JP4863617B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
脂肪酸金属塩等の潤滑剤を棒状に成型した固形潤滑剤を設置し、この固形潤滑剤と感光体の両方に当接するようにブラシローラを備えるものである。この塗布手段によれば、ブラシローラが回転駆動することにより、固形潤滑剤がブラシローラの摺擦により削られて粉体となってブラシローラのブラシ繊維に付着し、そのブラシローラに付着した粉体状の潤滑剤が感光体の表面に塗布されるようになっている。
したがって、感光体表面に適切な量の潤滑剤を塗布することが重要である。そのため、潤滑剤塗布装置においては、特許文献1、2のように潤滑剤を塗布するブラシローラの繊維の密度を規定したり、固形潤滑剤をブラシローラ側に加圧する加圧部材を設けてその加圧力を規定したり、ブラシローラの感光体表面への食い込み量等を規定した提案がなされている。
フィルミングの対策としては、ステアリン酸亜鉛を潤滑剤として感光体表面に塗布することが効果的である。ただし、新品の感光体ユニットの場合等、潤滑剤の新品時は、表面部分がスキン層に覆われている状態で、ブラシローラによって削れにくく、潤滑剤の供給量が不足してフィルミングを引き起こすという問題点がある。潤滑剤とブラシローラの加圧力を上げると、初期の塗布量不足は解消されるが、経時で塗布両過多となり、帯電ローラ汚れ、廃トナーの流動性低下による詰まり、潤滑剤の寿命低下の問題が発生する。
特許文献4には固形状の潤滑剤を像担持体表面に塗布することにより摩擦係数μを一定の値に保つ方式について記載されているが、本発明は、さらに、上記の問題点に対応する潤滑剤塗布装置を提供するものである。
本発明の塗布装置では、塗布装置内に収納された潤滑剤と、潤滑剤を像担持体に塗布する塗布ローラとを備え、被塗布面に潤滑剤を塗布する塗布装置において、前記潤滑剤は、塗布装置内に収納される際に、予め塗布ローラとの当接面である表面を削り落として表面部分のスキン層を除去することを特徴とする。
本発明の塗布装置では、さらに、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を用いていることを特徴とする。
本発明の塗布装置では、さらに、現像剤トナーに1次粒子の平均径が80〜300nmのシリカを添加していることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置と、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、前記塗布装置または前記プロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、さらに、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ないし1.40の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、さらに、平均円形度が0.93ないし1.00の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、さらに、SF−1が100ないし180であって、SF−2が100ないし180の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、さらに、外観形状がほぼ球形状であって、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。
本発明の画像形成装置では、さらに、少なくとも、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、離型剤とを有機溶媒中にそれぞれ溶解又は分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーを用いることを特徴とする。
また、前記潤滑剤は、塗布装置内に収納される際に、予め塗布ローラとの当接面の表面を削り落としていることで、新品の潤滑剤であっても装着当初から所定の潤滑剤供給量を確保することができ、プロセスカートリッジの交換の際でもフィルミングの発生を防止することにより、常時良好な画像を提供する事が可能となる。
その転写ベルト31の上側の面に、画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dにそれぞれ設けられている感光体5が接触するように配置している。そして、その画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置10A、10B、10C、10Dを配置している。
画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dは、同一の構成をしたユニットであり、画像形成ユニット2Aはマゼンタ色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Bはシアン色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Cはイエロー色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Dはブラック色に対応する画像を形成する。
書込みユニット6は、各色毎に用意されたレーザダイオード(LD)方式の4つの光源と、6面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の航路に配置されたfθレンズ、長尺シリンドルカルレンズ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザー光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体5上に照射される。
両面ユニット7は、対をなす搬送ガイド板45a、45bと、対をなす複数(この例では4組)の搬送ローラ46とからなり、転写紙の両面に画像を形成する両面画像形成モード時には、片面に画像が形成されて反転ユニット8の反転搬送路54に搬送されてスイッチバック搬送された転写紙を受入れて、それを給紙部に向けて搬送する。
転写ベルト31と反転ユニット8との間には、画像が転写された転写紙の画像を定着する定着装置9が設けられている。その定着装置9の転写紙搬送方向下流側には、反転排紙路20を分岐させて形成し、そこに搬送した転写紙を排紙ローラ対25により排紙トレイ26上に排出可能にしている。
また、装置本体1の下部には、上下2段にサイズの異なる転写紙を収納可能な給紙カセット11、12を、それぞれ配設している。さらに、装置本体1の右側面には、手差しトレイ13を矢示B方向に開閉可能に設け、その手差しトレイ13を開放することにより、そこから手差し給紙ができるようにしている。
以後の画像形成では、上述した画像形成プロセスが繰り返されるが、感光体5上に形成される潤滑剤の膜は非常に薄いために帯電装置14による帯電を阻害することない。その後、感光体5上に再度現像されたトナー像は、転写ベルト31に吸着した状態の転写紙に転写される。
キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は20〜65μm、好ましくは30〜60μm程度が適当である。キャリア被覆層形成に使用される樹脂は、スチレン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物、共重合体を用いることができる。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
感光体5は、光導電性を有するアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の非晶質金属、あるいは、ビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。環境問題及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物を用いたOPC感光体が好ましい。
帯電装置14は、コロナ方式、ローラ方式、ブラシ方式、ブレード方式のいずれであってもよく、ここでは、ローラ方式の帯電装置14を示す。帯電装置14は、帯電ローラ141、帯電ローラ141を清掃するために当接されている帯電ローラクリーニングブラシ142、帯電ローラ141に接続される図示しない電源を備える。帯電ローラ141に高電圧を印加して、感光体5の表面を一様に帯電するものである。
固形潤滑剤162としては、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレイン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類を用いることができるが、この中でも、ステアリン酸亜鉛がもっとも好ましい。
また、潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等を粉体にしたものを固形成形体に塗り込んで潤滑剤成形体としてもよい。
ブラシローラ161は、回転駆動することによって固形潤滑剤等の潤滑剤成形体162を削り取り、微粒子化した潤滑剤を感光体5表面に供給する。その後、感光体5表面とクリーニングブレード151との接触により、潤滑剤は引き延ばされて薄膜状になり、感光体5表面の摩擦係数を低下させる。ブラシローラ161の回転方向は、感光体との当接位置では、同方向に回転している。
前述したように、クリーニング性の向上のために、トナーに無機微粒子を添加することが行われている。無機微粒子の種類について詳しくは後述するが、この無機微粒子が感光体表面にフィルミングして画像不良となる問題がある。
無機微粒子としては、特に1次粒子の平均径が80〜300nmのシリカが好ましく用いられる。いわゆるダム効果により残留トナーのクリーニング性を向上させることができるからである。しかし、前述の様に、添加したシリカが感光体5の表面にフィルミングするという不具合が生じることがある。
これに対してステアリン酸亜鉛を潤滑剤として感光体表面に塗布することが効果的であるが、新品の感光体ユニットの場合等、固形潤滑剤162の新品時は、表面部分がスキン層に覆われている状態で、ブラシローラ161によって削れにくく、潤滑剤の供給量が不足してフィルミングを引き起こすという問題点があった。
本発明では、上記問題点を解決するべく固形潤滑剤162とブラシローラ161との当接部に固形潤滑剤162の角部を含んでいることを特徴としている。これにより、従来のようにブラシローラ161を固形潤滑剤162の平面部に当接させた場合に比べて固形潤滑剤162の表面部分のスキン層が削れやすくなり、新品時から感光体5にステアリン酸亜鉛を十分に供給でき、フィルミングを防止できる。
表1に、固形潤滑剤162をブラシローラ161に対して平面部で当接させた場合と、角部で当接させた場合とを比較した実験結果を示す。
これにより、固形潤滑剤162の新品時においても、表面部分のスキン層が除去されているため、ブラシローラ161によって削れにくいということがなく、新品時から感光体5にステアリン酸亜鉛を十分に供給でき、フィルミングを防止できる。
図3に、新品の固形潤滑剤162において、画像形成運転時に感光体5の摩擦係数μがどのように変化するかを、スキン層を除去したものと除去しないものとで比較した実験結果を示す。図3において、新品のユニットは通紙を始めると、AC帯電、トナーの添加剤、紙粉の影響で感光体5表面のμが上昇する。固形潤滑剤162の塗布によりステアリン酸亜鉛の供給が多くなってくるとμは下がってくる。このμの上昇分が大きいとフィルミングの発生が頻発する。図3で分かるように予めスキン層を除去したものは、μの上昇が抑えられ、より少ない通紙枚数で摩擦係数μが規定値の0.3となり、フィルミングの発生を防止することができる。
上記液状の形成材料としては、例えば、ウレタンゴム用プレポリマーおよび硬化剤を主成分とするものが用いられる。ウレタンゴム用プレポリマーは、ポリイソシアネートとポリオールとを部分的に重合して得られるものである。
また、プロセスカートリッジ化することにより、メンテナンスの面で有利であり、感光体5、潤滑剤塗布装置16、クリーニング装置15、帯電装置14、現像装置10等に起因した故障を起こした場合、カートリッジを交換するだけで、早期に原状回復させることができるため、サービス時間を短縮することが可能になる。また、感光体5のクリーニング性を良好にすることにより、プロセスカートリッジの高寿命化に大きく寄与する。
ここで、感光体5の摩擦係数は以下のように、オイラーベルト方式にて測定した。図4は、感光体5の摩擦係数の測定方法を説明するための図である。この場合、ベルトとして中厚の上質紙を紙すきが長手方向になるようにして感光体5のドラム円周1/4に張架し、ベルトの一方に例えば0.98N(100gr)の荷重を掛け、他方にフォースゲージを設置してフォースゲージを引っ張り、ベルトが移動した時点での荷重を読み取って、摩擦係数μ=2/π×ln(F/0.98)(但し、μ:静止摩擦係数、F:測定値)に代入して算出する。なお、この画像形成装置100における感光体5の摩擦係数は、画像形成によって定常状態になったときの値をいう。これは、感光体5の摩擦係数は、画像形成装置100に配設される他の装置の影響を受けるために、画像形成直後の摩擦係数の値から変化する。しかし、A4版記録紙で1,000枚程度の画像形成により摩擦係数の値はほぼ一定の値となる。したがって、ここにいう摩擦係数とは、この定常状態における一定になったときの摩擦係数をいう。
従って、本発明のクリーニング装置15により、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感光体5表面をクリーニングすることができる。すなわち、感光体5上の残存トナーは、先ずトナー除去手段を兼ね備えるブラシローラ161によって回収され、その後、ブラシローラ161によって感光体5表面に固形潤滑剤162が塗布され感光体5表面の摩擦係数は低下させられて、最終的にクリーニングブレード151によって残存するトナーがせき止められて掻き取られ除去される。感光体5表面にダメージを与えることなく、効率的にクリーニングを行うことができる。
図5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。
また、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100/4πを乗じた値である。
SF−2={(PERI)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。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体5との接触合点接触になるために、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5との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。一方、先にも述べたように、球形トナーはブレード方式のクリーニングではクリーニング不良を起こしやすいが、本発明のクリーニング装置15により良好なクリーニングを行うことができる。尚、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ため、SF−1とSF−2は180を越えない方が好ましい。
図6は、本発明のトナーの形状を模式的に示す図である。図6において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)(図6(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図6(c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
本発明の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指す。
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。
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。
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。
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。
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)、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。
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。
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、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。
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、バインダ樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2μmであることが好ましく、特に5×10−3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10−2μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
(トナーの製造方法)
1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
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。
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。
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。
このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。例えばビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等の樹脂が挙げられる。樹脂微粒子の平均粒径は5〜200nm、好ましくは20〜300nmである。
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。
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。
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。
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、真球状から紡錘形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。
2 画像形成ユニット
21 プロセスカートリッジ
3 転写装置
31 転写ベルト
5 感光体(像担持体)
6 露光装置
7 両面ユニット
8 反転ユニット
9 定着装置
10 現像装置
11、12 給紙カセット
13 手差しトレイ
14 帯電装置
141 帯電ローラ
142 帯電ローラクリーニングブラシ
15 クリーニング装置
151 クリーニングブレード
152 ブレード加圧スプリング
153 ブレード回動支点
154 クリーニングブレード支持体
155 廃トナー回収コイル
158 ブラシ状ローラスクレーパー
16 潤滑剤塗布装置
161 ブラシローラ
162 固形潤滑剤(潤滑剤成形体)
163 バー加圧スプリング
20 反転排紙路
25 ローラ対
26 排紙トレイ
45a、45b 搬送ガイド板
46 搬送ローラ
55、56 分離給紙部
58 紙吸着ローラ
59 レジストローラ対
Claims (12)
- 塗布装置内に収納された潤滑剤と、
潤滑剤を像担持体に塗布する塗布ローラとを備え、
被塗布面に潤滑剤を塗布する塗布装置において、
前記潤滑剤は、塗布装置内に収納される際に、予め塗布ローラとの当接面である表面を削り落として表面部分のスキン層を除去する
ことを特徴とする塗布装置。 - 請求項1に記載の塗布装置において、
前記塗布ローラは、繊維状のブラシを有する塗布ローラである
ことを特徴とする塗布装置。 - 請求項1または2に記載の塗布装置において、
前記塗布装置は、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛を用いている
ことを特徴とする塗布装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の塗布装置において、
前記塗布装置は、現像剤トナーに1次粒子の平均径が80〜300nmのシリカを添加している
ことを特徴とする塗布装置。 - 潜像を形成する像担持体と、
少なくとも、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、
像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置と から選択されるプロセス装置とを備えるプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、請求項1ないし4のいずれかに記載の塗布装置を備える
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像を形成する像担持体と、
像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し潜像を書き込む露光装置と、
像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、
像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置と、
像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、
記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置と を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項1ないし4のいずれかに記載の塗布装置または請求項5に記載のプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、像担持体の摩擦係数μをオイラーベルト方式により測定された値で0.3以下にする
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6または7に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、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ないし1.40の範囲にあるトナーを用いる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6ないし8のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、平均円形度が0.93ないし1.00の範囲にあるトナーを用いる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6ないし9のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、SF−1が100ないし180であって、SF−2が100ないし180の範囲にあるトナーを用いる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6ないし10のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、外観形状がほぼ球形状であって、
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
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6ないし11のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、少なくとも、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、離型剤とを有機溶媒中にそれぞれ溶解又は分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られる
ことを特徴とする画像形成装置。
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