JP2006084937A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の目的は、シロキサン系樹脂層を表面層として有する有機感光体の問題を解決するためになされたものであり、シロキサン系樹脂層を表面層とする有機感光体を用いて、摩耗特性が改善され、しかもトナーフィルミングによる画像ムラを防止し、良好な電子写真画像を形成する画像形成方法及び画像形成装置を提供することである。
【解決手段】 有機感光体上の静電潜像を現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を記録材に転写した後、該有機感光体上の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する画像形成方法において、前記有機感光体は、下記一般式(1)の関係を有する表面物性を有し、前記現像剤が、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有する画像形成方法。 一般式(1): 1.5≧B/A≧1.0
【選択図】 図4

Description

本発明は電子写真方式により有機感光体の表面にトナー像を形成し、該トナー像を転写紙上に転写するようになされる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成方法および該画像形成方法を用いた画像形成装置に関するものであり、特に、有機感光体表面から転写紙を良好に分離するための画像形成方法及び画像形成装置に関する。
近年、電子写真感光体には有機感光体が広く用いられている。有機感光体は可視光から赤外光まで各種露光光源に対応した材料が開発しやすいこと、環境汚染のない材料を選択できること、製造コストが安い事など他の感光体に対して有利な点があるが、欠点としては機械的強度が弱く、多数枚のプリント時に感光体表面の劣化や傷の発生がある。
このような有機感光体(以下、単に感光体とも云う)の機械的な強度や摩耗特性を改善する為に、シロキサン系樹脂層の表面層を有する有機感光体が開発されている(特許文献1)。又、前記シロキサン系樹脂層の表面層を有する有機感光体は摩耗特性は改善されるが、トナーや紙粉が付着しやすく、その結トナーフィルミングが発生し、ハーフトーン画像に画像ムラを発生しやすい。
このようなトナーフィルミングを除去するために、研磨効果が大きい201〜2000nmの大粒径の無機外添剤を含有するトナーを用いた技術が報告されている(特許文献2)。
しかしながら、摩耗特性が改善されたシロキサン系樹脂層の有機感光体は、表面層のシロキサン系樹脂層が弾性強度が高い硬化膜で形成されているので、研磨効果が大きい0.1〜1μmの大粒径の無機外添剤を含有するトナーと併用すると、平均的な摩耗特性は改善されるが、大粒径無機外添剤による、微細なクラックが発生しやすく、その結果、ハーフトーン画像にクラック状の画像ムラが発生しやすい。
一方、弾性強度を低くした硬化膜にすると、クリーニングブレードの押圧により、感光体表面に大粒径無機外添剤が埋め込まれ、ダッシュマーク(彗星状の斑点)が発生しやすい。
特開2001−100447号公報 特開2004−29125号公報
本発明は、上記したシロキサン系樹脂層を表面層として有する有機感光体の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、シロキサン系樹脂層を表面層とする有機感光体を用いて、摩耗特性が改善され、しかもトナーフィルミングによる画像ムラを防止し、良好な電子写真画像を形成することができる画像形成方法及び画像形成装置を提供することであり、又、研磨効果が大きい0.1〜1μmの大粒径の無機外添剤を含有するトナーの現像剤を用いも、クラック状の画像ムラやダッシュマークが発生を防止できる画像形成方法及び画像形成装置を提供することである。
本発明者等はシロキサン系樹脂層の表面層を有する有機感光体と研磨効果が大きい0.1〜1μmの大粒径の無機外添剤を含有するトナーの現像剤を併用したときに発生しやすいクラックの発生やダッシュマークの発生について、表面層の弾性特性や大粒径無機外添剤を押圧するクリーニングブレードの特性について検討した結果、シロキサン系樹脂層の表面物性を特定の弾性特性の範囲に構成すると共に、特定の物性を有するクリーニングブレードと併用することにより本発明の効果が得られることを見いだし、本発明を完成した。本発明は下記のいずれかの構成を有することにより達成される。
(請求項1)
有機感光体上の静電潜像を現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を記録材に転写した後、該有機感光体上の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する画像形成方法において、前記有機感光体は、下記一般式(1)の関係を有する表面物性を有し、前記現像剤が、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有することを特徴とする画像形成方法。
一般式(1): 1.5≧B/A≧1.0
但し、
Aは2mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We2)と全仕事量(Wt2)の比:We2/Wt2を表し、
Bは20mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We20)と全仕事量(Wt20)の比:We20/Wt20を表す。
(請求項2)
有機感光体上の静電潜像を現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を記録材に転写した後、該有機感光体上の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する画像形成方法において、前記有機感光体は、下記一般式(1)の関係を有する表面物性を有し、前記現像剤が、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有し、前記クリーニングブレードの反発弾性H(JISK6301(測定温湿度25℃/50%RH))が式2を満足することを特徴とする画像形成方法。
一般式(1): 1.5≧B/A≧1.0
但し、
Aは2mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We2)と全仕事量(Wt2)の比:We2/Wt2を表し、
Bは20mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We20)と全仕事量(Wt20)の比:We20/Wt20を表す。
式2 30≦H(反発弾性)≦70 (単位:%)
(請求項3)
有機感光体上の静電潜像を現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を記録材に転写した後、該有機感光体上の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する画像形成方法において、前記有機感光体は、下記一般式(1)の関係を有する表面物性を有し、前記現像剤が、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有し、前記クリーニングブレードが硬度K(JISK6301(測定温湿度25℃/50%RH))が式3を満足することを特徴とする画像形成方法。
式3 64≦K(硬度)≦73 (単位:度)
(請求項4)
前記クリーニングブレードの有機感光体への当接荷重が5〜20mN/cmであることを特徴とする請求項2又は3に記載の画像形成方法。
(請求項5)
前記有機感光体の表面層が架橋構造を有するシロキサン系樹脂層であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
(請求項6)
請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像形成方法を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
本発明の画像形成方法及び画像形成装置を用いることにより、有機感光体の耐摩耗特性を改善でき、併せて、トナーフィルミングやクラック状の画像ムラ、或いはダッシュマークの発生を防止して、良質な電子写真画像を提供することができる。
本発明の画像形成方法は、有機感光体上の静電潜像を現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を記録材に転写した後、該有機感光体上の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する画像形成方法において、前記有機感光体は、下記一般式(1)の関係を有する表面物性を有し、前記現像剤が、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤(以後、大粒径無機外添剤とも云う)を添加したトナーを含有することを特徴とする。
一般式(1): 1.5≧B/A≧1.0
但し、
Aは2mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We2)と全仕事量(Wt2)の比:We2/Wt2を表し、
Bは20mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We20)と全仕事量(Wt20)の比:We20/Wt20を表す。
又、本発明の画像形成方法は、有機感光体上の静電潜像を現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を記録材に転写した後、該有機感光体上の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する画像形成方法において、前記有機感光体は、下記一般式(1)の関係を有する表面物性を有し、前記現像剤が、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有し、前記クリーニングブレードの反発弾性H(JISK6301(測定温湿度25℃/50%RH))が式2を満足することを特徴とする。
一般式(1): 1.5≧B/A≧1.0
但し、
Aは2mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We2)と全仕事量(Wt2)の比:We2/Wt2を表し、
Bは20mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We20)と全仕事量(Wt20)の比:We20/Wt20を表す。
式2 30≦H(反発弾性)≦70 (単位:%)
又、本発明の画像形成方法は、有機感光体上の静電潜像を現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を記録材に転写した後、該有機感光体上の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する画像形成方法において、前記有機感光体は、下記一般式(1)の関係を有する表面物性を有し、前記現像剤が、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有し、前記クリーニングブレードが硬度K(JISK6301(測定温湿度25℃/50%RH))が式3を満足することを特徴とする。
式3 64≦K(硬度)≦73 (単位:度)
本発明の画像形成方法は上記構造を有することにより、有機感光体に発生しやすいトナーフィルミングやクラックの発生やブラックスポットの発生を防止し、画像ムラやハーフトーン画像の劣化を防止して、良好な電子写真画像を提供することができる。
図1は、本発明の画像形成方法を適用したデジタル式画像形成装置(以下、単に画像形成装置ともいう)の一例の構成を示す図である。
図において、画像形成装置1は、自動原稿搬送装置(通称ADF)Aと、自動原稿搬送装置により搬送される原稿の画像を読み取るための原稿画像読取部Bと、読み取った原稿画像を処理する画像制御基板Cと、画像処理後のデータに従って像担持体としての円筒状の有機感光体(以下単に感光体とも云う)10上に書き込みを行う書き込みユニット12を含む書き込み部Dと、円筒状感光体10及びその周囲に帯電電極14、磁気ブラシ型現像装置からなる現像手段としての現像器16、転写電極18、分離電極20、クリーニング手段としてのクリーニング装置21等の画像形成手段を含む画像形成部Eと、記録紙(転写材)Pを収納する給紙トレイ22、24のための収納部Fを有している。
自動原稿搬送装置Aは、原稿載置台26と、ローラR1を含むローラ群および原稿の移動通路を適宜切り替えるための切換手段等(参照記号なし)を含む原稿搬送処理部28とを主要素とする。
原稿画像読取部Bは、プラテンガラスGの下にあり、光路長を保って往復移動できる2つのミラーユニット30、31、固定の結像レンズ(以下、単にレンズという)33、ライン状の撮像素子(以下、CCDという)35等からなり、書き込み部Dは、レーザ光源40、ポリゴンミラー(偏光器)42等からなる。
転写材としての記録紙Pの移動方向からみて、転写電極18の手前側に示すR10はレジストローラであり、分離電極20の下流側にHで示してあるのは定着器である。
定着手段としての定着器Hは、実施の形態においては、加熱源を内蔵するローラと、当該ローラに圧接しながら回転する圧接ローラとで構成してある。
また、Zは定着器Hのためのクリーニング手段で、巻き取り可能に設けたクリーニングウェブを主要素とする。
原稿載置台26上に載置される原稿(図示せず)の1枚が原稿搬送処理部28によって搬送され、ローラR1の下を通過中に、露光手段Lによる露光が行われる。
原稿からの反射光は、固定位置にあるミラーユニット30、31およびレンズ33を経てCCD35上に結像され、読み取られる。
原稿画像読取部Bで読み取られた画像情報は、画像処理手段により処理され、符号化されて画像制御基板C上に設けてあるメモリーに格納される。
また、画像データは画像形成に応じて呼び出され、当該画像データに従って、書き込み部Dにおけるレーザ光源40が駆動され、円筒状感光体10上に露光が行われる。
当該露光に先立ち、矢印方向(反時計方向)に回転する円筒状感光体10は、帯電電極14のコロナ放電作用により所定の表面電位を付与されているが、露光により、露光部位の電位が露光量に応じて減じ、結果として、画像データに応じた静電潜像が円筒状感光体10上に形成される。
静電潜像は、現像器16により反転現像され、可視像(トナー像)とされる。
一方、円筒状感光体10上のトナー像の先端部が転写領域に到達する前に、例えば、給紙トレイ22内の1枚の記録紙Pが給紙搬送されてレジストローラR10に到達し、先端規制される。
記録紙Pは、トナー像、即ち円筒状感光体10上の画像領域と重畳するように、同期を取って回転を開始するレジストローラR10により転写領域に向けて搬送される。
転写領域において、円筒状感光体10上のトナー像は転写電極18の付勢により記録紙P上に転写され、次いで、当該記録紙Pは分離電極20の付勢により円筒状感光体10から分離される。
その後、定着器Hの加圧、加熱により、トナー像は記録紙P上に溶融定着され、当該記録紙Pは、排紙通路78および排紙ローラ79を介して排紙トレイT上に排紙される。
給紙トレイ24における参照記号Spは、図示しないコイルバネ等の付勢手段により、常時、自由端が上方向に付勢される可動板であり、この結果、最上位紙が後述する送り出しローラに接触するようになっている。
給紙トレイ22も上述の構成と同じ構成を有している。
給紙トレイ22、24は、実施の態様において、上下方向2段に配設した形態であるが、それ以上の数の給紙トレイを備えることもできる。
給紙トレイの内、下段(実施の態様において給紙トレイは2段重ねであるので下段としたが、最下段の意)に配置した給紙トレイ24の底部(底壁と同義)と装置本体の底壁との間に、所定の間隙を持った空間部25を形成してある。
空間部25は、記録紙Pの両面に画像を形成する態様(モード)において使用するものであり、記録紙の表裏反転用の第2搬送路80(後記)と共同して記録紙の表裏反転を達成することに寄与する。
給紙トレイ22、24のそれぞれの先端部(給紙方向からみて、収納される記録紙Pの先端に対応する)上部に示す50および53はローラからなる給紙手段(以下、送り出しローラという)、51および54はフィードローラ、52および55は重送防止ローラである。
送り出しローラ(50、53)とフィードローラ(51、54)とはユニット化してあり、装置本体側に設けた駆動源と接続している駆動軸あるいは給紙部に設けた係止手段に対して容易に着脱できる構成を有する。
また、重送防止ローラ(52、55)もユニット化してあり、装置本体の固定部に設けた固定部材に対して容易に着脱できる構成を有する。
60は手差し給紙部の手差し給紙トレイで、画像形成装置1の本体側壁に対して下端を支点として開閉できるように構成してある。
61は手差し給紙トレイ60上に載置される記録紙を画像形成に伴って送り出すためのローラからなる送り出しローラ、63は送り出しローラ61の下流に設けてあるフィードローラ、65はフィードローラ63と圧接し、記録紙Pの複数枚送りを防止するための重送防止ローラで、前述した給紙トレイ22、24の場合と実質的に同じ構成を有する。
66は、手差しトレイ60から送り出される記録紙Pの搬送路で、フィードローラ63のすぐ左横に示す一対の搬送ローラを経て後記する合流部に連通している。
70は、記録紙P上に転写による画像形成を行わせるための第1搬送路で、適宜の給紙トレイから送り出される記録紙の移動方向から見て、下方から上方に延びている。
72は上段の給紙トレイ22に収納される記録紙用の給紙通路、74は下段の給紙トレイ24に収納される記録紙用の給紙通路であり、76は両トレイ22および24から送られる記録紙Pが合流する合流部(第1搬送路70の一部)である。
78は、所定の画像形成がなされた記録紙を排紙トレイT上に排紙するための排紙通路である。
80は、記録紙の両面に画像形成を行う場合に使用する記録紙の表裏反転用の第2搬送路であり、図の上方において、第1搬送路と連通している。
第2搬送路80は、記録紙の移動方向から見て、上方から下方に向かって延びている。
また、第2搬送路80の下端部は略垂直に延びる搬送路としてあり、その下端は下段の給紙トレイ24の給紙部よりも下側に延び、そして、第1搬送路70と接続(連通)している。
上記から理解されるように、第1搬送路70と第2搬送路80とは、装置本体の一側壁側において縦方向に長いループ状をなしている。
第1搬送路70と第2搬送路80との接続部には、可逆回転可能な一対のローラからなる搬送手段R20(スイッチバック用ローラーを兼ねる)を設けてある。
接続部は、記録紙Pが第2搬送路80から第1搬送路70に連続的に搬送されるものでないことから、両搬送路を分ける分岐部ともいえる。
スイッチバック用ローラR20の下側には、空間部25に繋がる通路が設けてあり、記録紙Pの表裏反転に際して、第2搬送路80を移動してくる記録紙Pを空間部25に向かわせるように使用される。
画像形成プロセスにおいて、第2搬送路80を移動してくる記録紙Pが空間部25に向けて送り出された時、当該記録紙Pの後端はスイッチバック用ローラR20で把持されているように構成してあり、従って、空間部25には記録紙の一部分が収納されることになる。
90は(上側)分岐ガイドで、第1面に画像形成された記録紙Pを排紙通路78に向かわせたり、または、第2搬送路80に向かわせたりするように制御される。
換言すれば、ユーザ設定の画像形成の形態(記録紙の片面のみに画像を形成するモードか、記録紙の両面に画像を形成するモードか)に応じて制御され、記録紙搬送路を切換えるということができる。
このように構成された画像形成部Eで画像形成を行なうに際し、先ず円筒状感光体10の回転に伴って帯電電極14の放電作用で円筒状感光体10面に帯電する。次に、書き込み部Dで画像が書き込まれて静電潜像が形成される。この静電潜像を現像器16で現像してトナー像が形成される。一方、給紙トレイ22、24又は手差し給紙トレイ60より給紙された記録紙Pに転写電極18でトナー像を転写し、分離電極20で記録紙Pが分離され、定着器Hで定着処理されて排紙トレイT上に排紙される。
図2は、図1の画像形成装置に用いられるクリーニング装置の断面図である。
図2において、円筒状感光体10は円筒中心軸がほぼ水平になるように画像形成装置内に設置されている。このほぼ水平とは円筒中心軸が水平面と交差する角度が±10度以内の水平度を云う。この円筒状感光体10の上方にクリーニング装置21が設けられる。図示のようにクリーニング装置21は、円筒状感光体10の回転中心10Aを通る水平線HLよりも上方に配置されており、クリーニングブレード211の先端は円筒状感光体10の中心軸鉛直上方を0度としたとき、円筒状感光体円筒中心角度(β)が±30度以内に感光体面に圧接し、感光体上のトナーをクリーニングする。
クリーニング装置21の枠体218の側方には、クリーニングブレードの上流側にシート状導電性部材219、分離爪217が設けられており、シート状導電性部材219、分離爪217とも円筒状感光体10面に接触している。
更に、枠体218内には軸213に支持体212が回転可能に支持されており、支持体212の一端にクリーニングブレード211の基部が固定されている。支持体212の他端222は枠体218より外部に露出した状態で設けられている。
クリーニング装置21の作動状態では、支持体212の他端に設けたバネSの弾性力でクリーニングブレード211の先端が円筒状感光体10に圧接している。クリーニングブレード211の後端側で、且つ、円筒状感光体10の回転方向に対して、軸213より下流側に位置するように支持体212に、弾性板214がその一端を固定して設けられ、クリーニングブレードを圧接解除時等のトナー飛散防止に機能する。弾性板214は、ポリウレタンゴムやポリエチレンテレフタレート等の弾性板で構成することが望ましい。
また、枠体218内には記録紙Pにトナー像を転写した後、クリーニングブレード211で円筒状感光体10の残留トナーをクリーニングした際、枠体218内より順次残留トナーを外部に排出するためのトナー排出部材215、216が設けられている。
図3は本発明に関わるクリーニングブレードと円筒状有機感光体の関係を更に詳しく説明した図である。
図3においてクリーニングブレード211の先端は円筒状感光体10の中心軸鉛直上方を0度としたとき、感光体円筒中心角度(β)が±30度以内で感光体面に圧接している(当接点A)。
該クリーニング装置はクリーニングブレード211が支持体(一般に金属板が用いられる)212に取り付けられている。
本発明において、クリーニングブレードに前記式2又は式3に記載の物性値を持たせることで、ブレードで発生する振動の増幅を抑制し、ブレードによる感光体への過度な擦過を防止して、付着力の強いトナー等を確実に除去することができる。
本発明において、感光体表面に圧接するクリーニングブレードの先端部は、感光体の回転方向と反対方向(カウンター方向)に向けて負荷をかけた状態で圧接することが好ましい。図3に示すようにクリーニングブレードの先端部は感光体と圧接するときに、圧接面を形成することが好ましい。
本発明において前記クリーニングブレードの感光体への当接荷重P、当接角θの好ましい値としては、P=5〜40N/m、θ=5〜35°である。
当接荷重Pはブレード211を感光体10に当接させたときの圧接力P′の法線方向ベクトル値である。
又当接角θは感光体の当接点Aにおける接線Xと変形前のブレード(図面では点線で示した)とのなす角を表す。
又、前記クリーニングブレード自由長aは図3に示すように支持体212の端部Bの位置から変形前のブレードの先端点の長さを表す。該自由長の好ましい値としてはa=6〜15mmである。前記クリーニングブレードの厚さtは0.5〜10mmが好ましい。ここで、本発明のクリーニングブレードの厚さtとは図3に示すように支持体212の接着面に対して垂直な方向を示す。
図3のシート状導電性部材219はクリーニング装置21の枠体218の側方、且つクリーニングブレードの上流側(感光体回転方向に対して)に設置されており、シート状導電性部材219の先端は感光体表面に接触している。このことにより、トナーや感光体の電荷は除去され、その結果クリーニング性が向上し、又クリーニングブレードに過剰な負荷がかからなくなり、ブレードめくれや、ブレード鳴き等のブレード故障を防止される。
220はシート状導電性部材の背当て部材(折り曲げられたポリエチレンテレフタレートシート等)、221はトナーガイド(ポリエチレンテレフタレートシート等のシート)であり、クリーニングされたトナーがクリーニング装置の外部に飛散するのを防止している。又、トナー或いは感光体の電荷を効果的に除去するためには、シート状導電性部材219を接地(アースをとる)することが好ましい。
該クリーニングブレードの反発弾性反発弾性H(JISK6301(測定温湿度25℃/50%RH))が式2を満足することを特徴とする。
式2
30≦H(反発弾性)≦70 (単位;%)
本発明では、前記一般式(1)の関係を有する有機感光体のクリーニング手段に、反発弾性が30≦H≦70の範囲のクリーニングブレードを用いることにより、クリーニングブレードの先端部での変形(感光体に圧接する事による変形)を阻害することなく、しかもクリーニングブレードの振動を安定にし、ブレードめくれやトナーフィルミングが発生しない安定したクリーニング性を実現できることを見いだした。一方、Hが30未満では大粒径無機外添剤による研磨によりクリーニングブレードが摩耗しやすく、その結果、トナーすり抜けが発生し、トナーフィルミングが発生しやすい。Hが70より大きいと、クリーニングブレードの振動が大きく、不安定となり、ブレードめくれが発生し、感光体にクラックが発生しやすい。
クリーニングブレードの反発弾性とはJIS用語辞典に記載されているように鉄棒を試験試料に打撃したときに、打撃後の鉄棒に残留する位置エネルギーの大きさの尺度を示すものであり、その具体的測定法はJISK6301に記載された試験器を用いて測定する。本発明では環境条件25℃、50%RHの条件下で行う。
又、本発明のクリーニング装置はクリーニングブレードの硬度K(JISK6301(測定温湿度25℃/50%RH))が式3を満足することを特徴とする。
式3
64≦K(硬度)≦73 (単位;度)
本発明では、前記一般式(1)の関係を有する有機感光体のクリーニング手段に、硬度が64≦K≦73の範囲のクリーニングブレードを用いることにより、クリーニングブレードは支持体212に安定して保持され、しかもクリーニングブレードの振動を安定にし、ブレードめくれやトナーフィルミングが発生しない安定したクリーニング性を実現できることを見いだした。一方、Kが64未満では大粒径無機外添剤による研磨によりクリーニングブレードが摩耗しやすく、その結果、トナーフィルミングの発生やブレードめくれが発生しやすくなり、Kが73より大きくても、クリーニングブレードの振動が大きく、不安定となり、ブレードめくれが発生し、感光体にクラックが発生しやすい。
硬度Kの測定はJISK6301スプリング式硬さ試験機A形を用いて行う。試験方法もJISK6301に準ずる。測定環境条件は25℃、50%RHである。
本発明に用いられるクリーニングブレードは弾性体ゴムブレードが好ましく、反発弾性やゴム硬度等の物性を上述のように適正にコントロールしたゴムブレードを用いることにより、トルク変動を小さく制御でき、より有効にブレードの反転を抑制できる。
前記クリーニングブレードに用いられる弾性体ゴムブレードの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、ブタジエンゴム等が知られているが、これらの内、ウレタンゴムは他のゴムに比して摩耗特性が優れている点で特に好ましい。例えば、特開昭59−30574号に記載のポリカプロラクトンエステルとポリイソシアネートとを反応硬化せしめて得られるウレタンゴム等が好ましい。
本発明のクリーニングブレードを有する画像形成方法は、プロセススピード(感光体の移動速度(回転速度))を200mm/sec以上で運転する(電子写真画像を形成する)場合に、特に効果が顕著である。即ち、高速で移動する感光体はクリーニングブレードの振動によりクラックや摩耗傷が発生しやすく、又、トナーフィルミングも発生しやすいが、本発明の感光体とトナー及びクリーニングブレードの組み合わせを用いた画像形成方法は、クラックや摩耗傷を防止し、併せてトナーフィルミングの発生も著しく改善することができる。
次に、本発明の有機感光体について説明する。
本発明の有機感光体は、前記一般式(1)の関係を有することを特徴とするが、前記一般式(1)の弾性仕事量(We2、We20)及び全仕事量(Wt2、Wt20)は感光体の表面から加重される一定加重の圧子(全荷重が2mN又は20mN)に対する塑性変形と弾性変形との仕事関数値を表す。
以下に、弾性仕事量(We2、We20)及び全仕事量(Wt2、Wt20)の測定条件を記す。
使用機器:フィッシャースコープH100V(微小硬さ測定装置)(株)フィッシャー・インストルメンツ社製
使用圧子:ダイアモンド ビッカース圧子
負荷条件:0.2mN/sec又2.0mN/secの速度で有機感光体の表面からビッカース圧子を押し込む
負荷時間:10sec
除荷条件:負荷と同じ速度で負荷を除く
測定試料
アルミ平板上に前記した感光体と同様に中間層、電荷発生層、第一電荷輸送層、第二電荷輸送層を設け、同じ条件で乾燥させた試料を作製した試料をH100V機に固定し、試料に対して垂直にビッカース圧子を押し込み測定。
測定は圧子負荷(10sec)、除荷の手順で行う。
上記条件で測定した仕事関数の測定データの一例を図4に例示する。
図4の横軸の負荷の増大と共に縦軸の変形量が増大する、A点で負荷を止め、蓄積された負荷を徐々に取り除くと、変形量が徐々に減少する。斜線部(Eの領域)が弾性仕事量であり、斜線部と横線部(Vの領域)の合計が全仕事量である。
本発明では前記した如く、2mNの押し込み荷重(全荷重が2mN)で測定した弾性仕事量(We2)と全仕事量(Wt2)の比:A=We2/Wt2とし、
20mNの押し込み荷重(全荷重が20mN)で測定した弾性仕事量(We20)と全仕事量(Wt20)の比:B=We20/Wt20とすると、AとBの間に下記の一般式(1)の関係を有することを特徴とする。
一般式(1): 1.5≧B/A≧1.0
本発明の有機感光体は上記関係を有し、該有機感光体上に形成された静電潜像を大粒径無機外添剤を添加したトナーを用いて顕像化することにより、感光体にトナーフィルミングやクラックの発生を防止して、画像欠陥を防止した良好な電子写真画像を得ることができる。
一方、B/Aが1.5より大きくなると、感光体表面に大粒径無機外添剤による研磨等でクラックが入りやすく、該クラック部分がトナーフィルミングを発生し、筋状の画像欠陥を生じやすい。又、感光体の反発弾性が大きくなり、クリーニングブレードの振動が大きくなりやすく、ブレードめくれを発生しやすい。より好ましいB/Aの範囲は1.05以上1.45以下である。
又、B/Aが1.0より小さいと大粒径無機外添剤による擦過傷が発生しやすく、該擦過傷部分にトナーの微粒成分が付着して、トナーフィルミングが発生しやすい。
又、We2、Wt2、We20、Wt20はそれぞれ下記の範囲が好ましい。
0.02≦We2≦0.4 0.1≦Wt2≦0.6
1≦We20≦40 5≦Wt20≦60
We2が0.02より小さいか、We20が1より小さい場合は、大粒径無機外添剤による擦過傷が発生しやすく、ハーフトーン画像を劣化させると共に、該擦過傷部分にトナーの微粒成分が付着して、トナーフィルミングが発生しやすい。
We2が0.4より大きいか、We20が40より大きい場合は、大粒径無機外添剤による擦過等でクラックが入りやすく、該クラック部分が筋状の画像欠陥を生じやすい。
Wt2が0.1より小さいか、Wt20が5より小さい場合は、大粒径無機外添剤による擦過傷が発生しやすく、ハーフトーン画像を劣化させると共に、該擦過傷部分にトナーの微粒成分が付着して、トナーフィルミングが発生しやすい。
Wt2が0.6より大きいか、Wt20が60より大きい場合は、大粒径無機外添剤による擦過等でクラックが入りやすく、該クラック部分が筋状の画像欠陥を生じやすい。
本発明に用いられる前記一般式(1)の関係の表面物性を有する有機感光体は、該有機感光体の表面層を架橋構造を有するシロキサン系樹脂層で構成し、該シロキサン系樹脂層の作製に用いられる加水分解性有機ケイ素化合物に3官能或いは4官能成分を2官能成分100質量部に対し、50質量部〜200質量部の割合で用いること、及び該加水分解性有機ケイ素化合物の非加水分解性基(加水分解を起こさない置換基)に炭素数が3以上の長鎖のアルキル基やグリシジルアルキル基を用いて、120度から150度で乾燥硬化することにより高弾性のシロキサン系樹脂層を形成することが好ましい。
加水分解性有機ケイ素化合物としては、下記一般式(2)で表される有機ケイ素化合物が代表的に例示される。これらの化合物を原料とした塗布組成物を塗布乾燥することにより架橋構造を有するシロキサン系樹脂層を形成できる。これらの原料は親水性溶媒中では加水分解とその後に生じる縮合反応により、溶媒中で有機ケイ素化合物の縮合物(オリゴマー)を形成する。これら塗布組成物を塗布、乾燥することにより、3次元網目構造を形成したシロキサン系樹脂を含有する樹脂層を形成することができる。
一般式(2)
(R)n−Si−(X)4-n
式中、Siはケイ素原子、Rは該ケイ素原子に炭素が直接結合した形の有機基を表し、Xは水酸基又は加水分解性基を表し、nは0〜3の整数を表す。
一般式(2)で表される有機ケイ素化合物において、Rで示されるケイ素に炭素が直接結合した形の有機基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル基、フェニル、トリル、ナフチル、ビフェニル等のアリール基、γ−グリシドキシプロピル、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル等の含エポキシ基、γ−アクリロキシプロピル、γ−メタアクリロキシプロピルの含(メタ)アクリロイル基、γ−ヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピルオキシプロピル等の含水酸基、ビニル、プロペニル等の含ビニル基、γ−メルカプトプロピル等の含メルカプト基、γ−アミノプロピル、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピル等の含アミノ基、γ−クロロプロピル、1,1,1−トリフロオロプロピル、ノナフルオロヘキシル、パーフルオロオクチルエチル等の含ハロゲン基、その他ニトロ、シアノ置換アルキル基を挙げられる。特にはメチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル基が好ましい。又Xの加水分解性基としてはメトキシ、エトキシ等のアルコキシ基、ハロゲン基、アシルオキシ基が挙げられる。特には炭素数6以下のアルコキシ基が好ましい。
又一般式(2)で表される有機ケイ素化合物の具体的化合物で、nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていても良い。同様に、nが2以下の場合、複数のXは同一でも異なっていても良い。又、一般式(2)で表される有機ケイ素化合物を2種以上を用いるとき、R及びXはそれぞれの化合物間で同一でも良く、異なっていても良い。
前記一般式(1)の関係の表面物性を有する有機感光体を得るには、前記一般式(2)で表される有機ケイ素化合物の内、2官能基と3官能以上の少なくとも二種以上を組み合わせて使用し、3官能成分の一種に前記した非加水分解性基に炭素数が3以上の長鎖のアルキル基やグリシジルアルキル基を有する化合物を用いることが好ましい。
前記樹脂層は上記有機ケイ素化合物又はその加水分解縮合物を含有する組成物にコロイダルシリカを含有させて形成してもよい。コロイダルシリカとは分散媒中にコロイド状に分散した二酸化ケイ素粒子であるが、コロイダルシリカの添加は塗布液組成物調製のどの段階で加えても良い。コロイダルシリカは水性またはアルコール性のゾルの形で添加しても良いし、気相でつくられたエアロゾルを本発明の塗布液に直接分散しても良い。
このほかチタニヤ、アルミナなどの金属酸化物をゾルまたは粒子分散の形で添加しても良い。
コロイダルシリカや4官能(n=0)或いは3官能(n=1)の前記有機ケイ素化合物は架橋構造を生じること等により、本発明の樹脂層膜に弾性と剛性を与える。2官能有機ケイ素化合物(n=2)の比率が多くなると粘性が増すとともに疎水性があがり、1官能有機ケイ素化合物(n=3)は高分子にはならないが未反応残存SiOH基と反応して疎水性を上げる働きがある。
又、前記架橋構造を有するシロキサン系樹脂層の作製には、前記ケイ素化合物と共に、ケイ素化合物と反応性を有する反応性電荷輸送生化合物を用いて、シロキサン系樹脂層に電荷輸送性基の部分構造を形成し、該シロキサン系樹脂層に電荷輸送性を付与することが好ましい。該反応性電荷輸送性化合物としては、以下のような構造の化合物が挙げられる。
Figure 2006084937
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又、上記表面層には酸化防止剤を含有させることが好ましい。酸化防止剤を含有させることにより、前記した一般式(1)の表面物性の経時変化を小さくでき、安定した表面物性を保つことができ、且つ感度や残留電位の変化を防止することが出来る。本発明に好ましく用いられる酸化防止剤を下記に例示する。
Figure 2006084937
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上記表面層の下には、公知の有機感光体の層構成を用いることができる。即ち、アルミニウム系合金材料の導電性支持体上に、必要により中間層等を設け、その上に感光層を設けた有機感光体が用いられる。該感光層としては電荷発生と電荷輸送を単一の層構成とした単層型感光層でもよいが、より好ましくは電荷発生層の上に電荷輸送層を形成し、電荷発生機能と電荷輸送機能を分離した機能分離型の有機感光体が好ましい。
ここで、本発明の有機感光体とは、電子写真感光体の構成に必要不可欠な電荷発生機能及び電荷輸送機能の少なくとも一方の機能を有機化合物に持たせて構成された電子写真感光体を意味し、公知の有機電荷発生物質又は有機電荷輸送物質から構成された感光体、電荷発生機能と電荷輸送機能を高分子錯体で構成した感光体等公知の有機電子写真感光体を全て含有する。
前記導電性支持体、電荷発生層、電荷輸送層等について、更に詳しく説明する。
本発明の有機感光体の導電性支持体としては、
1)アルミニウム板、ステンレス板などの金属板
2)紙或いはプラスチックフィルムなどの支持体上に、アルミニウム、パラジウム、金などの金属薄層をラミネート若しくは蒸着によって設けたもの
3)紙或いはプラスチックフィルムなどの支持体上に、導電性ポリマー、酸化インジウム、酸化錫などの導電性化合物の層を塗布若しくは蒸着によって設けたもの等が挙げられる本発明で用いられる導電性支持体の材料としては、主としてアルミニウム、銅、真鍮、スチール、ステンレス等の金属材料、その他プラスチック材料をベルト状またはドラム状に成形加工したものが用いられる。中でもコスト及び加工性等に優れたアルミニウムが好ましく用いられ、通常押出成型または引抜成型された薄肉円筒状のアルミニウム素管が多く用いられる。また、前記導電性支持体は、その表面に封孔処理されたアルマイト膜が形成されたものであっても良い。
本発明の有機感光体は導電性支持体上に中間層、電荷発生層、電荷輸送層を積層することが好ましい。
上記中間層は、導電性支持体と感光層の接着性を強化すると同時に、導電性支持体からの電荷キャリアの注入を防止できるブロキング生が要求される。該中間層としては、ポリアミド樹脂を用いた下引き層やポリアミド等のバインダー樹脂中に金属酸化物粒子を分散した中間層が用いられる。本発明に好ましく用いられる中間層としては、ポリアミド樹脂中に表面処理を施した酸化チタン粒子を分散して構成した中間層が挙げられる。中間層の膜厚は中間層の組成にもよるが、0.3μm〜10μmの範囲が好ましい。
電荷発生層は像露光により電荷キャリアを発生する機能を有する。該電荷発生層に含有される電荷発生物質(CGM)としては、例えばフタロシアニン顔料、多環キノン顔料、アゾ顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、アズレニウム顔料、スクワリリウム染料、シアニン染料、ピリリウム染料、チオピリリウム染料、キサンテン色素、トリフェニルメタン色素、スチリル色素等が挙げられ、これらの電荷発生物質(CGM)は単独で又は適当なバインダー樹脂と共に層形成が行われる。
電荷輸送層は電荷発生層で生じた電荷キャリアの注入を受け入れ、該電荷キャリアを感光体表面に移動させる機能を有する。該電荷輸送層に含有される電荷輸送物質(CTM)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、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン誘導体、スチルベン化合物、アミン誘導体、オキサゾロン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリ−1−ビニルピレン、ポリ−9−ビニルアントラセン等が挙げられこれらの電荷輸送物質(CTM)は通常バインダーと共に層形成が行われる。
電荷発生層(CGL)、電荷輸送層(CTL)に含有されるバインダー樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、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、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体樹脂、塩化ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール樹脂、ポリシラン樹脂、ポリビニルカルバゾール等が挙げられる。
電荷発生層中の電荷発生物質とバインダー樹脂との割合は質量比で1:10〜10:1が好ましい。また、電荷発生層の膜厚は5μm以下が好ましく、特に0.05〜2μmが好ましい。
また、電荷輸送層は前記の電荷輸送物質とバインダー樹脂を適当な溶剤に溶解し、その溶液を塗布乾燥することによって形成される。電荷輸送物質とバインダー樹脂との混合割合は質量比で10:1〜1:10が好ましい。
電荷輸送層の膜厚は通常5〜50μm、特に10〜40μmが好ましい。また、電荷輸送層が複数設けられている場合は、電荷輸送層の上層の膜厚は10μm以下が好ましく、かつ、電荷輸送層の上層の下に設けられた電荷輸送層の全膜厚より小さいことが好ましい。
本発明の有機感光体は前記シロキサン系樹脂層は上記した電荷発生層及び電荷輸送層の上に積層して形成することが好ましい。
次に本発明に用いられる感光体を製造するための塗布加工方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布、円形量規制型塗布等の塗布加工法が用いられるが、感光層の樹脂層側の塗布加工は下層の膜を極力溶解させないため、又、均一塗布加工を達成するためスプレー塗布又は円形量規制型(円形スライドホッパ型がその代表例)塗布等の塗布加工方法を用いるのが好ましい。なお前記スプレー塗布については例えば特開平3−90250号及び特開平3−269238号公報に詳細に記載され、前記円形量規制型塗布については例えば特開昭58−189061号公報に詳細に記載されている。
本発明に用いられる感光体は前記シロキサン系樹脂層が塗布形成された後、50℃以上好ましくは、60〜200℃の温度で加熱乾燥する事が好ましい。この加熱乾燥により、残存塗布溶媒を少なくすると共に、前記した表面物性を有する有機感光体を作製することができる。
本発明の画像形成方法に係るトナーについて説明する。
本発明のトナーに用いられる無機外添剤について説明する。
本発明の画像形成方法は現像剤中のトナーが数平均一次粒径0.1〜1.0μmの大粒径無機外添剤を含有することを特徴とする。
本発明で外添剤とは、トナー粒子本体の作製後に添加される添加剤を意味する。前記数平均一次粒径が0.1〜1.0μmの大粒径無機外添剤を用いることにより、有機感光体上に発生しやすいトナーフィルミングを初期の段階で除去することができる。この有機感光体上のトナーフィルミングの発生の防止と初期段階での除去は前記した特性のクリーニングブレードと数平均一次粒径が0.1〜1.0μmの大粒径無機外添剤添加のトナーを併用することによって、効果が顕著となる。数平均一次粒径が0.1μm未満の無機外添剤だけでは、本発明に係わる有機感光体上のトナーフィルミングの除去は効果が小さい。又数平均一次粒径が1.0μmより大きい無機外添剤の添加は、本発明の一般式(1)の表面物性を有する有機感光体の表面に埋め込まれダッシュマークを発生しやすい。無機外添剤添加は数平均一次粒径が0.2〜0.9μmの範囲がより好ましい。
この0.1〜1.0μmの無機外添剤の材料として好ましく用いられるものは種々の無機粒子、有機微粒子等が挙げられるが、有機感光体上のトナーフィルミングを削り落とすと云う観点から無機粒子が好ましい。例えば、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、酸化セリウム等を好ましく使用することができる。又これらの無機粒子は、表面が疎水化されているものでもよい。
なお、添加量としてはトナー中に好ましくは0.1〜3.0質量%(ここで、トナーの総質量は微粒子も含めた総質量を指す)、より好ましくは0.5〜2.0質量%である。この範囲を越えると有機感光体上のトナーフィルミングの除去効果は増加するものの、前記のクリーニングブレードとの併用で、擦過力が強くなり過ぎ、有機感光体を傷つけて白スジ等の画像欠陥を引き起こす原因となる。また、過小の場合には、有機感光体上のトナーフィルミングの除去効果が小さい。
更に、現像手段のトナーには、数平均粒径5〜49nmの無機外添剤を含有することが好ましい。例えば、カラーの画像形成装置では、黒色系トナー、黄色系トナー、マゼンタ色系トナー及びシアン色系トナーが数平均粒径5〜49nmの無機外添剤を含有することにより、トナーの帯電性や流動性が安定し、有機感光体上に良好なトナー画像を形成でき、又、その後の転写性も向上させ、鮮鋭性、色再現性が良好なカラー画像を形成することができる。
5〜49nmの無機外添剤の材料として好ましく用いられるものはシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等である。これらの無機粒子は、表面が疎水化されているもが好ましい。
この5〜49nm(より好ましくは、5〜40nm)の微粒子もトナー中に0.1〜3.0質量%添加することが好ましく、0.3〜2.5質量%の添加量がより好ましい。この範囲を越えて添加すると、微粒子自体が遊離してしまう問題があり、飛散した粒子により帯電極の汚染や転写極の汚染が引き起こされ、白スジ等の画像欠陥を引き起こす原因となる。
上記粒径は、数平均一次粒径であり、透過型電子顕微鏡観察によって2000倍に拡大し、100個の粒子を観察し、画像解析によって、フェレ径の数平均一次粒径として測定されたものを示す。
又、上記無機微粒子に疎水化処理は、各種チタンカップリング剤、シランカップリング剤等のいわゆるカップリング剤やシリコーンオイル等によって疎水化処理することが好ましく、さらに、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の高級脂肪酸金属塩によって疎水化処理することも好ましく使用される。
上記無機外添剤の他に本発明のトナーには滑剤を添加することもできる。例えばステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウム等の塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、リノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩、リシノール酸の亜鉛、カルシウムなどの塩等の高級脂肪酸の金属塩が挙げられる。これら滑剤の添加量は、トナーに対して0.1〜5質量%程度が好ましい。
外添剤のトナーへの添加方法としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの種々の公知の混合装置を使用することができる。
本発明のトナーは外添剤を添加する前にトナーの原型(着色粒子とも云う)を形成できていることを前提としている。該着色粒子は着色剤(顔料や染料等)、離型剤、バインダー等から形成されており、粉砕法或いは重合法等で作製できるが、本発明のトナーとしては重合法で作製される重合トナーの方が鮮鋭性や色再現性が良好なカラー画像を形成する為には好ましい。
本発明の現像手段に用いられる各着色トナーの形状指数(SF)が140未満の球形状トナーを用い且つ各着色トナーの少なくとも1つに数平均一次粒径が0.1〜1.0μmの無機外添剤を含有することを特徴とする。
本来、このような球形トナーを用いるとトナーの感光体との付着力が大きくなり前記した感光体から転写紙への転写性が低下し、転写抜け等の転写不良を起こす傾向にあるが、本発明はこれらの球形状トナーを用いるに際し、前記した数平均一次粒径が0.1〜1.0μmの無機外添剤を含有するトナーを用い、有機感光体に一般式(1)の表面物性を有する有機感光体を用いることにより、形状指数(SF)が140未満の球形状トナーを用いても、感光体の表面を荒らすことなく、感光体上に形成されたトナー像の転写性を改善し、転写抜けや文字チリの発生が防止し、且つ本発明に係わる前記クリーニングブレードを用いることにより、有機感光体上の残留トナーのクリーニング性を改善し、その結果、良好な電子写真画像を得ることができる。
本発明に用いられる球形状トナーの形状指数(SF)は下記式(1)によって定量的に表現され、この値が、100である場合は真球を意味し、100に近いほど、その形状が真球に近いことを意味する。本発明において、この形状指数(SF)は、135以下であることが好ましく、125以下がより好ましい。
式(1) SF=(2πL2/4A)×100
〔式(1)において、Lは、球形状トナー粒子投影像の最大長さ(μm)を表し、Aは、該球形状トナー粒子投影像の面積(μm2)を表す。〕
なお、形状指数(SF)は、画像解析装置(株式会社ネクサス製:NEXUS)を用いて、重合法等により得られた球形状トナー粒子100個の各々について、その投影像の最大長さL(μm)及び該球形状トナー粒子投影像の面積A(μm2)を計測し、これらの値を上記の式(1)に代入して得られた個々の値を平均して求めたものである。
又、トナーの形状指数(SF)が140以上では、トナーの帯電量分布が大きくなりやすく、現像時或いは転写時のトナー飛散による文字チリが発生しやすい。これはトナーの形状指数(SF)が140以上になると、トナーの表面形状が異なるトナー粒子が多くなり、トナー全体としての帯電量分布が大きくなるためと考えられる。
トナーの形状指数(SF)を変化させるには、重合トナーの製造条件を種々変化させて作製することも可能であるが、形状指数(SF)値が110未満の真球状のトナーを作製し、該真球状トナーを加熱条件下にサンドグラインダー等で撹拌することにより、種々の形状係数(SF)を有するトナーを作製することができる。
本発明に用いられる球形状トナーの体積平均粒径は、2μm〜9μmの範囲内であることが好ましく、3μm〜8μmの範囲内であることがより好ましい。体積平均粒径が2μm未満の場合では、球形状トナーが現像器から飛散しやすくなるため画像形成装置内の汚染等を発生させたり、また、二成分現像剤では前記トナーがキャリアへ付着しやすくなるためトナーの帯電性を低下させてしまう場合がある。一方、体積平均粒径が9μmを超えた場合では、画質の低下を招きやすくなる等の不具合が発生する。
本発明において、トナーの体積平均粒径等は、コールターカウンターTA−II型或いはコールターマルチサイザー(コールター社製)で測定することが出来る。
本発明の形状指数(SF)が140未満の球形状トナーは重合法によるトナー(以下、重合トナーとも云う)や粉砕法で得たトナーを高温で溶融し、球形化する溶融法(以下、溶融トナーとも云う)等種々の方法で作製することが出来るが、トナー製造の再現性、安定性の上から、重合トナーが最も好ましい。特に、懸濁重合或いは乳化重合で製造する重合トナーが好ましい。
ここで重合トナーとはトナー用バインダーの樹脂の生成とトナー形状がバインダー樹脂の原料モノマーの重合と、必要によりその後の化学的処理により形成されるトナーを意味する。より具体的には懸濁重合、乳化重合等の重合反応と、必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て形成されるトナーを意味する。
尚、これら球形状トナーを製造できる懸濁重合トナーや乳化重合トナーの製造方法については、特開2000−214629、特開2003−84480等の公知特許で公開されている。
以下、重合トナーに用いる材料、製造法等について記載する。
重合法に用いられる重合性単量体としては、ラジカル重合性単量体を構成成分として用い、必要に応じて架橋剤を使用することができる。また、以下の酸性基を有するラジカル重合性単量体または塩基性基を有するラジカル重合性単量体を少なくとも1種類含有させることが好ましい。
(1)ラジカル重合性単量体
ラジカル重合性単量体成分としては、特に限定されるものではなく従来公知のラジカル重合性単量体を用いることができる。また、要求される特性を満たすように、1種または2種以上のものを組み合わせて用いることができる。
具体的には、芳香族系ビニル単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、ビニルエステル系単量体、ビニルエーテル系単量体、モノオレフィン系単量体、ジオレフィン系単量体、ハロゲン化オレフィン系単量体等が挙げられる。
芳香族系ビニル単量体としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、p−エチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、3,4−ジクロロスチレン等のスチレン系単量体およびその誘導体が挙げられる。
(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、β−ヒドロキシアクリル酸エチル、γ−アミノアクリル酸プロピル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等が挙げられる。
ビニルエステル系単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等が挙げられる。
ビニルエーテル系単量体としては、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル、ビニルフェニルエーテル等が挙げられる。
モノオレフィン系単量体としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン等が挙げられる。
ジオレフィン系単量体としては、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等が挙げられる。
ハロゲン化オレフィン系単量体としては、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル等が挙げられる。
(2)架橋剤
架橋剤としては、トナーの特性を改良するためにラジカル重合性架橋剤を添加しても良い。ラジカル重合性架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルエーテル、ジエチレングリコールメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、フタル酸ジアリル等の不飽和結合を2個以上有するものが挙げられる。
(3)酸性基を有するラジカル重合性単量体または塩基性基を有するラジカル重合性単量体
酸性基を有するラジカル重合性単量体または塩基性基を有するラジカル重合性単量体としては、例えば、カルボキシル基を有する重合性単量体、スルホン酸基を有する重合性単量体、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン、第4級アンモニウム塩等のアミン系の重合性単量体が挙げられる。
カルボキシル基を有する重合性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、マレイン酸モノブチルエステル、マレイン酸モノオクチルエステル等が挙げられる。
スルホン酸基を有する重合性単量体としては、スチレンスルホン酸、アリルスルホコハク酸、アリルスルホコハク酸オクチル等が挙げられる。
これらは、ナトリウムやカリウム等のアルカリ金属塩あるいはカルシウムなどのアルカリ土類金属塩の構造であってもよい。
塩基性基を有するラジカル重合性単量体としては、アミン系の化合物があげられ、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、および上記4化合物の4級アンモニウム塩、3−ジメチルアミノフェニルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−メタクリルオキシプロピルトリメチルアンモニウム塩、アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、ピペリジルアクリルアミド、メタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N−オクタデシルアクリルアミド;ビニルピリジン、ビニルピロリドン;ビニルN−メチルピリジニウムクロリド、ビニルN−エチルピリジニウムクロリド、N,N−ジアリルメチルアンモニウムクロリド、N,N−ジアリルエチルアンモニウムクロリド等を挙げることができる。
本発明に用いられるラジカル重合性単量体としては、酸性基を有するラジカル重合性単量体または塩基性基を有するラジカル重合性単量体が単量体全体の0.1〜15質量%使用することが好ましく、ラジカル重合性架橋剤はその特性にもよるが、全ラジカル重合性単量体に対して0.1〜10質量%の範囲で使用することが好ましい。
〔連鎖移動剤〕
分子量を調製することを目的として、一般的に用いられる連鎖移動剤を用いることが出来る。連鎖移動剤としては、特に限定されるものではなく例えばオクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル、四臭化炭素およびスチレンダイマー等が使用される。
〔重合開始剤〕
本発明に用いられるラジカル重合開始剤は水溶性であれば適宜使用が可能である。例えば過硫酸塩(過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等)、アゾ系化合物(4,4′−アゾビス4−シアノ吉草酸及びその塩、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩等)、パーオキシド化合物等が挙げられる。
更に上記ラジカル性重合開始剤は、必要に応じて還元剤と組み合わせレドックス系開始剤とする事が可能である。レドックス系開始剤を用いる事で、重合活性が上昇し重合温度の低下が図れ、更に重合時間の短縮が期待できる。
重合温度は、重合開始剤の最低ラジカル生成温度以上であればどの温度を選択しても良いが例えば50℃から90℃の範囲が用いられる。但し、常温開始の重合開始剤、例えば過酸化水素−還元剤(アスコルビン酸等)の組み合わせを用いる事で、室温またはそれ以上の温度で重合する事も可能である。
〔界面活性剤〕
前述のラジカル重合性単量体を使用して重合を行うためには、界面活性剤を使用して水系媒体中に油滴分散を行う必要がある。この際に使用することのできる界面活性剤としては特に限定されるものでは無いが、下記のイオン性界面活性剤を好適なものの例として挙げることができる。
イオン性界面活性剤としては、スルホン酸塩(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム等)、硫酸エステル塩(ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム等)、脂肪酸塩(オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等)が挙げられる。
また、ノニオン性界面活性剤も使用することができる。具体的には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等をあげることができる。
本発明において、これらは、主に乳化重合時の乳化剤として使用されるが、他の工程または使用目的で使用してもよい。
〔着色剤〕
着色剤としては無機顔料、有機顔料、染料を挙げることができる。
無機顔料としては、従来公知のものを用いることができる。具体的な無機顔料を以下に例示する。
黒色の顔料としては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、更にマグネタイト、フェライト等の磁性粉も用いられる。
これらの無機顔料は所望に応じて単独または複数を選択併用する事が可能である。また顔料の添加量は重合体に対して2〜20質量%であり、好ましくは3〜15質量%が選択される。
磁性トナーとして使用する際には、前述のマグネタイトを添加することができる。この場合には所定の磁気特性を付与する観点から、トナー中に20〜60質量%添加することが好ましい。
有機顔料及び染料としても従来公知のものを用いることができる。具体的な有機顔料及び染料を以下に例示する。
マゼンタまたはレッド用の顔料としては、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222等が挙げられる。
オレンジまたはイエロー用の顔料としては、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー156、等が挙げられる。
グリーンまたはシアン用の顔料としては、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
また、染料としてはC.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95等を用いる事ができ、またこれらの混合物も用いる事ができる。
これらの有機顔料及び染料は所望に応じて単独または複数を選択併用する事が可能である。また顔料の添加量は重合体に対して2〜20質量%であり、好ましくは3〜15質量%が選択される。
着色剤は表面改質して使用することもできる。その表面改質剤としては、従来公知のものを使用することができ、具体的にはシランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等が好ましく用いることができる。
本発明に係るトナーは離型剤を併用してもよく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの低分子量ポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、エステルワックス等を離型剤として使用することが出来る。また、本発明においては、下記一般式(3)で示されるエステルワックスを好ましく用いることが出来る。
一般式(3)
1−(OCO−R2n
式中、nは1〜4の整数を表すが、好ましくは2〜4であり、さらに好ましくは3〜4、特に好ましくは4である。
1、R2は置換基を有しても良い炭化水素基を示す。
1:炭素数=1〜40、好ましくは1〜20、更に好ましくは2〜5
2:炭素数=1〜40、好ましくは13〜29、更に好ましくは12〜25
以下に、本発明に係るエステル基を有する結晶性化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure 2006084937
Figure 2006084937
これらエステルワックスは、樹脂粒子中に含有され、樹脂粒子を融着させて得られるトナーに良好な定着性(画像支持体に対する接着性)を付与する機能を有する。
本発明に用いられる離型剤の添加量は、トナー全体に1質量%〜30質量%が好ましく、更に好ましくは2質量%〜20質量%であり、更に好ましくは3〜15質量%である。また、本発明のトナーは、上記の重合性単量体中に前記離型剤を溶解させたものを水中に分散し、重合させ、樹脂粒子中に離型剤として上記のようなエステル系化合物を内包させた粒子を形成させ、着色剤粒子ととも塩析/融着する工程を経て作製されたトナーが好ましい。
本発明に係るトナーは、着色剤、離型剤以外にトナー用材料として種々の機能を付与することのできる材料を加えてもよい。具体的には荷電制御剤等が挙げられる。これらの成分は前述の塩析/融着段階で樹脂粒子と着色剤粒子と同時に添加し、トナー中に包含する方法、樹脂粒子自体に添加する方法等種々の方法で添加することができる。
荷電制御剤も同様に種々の公知のもので、且つ水中に分散することができるものを使用することができる。具体的には、ニグロシン系染料、ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、サリチル酸金属塩あるいはその金属錯体等が挙げられる。
《現像剤》
本発明に用いられるトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤でもよいが、好ましくは二成分現像剤である。
一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤として前記トナーをそのまま用いる方法もあるが、通常はトナー粒子中に0.1〜5μm程度の磁性粒子を含有させ磁性一成分現像剤として用いる。その含有方法としては、着色剤と同様にして非球形粒子中に含有させるのが普通である。
又、キャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。この場合は、キャリアの磁性粒子として、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を用いる。特にフェライト粒子が好ましい。上記磁性粒子は、その体積平均粒径としては15〜100μm、より好ましくは25〜60μmのものがよい。
キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
キャリアは、磁性粒子が更に樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアが好ましい。コーティング用の樹脂組成としては、特に限定は無いが、例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン/アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂或いはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。また、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。
(実施例1)
感光体の作製
(感光体1の作製)
中間層
ポリアミド樹脂(アミランCM−8000:東レ社製)60gを、1600mlのメタノ−ルに溶解分散せしめて中間層組成液を調製し、洗浄済みの円筒状アルミニウム基体(直径:80mm)上に浸漬塗布法で塗布し、膜厚0.3μmの中間層を形成した。
電荷発生層
60gのY型チタニルフタロシアニンと、700gのシリコーン樹脂溶液(KR5240、15%キシレン−ブタノール溶液:信越化学社製)を、2000mlの2−ブタノンからなる塗布組成液を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この電荷発生層塗布液を、前記中間層上に浸漬塗布法で塗布し、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
電荷輸送層
200gの電荷輸送物質(4−メトキシ−4′−(4−メチル−α−フェニルスチリル)トリフェニルアミン)と、300gのビスフェノールZ型ポリカーボネート(ユーピロンZ300:三菱ガス化学社製)と、2000mlの1,2−ジクロロエタンを混合し、溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。この電荷輸送塗布液を、前記電荷発生層上に浸漬塗布法で塗布し、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
表面層
γ−グリシドキシプロピル59gとジメトキシシラン32gをエタノール35gに溶解し均一な溶液とした。これにジヒドロキシメチルトリフェニルアミン(例示化合物T−1)26gおよび酸化防止剤(例示化合物2−1)、アルミキレート(アルミキレートA(W):川研ケミカル社製)1gを加えて混合し、この溶液を乾燥膜厚3μmの表面層として前記電荷輸送層上に塗布し、120℃にて1時間の加熱硬化を行い本発明の感光体1を作製した。
Figure 2006084937
(感光体2の作製)
感光体1の表面層を下記にように変更した以外は、同様にして感光体2を作製した。
γ−グリシドキシプロピル46gとジメトキシシラン45gをエタノール35gに溶解し均一な溶液とした。これにジヒドロキシメチルトリフェニルアミン(例示化合物T−1)26gおよび酸化防止剤(例示化合物2−1)、アルミキレート(アルミキレートA(W):川研ケミカル社製)1gを加えて混合し、この溶液を乾燥膜厚3μmの表面層として前記電荷輸送層上に塗布し、120℃にて1時間の加熱硬化を行い本発明の感光体2を作製した。
感光体(3)の作製
感光体1の表面層を下記にように変更した以外は、同様にして感光体3を作製した。
γ−グリシドキシプロピル32gとジメトキシシラン58gをエタノール35gに溶解し均一な溶液とした。これにジヒドロキシメチルトリフェニルアミン(例示化合物T−1)26gおよび酸化防止剤(例示化合物2−1)、アルミキレート(アルミキレートA(W):川研ケミカル社製)1gを加えて混合し、この溶液を乾燥膜厚3μmの表面層として前記電荷輸送層上に塗布し、120℃にて1時間の加熱硬化を行い本発明の感光体3を作製した。
感光体(4)の作製
感光体1の表面層を下記にように変更した以外は、同様にして感光体4を作製した。
γ−グリシドキシプロピル59gとジメトキシシラン32gをエタノール35gに溶解し均一な溶液とした。これにジヒドロキシメチルトリフェニルアミン(例示化合物T−1)26gおよび酸化防止剤(例示化合物2−1)、アルミキレート(アルミキレートA(W):川研ケミカル社製)1gを加えて混合し、この溶液を乾燥膜厚3μmの表面層として前記電荷輸送層上に塗布し、130℃にて1時間の加熱硬化を行い本発明の感光体4を作製した。
感光体(5)の作製
感光体1の表面層を下記にように変更した以外は、同様にして感光体5を作製した。
γ−グリシドキシプロピル59gとジメトキシシラン32gをエタノール35gに溶解し均一な溶液とした。これにジヒドロキシメチルトリフェニルアミン(例示化合物T−1)26gおよび酸化防止剤(例示化合物2−1)、アルミキレート(アルミキレートA(W):川研ケミカル社製)1gを加えて混合し、この溶液を乾燥膜厚3μmの表面層として前記電荷輸送層上に塗布し、150℃にて1時間の加熱硬化を行い本発明の感光体5を作製した。
感光体(6)の作製
感光体1の表面層を下記にように変更した以外は、同様にして感光体6を作製した。
γ−グリシドキシプロピル5gとシリケート(Mシリケート51:多摩化学工業社製)50gおよびジメトキシシラン32gをエタノール35gに溶解し均一な溶液とした。これにジヒドロキシメチルトリフェニルアミン(例示化合物T−1)26gおよび酸化防止剤(例示化合物2−1)、アルミキレート(アルミキレートA(W):川研ケミカル社製)1gを加えて混合し、この溶液を乾燥膜厚3μmの表面層として前記電荷輸送層上に塗布し、150℃にて1時間の加熱硬化を行い本発明の感光体6を作製した。
感光体(7)の作製
感光体1の表面層を下記にように変更した以外は、同様にして感光体7を作製した。
γ−グリシドキシプロピル69gとジメトキシシラン21gをエタノール35gに溶解し均一な溶液とした。これにジヒドロキシメチルトリフェニルアミン(例示化合物T−1)26gおよび酸化防止剤(例示化合物2−1)、アルミキレート(アルミキレートA(W):川研ケミカル社製)1gを加えて混合し、この溶液を乾燥膜厚3μmの表面層として前記電荷輸送層上に塗布し、120℃にて1時間の加熱硬化を行い本発明の感光体7を作製した。
感光体(8)の作製
感光体1の表面層を下記にように変更した以外は、同様にして感光体8を作製した。
γ−グリシドキシプロピル23gとジメトキシシラン66gをエタノール35gに溶解し均一な溶液とした。これにジヒドロキシメチルトリフェニルアミン(例示化合物T−1)26gおよび酸化防止剤(例示化合物2−1)、アルミキレート(アルミキレートA(W):川研ケミカル社製)1gを加えて混合し、この溶液を乾燥膜厚3μmの表面層として前記電荷輸送層上に塗布し、120℃にて1時間の加熱硬化を行い本発明の感光体8を作製した。
上記感光体1〜8の各々について、弾性仕事量(We2、We20)及び全仕事量(Wt2、Wt20)を前記の測定条件で測定した。結果を表1に示す。
Figure 2006084937
次に、本発明に用いるトナー及び該トナーを用いた現像剤を作製した。
《トナー1Bkの製造》
顕濁重合法により、表2に示したトナー体積平均粒径が7.0〜7.2μm、形状指数(SF)=107の球形状トナー(外添剤処理前トナー):トナー1Bk(黒)を製造した。該トナー1Bkに、外添剤として、シリカB(数平均一次粒径=20nm)を1質量%及びチタニアB(数平均一次粒径=230nm)を0.5質量%添加し、ヘンシェルミキサーにより混合してトナー1Bkを得た。該ヘンシェルミキサー処理によっては、トナーの体積平均粒径及び形状指数(SF)は変化しない。
《トナー2Bkの製造》
又、他の顕濁重合法により、表2に示したトナー体積平均粒径が4.3μm、形状指数(SF)=106の球形状トナー(外添剤処理前トナー):トナー2Bk(黒)を製造した。該トナー2Bkに、外添剤として、シリカA(数平均一次粒径=12nm)を1質量%及びチタニアA(数平均一次粒径=155nm)を0.5質量%添加し、ヘンシェルミキサーにより混合してトナー2Bkを得た。該ヘンシェルミキサー処理によっては、トナーの体積平均粒径及び形状指数(SF)は変化しない。
《トナー3Bk〜6Bkの製造》
トナー1Bkの製造において、外添剤処理前のトナー1kgと平均粒径0.6mmのガラスビーズ1kgとをそれぞれサンドグラインダー(媒体型分散機;内径200mm、撹拌ディスク径180mm)に入れて、85±2℃、500rpmにて0.5〜8時間連続撹拌し、非球形化処理を行った。所定時間の処理を行った後、40℃以下に冷却し、撹拌停止後、目開き200メッシュの篩を通してガラスビーズを取り除いた後、表2に記した形状係数(SF)を有するトナー3Bk〜6Bk(外添剤処理前トナー)を製造した。これたの各トナーに、表2に示したシリカ等の外添剤を添加し、ヘンシェルミキサーにより混合してトナー3Bk〜6Bkを製造した。これらのトナーの体積平均粒径及び形状指数(SF)を表2に示す。
《トナー7Bk〜9Bkの製造》
トナー1Bkの製造において、外添剤を表2に記したように変更した以外は同様にしてトナー7Bk〜9Bkを製造した。これらのトナーの体積平均粒径及び形状指数(SF)を表2に示す。
《トナー10Bkの製造》
トナー2Bkの製造において、外添剤処理前のトナー1kgと平均粒径0.6mmのガラスビーズ1kgとをそれぞれサンドグラインダー(媒体型分散機;内径200mm、撹拌ディスク径180mm)に入れて、85±2℃、500rpmにて1.5時間連続撹拌し、非球形化処理を行った。所定時間の処理を行った後、40℃以下に冷却し、撹拌停止後、目開き200メッシュの篩を通してガラスビーズを取り除いた後、表2に記した形状係数(SF)を有するトナー10Bk(外添剤処理前トナー)を製造した。このトナーに、表2に示した疎水性シリカ等の外添剤を添加し、ヘンシェルミキサーにより混合してトナー10Bkを製造した。これらのトナーの体積平均粒径及び形状指数(SF)を表2に示す。
《トナー11Bkの製造》
トナー10Bkの製造において、外添剤を表2に記したように変更した以外は同様にしてトナー11Bkを製造した。これらのトナーの体積平均粒径及び形状指数(SF)を表2に示す。
《現像剤1Bk〜11Bkの製造》
上記トナーの各々に対してシリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径60μmのフェライトキャリアを混合し、トナー濃度が6%の現像剤1Bk〜11Bkを製造した。
Figure 2006084937
尚、表2中のシリカ、チタニア等の種類を下記表3に示す。
Figure 2006084937
《評価1》
基本的に図3に図示されるクリーニング装置を用い、前記感光体1〜8、現像剤1〜11及びゴム弾性体のクリーニングブレードの反発弾性、硬度、当接荷重を表4の組み合わせのように変化させ、図1に示す画像形成装置に装着し、30℃80%RHの環境下、プロセススピード350mm/secで、画素率が7%の文字画像、ハーフトーン画像、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ1/4等分にあるオリジナル画像を用いて、100万枚の画像形成テスト(コピー)を実施した。
尚、クリーニングブレードのその他の条件は下記に示す。
クリーニングブレードの先端位置は感光体の真上:円筒中心角度β:0°の位置に設定
クリーニングブレードの当接角(θ):20°
クリーニングブレードの反発弾性H:50°、硬度K:70°
この画像形成装置は、デジタル電子写真方式であり、現像手段は、反転現像方式である。
評価項目と評価の判断基準を下記に示す。
(評価項目と判断基準)
トナーフィルミングの評価
◎;感光体表面にトナーフィルミングの発生が少なく、画像(ハーフトーン画像)がすっきりしている(良好)
○;感光体表面には小さなトナーフィルミングの発生があるが、画像(ハーフトーン画像)には、その痕跡が出ていない。(実用上問題なし)
×;感光体にトナーフィルミングが発生し、画像(ハーフトーン画像)に画像ムラが出ている(実用上問題有り)
クラックの評価
◎;感光体表面にクラックの発生なし(良好)
○;感光体表面に小さなクラックの発生がみられるが、画像にはクラックの痕跡が現れない(実用上問題なし)
×;感光体にクラックが発生し、画像にクラックによる画像ムラが発生している(実用上問題有り)
ダッシュマーク
ハーフトーン画像上に周期性が感光体の周期と一致するダッシュマーク(彗星状の小さなすじ画像)の発生状況を下記の基準で判定した。
◎;0.4mm以上のダッシュマークの頻度:全ての印刷画像が5個/A4以下(良好)
○;0.4mm以上のダッシュマークの頻度:6個/A4以上、10個/A4以下が1枚以上発生(実用上問題なし)
×;0.4mm以上のダッシュマーク画像欠陥の頻度:11個/A4以上が1枚以上発生(実用上問題有り)
クリーニングブレードの安定性
○:50万枚のコピーを通して、ブレードめくれやブレード鳴きの発生なし
×:50万枚のコピーを通して、ブレードめくれ又はブレード鳴きが発生
評価結果を表4に示す。
Figure 2006084937
表4の結果より、有機感光体が前記一般式(1)の関係を有する表面物性の有し、現像剤に、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有する現像剤を用いている組み合わせ(組み合わせNo.1〜6、9〜19)はトナーフィルミングやクラック或いはダッシュマーク等の発生による画像劣化も見られず、良好な電子写真画像が得られている。一方、本発明の条件を有していない感光体の組み合わせ(組み合わせNo.7、8)では、B/Aが1.0未満の感光体7を用いた組み合わせNo.7では、トナーフィルミング、ダッシュマークが発生している。B/Aが1.5より大きい感光体8を用いた組み合わせNo.8では、クラックが発生し、クリーニングブレードの安定性も低下している。又、感光体が本発明の範囲のものでも、現像剤が大粒径無機外添剤が1200nm(1.2μm)の酸化セリウムBを用いた組み合わせNo.20では、ダッシュマークが発生し、クリーニングブレードの安定性も低下しており、大粒径無機外添剤を含有していない組み合わせNo.21では、トナーフィルミング、ダッシュマークが発生している。
《評価2》
評価1の組み合わせNo.1の条件で、クリーニングブレードの反発弾性H及び当接荷重を表5のように変化させ、評価1と同様に評価した。評価結果を表5に示す。
Figure 2006084937
表5より明らかなように、本発明に係わる一般式(1)の有機感光体を用い、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有する現像剤を用いて、クリーニングブレードの反発弾性が式1の条件、即ち30≦H(反発弾性)≦70を満たす組み合わせNo.22〜26は場合は、トナーフィルミング、クラック、ダッシュマークの発生も見られず、クリーニングブレードの安定性も良好であり、良好な結果が得られている。
《評価3》
評価1の組み合わせNo.1の条件で、クリーニングブレードの硬度K及び当接荷重を表6のように変化させ、評価1と同様に評価した。評価結果を表6に示す。
Figure 2006084937
表6より明らかなように、本発明に係わる一般式(1)の有機感光体を用い、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有する現像剤を用いて、クリーニングブレードの反発弾性が式1の条件、即ち64≦K(硬度)≦73を満たす組み合わせNo.27〜31は場合は、トナーフィルミング、クラック、ダッシュマークの発生も見られず、クリーニングブレードの安定性も良好であり、良好な結果が得られている。
本発明の画像形成方法を適用したデジタル式画像形成装置(以下、単に画像形成装置ともいう)の一例の構成を示す図である。 図1の画像形成装置に用いられるクリーニング装置の断面図である。 本発明に関わるクリーニングブレードと円筒状有機感光体の関係を更に詳しく説明した図である。 仕事関数の測定データの一例を示す図である。
符号の説明
10 感光体
12 書き込みユニット
14 帯電電極
16 現像器
18 転写電極
20 分離電極
21 クリーニング装置
161 滞留トナー
211 クリーニングブレード
212 支持体
214 弾性板
218 枠体
219 シート状導電性部材
E 画像形成部

Claims (6)

  1. 有機感光体上の静電潜像を現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を記録材に転写した後、該有機感光体上の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する画像形成方法において、前記有機感光体は、下記一般式(1)の関係を有する表面物性を有し、前記現像剤が、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有することを特徴とする画像形成方法。
    一般式(1): 1.5≧B/A≧1.0
    但し、
    Aは2mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We2)と全仕事量(Wt2)の比:We2/Wt2を表し、
    Bは20mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We20)と全仕事量(Wt20)の比:We20/Wt20を表す。
  2. 有機感光体上の静電潜像を現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を記録材に転写した後、該有機感光体上の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する画像形成方法において、前記有機感光体は、下記一般式(1)の関係を有する表面物性を有し、前記現像剤が、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有し、前記クリーニングブレードの反発弾性H(JISK6301(測定温湿度25℃/50%RH))が式2を満足することを特徴とする画像形成方法。
    一般式(1): 1.5≧B/A≧1.0
    但し、
    Aは2mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We2)と全仕事量(Wt2)の比:We2/Wt2を表し、
    Bは20mNの押し込み荷重で測定した弾性仕事量(We20)と全仕事量(Wt20)の比:We20/Wt20を表す。
    式2 30≦H(反発弾性)≦70 (単位:%)
  3. 有機感光体上の静電潜像を現像剤により現像し、顕像化されたトナー像を記録材に転写した後、該有機感光体上の残留トナーをクリーニングブレードにより除去する画像形成方法において、前記有機感光体は、下記一般式(1)の関係を有する表面物性を有し、前記現像剤が、数平均一次粒径0.1〜1μmの無機外添剤を添加したトナーを含有し、前記クリーニングブレードが硬度K(JISK6301(測定温湿度25℃/50%RH))が式3を満足することを特徴とする画像形成方法。
    式3 64≦K(硬度)≦73 (単位:度)
  4. 前記クリーニングブレードの有機感光体への当接荷重が5〜20mN/cmであることを特徴とする請求項2又は3に記載の画像形成方法。
  5. 前記有機感光体の表面層が架橋構造を有するシロキサン系樹脂層であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像形成方法を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
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