JP2005241760A - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された前記潜像担持体表面に光を照射して潜像を形成させる潜像形成工程と、現像手段から供給されるトナーを含む現像剤により前記潜像を現像しトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記トナー像を転写した後の潜像担持体表面に残留し、前記現像手段から供給されるトナーの極性と逆極性に帯電した残留トナーを磁気ブラシにより一時的に回収しクリーニングするクリーニング工程と、前記磁気ブラシにより回収された前記残留トナーを前記潜像担持体表面に排出し前記現像手段により現像と同時に前記残留トナーを回収するトナー回収工程とを、少なくとも含む画像形成方法において、前記磁気ブラシにより回収された前記残留トナーを、前記磁気ブラシによりその極性を反転させた後に前記潜像担持体表面に排出することを特徴とする画像形成方法。
【選択図】 なし
Description
さらに近年環境保護の目的で、廃トナーレス化の試みが検討されている。しかしクリーニングブレード方式を用いてトナーの再利用を行おうとすると、回収機構、トナー搬送機構がさらに必要となり、マシンの大型化が避けられない。
ファーブラシ方式は、ブラシ繊維の先端部が感光体表面の同一箇所を局所的に摩耗するために、感光体表面に筋状に深い傷が発生し、長期の維持性に問題がある。しかし、磁気ブラシ方式はクリーニング部材の欠損の劣化がなく、均一に感光体表面をクリーニングする方法として優れている。
なお、これらの磁気ブラシを用いたクリーニング方法の多くは、磁気ブラシで感光体上から回収した捕獲したトナーは、隣接する回収ローラ等で回収された後は、再利用されない機構を採用している(例えば、特許文献1〜6等参照)
しかしながら転写後に感光体表面上の残留トナーの帯電は、ギャップ放電によって、正規のトナー極性と逆の極性に帯電したトナー(逆極化トナー)も含まれている。このため、逆極化トナーは、正規のトナー極性と逆極性にバイアスが印加された磁気ブラシでは捕獲できない。また、オゾンレスの目的で接触帯電器を用いた場合には、逆極化トナーの多くは帯電器に付着し、帯電性能を低下させてしまうという問題も引き起こす。
しかしながら、磁気ブラシに蓄積された逆極化トナーをクリーニングするために、磁気ブラシに印加するバイアスを反転させて、磁気ブラシ自体のクリーニング(磁気ブラシに蓄積した逆極化トナーを潜像担持体表面に排出するプロセス)を行う必要があり、この場合には現像を中止することが必要であった。
このシステムは、マシンの小型化を達成するために非常に優れた方式であるが、磁気ブラシの注入帯電機能を確保するためには低抵抗キャリアを用いなければならず、ピンホールリーク等が問題になる。また磁気ブラシがトナーで汚染されると帯電性能が低下して画質を悪化させるという問題がある。
<1>
潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された前記潜像担持体表面に光を照射して潜像を形成させる潜像形成工程と、現像手段から供給されるトナーを含む現像剤により前記潜像を現像しトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記トナー像を転写した後の潜像担持体表面に残留し、前記現像手段から供給されるトナーの極性と逆極性に帯電した残留トナーを磁気ブラシにより一時的に回収しクリーニングするクリーニング工程と、前記磁気ブラシにより回収された前記残留トナーを前記潜像担持体表面に排出し前記現像手段により現像と同時に前記残留トナーを回収するトナー回収工程とを、少なくとも含む画像形成方法において、
前記磁気ブラシにより回収された前記残留トナーを、前記磁気ブラシによりその極性を反転させた後に前記潜像担持体表面に排出することを特徴とする画像形成方法である。
前記磁気ブラシに印加される直流電圧が前記現像手段から供給されるトナーの極性と同極性であり、その絶対値が50V以上であることを特徴とする<1>に記載の画像形成方法である。
前記磁気ブラシに、前記直流電圧と交流電圧とが重畳印加され、前記交流電圧のピーク電圧が0.5kV以上であることを特徴とする<1>または<2>に記載の画像形成方法である。
下式(1)で規定される前記トナーの形状係数SFが100〜140の範囲内であることを特徴とする<1>〜<3>のいずれか1つに記載の画像形成方法である。
式(1) SF=100×π×ML2/4A
〔但し、式(1)中、SFは前記トナーの形状係数、MLは前記トナー粒子の絶対最大長、Aは前記トナー粒子の投影面積を表す〕
前記トナーに、球形かつ平均粒径が50nm〜200nmの無機微粉あるいは有機微粉が添加されていることを特徴とする<1>〜<4>のいずれか1つに記載の画像形成方法である。
潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記潜像担持体表面に光を照射して潜像を形成させる潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により前記潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記トナー像を転写した後の前記潜像担持体表面に残留し、前記現像手段から供給されるトナーの極性と逆極性に帯電した逆極化トナーを回収しクリーニングする機能を少なくとも有する磁気ブラシと、を少なくとも備え、<1>〜<5>のいずれか1つに記載の画像形成方法を利用して画像を形成する画像形成装置である。
本発明の画像形成方法は、潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された前記潜像担持体表面に光を照射して潜像を形成させる潜像形成工程と、現像手段から供給されるトナーを含む現像剤により前記潜像を現像しトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記トナー像を転写した後の潜像担持体表面に残留し、前記現像手段から供給されるトナーの極性と逆極性に帯電した残留トナーを磁気ブラシにより一時的に回収しクリーニングする残留トナークリーニング工程と、前記磁気ブラシにより回収された前記残留トナーを前記潜像担持体表面に排出し前記現像手段により現像と同時に前記残留トナーを回収するトナー回収工程とを、少なくとも含む画像形成方法において、前記磁気ブラシにより回収された前記残留トナーを、前記磁気ブラシによりその極性を反転させた後に前記潜像担持体表面に排出することを特徴とする。
このため、磁気ブラシのクリーニングを長期に渡って行うことなく連続して現像を行うことができると共に、残留トナーを潜像担持体表面から効率的に除去でき、高いクリーニング性を維持することができる。また、クリーニング効果が高いため、残留トナーのクリーニング不良による帯電器汚染等の2次的問題も抑制することができる。
なお、逆極化トナーを極性反転させた後、潜像担持体上に戻す点では、直流電圧の絶対値は大きければ大きいほど好ましいが大きすぎる場合には、磁気ブラシのキャリアが潜像担持体に移行していまう場合があるため、実用上は最大でも500V以下であることが好ましい。
但し、交流電圧のピーク電圧値が大きすぎる場合にはリークが発生してしまう恐れがあるため、実用上は最大でも1.5kV以下とすることが好ましい。
・式(1) SF=100×π×ML2/4A
但し、式(1)中、SFはトナーの形状係数、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aは前記トナー粒子の投影面積を表す。
外添剤の平均粒径が50nm未満の場合、あるいは、150nmを超える場合には効果を発揮できない場合がある。
このような観点からは、ブラシ密度ρ、および、磁気ブラシ担持体と潜像担持体との距離dが、下式(2)に示される関係を満たすことが特に好ましい。
・式(2) 0.75≦ρ/d≦1.5
但し、式(2)中、ρはブラシ密度(g/m2)、dは磁気ブラシ担持体と潜像担持体との距離d(μm)を表す。
ρ/dが0.75より小さいと掻き取り性が不足する場合があり、ρ/dが1.5より大きいと、特に磁気ブラシの回転方向が潜像担持体と逆の場合、トナー詰まりが発生してキャリアが下方に落下するといった不具合が生じる場合がある。
また、ファーブラシには、現像手段から供給されるトナーの極性(正規極性)と逆極性のバイアスを印可しても良い。まれに低湿環境下で低画像密度のプリントがなされた場合など、トナーが高帯電になり過ぎて、正規極性の高帯電の転写残トナーが現像機で回収しきれずに転写ゴーストとして画像に現れることがあるが、逆極性のバイアスを印加することによりこのような現象を防止することができる。この場合のバイアスの絶対値としては0〜400Vの範囲が好ましく、200〜400Vの範囲内がより好ましい。さらに交流電圧を重畳して印加しても良い。また、帯電補助部材は、回転体でも固定されたものでも良い。
まず、非画像形成時に磁気ブラシ、帯電器および転写ロールに印加するバイアスを画像形成時と逆極性にする。これにより、磁気ブラシから排出されたトナーを潜像担持体を介して中間転写体に排出され、磁気ブラシ中に過剰となったトナーを清掃することができる。なお、この中間転写体上に排出されたトナーは、中間転写体の外周面上に設けられたブレードあるいはファーブラシクリーナによって回収する。
次に、本発明の画像形成方法を利用した画像形成装置の構成について説明する。本発明の画像形成装置は、本発明の画像形成方法を利用した公知の電子写真方式の画像形成装置であれば特に限定されないが、具体的には、以下のような構成を有することが好ましい。
すなわち、本発明の画像形成装置は、潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記潜像担持体表面に光を照射して潜像を形成させる潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により前記潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記トナー像を転写した後の前記潜像担持体表面に残留し、前記現像手段から供給されるトナーの極性と逆極性に帯電した逆極化トナーを回収しクリーニングする機能を少なくとも有する磁気ブラシと、を少なくとも備えた構成を有することが好ましい。
画像形成装置100は、図中の矢印A方向に回転可能な潜像担持体110の周囲に沿って時計周り方向に、帯電ロール111、露光装置112、現像器113、転写ローラ114、除電器115、磁気ブラシ116が配置されている。また、潜像担持体110と転写ローラ114とは中間転写ベルト120を挟んで互いに押圧しながら当接し1次転写部を形成しており、磁気ブラシ116の周囲には磁気ブラシ密度を所望の範囲内となるように調整する層規制部材117が設けられている。
なお、磁気ブラシ116には、逆極化トナーの極性と反対の直流電圧(負電圧)が少なくとも印加されており、これに交流電圧が重畳印加されていてもよいが、逆極化トナーを逆の極性に再帯電させるだけの十分な電圧が印加されていることが必要である。これにより、磁気ブラシ116により捕獲・回収された逆極化トナーは、磁気ブラシ116によって、その極性が反転させられて正規の極性に再帯電することができる。その後、正規の極性に再帯電した逆極化トナーは再び潜像担持体110表面に排出され、逆極化しなかった残留トナーと共に、潜像担持体110表面と現像器113の現像ロールとの電位差を利用して、現像器113に回収される。
本発明の画像形成装置は、図2に示す画像形成装置101のように、図1に示す画像形成装置100の構成に対して潜像担持体110の周囲に配置された帯電ロール111と磁気ブラシ116との間に、残留トナーの帯電調整をより完全なものとするために帯電補助ブラシ118を設けた構成としてもよい。
以下に本発明の画像形成装置を構成する各部についてより詳細に説明する。
本発明の画像形成装置に用いられる帯電手段としては公知の帯電方式を利用した帯電器が適応可能である。例えばコロトロン帯電方式や接触帯電方式などを利用した帯電器が挙げられる。また接触帯電方式ではローラー状の帯電部材、ブレード状の帯電部材、ベルト状の帯電部材、ブラシ状の帯電部材、磁気ブラシ状の帯電部材などが適応可能である。特にローラー状の帯電部材、ブレード状の帯電部材については潜像担持体に対し、接触状態またはある程度の空隙(100μm以下)を有した非接触状態として配置しても構わない。
帯電部材を構成する材質としてはウレタンゴム、シリコンゴム、フッソゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム)、エピクロルヒドリンゴム等の合成ゴムやポリオレフィン、ポリスチレン、塩化ビニル等からなるエラストマーを主材料とし、導電性カーボン、金属酸化物、イオン導電剤等の任意の導電性付与剤を適量配合したものを用いることができる。これらの材料は、帯電部材として有効な電気抵抗を発現させることが容易である。
さらにナイロン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、シリコーン等の樹脂を塗料化し、そこに導電性カーボン、金属酸化物、イオン導電剤等の任意の導電性付与剤を適量配合し、得られた塗料をデイッピング、スプレー、ロールコート等の任意の手法により、積層して用いる事ができる。
本発明の画像形成装置に用いられる現像手段としては、トナー回収するために接触現像方式を利用したものであることが好ましい。キャリアとトナーとからなる現像ブラシを潜像担持体に接触させて現像させる二成分現像方式、あるいは、導電ゴム弾性体搬送ロール上にトナーを付着させ潜像担持体にトナーを現像する接触式一成分現像方式が適している。二成分現像方式の場合、現像ロールの回転方向は潜像担持体の回転方向と同方向でも逆方向でも良く、潜像担持体と逆方向に周速差をつけると、潜像担持体上の残留トナーの回収性を上げることができる。なお、現像ロールに印加する電界は直流でも直流に交流を重畳させても良い。
また本発明の画像形成装置に用いられる転写手段としては公知の転写方式を利用したものが利用可能である。例えば、転写コロトロンや転写ロール等を用いた直接転写方式、中間転写ベルトや中間転写ドラム等の中間転写体を用いた中間転写方式、記録材を静電的に吸着して搬送し潜像担持体上の画像を転写する転写ベルト方式を利用した転写手段などが挙げられる。
また転写効率を向上させるために、潜像担持体と転写部材と間に周速差をつけてもよい。潜像担持体と転写部材と間の周速比は0.1%〜5%が良く、さらに好ましくは1%〜3%が良い。
次に、本発明で用いる磁気ブラシについて、上述した以外のその他の構成についてより詳細に説明する。
磁気ブラシに用いるキャリアは現像剤に用いるキャリアと同じものを用いても、違うものを用いても良い。キャリアに用いられる芯材(キャリア芯材)としては特に制限はなく、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、またはフェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズなどが挙げられる。なお、これらの芯材の中でも磁性材料からなる芯材を用いることが好ましい。
キャリア芯材の平均粒径としては、一般的に10μm〜150μmのものが用いられ、好ましくは20μm〜100μmのものが用いられる。さらに、低ストレス性を目的として、重合製法による球形のコアを用いる事ができる。重合コアの真比重は3.0〜5.0g/cm3のものが好ましく、飽和磁化は40emu/g以上が好ましい。
これら単量体の一例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、ターシャルブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ターシャルペンチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、イソヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
具体的には、例えばキャリア芯材の粉末を樹脂被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、樹脂被覆層形成用溶液をキャリア芯材の表面に噴霧するスプレー法、キャリア芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で樹脂被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリア芯材と樹脂被覆層形成用溶液を混合し、続いて溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられるが、特に溶液を用いたものに限定されるものではなく、塗布するキャリア芯材によっては、樹脂粉末と共に加熱混合するパウダーコート法等適当な方法を用いることが出来る。
樹脂被覆層形成用原料溶液に使用される溶剤としては、このマトリックス樹脂を溶解するものであれば特に限定されるものではなく、例えばキシレン、トルエン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化合物、が使用できる。
本発明の画像形成装置に用いられる潜像担持体としては単層構成であってもよく、電荷発生層と電荷輸送層とからなるような積層構成など、公知の如何なる構成であってもよい。
図3は、本発明の画像形成装置に用いられる潜像担持体の構成例を示す模式断面図であり、図3中、1が潜像担持体(感光体)、11が導電性基体、12が下引き層、13が電荷発生層、14が電荷輸送層、15が感光層を表す。
感光体1は、導電性基体11表面に、下引き層12、電荷発生層13、電荷輸送層14をこの順に積層したものであり、下引き層12、電荷発生層13および電荷輸送層14は感光層15を構成している。
赤外光用ではフタロシアニン顔料、スクアリリウム、ビスアゾ、トリスアゾ、ペリレン、ジチオケトピロロピロール、可視光用としては縮合多環顔料、ビスアゾ、ペリレン、トリゴナルセレン、色素増感した金属酸化物微粒子等を用いる。 これらの中で、特に優れた性能が得られ、好ましく使用される電荷発生物質として、フタロシアニン系顔料が用いられる。これを用いることにより、特に高感度で、繰り返し安定性の優れる潜像担持体が得られることができる。
上記の処理において使用される溶剤は、芳香族類(トルエン、クロロベンゼン等)、アミド類(ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等)、脂肪族アルコール類(メタノール、エタノール、ブタノール等)、脂肪族多価アルコール類(エチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール等)、芳香族アルコール類(ベンジルアルコール、フェネチルアルコール等)、エステル類(酢酸エステル、酢酸ブチル等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)、ジメチルスルホキシド、エーテル類(ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等)、さらには数種の混合系、水とこれら有機溶剤の混合系があげられる。
析出させる溶剤としては、水あるいは、水と有機溶剤の混合溶剤が任意の量で用いられる。析出させる温度については特に制限はないが、発熱を防ぐために、氷等で冷却することが好ましい。
好ましい結着樹脂としては、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアリレート樹脂(ビスフェノールAとフタル酸の重縮合体等)、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等の絶縁性樹脂をあげることができるが、これらに限定されるものではない。
これらの結着樹脂は単独あるいは2種以上混合して用いることができる。これらの中で特にポリビニルアセタール樹脂が好ましく用いられる
電荷発生層13を形成する場合に用いる塗布液を調整するための溶媒としては公知の有機溶剤、例えばアルコール系、芳香族系、ハロゲン化炭化水素系、ケトン系、ケトンアルコール系、エーテル系、エステル系等から任意で選択することができる。例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤を用いることができる。
分散させる方法としては、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、コロイドミル、ペイントシェーカーなどの方法を用いることができる。さらにこの電荷発生層を設けるときに用いる塗布方法としては、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。
さらに、電荷発生材料は電気特性の安定性向上、画質欠陥防止などのために表面処理を施すことができる。表面処理剤としてはカップリング剤などを用いることができるがこれに限定されるものではない。
表面処理に用いるカップリング剤の例としては、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルメトキシシラン、N,N−ビス(β−ヒドロキシエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−クロルプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤が挙げられる。
添加物としては、クロラニル、ブロモアニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールや2,5−ビス(4−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ジエチルアミノフェニル)1,3,4オキサジアゾールなどのオキサジアゾール系化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物、3,3’,5,5’テトラ−t−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン化合物などの電子輸送性物質、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等の公知の材料を用いることができる。
これらの化合物は単独にあるいは複数の化合物の混合物あるいは重縮合物として用いることができる。
例えば、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールなどのオキサジアゾール誘導体、1,3,5−トリフェニル−ピラゾリン、1−[ピリジル−(2)]−3−(p−ジエチルアミノスチリル)−5−(p−ジエチルアミノスチリル)ピラゾリンなどのピラゾリン誘導体、トリフェニルアミン、トリ(P−メチル)フェニルアミン、N,N’−ビス(3,4−ジメチルフェニル)ビフェニル−4−アミン、ジベンジルアニリン、9,9−ジメチル−N,N’−ジ(p−トリル)フルオレノン−2−アミンなどの芳香族第3級アミノ化合物、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジアミンなどの芳香族第3級ジアミノ化合物、3−(4’ジメチルアミノフェニル)−5,6−ジ−(4’−メトキシフェニル)−1,2,4−トリアジンなどの1,2,4−トリアジン誘導体、4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン、4−ジフェニルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン、[p−(ジエチルアミノ)フェニル](1−ナフチル)フェニルヒドラゾンなどのヒドラゾン誘導体、2−フェニル−4−スチリル−キナゾリンなどのキナゾリン誘導体、6−ヒドロキシ−2,3−ジ(p−メトキシフェニル)−ベンゾフランなどのベンゾフラン誘導体、p−(2,2−ジフェニルビニル)−N,N’−ジフェニルアニリンなどのα−スチルベン誘導体、エナミン誘導体、N−エチルカルバゾールなどのカルバゾール誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾールおよびその誘導体などの正孔輸送物質、クロラニル、ブロモアニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールや2,5−ビス(4−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ジエチルアミノフェニル)1,3,4オキサジアゾールなどのオキサジアゾール系化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物、3,3’,5,5’テトラ−t−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン化合物などの電子輸送物質、あるいは上記化合物からなる基を主鎖又は側鎖に有する重合体などがあげられる。これらの電荷輸送材料は、1種又は2種以上を組み合せて使用できる。
例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレンーブタジエン共重合体、塩化ビニリデンーアクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコン樹脂、シリコン−アルキッド樹脂、フェノールーホルムアルデヒド樹脂、スチレンーアルキッド樹脂、ポリーN―カルバゾール、ポリビニルブチラール、ポリビニルフォルマール、ポリスルホン、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、エチルセルロース、フェノール樹脂、ポリアミド、カルボキシーメチルセルロース、塩化ビニリデン系ポリマーワックス、ポリウレタン等があげられるが、これらに限定されるものではない。
たとえば、酸化防止剤としてはヒンダードフェノール、ヒンダードアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノン及びそれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機燐化合物などが挙げられる。
有機硫黄系および有機燐系酸化防止剤は2次酸化防止剤と言われフェノール系あるいはアミン系などの1次酸化防止剤と併用することにより相乗効果を得ることができる。
ベンゾフェノン系光安定剤としては、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2,2’−ジ−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノンなどが挙げられる。
その他の化合物として2,4,ジ−t−ブチルフェニル−3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート、ニッケルジブチル−ジチオカルバメートなどがある。
潜像担持体に使用可能な電子受容性物質としては、例えば無水琥珀酸、無水マレイン酸、ジブロム無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラブロム無水フタル酸、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、o−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、クロラニル、ジニトロアントラキノン、トリニトロフルオレノン、ピクリン酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸などをあげる事ができる。これらのうち、フルオレノン系、キノン系や、Cl,CN,NO2等の電子吸引性置換基を有するベンゼン誘導体が特によい。
また塗布液には塗膜の平滑性向上のためのレベリング剤としてシリコーンオイルを微量添加することもできる。
上記潜像担持体の表面層を処理するフッ素系樹脂を必須成分とする改質樹脂の水性分散液について説明する。
さらに、0.1気圧以上、好ましくは、0.2気圧以上、より好ましくは0.3気圧以上にて処理することも効果的であり、減圧、加圧、加熱処理を組み合わせることも効果的である。
また、スプレーや、塗布法により付着させたのち、40℃以上、好ましくは50℃以上に加熱し、浸透層を形成することもできる。フッ素系樹脂を必須成分とする改質樹脂の水性分散液を付着させた後、加熱乾燥を行う前、あるいは行った後にふき取り、あるいは洗浄を行うこともできる。
本発明に用いられる現像剤は、トナーからなる一成分現像剤、あるいは、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤のいずれであってもよい。
本発明に用いられるトナーは、特に製造方法により限定されるものではなく、例えば結着樹脂と着色剤と離型剤と、さらに必要に応じて帯電制御剤等とを混練、粉砕、分級する混練粉砕法、混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させて形成された分散液と、着色剤分散液と、離型剤分散液と、更に必要に応じて帯電制御剤等を含む分散液とを混合した混合液中で、トナー構成成分を凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法、結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤や離型剤、更に必要に応じて帯電制御剤等を含む溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、結着樹脂と着色剤と離型剤と、更に必要に応じて帯電制御剤等を含む溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により得られるものが使用できる。
これらの粒子径としては、大きすぎたり小さすぎたりした場合には上述した効果を発揮することが困難になる場合がある。このため、これら外添剤の平均粒子径は、50〜200nmの範囲内であることが好ましく、100〜160nmの範囲内であることがより好ましい。
また、平均粒子径が50〜200nmの範囲内の外添剤の適正な添加量は0.1質量%以上であることが好ましい。より好ましい範囲は0.5質量%以上である。
トナーに添加されるその他の無機酸化物としては、粉体流動性、帯電制御等のため、1次粒径が50nm以下の小径無機酸化物を、更に付着力低減や帯電制御のため、それより大径の無機酸化物を挙げることができる。これらの無機酸化物微粒子は公知のものを使用することができるが、精密な帯電制御を行うためには、シリカと酸化チタンとを併用することが好ましい。また、小径無機微粒子については表面処理することにより、分散性が高くなり、粉体流動性を向上させる効果が大きくなる。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には10〜500μmであり、好ましくは30〜100μmである。
−画像形成装置−
評価にはFUJI XEROX製Docu Center Color 500機をベースにし、帯電器をスコロトロンから接触帯電ローラに取り替えた改造機を用いた。この画像形成装置は、図1に示す構成を有するもので、磁気ブラシ116は、φ16mmのマグロール上に磁気ブラシ密度が300〜600g/m2、になるように層規制部材117で調整し、磁気ブラシ116の搬送ロールと潜像担持体110との間の距離が400μmとなるように設定した。
磁気ブラシ116の回転方向は、図1に示すように潜像担持体110の回転方向と同じ時計周り方向で、磁気ブラシ116と潜像担持体110との周速比が1.0〜2.0になるように設定した。磁気ブラシ116に印加する電圧は、直流電圧と、周波数6kHzの交流電圧とを重畳印加し、必要に応じて電圧値やその極性を調整した。
具体的には、図2に示す画像形成装置101のように帯電補助ブラシ118を設けた画像形成装置や、図1に示す画像形成装置101から、磁気ブラシ116(および層規制部材117)を除いた図4に示す画像形成装置102、あるいは、図1に示す画像形成装置100の磁気ブラシ116をファーブラシやクリーニングブレードに置き換えた画像形成装置を用いた。
なお、帯電補助ブラシ118としてはベルトロンB12N(鐘紡(株)社製、繊維太さは6デニール、ブラシ毛密度は5×103本/inch2、ブラシ毛長さ6.5mm(接着層含む))を用い、潜像担持体110に対する進入量を1.0mmに設定した。また、帯電補助ブラシ118に印加する電圧は−1.0Kvに設定した。
フルカラーモードにて、低温低湿(10℃、15%RH)で10万枚の画像形成と、環境を高温高湿(28℃、85%RH)に切り替えて10万枚、20万枚の画像形成テストを行い、潜像担持体傷、潜像担持体Filming、接触帯電ロール汚染、および、クリーニング性を観察し、高温高湿度環境で二日間放置後のプリントにて画質上白抜けを評価した。
なお、磁気ブラシを備えた画像形成装置を用いた実施例および比較例では、いずれの場合も10万枚あるいは20万枚の画像形成が終了するまで、磁気ブラシそのもののクリーニング(磁気ブラシに蓄積されたトナーの清掃)を行うことなく連続して画像を形成した。
また、画像形成に使用したトナーは、体積平均粒径D50が6.5μm、形状係数SFが112であり、表1に示す外添剤を組み合わせて添加したトナー(外添組成1〜4)を用いた。また、このトナーは、外添組成や用いた画像形成装置の構成に関係なく現像時に負極性に帯電するものである。
なお、表1中の架橋型アクリル樹脂とは、メチルメタクリレート/1,1,1−トリメチロールプロパントリメタクリレートである。
−評価方法−
(潜像担持体傷)
潜像担持体傷は、10万枚画像形成後の潜像担持体表面を表面粗さ計(東京精密(株)製Surfcom1400A)により10点平均粗さ(Rz)を測定して評価した。判断基準は以下の通りである。
○:Rz≦3.0μm
△:3.0μm<Rz<3.5μm
×:Rz≧3.5μm(形成された画像に白筋が確認されるレベル)
潜像担持体上Filmingは、10万枚画像形成後の潜像担持体表面の目視観察による官能評価にて判断した。判断基準は以下の通りである。
○:固着全くなし
△:固着が多少あるが、画質に影響の出ないレベル
×:表面に明らかに固着があり、色筋、白筋として画質に現れる。
帯電器(帯電ローラ)汚染は、10万枚画像形成後の帯電ロール表面の目視観察による官能評価にて判断した。判断基準は以下の通りである。
○:固着全くなし
△:固着が多少あるが、画質に影響の出ないレベル
×:表面に明らかに固着があり、白筋として画質に現れる。
現像器で回収されない残留トナーはゴースト現象としてプリントに現れるため、10万枚画像形成後のソリッドチャート、およびストレスチャートとして3色重ね合わせの縦ラインのチャートのゴーストを評価した。判断基準は以下の通りである。
◎:ストレスチャートでもゴースト全くなし
○:ソリッドチャートはゴースト無し、ストレスチャートで軽微なゴーストが見られるが、2サイクル目で消滅する。
△:ソリッドチャートはゴースト無し、ストレスチャートでゴーストが見られ、2サイクル目で消滅しない。
×:ソリッドチャートでも明らかにゴーストが分かるレベルで、画質上NGと判断される。
高温高湿環境放置後の白抜けは、高温高湿度下で2日間放置した後、ハーフトーン画像(画像密度30%)を採取し、反射型濃度測定機(X−rite)により面内濃度差(ΔSAD)を測定し、以下の判断基準で評価した。
○:ΔSADが0.15以下
△:ΔSADが0.15〜0.4
×:0.4以上
11 導電性基体
12 下引き層
13 電荷発生層
14 電荷輸送層
15 感光層
100、101、102 画像形成装置
110 潜像担持体(感光体)
111 帯電ロール
112 露光装置
113 現像器
114 転写ローラ
115 除電器
116 磁気ブラシ
117 層規制部材
118 帯電補助ブラシ
Claims (6)
- 潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された前記潜像担持体表面に光を照射して潜像を形成させる潜像形成工程と、現像手段から供給されるトナーを含む現像剤により前記潜像を現像しトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記トナー像を転写した後の潜像担持体表面に残留し、前記現像手段から供給されるトナーの極性と逆極性に帯電した残留トナーを磁気ブラシにより一時的に回収しクリーニングするクリーニング工程と、前記磁気ブラシにより回収された前記残留トナーを前記潜像担持体表面に排出し前記現像手段により現像と同時に前記残留トナーを回収するトナー回収工程とを、少なくとも含む画像形成方法において、
前記磁気ブラシにより回収された前記残留トナーを、前記磁気ブラシによりその極性を反転させた後に前記潜像担持体表面に排出することを特徴とする画像形成方法。 - 前記磁気ブラシに印加される直流電圧が前記現像手段から供給されるトナーの極性と同極性であり、その絶対値が50V以上であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記磁気ブラシに、前記直流電圧と交流電圧とが重畳印加され、前記交流電圧のピーク電圧が0.5kV以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成方法。
- 下式(1)で規定される前記トナーの形状係数SFが100〜140の範囲内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の画像形成方法。
式(1) SF=100×π×ML2/4A
〔但し、式(1)中、SFは前記トナーの形状係数、MLは前記トナー粒子の絶対最大長、Aは前記トナー粒子の投影面積を表す〕 - 前記トナーに、球形かつ平均粒径が50nm〜200nmの無機微粉あるいは有機微粉が添加されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の画像形成方法。
- 潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記潜像担持体表面に光を照射して潜像を形成させる潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により前記潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記トナー像を転写した後の前記潜像担持体表面に残留し、前記現像手段から供給されるトナーの極性と逆極性に帯電した逆極化トナーを回収しクリーニングする機能を少なくとも有する磁気ブラシと、を少なくとも備え、請求項1〜5のいずれか1つに記載の画像形成方法を利用して画像を形成する画像形成装置。
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- 2004-02-24 JP JP2004048513A patent/JP2005241760A/ja active Pending
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