JP5101797B2 - Process cartridge having lubricant application means and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の静電複写プロセスにおける像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。 The present invention is a copying machine, a facsimile, in which relates to a process cartridge and an image forming equipment comprising a lubricant applying means for applying a lubricant to the image bearing member in the electrostatic copying process such as a printer.
静電複写プロセスを利用した画像形成装置では、プリントされる画像の更なる高画質化が要望されている。この高画質化の流れの中で、潜像を可視化するトナー側の改良としては、高精細画像を形成するために高円形化、小粒径化が進められている。具体的には、粉砕法により製造された粉砕トナーでは、これらの特性に対して限界があるので、高円形化、小粒径化がし易い懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法により製造された重合トナーを用いるものが多くなってきている。 In an image forming apparatus using an electrostatic copying process, there is a demand for higher image quality of printed images. In this trend of improving the image quality, as the improvement on the toner side for visualizing the latent image, higher circularity and smaller particle size are being promoted in order to form a high-definition image. Specifically, since the pulverized toner manufactured by the pulverization method has a limit to these characteristics, it is possible to use a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, or a dispersion polymerization method that can easily increase the circularity and reduce the particle size. An increasing number of products use polymerized toner produced.
ところが、高円形化されたトナーはクリーニング性が悪いことで知られている。従来、粉砕トナーを用いた場合のクリーニング手段としては、トナー像担持体としての感光体表面にクリーニングブレードを摺擦させて、クリーニングブレードのエッジにて感光体表面よりトナーを掻き取るものが用いられている。高円形化されたトナーは、このクリーニングブレードのエッジに引っかからずに転がってクリーニングブレードをすり抜けやすくなっているため、クリーニング性が悪いと考えられる。このような高円形化されたトナーを良好にクリーニングするために、感光体表面に潤滑剤を塗布し、感光体の摩擦係数を下げ、感光体とトナーとの摩擦を低減して感光体よりトナーを掻き取りやすくする方法が知られている。 However, high-circular toner is known to have poor cleaning properties. Conventionally, as a cleaning means in the case of using pulverized toner, a cleaning means that scrapes the cleaning blade from the surface of the photosensitive member at the edge of the cleaning blade by rubbing the cleaning blade on the surface of the photosensitive member as a toner image carrier is used. ing. The highly rounded toner rolls without being caught by the edge of the cleaning blade and easily passes through the cleaning blade, so that the cleaning property is considered to be poor. In order to clean such highly rounded toner well, a lubricant is applied to the surface of the photosensitive member, the friction coefficient of the photosensitive member is lowered, and the friction between the photosensitive member and the toner is reduced to reduce the toner from the photosensitive member. There are known methods for making it easier to scrape off.
また、感光体の表面に摺擦させているクリーニングブレードによる加圧により、経時でトナーやトナー外添剤やNOxなどの放電生成物の感光体への付着(フィルミング)がおこってしまい、異常画像が発生することがある。これを防止するためにも、感光体の摩擦係数を十分に下げることが必要であり、感光体に潤滑剤を塗布することは有効である。 Also, due to the pressure applied by the cleaning blade that is rubbed against the surface of the photoconductor, discharge products such as toner, toner external additives, and NOx adhere to the photoconductor over time. An image may occur. In order to prevent this, it is necessary to sufficiently reduce the friction coefficient of the photoconductor, and it is effective to apply a lubricant to the photoconductor.
また、感光体を帯電する方式としてコロナ方式や接触または近接帯電方式があるが、近年では環境の為、比較的オゾンが発生しにくい接触または近接帯電方式を用いるものが増えてきている。接触または近接帯電方式では、帯電均一性を高めるために交流電圧が重畳された直流電圧を印加させることが行われているが、交流電圧を重畳すると感光体表面を荒らしてしまう。このため、感光体の摩擦係数が大きくなりやすく、上記問題が顕著になってしまう。そこで、交流電圧が重畳された帯電装置を用いたものでは、感光体の摩擦係数を下げるのに潤滑剤を塗布することはさらに重要になっている。 In addition, there are a corona method and a contact or proximity charging method as a method for charging the photoconductor, but recently, due to the environment, a method using a contact or proximity charging method in which ozone is relatively difficult to generate is increasing. In the contact or proximity charging method, a DC voltage on which an AC voltage is superimposed is applied in order to improve charging uniformity. However, if the AC voltage is superimposed, the surface of the photoreceptor is roughened. For this reason, the friction coefficient of the photosensitive member tends to increase, and the above problem becomes remarkable. Therefore, in a device using a charging device on which an alternating voltage is superimposed, it is more important to apply a lubricant in order to lower the coefficient of friction of the photoreceptor.
潤滑剤を感光体に塗布する装置としては、ステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を固形状にした固形潤滑剤と、この固形潤滑剤と感光体とに同時に当接して一方向に回転するブラシロールを備えた潤滑剤塗布装置が知られている。 As a device for applying the lubricant to the photoconductor, a solid lubricant obtained by solidifying a lubricant such as zinc stearate, and a brush roll rotating in one direction while simultaneously contacting the solid lubricant and the photoconductor are provided. A provided lubricant application device is known.
潤滑剤塗布装置の一例として、特許文献1では、潤滑剤塗布装置としてブラシロールが、7.5〜15デニールのブラシ繊維を回転支持軸の周面に20000〜60000本/(インチ)2の密度で設けたものであり、かつ、前記固形潤滑剤が、鉛筆硬度でH、F、HB又はBの硬度からなるとともに前記ブラシロールに対して1.18N/m以下の圧力で当接されているものが提案されている。この潤滑剤塗布装置は、簡易な機構で固定潤滑剤の消費量(削れ量)をできる限り抑え、固形潤滑剤の塗布を長期にわたり維持させることを課題としている。 As an example of the lubricant application device, in Patent Document 1, the brush roll as the lubricant application device has a density of 20000 to 60000 pieces / (inch) 2 of 7.5 to 15 denier brush fibers on the peripheral surface of the rotation support shaft. And the solid lubricant has a pencil hardness of H, F, HB or B and is in contact with the brush roll at a pressure of 1.18 N / m or less. Things have been proposed. An object of this lubricant application apparatus is to maintain the application of solid lubricant over a long period of time by suppressing the consumption (scraping amount) of the fixed lubricant as much as possible with a simple mechanism.
上述のように、感光体表面に潤滑剤を塗布して感光体の摩擦係数を下げることで、良好なクリーニング性能の維持およびフィルミングの大幅軽減が可能になる。しかしながら、潤滑剤の塗布量が過多になると、異常画像発生や装置の短寿命化という問題が発生する。また、固形潤滑剤が硬すぎると、ブラシローラが固形潤滑剤を削る力が多く必要になる。このため、固形潤滑剤をブラシローラに押し付ける力を大きくするが、固形潤滑剤の割れやブラシの毛倒れが発生しやすくなり、適量の潤滑剤が塗布されなくなるとともに異常画像が発生することある。また、押し付ける手段として簡易な圧縮スプリングを用いる場合には、バネ定数も大きくなり、初期と経時で加圧力の差がでるため、経時で潤滑剤塗布量が変化してしまう。一方、固形潤滑剤が軟らかすぎると、機械稼動時以外でも製造時、二次加工時や搬送時、組立時に欠けや割れが発生しやすくなる。また、潤滑材塗布量が過多になりやすい。 As described above, by applying a lubricant to the surface of the photoconductor to lower the coefficient of friction of the photoconductor, it is possible to maintain good cleaning performance and greatly reduce filming. However, if the amount of lubricant applied is excessive, problems such as abnormal image generation and shortening of the service life of the apparatus occur. Further, if the solid lubricant is too hard, a large force is required for the brush roller to scrape the solid lubricant. Therefore, although the force for pressing the solid lubricant against the brush roller is increased, the solid lubricant is liable to break and the brush to fall down, so that an appropriate amount of lubricant is not applied and an abnormal image may occur. In addition, when a simple compression spring is used as the pressing means, the spring constant increases, and a difference in applied pressure is produced between the initial time and the elapsed time, so that the lubricant application amount changes with time. On the other hand, if the solid lubricant is too soft, chipping and cracking are likely to occur during manufacturing, secondary processing, transport, and assembly even when the machine is not operating. Also, the amount of lubricant applied tends to be excessive.
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、長期に渡って安定して像担持体に適量の潤滑剤を塗布することのできる潤滑剤塗布手段を備えたプロセスカートリッジ、および、画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned background, and an object of the present invention is to provide a process including a lubricant application unit capable of stably applying an appropriate amount of lubricant to an image carrier over a long period of time. A cartridge and an image forming apparatus are provided.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、トナー像を担持する像担持体と、該像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段と、該像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と、該像担持体表面との間に微小間隙を維持して近接対向配置された帯電ローラとが少なくとも一体に支持されて画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、上記潤滑剤塗布手段は、潤滑剤を固形状にした固形潤滑剤と、回転しながら該固形潤滑剤を摺擦して掻き取り該像担持体に塗布するローラ状のブラシと、該固形潤滑剤を該ブラシに押し付ける押圧手段とを備え、該ブラシが5〜15デニールのブラシ繊維を回転支持軸の周面に1平方インチ当り20000〜100000本の密度で設けたものであり、上記固形潤滑剤を上記ブラシに押し付ける力が2〜12N/mであり、該固形潤滑剤の硬さが測定試験力50mN、負荷所要時間30秒時で、負荷は0mNから30秒増加させて測定試験力になるようにしたときのマルテンス硬さで40〜70N/mm2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、請求項1のプロセスカートリッジにおいて、上記ブラシの材質がポリエステルである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または2のプロセスカートリッジにおいて、上記ブラシが絶縁性であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3のプロセスカートリッジにおいて、上記ブラシの上記像担持体に対する周速比が0.8〜1.2の範囲であ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、該像担持体表面との間に微小間隙を維持して近接対向配置された帯電ローラと、該像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、該像担持体に形成された静電潜像をトナー像化する現像装置と、該トナー像を被転写体に転写する転写装置と、該像担持体上に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置と、該像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段とを備えた画像形成装置において、上記潤滑剤塗布手段は、潤滑剤を固形状にした固形潤滑剤と、回転しながら該固形潤滑剤を摺擦して掻き取り該像担持体に塗布するローラ状ブラシと、該固形潤滑剤を該ブラシに押し付ける押圧手段とを備え、該ブラシが5〜15デニールのブラシ繊維を回転支持軸の周面に1平方インチ当り20000〜100000本の密度で設けたものであり、上記固形潤滑剤を上記ブラシに押し付ける力が2〜12N/mであり、該固形潤滑剤の硬さが測定試験力50mN、負荷所要時間30秒時で、負荷は0mNから30秒増加させて測定試験力になるようにしたときのマルテンス硬さで40〜70N/mm 2 であることを特徴とするものである。
また、請求6の発明は、請求項5の画像形成装置において、上記現像装置で用いられるトナーは平均円形度が0.93以上であ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トナーは体積平均粒経が3〜8μmで、体積平均粒経(Dv)と個数平均粒経(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲に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、請求項5、6または7の画像形成装置において、上記現像装置で用いられるトナーは形状係数SF−1が100〜180の範囲、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項5、6、7または8の画像形成装置において、上記現像装置で用いられるトナーは、長軸と短軸との比(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の関係を満足することを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項5、6、7、8または9の画像形成装置において、上記現像装置で用いられるトナーは、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、離型材を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在かで架橋および、又は伸長反応させるトナーであることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to an image carrier that carries a toner image, a lubricant application unit that applies a lubricant to the image carrier, and a cleaning that cleans the surface of the image carrier. In the process cartridge detachably attached to the image forming apparatus in which a charging roller disposed in close proximity to and maintaining a minute gap is maintained between the image forming apparatus and the surface of the image carrier, the lubricant applying unit includes: A solid lubricant made into a solid lubricant, a roller-like brush that rubs and scrapes the solid lubricant while rotating, and applies the image to the image carrier, and a pressure that presses the solid lubricant against the brush A brush fiber of 5 to 15 denier is provided on the peripheral surface of the rotary support shaft at a density of 20000 to 100,000 per square inch, and the solid lubricant is added to the brush. A force for pressing the 2~12N / m, the measurement test force hardness of said
According to a second aspect of the present invention, in the process cartridge of the first aspect, the material of the brush is polyester.
According to a third aspect of the invention, in the process cartridge of the first or second aspect, the brush is insulative.
According to a fourth aspect of the present invention, in the process cartridge according to the first, second, or third aspect, a peripheral speed ratio of the brush to the image carrier is in a range of 0.8 to 1.2. It is.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image carrier that carries a latent image, a charging roller that is disposed in close proximity to the surface of the image carrier while maintaining a minute gap, and an electrostatic An exposure device that forms a latent image, a developing device that converts the electrostatic latent image formed on the image carrier into a toner image, a transfer device that transfers the toner image to a transfer target, and an image on the image carrier In an image forming apparatus including a cleaning device that cleans residual transfer residual toner and a lubricant application unit that applies a lubricant to the surface of the image carrier, the lubricant application unit solidifies the lubricant. A solid lubricant, a roller-like brush that rubs and scrapes the solid lubricant while rotating and applies the image to the image carrier, and pressing means that presses the solid lubricant against the brush. ~ 15 denier brush fiber on the circumference of the rotating support shaft Provided with a density of 20000 to 100,000 per inch, the force for pressing the solid lubricant against the brush is 2 to 12 N / m, the hardness of the solid lubricant is a measurement test force of 50 mN, and the required load time At 30 seconds, the load is 40 to 70 N / mm 2 in terms of Martens hardness when the measurement test force is increased from 0 mN for 30 seconds .
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fifth aspect, the toner used in the developing device has an average circularity of 0.93 or more.
Further, in the image forming apparatus of
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fifth, sixth or seventh aspect, the toner used in the developing device has a shape factor SF-1 in the range of 100 to 180, and a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180. It is characterized by being in the range of 180.
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifth, sixth, seventh, or eighth aspect, the toner used in the developing device has a ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) of 0.5. The ratio of thickness to minor axis (r3 / r2) is in the range of 0.7 to 1.0 in the range of -1.0, and the relationship of major axis r1 ≧ minor axis r2 ≧ thickness r3 is satisfied. It is characterized by this.
The invention according to
これらの潤滑剤塗布装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置においては、固形潤滑剤の硬さおよび固形潤滑剤を押し付ける力を規定して長期に渡って安定して適当な量の潤滑剤を像担持体に塗布する。なお、固形潤滑剤のマルテンス硬さは測定試験力50mN、負荷所要時間30秒時のものである。後述する実験で示すように、固形潤滑剤の硬さがマルテンス硬さで70N/mm2より大きい固形潤滑剤を用いると、削るために必要な固形潤滑剤を押し付ける力が大きくなり、固形潤滑剤の割れやブラシの毛倒れ、さらには経時でフィルミングの問題が発生する。また、押圧手段に簡易な圧縮スプリングを用いる場合にはバネ定数も大きくなり、初期と経時で加圧力の差がでるため、経時で潤滑剤塗布不足になる。押し付ける力を変化させても、これらすべてを解決できる条件はなかった。固形潤滑剤の硬さがマルテンス硬さで40〜70N/mm2の固形潤滑剤を用いると、押し付ける力が2〜12N/mにおいては、固形潤滑剤の割れやブラシの毛倒れ、フィルミングの発生がなく、安定して潤滑剤塗布が行えた。それ以外の加圧力ではフィルミング、あるいは固形潤滑剤の割れ、欠け、ブラシの毛倒れによる異常画像が発生した。また、マルテンス硬さで40N/mm2より小さい固形潤滑剤を用いると、機械稼動時以外でも製造時、二次加工時や搬送時、組立時に欠けや割れが発生しやすくなる。また、軟らかすぎて、像担持体に多く塗布しすぎてしまい、異常画像を発生させてり、像担持体に接触する他の装置に悪影響を与えてしまう。これらのことから、固形潤滑剤のマルテンス硬さで40〜70N/mm2のものを用い、固形潤滑剤をブラシに押し付ける力を2〜12N/mとすることで、長期に渡って安定して適当な量の潤滑剤を像担持体に塗布することができる。 In these lubricant application devices, process cartridges, and image forming apparatuses, the hardness of the solid lubricant and the force for pressing the solid lubricant are defined, and an appropriate amount of lubricant is stably supplied over a long period of time. Apply to. The Martens hardness of the solid lubricant is measured at a test force of 50 mN and a load time of 30 seconds. As shown in an experiment described later, when a solid lubricant having a Martens hardness greater than 70 N / mm 2 is used, the force for pressing the solid lubricant necessary for cutting increases, and the solid lubricant Cracks, brush fall, and filming problems over time. In addition, when a simple compression spring is used as the pressing means, the spring constant increases, and a difference in the applied pressure between the initial time and the elapsed time results in insufficient application of the lubricant over time. There was no condition that could solve all of these problems even when the pressing force was changed. When a solid lubricant having a Martens hardness of 40 to 70 N / mm 2 is used and the pressing force is 2 to 12 N / m, the solid lubricant cracks, the brush falls, There was no occurrence and the lubricant could be applied stably. At other pressures, an abnormal image was generated due to filming, cracking or chipping of the solid lubricant, and brush falling. In addition, when a solid lubricant having a Martens hardness of less than 40 N / mm 2 is used, chipping and cracking are likely to occur during manufacturing, secondary processing, transportation, and assembly even when the machine is not operating. In addition, it is too soft and is excessively applied to the image carrier, thereby generating an abnormal image and adversely affecting other devices in contact with the image carrier. From these facts, the Martens hardness of the solid lubricant is 40 to 70 N / mm 2 and the force for pressing the solid lubricant against the brush is 2 to 12 N / m. An appropriate amount of lubricant can be applied to the image carrier.
請求項1乃至10の発明によれば、長期に渡って安定して像担持体に適量の潤滑剤を塗布することができるという優れた効果がある。 According to the first to tenth aspects of the present invention, there is an excellent effect that an appropriate amount of lubricant can be applied to the image carrier stably over a long period of time.
以下、本発明を画像形成装置であるフルカラーレーザプリンタ(以下、プリンタという)に適用した場合の実施形態について説明する。図1は、このプリンタの内部構成を示す概略構成図である。このプリンタ本体1内には、4個の感光体ユニット2A、2B、2C、2Dを、装置本体1に対してそれぞれ着脱可能に装着している。この感光体ユニット2A、2B、2C、2Dはそれぞれ像担持体としてのドラム状の感光体5を備えている。そして、感光体ユニット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。ここで、感光体ユニット2A、2B、2C、2Dは、同一の構成をしたユニットであり、感光体ユニット2Aはマゼンタ色に対応する画像を形成し、感光体ユニット2Bはシアン色に対応する画像を形成し、感光体ユニット2Cはイエロー色に対応する画像を形成し、感光体ユニット2Dはブラック色に対応する画像を形成する。感光体ユニット2A、2B、2C、2Dは、それぞれ感光体5のまわりに帯電装置としての帯電ローラ14と、クリーニング装置としてのブラシローラとクリーニングブレードとを備えている。この感光体ユニット2A、2B、2C、2Dについては、詳しく後述する。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a full-color laser printer (hereinafter referred to as a printer) which is an image forming apparatus will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the internal configuration of the printer. In the printer main body 1, four
現像装置10A、10B、10C、10Dは構成が全て同一のものであり、使用するトナーの色のみが異なるものである。そこで、以下各符号の添字A、B、C、Dを省略し、この現像装置10の説明をおこなう。現像装置10内には、トナーとキャリアからなる現像剤を用いる二成分現像装置である。現像装置10は、現像剤を収容する現像剤収容部と、感光体5表面に近接対向するように配置された現像剤担持体としての現像ローラと、現像剤を搬送・撹拌するスクリューと、トナー濃度センサとを備えている。現像ローラは外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。また、トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給されるよう構成されている。現像ローラは現像剤を担持して感光体5と対向する位置まで搬送し、感光体5上の静電潜像にトナーを供給することによりこれを現像するよう構成されている。
The developing
プリンタ本体1の中央には、複数の支持ローラ間に掛け回しされ、矢印A方向に回動可能な転写ベルト3を備えた転写ユニットが配置されている。この転写ベルト3は、各感光体ユニット2A、2B、2C、2Dの各感光体5に接触対向して回動するように配置されている。また、転写ベルト3の内側には転写ブラシ57が各感光体5に対応してそれぞれ設けられている。また、転写ベルト3の転写紙Pの入口付近には、転写紙Pを所定の極性に帯電させる紙吸着ローラ58を設けている。転写ベルト3としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型して用いる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。
At the center of the printer main body 1, a transfer unit including a transfer belt 3 that is wound around a plurality of support rollers and is rotatable in the direction of arrow A is disposed. The transfer belt 3 is disposed so as to rotate in contact with and opposed to the
感光体ユニット2A、2B、2C、2Dの上方には書込みユニット6を配置している。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、各光源の光路に配置されたfθレンズ、長尺WTL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各感光体5上に照射される。
A writing unit 6 is disposed above the
転写ベルト3の下方には両面ユニット7を配置している。両面ユニット7は、対をなす搬送ガイド板45a,45bと、対をなす複数の搬送ローラ46とからなっている。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Pを受入れて、それを給紙部に向けて搬送する。
A duplex unit 7 is disposed below the transfer belt 3. The duplex unit 7 includes a pair of conveyance guide plates 45 a and 45 b and a plurality of paired
装置本体の左方には、画像形成後の転写紙Pを反転させて排出したり、両面ユニット7へ搬送したりする反転ユニット8を装着している。反転ユニット8は、それぞれ対をなす複数の搬送ローラと、対をなす複数の搬送ガイド板とからなっている。そして、両面画像形成する際の転写紙Pを表裏反転させて両面ユニットへ搬出したり、画像形成後の転写紙Pをそのままの向きで機外に排出したり、表裏を反転させて機外に排出したりする働きをする。給紙カセットが設けられている給紙部には、転写紙Pを1枚ずつ分離して給紙する分離給紙部55,56が、それぞれ設けられている。
On the left side of the apparatus main body, a reversing unit 8 that reverses and discharges the transfer paper P after image formation or transports it to the duplex unit 7 is mounted. The reversing unit 8 includes a plurality of paired transport rollers and a plurality of paired transport guide plates. Then, the transfer paper P used to form a double-sided image is turned upside down and carried out to the double-sided unit, the transfer paper P after image formation is discharged out of the machine in the same orientation, or the front and back are turned upside down. It works to discharge. The paper feed unit provided with the paper feed cassette is provided with separate
また、転写ベルト3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P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。
Further, a fixing device 9 is provided between the transfer belt 3 and the reversing unit 8 to fix the image on the transfer paper onto which the image has been transferred. A reverse
また、装置本体の下部には、上下2段にサイズの異なる転写紙Pを収納可能な給紙カセット11と12をそれぞれ配設している。さらに、装置本体の右側面には、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。 Further, in the lower part of the apparatus main body, paper feed cassettes 11 and 12 that can store transfer papers P of different sizes are arranged in two upper and lower stages. Further, a manual feed tray 13 is provided on the right side surface of the apparatus main body so as to be openable and closable in the direction indicated by the arrow B, and the manual feed tray is opened so that manual feeding can be performed therefrom.
つぎに、上記プリンタの動作を説明する。まず、このプリンタのフルカラー画像形成時の動作について説明する。プリンタがフルカラーの画像データを受け取ると、感光体ユニット2A、2B、2C、2Dの各感光体5が図1中時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体5の表面が帯電ローラ14により一様に帯電される。ついで、感光体ユニット2A、2B、2C、2Dの各感光体5には、書込みユニットにより各色画像に対応するレーザー光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、各感光体5が回転することにより各現像装置10の位置に達すると、そこで各トナーにより現像されて各色のトナー像が形成される。
Next, the operation of the printer will be described. First, the operation of this printer during full color image formation will be described. When the printer receives full-color image data, the
一方、給紙カセット11、12或いは手差しトレイ13から給送されたから転写紙Pは搬送され、転写ベルト6の直前に設けられているレジストローラ対59の一時停止位置に送られる。レジストローラ対59は、各感光体5上に形成されているトナー像と一致するタイミングで転写紙Pを転写ベルト3に向けて送り出す。送り出された転写紙Pは、転写ベルト3の入口付近に配設している紙吸着ローラ58によりプラスの極性に帯電され、転写ベルト3の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙Pは、転写ベルト3に吸着した状態で搬送されながら、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック色の各トナー像が順次転写されていき、4色重ね合わせのフルカラーのトナー画像が形成される。
On the other hand, since the paper P is fed from the paper feed cassettes 11 and 12 or the manual feed tray 13, the transfer paper P is conveyed and sent to a temporary stop position of the
その転写紙Pは、定着装置9で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着される。その後、指定されたモードに応じた排紙系を通って、装置本体上部の排紙トレイ26に反転排紙されたり、定着装置9から直進して反転ユニット8内を通ってストレート排紙されたりする。また、両面画像形成モードが選択されているときには、前述した反転ユニット8内の反転搬送路に送り込まれた後にスイッチバックされて両面ユニット7に搬送され、そこから再給紙されてトナー像形成部で、裏面に画像が形成された後に排出される。以後、2枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。一方、トナー像転写後の各感光体5の表面は、ブラシローラおよびクリーニングブレードとによりクリーニングされ、次の静電潜像の形成に備えられる。
The transfer paper P is melted and fixed by applying heat and pressure by the fixing device 9. Thereafter, the paper is reversed and discharged to the
次に、この画像形成装置の白黒画像形成時の動作を説明する。この画像形成装置が白黒の画像データを受け取ると、紙吸着ローラ58に対向して転写ベルト3を支持している従動ローラが下方に移動し、転写ベルト3がマゼンタ、シアン、イエロー用の感光体5から離間する。ブラック用の感光体5は、図1で時計回り方向に回転し、ブラック用の感光体5の表面が帯電ローラ14により一様に帯電される。そして、さらにブラック用の感光体ユニット2Dの感光体5にはブラックの画像に対応するレーザー光が照射され、潜像が形成される。潜像は、ブラック用の現像装置10の位置に達すると、ブラックのトナーにより現像されてトナー像となる。この際、ブラック以外の3色の画像形成部は停止しており、不要な消耗を防止する。
Next, the operation of the image forming apparatus when forming a monochrome image will be described. When the image forming apparatus receives black and white image data, the driven roller supporting the transfer belt 3 is moved downward so as to face the
一方、給紙カセット11、12或いは手差しトレイ13から転写紙Pは給紙され、転写ベルト6の直前に設けられているレジストローラ対59の一時停止位置に送られる。レジストローラ対59は、ブラック用の感光体5上に形成されているトナー像と一致するタイミングで転写紙Pを転写ベルト3に向けて送り出す。送り出された転写紙Pは、転写ベルト3の入口付近に配設している紙吸着ローラ58によりプラスの極性に帯電され、転写ベルト3の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙Pは、転写ベルトに吸着した状態で搬送されるので、転写ベルトがマゼンタ、シアン、イエロー用の感光体5から離間していてもブラック用の感光体5まで搬送され、ブラックのトナー像が転写される。転写紙Pを安定して静電吸着搬送するために転写ベルト3は少なくとも表層が高抵抗の材料で構成されている必要がある。転写紙Pは、フルカラー画像の場合と同様に定着装置で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以後、2枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
On the other hand, the transfer paper P is fed from the paper feed cassettes 11 and 12 or the manual feed tray 13 and sent to a temporary stop position of a
次に、感光体ユニット2A、2B、2C、2Dについて詳しく説明する。感光体ユニット2A、2B、2C、2Dは、それぞれ同じ構成、動作をおこなうものである。そこで、以下各符号の添字A、B、C、Dを省略し、感光体ユニット2の説明をおこなう。図2は、感光体ユニット2の概略構成図である。この感光体ユニット2には、それを装置本体に対して着脱する際の基準として、位置決め主基準部51を設けると共に、手前側位置決め従基準部52と奥側位置決め従基準部53とをブラケット50にそれぞれ一体に設け、その感光体ユニット2を装置本体1に装着する際に、それらの基準部により、感光体ユニット2を所定の装着位置に確実に位置決めできるようにしている。上述のように、感光体ユニット2は、感光体5のまわりに、帯電ローラ14と、ブラシローラ15とクリーニングブレード47とを備えている。この実施形態では、感光体5は径φ30mmであり、各感光体はそれぞれ矢示C方向に162mm/secで回転駆動される。
Next, the
帯電ローラ14は、ギャップ管理部材17を介して感光体5の表面に圧接しており、感光体5との間に微小間隙G(ギャップ)を維持して近接対向するよう配置されている。帯電ローラ14は、直径としては6〜10mm程度のステンレス等の金属からなる芯金上に104〜109Ω・cmの体積抵抗の材料を設けたものである。芯金が6mmよりも細すぎると帯電部材の切削加工時や、感光体に加圧されたときのたわみの影響が無視できなくなり、必要なギャップ精度が得られにくい。また、芯金が10mmより太すぎると、帯電ローラ14が大型化したり、質量が重くなったりする。また、帯電ローラ14の体積抵抗が104Ω・cmより低いと、感光体5にピンホール等の欠陥があった場合に帯電バイアスのリークが発生しやすい。一方、体積抵抗が109Ω・cm高すぎると放電が十分に発生せず均一な帯電電位を得ることができない。この帯電ローラ14には図示しない電源が接続されており、所定の電圧が印加される。印加される電圧は、DC電圧に交流電圧を重畳させた電圧であることが好ましく、感光体5表面をより均一に帯電することができる。また、帯電ローラ14表面をクリーニングするためのクリーニングする部材として、帯電ローラ14の上方に帯電クリーニングローラ49が設けられている。この帯電クリーニングローラ49は直径5mmの芯金にメラミンフォームとよばれる絶縁性スポンジ材質のローラが接着されたものである。帯電クリーニングローラ49は自重のみで帯電ローラ17に回動自由に当接しており、帯電ローラ17の回転に伴い連れまわり方向に回転しながら、帯電ローラ17表面を清掃する。
The charging
ブラシローラ15とクリーニングブレード47とは、感光体5に接触するよう配設されている。また、ブラシローラ15についたトナーを弾き飛ばす為のフリッカー装置19、感光体1から除去された廃トナーを廃トナー収納部(図示せず)まで搬送するトナー搬送オーガ48を備えている。ブラシローラ15は、5〜15デニールのブラシ繊維を回転支持軸の周面に1平方インチ当り20000〜100000本の密度で設けたものである。
The
また、感光体ユニット2内には、感光体5表面の摩擦係数を低下させるために感光体5表面に塗布する固形潤滑剤16と、固形潤滑剤16をブラシローラ15に押し付けるための加圧手段としての圧縮スプリング60が設けられている。ブラシローラ15は、回転しながら、この固形潤滑剤16を摺擦して削り粉体状としてブラシローラ15のブラシ繊維に付着させる。そして、感光体5との接触部まで搬送し、付着した粉体状の潤滑剤を感光体5の表面に塗布する。
Further, in the photoreceptor unit 2, a
固形潤滑剤16としては、例えば、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、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロポロピレン共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられる。特に、感光体5の摩擦を低減する効果の大きいステアリン酸金属塩、さらにはステアリン酸亜鉛が一層好ましい。
Examples of the
このように、ブラシローラ15は回転しながら感光体5上の転写残トナーを回収するとともに、感光体1表面に固形潤滑剤16が塗布する潤滑剤塗布手段としての機能を併せ持っている。固形潤滑剤16の塗布により感光体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47によって残存するトナーが掻き取られ除去される。このため、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。また、ブラシローラ15は回転しながらクリーニングブレード47によって感光体5から掻き取られ、図中E部に溜まったトナーを抱え込み、フリッカー装置19によってトナーを弾き飛ばしてトナー搬送オーガ48側に移動させる。トナー搬送オーガ48は回転することで、回収した廃トナーを図1に示した廃トナー収納部18に搬送する。
As described above, the
ここで、固形潤滑剤16は、マルテンス硬さで40〜70N/mm2のものを用いる。この硬さ測定の際の試験力は、測定試験力50mN、負荷所要時間30秒時で、負荷は0mNから30秒増加させ試験力になるようにした。なお、測定環境は23℃50%ある。また、固形潤滑剤16を押し付ける力は2〜12N/mとした。マルテンス硬さで70N/mm2より大きい固形潤滑剤16を用いると、削るために必要な固形潤滑剤16への加圧力が大きくなり、固形潤滑剤16の割れやブラシの毛倒れの問題が発生する。また、加圧する為の圧縮スプリング60のバネ定数も大きくなり、初期と経時で加圧力の差がでるため、経時で潤滑剤塗布不足になる。また、固形潤滑剤16をブラシローラ15に押し付けるための加圧手段として重りを用いた場合は、スペースが大きくなるというデメリットもある。また、マルテンス硬さで40N/mm2より小さい固形潤滑剤16を用いると、機械稼動時以外でも製造時、二次加工時や搬送時、組立時に欠けや割れが発生しやすくなる。また、軟らかすぎて、感光体5に多く塗布しすぎてしまい、帯電ローラ14を汚して帯電ローラ14および帯電クリーニングローラ49の寿命を早めてしまう。これらのことから、固形潤滑剤16は、マルテンス硬さで40〜70N/mm2のものを用いるものとする。
Here, the
また、ブラシローラ15のブラシ材質はポリエステル繊維を用いた。ポリエステル繊維は毛倒れしにくく、経時でも安定して固形潤滑剤16を削り、安定して感光体5に塗布することができる。また、ブラシの材質は絶縁性材料のものを用いる。これにより、コストを下げるとともに、クリーニング性をよくすることができる。
The brush material of the
ブラシローラ15は感光体5と接触する部分で同方向に回転させる。この方向に回転させることでブラシローラ15に付着している潤滑剤を、感光体5に衝撃を与えることなく供給することができる。さらに、ブラシローラ15と感光体5との周速比(感光体周速/ブラシローラの周速)は、0.8〜1.2の範囲にあることが好ましい。周速比が0.8未満では潤滑剤の供給量が少なくなり、クリーニング不良やフィルミングが発生する。また、1.2を越えると衝撃で感光体5を傷つけることがあり、感光体5の寿命を短くすることがある。また、小さな衝撃でブラシローラ15から感光体に十分な量の潤滑剤を供給するためには、1.0〜1.1の範囲にあることがさらに好ましい。特に、本実施形態のプリンタのように、交流電圧が重畳された帯電ローラ14を用いたものでは、感光体5の摩擦係数を下げるのに多くの潤滑剤を塗布する必要がある。ここで、上記特許文献1に提案された潤滑剤塗布装置は、潤滑剤の塗布量が少なく、感光体5の摩擦抵抗を十分に下げることはできずに、良好なクリーニング性能やフィルミングを低減する効果が得られなかった。本実施形態のプリンタにおいて、ブラシローラ15と感光体5との周速比(感光体周速/ブラシローラの周速)を0.8〜1.2にすることで、感光体5の摩擦抵抗を十分に下げるのに適量な潤滑剤を塗布して、良好なクリーニング性能やフィルミングの低減をおこなうことができる。
The
図3に、ランニングにより得られた結果をに示す。縦軸は不具合のランク、横軸が固形潤滑剤16への加圧力である。固形潤滑剤16のマルテンス硬度が40N/mm2より小さいものは固形潤滑剤16の割れ、欠けが発生し、異常画像が発生しない加圧力がなかった。マルテンス硬度が70N/mm2より大きいものもフィルミング発生またはブラシローラ15の毛倒れが発生し異常画像が発生しない加圧力はなかった。マルテンス硬度が40〜70N/mm2のものは加圧力2〜12N/mで60万枚後においてフィルミングが発生しなかった。それ以外の加圧力ではフィルミング、あるいは固形潤滑剤16の割れ、欠け、ブラシローラ15の毛倒れによる異常画像などが発生した。また、固形潤滑剤16や帯電ローラ17の帯電クリーニングローラ49の寿命を考えると加圧力は2〜8N/mの方がさらに望ましい。
FIG. 3 shows the results obtained by running. The vertical axis represents the failure rank, and the horizontal axis represents the pressure applied to the
次に、感光体5について詳しく説明する。感光体5は、導電性支持体上に下引き層と、電荷発生材料を主成分とする電荷発生層と、電荷輸送材料を主成分とする電荷輸送層とを積層形成されたものからなる。
Next, the
導電性支持体は、体積抵抗104Ω・cm以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属管、あるいはニッケル等の金属をエンドレスベルト状に加工したもの等が用いられる。 As the conductive support, one having a volume resistance of 10 4 Ω · cm or less, for example, a metal tube such as aluminum or stainless steel, or a metal such as nickel processed into an endless belt shape is used.
下引き層は、一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール等の水溶性樹脂、共重合ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、アルキッド−メラミン、エポキシ等の三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。この下引き層は、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。下引き層の膜厚は、0〜5μmが適当である。 The undercoat layer generally contains a resin as a main component, but these resins are resins having high resistance to dissolution in general organic solvents in consideration of applying a photosensitive layer thereon with a solvent. It is desirable. Examples of such resins include water-soluble resins such as polyvinyl alcohol, alcohol-soluble resins such as copolymer nylon, and curable resins that form a three-dimensional network structure such as polyurethane, alkyd-melamine, and epoxy. Further, a fine powder of metal oxide such as titanium oxide, silica, or alumina may be added to the undercoat layer in order to prevent moire and reduce residual potential. This undercoat layer can be formed using an appropriate solvent and coating method. The thickness of the undercoat layer is suitably from 0 to 5 μm.
電荷発生層は、電荷発生材料を主成分とする層であり、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、フタロシアニン系顔料等がある。これらの電荷発生材料をポリカーボネート等のバインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン等の溶媒を用いて分散し、分散液を塗布することにより形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート等により行う。電荷発生層の膜厚は、通常は0.01〜5μmである。 The charge generation layer is a layer mainly composed of a charge generation material, and representative examples include a monoazo pigment, a disazo pigment, a trisazo pigment, and a phthalocyanine pigment. These charge generation materials can be formed by dispersing together with a binder resin such as polycarbonate using a solvent such as tetrahydrofuran or cyclohexanone and applying a dispersion. Application is performed by dip coating, spray coating, or the like. The thickness of the charge generation layer is usually 0.01 to 5 μm.
電荷輸送層は、電荷輸送材料及びバインダー樹脂をテトラヒドロフラン、トルエン、ジクロルエタン等の適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。電荷輸送材料と共に電荷輸送層に使用されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、メラミン、フェノール等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。電荷輸送層の厚さは、5〜30μmの範囲で所望の感光体特性に応じて適宜選択すればよい。 The charge transport layer can be formed by dissolving or dispersing the charge transport material and the binder resin in a suitable solvent such as tetrahydrofuran, toluene, dichloroethane, and applying and drying the solution. Among charge transport materials, low molecular charge transport materials include electron transport materials and hole transport materials. Examples of the electron transport material include chloroanil, bromoanil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, 1, Examples include electron-accepting substances such as 3,7-trinitrodibenzothiophene-5,5-dioxide. Examples of hole transport materials include oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, triphenylamine derivatives, phenylhydrazones, α-phenylstilbene derivatives, thiazole derivatives, triazole derivatives, phenazine derivatives, acridine derivatives, thiophene derivatives, etc. These electron donating substances are listed. The binder resin used in the charge transport layer together with the charge transport material is thermoplastic such as polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, polyester, polyarylate, polycarbonate, acrylic, epoxy, melamine, phenol, etc. Or a thermosetting resin is mentioned. The thickness of the charge transport layer may be appropriately selected in the range of 5 to 30 μm according to desired photoreceptor characteristics.
また、感光体表面に感光層の保護及び耐久性の向上を目的に保護層を形成することができる。保護層の構成としてはバインダー樹脂にフィラーを分散させることで機械的耐久性を向上させることができる。保護層に添加されるフィラーの量は、バインダー樹脂100重量部に対して、10〜70重量部、好ましくは、20〜50重量部である。フィラーの量が、10重量部未満では摩耗が大きく耐久性に劣り、70重量部を越えると感度低下や残留電位上昇が無視できなくなるので望ましくない。保護層に添加するフィラーとしては酸化チタン、シリカ、アルミナ等の金属酸化物の微粉末を用いることができる。フィラーの粒径が大きすぎる場合には露光光が保護層で散乱されるため、解像力が低下し画像品質が劣る。また、フィラーの粒径が小さすぎると耐摩耗性に劣る。したがって保護層に添加するフィラーの粒径としては0.1〜0.8μmが適当である。保護層はフィラーとバインダー樹脂を適当な溶媒を用いて分散し、分散液をスプレーコートにより塗布することにより形成できる。保護層に用いるバインダー樹脂、溶媒としては電荷輸送層と同様の材料を使用することができ、バインダー樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル、ポリアリレート、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、メラミン、フェノール等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂があり、溶媒としてはテトラヒドロフラン、トルエン、ジクロルエタン等を用いることができる。耐久性を向上させるとともに、感光層の静電特性を損なわないために保護層の膜厚としては3〜10μmが望ましい。さらに保護層には、電荷輸送材料や、酸化防止剤等を添加することもできる。 Further, a protective layer can be formed on the surface of the photoreceptor for the purpose of protecting the photosensitive layer and improving durability. As a constitution of the protective layer, mechanical durability can be improved by dispersing a filler in a binder resin. The amount of the filler added to the protective layer is 10 to 70 parts by weight, preferably 20 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. When the amount of the filler is less than 10 parts by weight, the wear is large and the durability is inferior. As the filler added to the protective layer, fine powders of metal oxides such as titanium oxide, silica, and alumina can be used. When the particle size of the filler is too large, the exposure light is scattered by the protective layer, so that the resolution is lowered and the image quality is inferior. Moreover, when the particle size of a filler is too small, it is inferior to abrasion resistance. Therefore, the particle size of the filler added to the protective layer is suitably 0.1 to 0.8 μm. The protective layer can be formed by dispersing filler and binder resin using a suitable solvent and applying the dispersion by spray coating. The binder resin used for the protective layer, the solvent can be the same material as the charge transport layer, and as the binder resin, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, polyester, polyarylate, There are thermoplastic or thermosetting resins such as polycarbonate, acrylic, epoxy, melamine, and phenol, and tetrahydrofuran, toluene, dichloroethane, and the like can be used as the solvent. The thickness of the protective layer is preferably 3 to 10 μm in order to improve the durability and not impair the electrostatic characteristics of the photosensitive layer. Furthermore, a charge transport material, an antioxidant, or the like can be added to the protective layer.
なお、本実施形態のプリンタでは、上述のように感光体5と、帯電装置と、クリーニング装置と、潤滑剤塗布手段とを一体で支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジとしている。プロセスカートリッジはこの他に現像装置10を含んで構成するものであっても良い。このプロセスカートリッジによって、円形度が高く、また、小粒径のトナーを用いた現像が行われる画像形成プロセスであっても、感光体5上のクリーニングを良好にし、画質の劣化を生じさせることのないプロセスカートリッジとすることができる。また、長期に渡って安定して潤滑剤を感光体5に塗布することによりクリーニング機能を維持することができるため、プロセスカートリッジの寿命向上にもつながる。
In the printer of this embodiment, as described above, the
次に、本実施形態のプリンタに好適に用いられるトナーについて説明する。トナーは、平均円形度が0.93〜1.00であることが好ましい。円形度SR=(粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長)で定義され、トナーが真球に近いほど1.00に近い値となる。この円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合1.00を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。平均円形度が0.93〜1.00の範囲では、トナー粒子の表面は滑らかであり、トナー粒子同士、トナー粒子と感光体との接触面積が小さいために転写性に優れる。一方、従来の装置においては、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、感光体5とクリーニングブレード47の隙間に入り込みすり抜けやすい。しかしながら、本実施形態のプリンタでは、ブラシローラ15が良好に感光体5表面へ潤滑剤を塗布することで、感光体5表面の摩擦係数を低減させてクリーニングブレード47によって残存トナーを掻き取り、良好なクリーニングを行うことができる。
Next, the toner suitably used for the printer of this embodiment will be described. The toner preferably has an average circularity of 0.93 to 1.00. The degree of circularity SR = (peripheral length of a circle having the same area as the particle projection area / perimeter length of the particle projection image). The closer the toner is to a true sphere, the closer the value is to 1.00. This circularity is an index of the degree of unevenness of the toner particles, and indicates 1.00 when the toner is a perfect sphere, and the circularity becomes smaller as the surface shape becomes more complicated. When the average circularity is in the range of 0.93 to 1.00, the surface of the toner particles is smooth, and the contact area between the toner particles and between the toner particles and the photosensitive member is small, so that the transferability is excellent. On the other hand, in a conventional apparatus, toner with a high degree of circularity is likely to enter the gap between the
また、トナーの体積平均粒径が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の範囲にある小粒径で粒径分布も狭いトナーを使用する場合であっても良好なクリーニング性が得られる。トナーは粒径分布を狭くすることで、帯電分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像ができ、また、転写率を高くすることができる。このような小粒径トナーは従来のブレード方式のクリーニングでは、感光体5との付着力にうち勝ってクリーニングすることが困難である。また、小粒径であるとトナーの外添剤微粒子等の含有率が相対的に高くなる傾向にあるため、これらがトナーから脱離して感光体5上にフィルミングが発生しやすい。しかしながら、本実施形態のプリンタでは、ブラシローラ15が良好に感光体5表面へ潤滑剤を塗布することで感光体5表面の摩擦係数を低減させてクリーニングブレード47のクリーニング性能を向上させることができる。
The volume average particle diameter of the toner is 3 to 8 μm, and the ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) is in the range of 1.00 to 1.40. Even when a toner having a small particle size and a narrow particle size distribution is used, good cleaning properties can be obtained. By narrowing the particle size distribution of the toner, the charge distribution becomes uniform, a high-quality image with little background fogging can be obtained, and the transfer rate can be increased. It is difficult to clean such a small particle size toner by overcoming the adhesion force with the
また、トナーの形状係数SF−1は100〜180、形状係数SF−2は100〜180の範囲にあることが好ましい。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。
The toner shape factor SF-1 is preferably in the range of 100 to 180, and the shape factor SF-2 is preferably in the range of 100 to 180. The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape and is represented by the following formula (1). This is a value obtained by dividing the square of the maximum length MXLNG of the shape formed by projecting the toner on a two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π / 4) Formula (1)
When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner becomes a true sphere, and becomes larger as the value of SF-1 increases.
The shape factor SF-2 indicates the ratio of the unevenness of the toner shape, and is represented by the following formula (2). A value obtained by dividing the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner onto the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100 / 4π.
SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (100 / 4π) (2)
When the value of SF-2 is 100, there is no unevenness on the toner surface, and as the value of SF-2 increases, the unevenness of the toner surface becomes more prominent.
Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope (S-800: manufactured by Hitachi, Ltd.), introducing it into an image analyzer (LUSEX 3: manufactured by Nireco) and analyzing it. Calculated.
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との接触状態が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、本発明の潤滑剤塗布装置により、ブラシローラ15が良好に感光体5表面へ潤滑剤を塗布することで感光体5表面の摩擦係数を低減させて良好なクリーニングを行うことができる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
When the shape of the toner is close to a spherical shape, the contact state between the toner and the toner or the toner and the photoconductor becomes a point contact, so that the adsorbing force between the toners becomes weak and the fluidity increases, and the toner and the photoconductor The attraction force becomes weaker and the transfer rate becomes higher. On the other hand, spherical toner tends to cause poor cleaning in the blade type cleaning, but the
さらに、このプリンタに用いるトナーの形状は略球形状であってもよい。トナーの形状は、以下の形状規定によって表すことができる。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)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)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、例えば以下の方法により測定することができる。即ち、トナーを平滑な測定面上に均一に分散付着させ、該トナーの粒子100個について、カラーレーザー顕微鏡「VK−8500」(キーエンス社製)により500倍に拡大して、該100個のトナー粒子の長軸r1(μm)、短軸r2(μm)、厚さr3(μm)を測定し、それらの算術平均値から求めることができる。 Further, the shape of the toner used in this printer may be a substantially spherical shape. The shape of the toner can be expressed by the following shape rule. When a substantially spherical toner is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (where r1 ≧ r2 ≧ r3), the toner of the present invention has a ratio of the major axis to the minor axis (r2). / R1) is preferably 0.5 to 1.0 and the ratio of thickness to minor axis (r3 / r2) is preferably in the range of 0.7 to 1.0. When the ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) is less than 0.5, the dot reproducibility and transfer efficiency are inferior because of being away from the true spherical shape, and high quality image quality cannot be obtained. On the other hand, if the ratio of thickness to minor axis (r3 / r2) is less than 0.7, the shape is close to a flat shape, and a high transfer rate like a spherical toner cannot be obtained. In particular, when the ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) is 1.0, the rotating body has a major axis as a rotation axis, and the fluidity of the toner can be improved. In addition, r1, r2, r3 can be measured by the following method, for example. That is, the toner is uniformly dispersed and adhered on a smooth measurement surface, and 100 particles of the toner are magnified 500 times by a color laser microscope “VK-8500” (manufactured by Keyence Corporation). The major axis r1 (μm), the minor axis r2 (μm), and the thickness r3 (μm) of the particles can be measured and obtained from their arithmetic average values.
また、このようなトナーとしては、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、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。 In addition, as such a toner, a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, polyester, a colorant, and a release agent is dispersed in an organic solvent is crosslinked in an aqueous solvent. And / or a toner obtained by an extension reaction. Hereinafter, the constituent material and the manufacturing method of the toner will be described.
(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。
(polyester)
The polyester is obtained by a polycondensation reaction between a polyhydric alcohol compound and a polycarboxylic acid compound.
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。 Examples of the polyhydric alcohol compound (PO) include dihydric alcohol (DIO) and trihydric or higher polyhydric alcohol (TO). (DIO) alone or a mixture of (DIO) and a small amount of (TO) preferable. Examples of the dihydric alcohol (DIO) include alkylene glycol (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, etc.); alkylene ether glycol (diethylene glycol) , Triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); alicyclic diols (1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); bisphenols (bisphenol A, bisphenol) F, bisphenol S, etc.); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adduct of the above alicyclic diol; Alkylene oxide bisphenol (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), etc. adducts. Among them, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. It is a combined use. The trihydric or higher polyhydric alcohol (TO) includes 3 to 8 or higher polyhydric aliphatic alcohols (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trihydric or higher phenols (Trisphenol PA, phenol novolak, cresol novolak, etc.); and alkylene oxide adducts of the above trivalent or higher polyphenols.
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。 Examples of the polyvalent carboxylic acid (PC) include divalent carboxylic acid (DIC) and trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC). (DIC) alone and (DIC) with a small amount of (TC) Mixtures are preferred. Divalent carboxylic acids (DIC) include alkylene dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc.); alkenylene dicarboxylic acids (maleic acid, fumaric acid, etc.); aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid) And naphthalenedicarboxylic acid). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). In addition, as polyhydric carboxylic acid (PC), you may make it react with polyhydric alcohol (PO) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (Methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester, etc.).
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。
The ratio of the polyhydric alcohol (PO) to the polycarboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1, preferably as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. Is 1.5 / 1 to 1/1, more preferably 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
The polycondensation reaction between a polyhydric alcohol (PO) and a polycarboxylic acid (PC) is carried out in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxytitanate or dibutyltin oxide, and heated to 150 to 280 ° C. while reducing the pressure as necessary. The produced water is distilled off to obtain a polyester having a hydroxyl group. The hydroxyl value of the polyester is preferably 5 or more, and the acid value of the polyester is usually 1 to 30, preferably 5 to 20. By giving an acid value, it tends to be negatively charged, and furthermore, when fixing to a recording paper, the affinity between the recording paper and the toner is good and the low-temperature fixability is improved. However, when the acid value exceeds 30, there is a tendency to deteriorate with respect to the stability of charging, particularly environmental fluctuation. The weight average molecular weight is 10,000 to 400,000, preferably 20,000 to 200,000. A weight average molecular weight of less than 10,000 is not preferable because offset resistance deteriorates. On the other hand, if it exceeds 400,000, the low-temperature fixability is deteriorated.
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。 In addition to the unmodified polyester obtained by the above polycondensation reaction, the polyester preferably contains a urea-modified polyester. The urea-modified polyester is obtained by reacting a terminal carboxyl group or hydroxyl group of the polyester obtained by the above polycondensation reaction with a polyvalent isocyanate compound (PIC) to obtain a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. It is obtained by cross-linking and / or extending the molecular chain by the reaction of the amine with amines.
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。 Examples of the polyvalent isocyanate compound (PIC) include aliphatic polyisocyanates (tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, etc.); alicyclic polyisocyanates (isophorone diisocyanate, cyclohexylmethane diisocyanate, etc.) ); Aromatic diisocyanates (tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.); araliphatic diisocyanates (α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate, etc.); isocyanates; phenol derivatives, oximes, polyisocyanates; Those blocked with caprolactam or the like; and combinations of two or more of these.
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。 The ratio of the polyvalent isocyanate compound (PIC) is usually 5/1 to 1/1, preferably as an equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the polyester having a hydroxyl group. 4/1 to 1.2 / 1, more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. When [NCO] / [OH] exceeds 5, low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester is lowered and hot offset resistance is deteriorated.
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。 The content of the polyvalent isocyanate compound (PIC) component in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 0.5 to 40 wt%, preferably 1 to 30 wt%, more preferably 2 to 20 wt%. . If it is less than 0.5 wt%, the hot offset resistance deteriorates, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. On the other hand, if it exceeds 40 wt%, the low-temperature fixability deteriorates.
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。 The number of isocyanate groups contained per molecule in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 1 or more, preferably 1.5 to 3 on average, more preferably 1.8 to 2 on average. Five. If it is less than 1 per molecule, the molecular weight of the urea-modified polyester will be low, and the hot offset resistance will deteriorate.
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。 Next, as amines (B) to be reacted with the polyester prepolymer (A), a divalent amine compound (B1), a trivalent or higher polyvalent amine compound (B2), an amino alcohol (B3), an amino mercaptan (B4) ), Amino acid (B5), and amino acid block of B1 to B5 (B6).
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。 Examples of the divalent amine compound (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexyl). Methane, diamine cyclohexane, isophorone diamine, etc.); and aliphatic diamines (ethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, etc.) and the like.
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。 Examples of the trivalent or higher polyvalent amine compound (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of amino mercaptan (B4) include aminoethyl mercaptan and aminopropyl mercaptan.
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。 Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of the compound (B6) obtained by blocking the amino group of B1 to B5 include ketimine compounds and oxazolidine compounds obtained from the amines of B1 to B5 and ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.). Among these amines (B), preferred are B1 and a mixture of B1 and a small amount of B2.
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。 The ratio of amines (B) is equivalent to the equivalent ratio [NCO] / [NHx] of isocyanate groups [NCO] in the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups and amino groups [NHx] in amines (B). Is usually 1/2 to 2/1, preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, more preferably 1.2 / 1 to 1 / 1.2. When [NCO] / [NHx] is more than 2 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester is lowered, and the hot offset resistance is deteriorated.
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。 The urea-modified polyester may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio of the urea bond content to the urethane bond content is usually 100/0 to 10/90, preferably 80/20 to 20/80, and more preferably 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10%, the hot offset resistance is deteriorated.
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。 The urea-modified polyester is produced by a one-shot method or the like. Polyhydric alcohol (PO) and polyvalent carboxylic acid (PC) are heated to 150-280 ° C. in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxytitanate, dibutyltin oxide, etc., and water generated while reducing the pressure as necessary. Distill off to obtain a polyester having a hydroxyl group. Subsequently, at 40-140 degreeC, this is made to react with polyvalent isocyanate (PIC), and the polyester prepolymer (A) which has an isocyanate group is obtained. Further, this (A) is reacted with amines (B) at 0 to 140 ° C. to obtain a urea-modified polyester.
(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。 When reacting (PIC) and when reacting (A) and (B), a solvent may be used if necessary. Usable solvents include aromatic solvents (toluene, xylene, etc.); ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.); esters (ethyl acetate, etc.); amides (dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.) and ethers And those inert to isocyanates (PIC), such as tetrahydrofuran (such as tetrahydrofuran).
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。 In addition, in the crosslinking and / or extension reaction between the polyester prepolymer (A) and the amines (B), a reaction terminator can be used as necessary to adjust the molecular weight of the resulting urea-modified polyester. Examples of the reaction terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, etc.), and those obtained by blocking them (ketimine compounds).
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。 The weight average molecular weight of the urea-modified polyester is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 10,000,000, and more preferably 30,000 to 1,000,000. If it is less than 10,000, the hot offset resistance deteriorates. The number average molecular weight of the urea-modified polyester or the like is not particularly limited when the above-mentioned unmodified polyester is used, and may be a number average molecular weight that can be easily obtained to obtain the weight average molecular weight. When the urea-modified polyester is used alone, its number average molecular weight is usually 2000-15000, preferably 2000-10000, more preferably 2000-8000. When it exceeds 20000, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color apparatus are deteriorated.
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。 By using the unmodified polyester and the urea-modified polyester in combination, the low-temperature fixability and the gloss when used in the full-color image forming apparatus 100 are improved. Therefore, it is preferable to use the urea-modified polyester alone. The unmodified polyester may include a polyester modified with a chemical bond other than a urea bond.
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。 The unmodified polyester and the urea-modified polyester are preferably at least partially compatible with each other in terms of low-temperature fixability and hot offset resistance. Therefore, it is preferable that the unmodified polyester and the urea-modified polyester have a similar composition.
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。 The weight ratio of unmodified polyester to urea-modified polyester is usually 20/80 to 95/5, preferably 70/30 to 95/5, more preferably 75/25 to 95/5, and particularly preferably 80 /. 20-93 / 7. When the weight ratio of the urea-modified polyester is less than 5%, the hot offset resistance is deteriorated, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability.
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。 The glass transition point (Tg) of the binder resin containing unmodified polyester and urea-modified polyester is usually 45 to 65 ° C, preferably 45 to 60 ° C. If it is less than 45 ° C., the heat resistance of the toner deteriorates, and if it exceeds 65 ° C., the low-temperature fixability becomes insufficient.
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。 In addition, since the urea-modified polyester is likely to be present on the surface of the obtained toner base particles, the heat-resistant storage stability tends to be good even when the glass transition point is low as compared with known polyester-based toners.
(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。
(Coloring agent)
As the colorant, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher , Yellow lead, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazan Yellow BGL, Isoindolinone Yellow, Bengala, Red Dan, Lead Zhu, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimon Zhu, Permanent Red 4R, Para Red, Phi Sayred, Parachlor Ortonito Aniline Red, Resol Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmine B, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX, Permanent Red F5R , Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, Toluidine Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thio Indigo Red B, Thioindigo Maroon, Oil Red, Quinacridone Red, Pyrazolone Red Polyazo Red, Chrome Vermillion, Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), indigo, ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Lid Russian nin green, anthraquinone green, titanium oxide, zinc white, litbon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, based on the toner.
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。 The colorant can also be used as a master batch combined with a resin. As a binder resin to be kneaded together with the production of the master batch or the master batch, a polymer of styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, polyvinyl toluene or the like, or a copolymer of these and a vinyl compound, Polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, fat Aromatic or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, chlorinated paraffins, paraffin waxes and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination.
(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。
(Charge control agent)
Known charge control agents can be used, such as nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (fluorine-modified 4 Secondary ammonium salts or compounds, tungsten simple substances or compounds, fluorine activators, salicylic acid metal salts, and metal salts of salicylic acid derivatives. Specifically, Bontron 03 of a nigrosine dye, Bontron P-51 of a quaternary ammonium salt, Bontron S-34 of a metal-containing azo dye, E-82 of an oxynaphthoic acid metal complex, E-84 of a salicylic acid metal complex , Phenolic condensate E-89 (above, Orient Chemical Industries, Ltd.), quaternary ammonium salt molybdenum complex TP-302, TP-415 (above, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), quaternary ammonium salt copy Charge PSY VP2038, copy blue PR of triphenylmethane derivative, copy charge of quaternary ammonium salt NEG VP2036, copy charge NX VP434 (manufactured by Hoechst), LRA-901, LR-147 which is a boron complex (Nippon Carlit) Manufactured), copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, azo series Fee, a sulfonic acid group, a carboxyl group, and polymer compounds having a functional group such as quaternary ammonium salts. Of these, substances that control the negative polarity of the toner are particularly preferably used.
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。 The amount of charge control agent used is determined by the type of binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the toner production method including the dispersion method, and is not uniquely limited. Preferably, it is used in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. The range of 0.2 to 5 parts by weight is preferable. When the amount exceeds 10 parts by weight, the chargeability of the toner is too high, the effect of the charge control agent is reduced, the electrostatic attraction with the developing roller is increased, the developer fluidity is lowered, and the image density is lowered. Invite.
(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。
(Release agent)
As a release agent, a low melting point wax having a melting point of 50 to 120 ° C. works more effectively as a release agent in the dispersion with the binder resin between the fixing roller and the toner interface. The effect on high temperature offset is exhibited without applying a release agent such as oil. Examples of such a wax component include the following. Examples of waxes and waxes include plant waxes such as carnauba wax, cotton wax, wood wax and rice wax, animal waxes such as beeswax and lanolin, mineral waxes such as ozokerite and cercin, and paraffin, microcrystalline, And petroleum waxes such as petrolatum. In addition to these natural waxes, synthetic hydrocarbon waxes such as Fischer-Tropsch wax and polyethylene wax, and synthetic waxes such as esters, ketones, and ethers can be used. Furthermore, fatty acid amides such as 12-hydroxystearic acid amide, stearic acid amide, phthalic anhydride imide, chlorinated hydrocarbon, and low molecular weight crystalline polymer resin, poly-n-stearyl methacrylate, poly-n- A crystalline polymer having a long alkyl group in the side chain such as a homopolymer or copolymer of polyacrylate such as lauryl methacrylate (for example, a copolymer of n-stearyl acrylate-ethyl methacrylate, etc.) can also be used. .
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。 The charge control agent and the release agent can be melt-kneaded together with the master batch and the binder resin, and of course, they may be added when dissolved and dispersed in the organic solvent.
(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。
(External additive)
Inorganic fine particles are preferably used as an external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the toner particles. The primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 5 × 10 −3 to 2 μm, and particularly preferably 5 × 10 −3 to 0.5 μm. Moreover, it is preferable that the specific surface area by BET method is 20-500 m <2> / g. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 5 wt% of the toner, and particularly preferably 0.01 to 2.0 wt%. Specific examples of the inorganic fine particles include, for example, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, quartz sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth. Examples include soil, chromium oxide, cerium oxide, bengara, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, and silicon nitride. Among these, as the fluidity imparting agent, it is preferable to use hydrophobic silica fine particles and hydrophobic titanium oxide fine particles in combination.
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。 In particular, when stirring and mixing are performed using particles having an average particle size of 5 × 10-2 μm or less, the electrostatic force and van der Waals force with the toner are remarkably improved. Even when stirring and mixing inside the developing device is performed, a fluidity-imparting agent is not detached from the toner, a good image quality that does not cause fireflies and the like is obtained, and a reduction in residual toner is further achieved. . Titanium oxide fine particles are excellent in environmental stability and image density stability, but have a tendency to deteriorate the charge rise characteristics. Therefore, if the amount of titanium oxide fine particles added is larger than the amount of silica fine particles added, this side effect is affected. It can be considered large. However, when the added amount of the hydrophobic silica fine particles and the hydrophobic titanium oxide fine particles is in the range of 0.3 to 1.5 wt%, the charge rising characteristics are not greatly impaired, and the desired charge rising characteristics can be obtained, that is, repeated copying. Stable image quality can be obtained even if
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。 Next, a toner manufacturing method will be described. Here, although a preferable manufacturing method is shown, it is not limited to this.
(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。
(Toner production method)
1) A toner material solution is prepared by dispersing a colorant, unmodified polyester, a polyester prepolymer having an isocyanate group, and a release agent in an organic solvent.
The organic solvent is preferably volatile with a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of easy removal after toner base particle formation. Specifically, toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone and the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform, and carbon tetrachloride are preferable. The usage-amount of an organic solvent is 0-300 weight part normally with respect to 100 weight part of polyester prepolymers, Preferably it is 0-100 weight part, More preferably, it is 25-70 weight part.
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。
2) The toner material liquid is emulsified in an aqueous medium in the presence of a surfactant and resin fine particles.
The aqueous medium may be water alone or an organic solvent such as alcohol (methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methyl cellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.). It may be included.
The amount of the aqueous medium used relative to 100 parts by weight of the toner material liquid is usually 50 to 2000 parts by weight, preferably 100 to 1000 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the dispersion state of the toner material liquid is poor, and toner particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. If it exceeds 20000 parts by weight, it is not economical.
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。 Further, in order to improve the dispersion in the aqueous medium, a dispersant such as a surfactant and resin fine particles is appropriately added.
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。 As surfactants, anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates, phosphate esters, alkylamine salts, amino alcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives, amine salt types such as imidazoline, Quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, pyridinium salts, alkylisoquinolinium salts, benzethonium chloride, fatty acid amide derivatives, polyhydric alcohols Nonionic surfactants such as derivatives, for example, amphoteric surfactants such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine And the like.
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。 Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be obtained in a very small amount. Preferred anionic surfactants having a fluoroalkyl group include fluoroalkyl carboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, 3- [ω-fluoroalkyl (C6-C11 ) Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sodium sulfonate, 3- [ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium, fluoroalkyl (C11-C20) carvone Acids and metal salts, perfluoroalkylcarboxylic acids (C7 to C13) and metal salts thereof, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acids and metal salts thereof, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- ( 2-Hydroxyethyl) Perful Olooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. Can be mentioned. Product names include Surflon S-111, S-112, S-113 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-101. DS-102 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (manufactured by Dainippon Ink, Inc.), Xtop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204 (manufactured by Tochem Products), and Fgentent F-100, F150 (manufactured by Neos).
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。 Moreover, as the cationic surfactant, aliphatic quaternary ammonium such as aliphatic primary, secondary or secondary amic acid, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt which has a right fluoroalkyl group is used. Salt, benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (Daikin Industries) Smoke), Megafac F-150, F-824 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-132 (Tochem Products), Footage F-300 (Neos), and the like.
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。 The resin fine particles are added to stabilize the toner base particles formed in the aqueous medium. For this reason, it is preferable to add so that the coverage existing on the surface of the toner base particles is in the range of 10 to 90%. For example, polymethyl methacrylate fine particles 1 μm and 3 μm, polystyrene fine particles 0.5 μm and 2 μm, poly (styrene-acrylonitrile) fine particles 1 μm, trade names are PB-200H (manufactured by Kao), SGP (manufactured by Soken), Techno Examples include polymer SB (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), SGP-3G (manufactured by Sokensha), and micropearl (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.). In addition, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
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。 As a dispersant that can be used in combination with the above resin fine particles and inorganic compound dispersant, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer protective colloid. For example, acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride and other (meth) acrylic monomers containing hydroxyl groups Bodies such as acrylic acid-β-hydroxyethyl, methacrylic acid-β-hydroxyethyl, acrylic acid-β-hydroxypropyl, methacrylic acid-β-hydroxypropyl, acrylic acid-γ-hydroxypropyl, methacrylic acid-γ-hydroxy Propyl, acrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, methacrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerol monoacrylate, glycerol monomethacrylate Luric acid esters, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc., vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, or compounds containing vinyl alcohol and a carboxyl group Esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, vinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl Nitrogen compounds such as imidazole and ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring thereof, polyoxyethylene, poly Xoxypropylene, polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxy Polyoxyethylenes such as ethylene nonylphenyl ester, celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose can be used.
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。 The dispersion method is not particularly limited, and known equipment such as a low-speed shear method, a high-speed shear method, a friction method, a high-pressure jet method, and an ultrasonic wave can be applied. Among these, the high-speed shearing method is preferable in order to make the particle size of the dispersion 2 to 20 μm. When a high-speed shearing disperser is used, the rotational speed is not particularly limited, but is usually 1000 to 30000 rpm, preferably 5000 to 20000 rpm. The dispersion time is not particularly limited, but in the case of a batch method, it is usually 0.1 to 5 minutes. The temperature during dispersion is usually 0 to 150 ° C. (under pressure), preferably 40 to 98 ° C.
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。 3) At the same time as the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to cause a reaction with the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. This reaction involves molecular chain crosslinking and / or elongation. The reaction time is selected depending on the reactivity between the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) and the amines (B), but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. The reaction temperature is generally 0 to 150 ° C, preferably 40 to 98 ° C. Moreover, a well-known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
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。 4) After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles. In order to remove the organic solvent, the temperature of the entire system is gradually raised in a laminar stirring state, and after giving strong stirring in a certain temperature range, the solvent base is removed to produce spindle-shaped toner base particles. . Further, when an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble material is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is dissolved from the toner base particles by a method such as dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. Remove. It can also be removed by operations such as enzymatic degradation.
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。
5) A charge control agent is injected into the toner base particles obtained above, and then inorganic fine particles such as silica fine particles and titanium oxide fine particles are externally added to obtain a toner. The injection of the charge control agent and the external addition of the inorganic fine particles are performed by a known method using a mixer or the like.
Thereby, a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution can be easily obtained. Furthermore, by giving strong agitation in the process of removing the organic solvent, the shape between the true spherical shape and the rugby ball shape can be controlled, and the surface morphology is also controlled between the smooth shape and the umeboshi shape. be able to.
以上、本実施形態で述べたように、5〜15デニールのブラシ繊維を回転支持軸の周面に1平方インチ当り20000〜100000本の密度で設けたブラシローラ15により固形潤滑剤16を摺擦して掻き取って感光体5に塗布する装置において、固形潤滑剤をブラシに押し付ける力が2〜12N/mであり、固形潤滑剤の硬さを測定試験力50mN、負荷所要時間30秒時のマルテンス硬さで40〜70N/mm2とする。この条件下では、固形潤滑剤が硬すぎて、ブラシに押し付ける力が強くなり、固形潤滑剤の割れやブラシの毛倒れ、さらには経時でフィルミングの問題や潤滑剤塗布不足等の問題を起こすことがない。また、固形潤滑剤が軟らかすぎて、機械稼動時以外に固形潤滑剤の欠けや割れが発生や、感光体はの塗布過多による異常画像の発生等の問題を起こすことがない。よって、長期に渡って安定して適当な量の潤滑剤を感光体5に塗布することができる。
また、ブラシローラ15の材質としてポリエステルを用いる。ポリエステルは毛倒れしにくく、経時でも安定して固形潤滑剤16を削り感光体5に塗布することができる。
また、ブラシの材質は絶縁性材料のものを用いる。これにより、コストを下げるとともに、クリーニング性をよくすることができる。
また、ブラシローラ15と感光体5との周速比(感光体周速/ブラシローラの周速)は、0.8〜1.2の範囲とする。周速比が0.8未満では潤滑剤の供給量が少なくなり、フィルミングやクリーニング不良が発生する。また、1.2を越えると衝撃で感光体5を傷つけることがあり、感光体5の寿命を短くすることがある。特に、本実施形態のプリンタのように、交流電圧が重畳された帯電ローラ14を用いたものでは、感光体5表面が荒らされるため、摩擦係数を下げるのに潤滑剤塗布量を多くする必要がある。このプリンタにおいて、ブラシローラ15と感光体5との周速比(感光体周速/ブラシローラの周速)を0.8〜1.2にすることで、感光体5の摩擦抵抗を十分に下げるのに適量な潤滑剤を塗布して、良好なクリーニング性能やフィルミングの低減をおこなうことができる。
また、感光体5と固形潤滑剤16と、潤滑剤塗布手段とクリーニング手段としてのブラシローラ15とが少なくとも一体に支持されてプリンタ本体1に着脱可能なプロセスカートリッジである感光体ユニット2とする。このような感光体ユニット2を用いることで、長期に渡って安定して適当な量の潤滑剤を感光体1に塗布することができ、感光体ユニット2を長寿命化することができる。
また、感光体1と、帯電ローラ14と、書込みユニット6と、現像装置10と、転写装置と、クリーニング装置とを備えたプリンタにおいて、上記潤滑剤塗布手段を用いる。このようなプリンタ1を用いることで、長期に渡って安定して適当な量の潤滑剤を感光体1に塗布することができる。よって、クリーニング不良、フィルミングを抑え、長期に渡って高画質な画像を得ることができる。
また、本実施形態のプリンタではトナーの平均円形度が0.93以上のものを用いる。平均円形度が0.93以上のトナー粒子の表面は滑らかであり、トナー粒子同士、トナー粒子と感光体との接触面積が小さいために転写性に優れる。しかし、従来の装置においてはクリーニング性に劣るが、本実施形態のプリンタでは、良好に感光体5表面へ潤滑剤を塗布することで、良好なクリーニング性を得ることができる。
また、本実施形態のプリンタでは、トナーの体積平均粒経が3〜8μmで、体積平均粒経(Dv)と個数平均粒経(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.40の範囲ものを用いる。1.00〜1.40の範囲にある小粒径で粒径分布も狭いトナーを使用する場合であっても良好なクリーニング性が得られる。トナーは粒径分布を狭くすることで、帯電分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像ができ、また、転写率を高くすることができる。このような小粒径トナーは従来の装置では、感光体5との付着力にうち勝ってクリーニングすることが困難である。また、小粒径であるとトナーの外添剤微粒子等の含有率が相対的に高くなる傾向にあるため、これらがトナーから脱離して感光体5上にフィルミングが発生しやすい。しかしながら、本実施形態のプリンタでは、ブラシローラ15が良好に感光体5表面へ潤滑剤を塗布することで感光体5表面の摩擦係数を低減させてクリーニングブレード47のクリーニング性能を向上させることができる。
また、本実施形態のプリンタでは、トナーは形状係数SF−1が100〜180の範囲、形状係数SF−2が100〜180の範囲のものを用いる。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との接触状態が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、球形トナーは従来の装置ではクリーニング不良を起こしやすいが、本実施形態のプリンタでは、ブラシローラ15が良好に感光体5表面へ潤滑剤を塗布することで感光体5表面の摩擦係数を低減させて良好なクリーニングを行うことができる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
また、本実施形態のプリンタでは、トナーは長軸と短軸との比(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の関係を満足するものを用いる。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。
また、本実施形態のプリンタでは、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、離型材を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在かで架橋および、又は伸長反応させるトナーを用いる。このような重合法によって作られたトナーはトナー1粒づつの対電荷質量比が揃っているので、転写効率を高くすることができ、高画質な画像が得られる。また、クリーニングブレード47に入力する転写残トナー量を少なくすることができるので、クリーニング性も向上する。
As described above, as described in the present embodiment, the
Further, polyester is used as the material of the
Further, the brush is made of an insulating material. Thereby, the cost can be reduced and the cleaning property can be improved.
The peripheral speed ratio between the
Further, the
Further, the lubricant applying means is used in a printer provided with the photosensitive member 1, the charging
In the printer of this embodiment, a toner having an average circularity of 0.93 or more is used. The surface of the toner particles having an average circularity of 0.93 or more is smooth, and the toner particles and the contact area between the toner particles and the photoreceptor are small, so that the transferability is excellent. However, although the conventional apparatus is inferior in cleaning property, in the printer of the present embodiment, good cleaning property can be obtained by applying the lubricant to the surface of the
In the printer of this embodiment, the toner has a volume average particle size of 3 to 8 μm and a ratio (Dv / Dn) of the volume average particle size (Dv) to the number average particle size (Dn) is 1.00 to 1. .40 range is used. Even when a toner having a small particle size in the range of 1.00 to 1.40 and a narrow particle size distribution is used, good cleaning properties can be obtained. By narrowing the particle size distribution of the toner, the charge distribution becomes uniform, a high-quality image with little background fogging can be obtained, and the transfer rate can be increased. It is difficult for such a small particle size toner to be cleaned by overcoming the adhesion force with the
In the printer of this embodiment, toner having a shape factor SF-1 in the range of 100 to 180 and a toner having a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180 is used. When the shape of the toner is close to a spherical shape, the contact state between the toner and the toner or the toner and the
In the printer of this embodiment, the toner has a ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) in the range of 0.5 to 1.0 and a ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) of 0. In the range of 0.7 to 1.0, a material satisfying the relationship of major axis r1 ≧ minor axis r2 ≧ thickness r3 is used. When the ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) is less than 0.5, the dot reproducibility and transfer efficiency are inferior because of being away from the true spherical shape, and high-quality image quality cannot be obtained. On the other hand, if the ratio of thickness to minor axis (r3 / r2) is less than 0.7, the shape is close to a flat shape, and a high transfer rate like a spherical toner cannot be obtained. In particular, when the ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) is 1.0, the rotating body has a major axis as a rotation axis, and the fluidity of the toner can be improved.
Further, in the printer of this embodiment, a toner composition containing a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, polyester, a colorant, and a release agent is crosslinked and / or extended in the presence of resin fine particles in an aqueous medium. Toner is used. Since the toner produced by such a polymerization method has the same charge-to-charge mass ratio for each toner particle, the transfer efficiency can be increased and a high-quality image can be obtained. Further, since the amount of transfer residual toner input to the
1 プリンタ本体
2A、2B、2C、2D 感光体ユニット
3 転写ベルト
5 感光体
6 書込みユニット
7 両面ユニット
8 反転ユニット
9 定着装置
10A、10B、10C、10D 現像装置
11、12 給紙カセット
13 手差しトレイ
14 帯電ローラ
15 ブラシローラ
16 固形潤滑剤
17 ギャップ管理部材
18 廃トナー廃トナー収納部
19 フリッカー装置
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
47 クリーニングブレード
48 トナー搬送オーガ
49 帯電クリーニングローラ
50 ブラケット
51 位置決め主基準部
52 手前側位置決め従基準部
53 奥側位置決め従基準部
55、56 分離給紙部
58 紙吸着ローラ
59 レジストローラ対
60 圧縮スプリング
P 転写紙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printer
Claims (10)
上記潤滑剤塗布手段は、潤滑剤を固形状にした固形潤滑剤と、回転しながら該固形潤滑剤を摺擦して掻き取り該像担持体に塗布するローラ状ブラシと、該固形潤滑剤を該ブラシに押し付ける押圧手段とを備え、該ブラシが5〜15デニールのブラシ繊維を回転支持軸の周面に1平方インチ当り20000〜100000本の密度で設けたものであり、
上記固形潤滑剤を上記ブラシに押し付ける力が2〜12N/mであり、該固形潤滑剤の硬さが測定試験力50mN、負荷所要時間30秒時で、負荷は0mNから30秒増加させて測定試験力になるようにしたときのマルテンス硬さで40〜70N/mm2であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 An image carrier that carries a toner image, a lubricant application unit that applies a lubricant to the image carrier, a cleaning unit that cleans the surface of the image carrier, and a fine gap between the surface of the image carrier. In a process cartridge that is placed in close proximity and oppositely and is mounted at least integrally with a charging roller to which a voltage in which alternating current is superimposed is applied, and is detachable from the image forming apparatus,
The lubricant application means includes a solid lubricant obtained by solidifying the lubricant, a roller brush that scrapes and scrapes the solid lubricant while rotating, and applies the solid lubricant to the image carrier. A pressing means that presses against the brush, and the brush is provided with 5 to 15 denier brush fibers at a density of 20000 to 100,000 per square inch on the peripheral surface of the rotation support shaft,
The force for pressing the solid lubricant against the brush is 2 to 12 N / m, and the hardness of the solid lubricant is measured with a test force of 50 mN and a load time of 30 seconds , and the load is increased from 0 mN to 30 seconds. A process cartridge having a Martens hardness of 40 to 70 N / mm 2 when a test force is obtained .
上記潤滑剤塗布手段は、潤滑剤を固形状にした固形潤滑剤と、回転しながら該固形潤滑剤を摺擦して掻き取り該像担持体に塗布するローラ状ブラシと、該固形潤滑剤を該ブラシに押し付ける押圧手段とを備え、該ブラシが5〜15デニールのブラシ繊維を回転支持軸の周面に1平方インチ当り20000〜100000本の密度で設けたものであり、
上記固形潤滑剤を上記ブラシに押し付ける力が2〜12N/mであり、該固形潤滑剤の硬さが測定試験力50mN、負荷所要時間30秒時で、負荷は0mNから30秒増加させて測定試験力になるようにしたときのマルテンス硬さで40〜70N/mm 2 であることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier that carries a latent image, a charging roller that is arranged in close proximity to each other while maintaining a minute gap between the surface of the image carrier and a voltage in which an alternating current is superimposed on a direct current is applied to the image carrier. An exposure device that forms an electrostatic latent image; a developing device that converts the electrostatic latent image formed on the image carrier into a toner image; a transfer device that transfers the toner image to a transfer target; and an image on the image carrier. An image forming apparatus comprising: a cleaning device that cleans residual toner remaining on the surface; and a lubricant application unit that applies a lubricant to the surface of the image carrier.
The lubricant application means includes a solid lubricant obtained by solidifying the lubricant, a roller brush that scrapes and scrapes the solid lubricant while rotating, and applies the solid lubricant to the image carrier. A pressing means that presses against the brush, and the brush is provided with 5 to 15 denier brush fibers at a density of 20000 to 100,000 per square inch on the peripheral surface of the rotation support shaft,
The force for pressing the solid lubricant against the brush is 2 to 12 N / m, and the hardness of the solid lubricant is measured with a test force of 50 mN and a load time of 30 seconds, and the load is increased from 0 mN to 30 seconds. image forming apparatus, characterized in that in Martens hardness when set to be the test force is 40~70N / mm 2.
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