛び散るのを抑制することができ、良好な画像形成を行うことができる。
また、本実施形態によれば、現像装置5で用いられる現像剤のトナーは、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られるトナーである。これにより、粒径分布がシャープで帯電特性等の均質なトナーを用い、粒子のバラツキが少ないことによりケース50内での帯電不均一性が解消し、現像装置5からのトナーの噴出を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーにおいて、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られたトナーを用いる。これにより、粒径分布がシャープで帯電特性等の均質なトナーを用い、粒子のバラツキが少ないことによりケース50内での帯電不均一性が解消する。よって、ケース50内の気流の有無にかかわらずトナー飛散し易いトナーの数が減少するので、従来のトナーに比べてトナー飛散量を低減させることができる。
また、本実施形態によれば、上述したような上記角度範囲内αのケース50と現像ローラ51との間に形成される空間が広い現像装置5において、現像ローラ51に内蔵され、現像ローラ51の表面で現像剤を現像ローラ長手方向にわたって穂立ちさせる1つ以上の磁性部材である磁極を有し、上記角度範囲内αの上記気流経路50cに気体が流入する気流経路入口近傍のケース50と現像ローラ51とが対向する範囲内に上記磁極であるP2極などを1つ以上を設けており、少なくとも上記範囲内におけるケース50と現像ローラ51との間隔が、P2極によって現像ローラ51上で穂立ちした現像剤とケース50とが接触する距離であり、現像ローラ51上で穂立ちした現像剤とケース50とが接触し続ける気流経路入口近傍の上記対向する範囲は、現像ローラ長手方向における搬送スクリュ55の現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像ローラ回転方向下流側に向かって広くなっている。これにより、気流経路の入口近傍は上記穂立ちした現像剤によりシールされるので、装置内から装置外へトナーが飛散するのを抑制することができる。また、上記対向する範囲を、現像ローラ長手方向の搬送スクリュ55による現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像ローラ回転方向下流側に向かって広くなっているのでシールされる区間が長くなり、上記現像剤搬送方向上流側でのシール性が強くなって、上記現像剤搬送方向下流側よりも浮遊現像剤が多い上記現像剤搬送方向上流側の装置内から装置外へトナーが飛散するのをより抑制することができる。
また、本実施形態によれば、少なくともトナーを含む現像剤を収容するとともに像担持体である感光体ドラム1との対向部に第1の開口である開口部50aを有する現像容器であるケース50と、ケース50内の現像剤を担持して回転により感光体ドラム1との対向部まで搬送する現像剤担持体である現像ローラ51と、現像ローラ51に内蔵され、現像ローラ51の表面で現像剤を現像ローラ長手方向にわたって穂立ちさせる1つ以上の磁性部材である磁極と、開口部50a以外にケース50に設けられたケース50外部と連通する第2の開口である開口部50bと、開口部50bに設けられトナーを捕集するフィルタ部材であるフィルタ61と、上記対向部を通過した現像ローラ51とケース50との隙間からケース50内に気体が流入し、その流入した気体が開口部50bからケース50外部へ排出されるように形成した気流経路50cとを備えた現像装置5において、上記気流経路50cに気体が流入する気流経路入口近傍のケース50と現像ローラ51とが対向する範囲内に上記磁極であるP2極などを1つ以上を設け、少なくとも上記範囲内におけるケース50と現像ローラ51との間隔が、P2極によって現像ローラ上に穂立ちした現像剤とケース50とが接触する距離であり、現像ローラ51上で穂立ちした現像剤とケース50とが接触し続ける気流経路入口近傍の上記対向する範囲は、現像ローラ長手方向における搬送スクリュ55の現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像ローラ回転方向下流側に向かって広くなっている。これにより、気流経路入口近傍のケース50と現像ローラ51とが対向する範囲内に設けた上記磁性部材によって現像ローラ上で穂立ちした現像剤により、上記範囲内におけるケース50と現像ローラ51との隙間をシールすることができる。これにより、気流経路の入口近傍は上記穂立ちした現像剤によりシールされるので、ケース50内部からケース50外部へ現像剤が噴き出すのを抑制することができる。また、上記対向する範囲を、現像ローラ長手方向の搬送スクリュ55による現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像ローラ回転方向下流側に向かって広くなっているのでシールされる区間が長くなり、上記現像剤搬送方向上流側でのシール性が強くなって、上記現像剤搬送方向下流側よりも浮遊現像剤が多い上記現像剤搬送方向上流側の装置内から装置外へトナーが飛散するのをより抑制することができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも感光体ドラム1と現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジおいて、上記現像手段とし本発明の現像装置5を用いることにより、現像ローラ長手方向端部から気体が噴出することでトナー飛散が生じてしまうのを抑制でき、且つ、メンテナンス性の向上を図ることができる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する感光体ドラム1と、感光体ドラム1に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置である複写機において、上記現像手段として本発明の現像装置5を用いることにより、現像装置5から複写機内にトナーが飛び散るのを抑制することができ、良好な画像形成を行うことができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも感光体ドラム1と現像装置5とを一体に支持し、複写機本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを備えた複写機において、本実施形態のプロセスカートリッジを用いることにより、現像装置5などのメンテナンス性の向上を図ることができ、且つ、現像装置5から複写機内にトナーが飛び散るのを抑制することができ、良好な画像形成を行うことができる。
また、本実施形態によれば、現像装置5で用いられる現像剤のトナーは、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られるトナーである。これにより、粒径分布がシャープで帯電特性等の均質なトナーを用い、粒子のバラツキが少ないことによりケース50内での帯電不均一性が解消し、現像装置5からのトナーの噴出を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーにおいて、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られたトナーを用いる。これにより、粒径分布がシャープで帯電特性等の均質なトナーを用い、粒子のバラツキが少ないことによりケース50内での帯電不均一性が解消する。よって、ケース50内の気流の有無にかかわらずトナー飛散し易いトナーの数が減少するので、従来のトナーに比べてトナー飛散量を低減させることができる。
1 感光体ドラム
5 現像装置
6 作像部
50 ケース
50a 開口部
50b 開口部
50c 気流経路
51 現像ローラ
55 搬送スクリュ
56 搬送スクリュ
58 側壁としての壁部
61 フィルタ
5 現像装置
6 作像部
50 ケース
50a 開口部
50b 開口部
50c 気流経路
51 現像ローラ
55 搬送スクリュ
56 搬送スクリュ
58 側壁としての壁部
61 フィルタ
Claims (8)
- 少なくともトナーを含む現像剤を収容するとともに像担持体との対向部に第1の開口を有する現像容器と、
該現像容器内の現像剤を担持して回転により像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に対し平行に設置され、現像剤担持体長手方向に現像剤を搬送すると共に、該現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給搬送部材と、
前記第1の開口以外に前記現像容器に設けられた現像容器外部と連通する第2の開口と、
該第2の開口に設けられ前記トナーを捕集するフィルタ部材と、
前記対向部を通過した前記現像剤担持体と前記現像容器との隙間から現像容器内に気体が流入し、その流入した気体が前記第2の開口から現像容器外部へ排出されるように形成した気流経路とを備えた現像装置において、
少なくとも、前記現像剤担持体の回転軸を中心に前記第1の開口の現像剤担持体回転方向下流側の縁を形成する前記現像容器の箇所から現像剤担持体回転方向下流側に向かう所定の角度範囲内における該現像容器と該現像剤担持体との対向箇所の間隔が、現像剤担持体長手方向と直交する方向では一定であり、且つ、現像剤担持体長手方向では現像剤供給搬送部材の現像剤搬送方向下流側から現像剤搬送方向上流側へ向かうに従って狭くしたことを特徴とする現像装置。 - 少なくともトナーを含む現像剤を収容するとともに像担持体との対向部に第1の開口を有する現像容器と、
該現像容器内の現像剤を担持して回転により像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に対し平行に設置され、現像剤担持体長手方向に現像剤を搬送すると共に、該現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給搬送部材と、
該現像剤担持体に内蔵され、該現像剤担持体の表面で現像剤を現像剤担持体長手方向にわたって穂立ちさせる1つ以上の磁性部材と、
前記第1の開口以外に前記現像容器に設けられた現像容器外部と連通する第2の開口と、
該第2の開口に設けられ前記トナーを捕集するフィルタ部材と、
前記対向部を通過した前記現像剤担持体と前記現像容器との隙間から現像容器内に気体が流入し、その流入した気体が前記第2の開口から現像容器外部へ排出されるように形成した気流経路とを備えた現像装置において、
該気流経路に気体が流入する気流経路入口近傍の前記現像容器と前記現像剤担持体とが対向する範囲内に前記磁性部材を1つ以上を設け、
少なくとも該範囲内における該現像容器と該現像剤担持体との間隔が、該磁性部材によって現像剤担持体上で穂立した現像剤と該現像容器とが接触する距離であり、
現像剤担持体上で穂立ちした現像剤と該現像容器とが接触し続ける該気流経路入口近傍の該対向する範囲は、現像剤担持体長手方向における前記現像剤供給搬送部材の現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像剤担持体回転方向下流側に向かって広いことを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記現像剤担持体に内蔵され、該現像剤担持体の表面で現像剤を現像剤担持体長手方向にわたって穂立ちさせる1つ以上の磁性部材を有し、
上記角度範囲内の上記気流経路に気体が流入する気流経路入口近傍の上記現像容器と前記現像剤担持体とが対向する範囲内に該磁性部材を1つ以上を設けており、
少なくとも該範囲内における該現像容器と該現像剤担持体との間隔が、該磁性部材によって現像剤担持体上で穂立ちした現像剤と該現像容器とが接触する距離であり、
該現像剤担持体上で穂立ちした現像剤と該現像容器とが接触し続ける前記気流経路入口近傍の該対向する範囲は、現像剤担持体長手方向における上記現像剤供給部材の現像剤搬送方向下流側よりも現像剤搬送方向上流側のほうが現像剤担持体回転方向下流側に向かって広いことを特徴とする現像装置。 - 少なくとも像担持体と現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジおいて、
該現像手段として、請求項1、2または3の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像を担持する像担持体と、該像担持体に担持された潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
該現像手段として、請求項1、2または3の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 少なくとも像担持体と現像手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、
該プロセスカートリッジとして、請求項4のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5または6の画像形成装置において、上記現像装置で用いられる現像剤のトナーは、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伸張反応の少なくとも一方を行っ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。
- 電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーにおいて、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伸張反応の少なくとも一方を行って得られるものであることを特徴とするトナー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008058997A JP2009216848A (ja) | 2008-03-10 | 2008-03-10 | 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及びトナー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008058997A JP2009216848A (ja) | 2008-03-10 | 2008-03-10 | 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及びトナー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009216848A true JP2009216848A (ja) | 2009-09-24 |
Family
ID=41188803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008058997A Withdrawn JP2009216848A (ja) | 2008-03-10 | 2008-03-10 | 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及びトナー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009216848A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011170288A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Ricoh Co Ltd | 現像装置及び画像形成装置 |
JP2012189787A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Ricoh Co Ltd | 現像装置および画像形成装置 |
EP2947516A1 (en) | 2014-05-22 | 2015-11-25 | Ricoh Company, Ltd. | Developing device, and image forming apparatus and process cartridge incorporating same |
JP2019124851A (ja) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | 株式会社リコー | 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 |
-
2008
- 2008-03-10 JP JP2008058997A patent/JP2009216848A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011170288A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Ricoh Co Ltd | 現像装置及び画像形成装置 |
JP2012189787A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Ricoh Co Ltd | 現像装置および画像形成装置 |
EP2947516A1 (en) | 2014-05-22 | 2015-11-25 | Ricoh Company, Ltd. | Developing device, and image forming apparatus and process cartridge incorporating same |
US9921541B2 (en) | 2014-05-22 | 2018-03-20 | Ricoh Company, Ltd. | Developing device, and image forming apparatus and process cartridge incorporating same |
JP2019124851A (ja) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | 株式会社リコー | 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 |
JP7015469B2 (ja) | 2018-01-18 | 2022-02-03 | 株式会社リコー | 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4815402B2 (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP5382499B2 (ja) | 粉体搬送装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ | |
JP4695542B2 (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP5418895B2 (ja) | 現像装置、並びに、これを備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジ | |
JP4790676B2 (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP4859702B2 (ja) | 現像装置、画像形成装置 | |
JP5168776B2 (ja) | 画像形成装置および複数で一組のプロセスカートリッジ | |
JP5098022B2 (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 | |
JP2007127944A (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP2010197712A (ja) | クリーニング装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 | |
JP2007047392A (ja) | 画像形成装置 | |
JP4806542B2 (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP2009216848A (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及びトナー | |
JP5434099B2 (ja) | 現像装置及び画像形成装置 | |
JP2009008826A (ja) | 現像装置、キャリア、トナー、現像剤、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP2005121760A (ja) | クリーニング装置および画像形成装置 | |
JP2008197592A (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP5370830B2 (ja) | 現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ | |
JP2009020276A (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP2009222944A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2009092710A (ja) | 潤滑剤塗布装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 | |
JP2006235005A (ja) | 一成分現像装置及びプロセスカートリッジ | |
JP2009265514A (ja) | 粉体搬送装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP2009271410A (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 | |
JP5598781B2 (ja) | 粉体搬送装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110510 |