JP2006259311A - 画像形成方法、及び画像形成用プロセスカートリッジ - Google Patents

画像形成方法、及び画像形成用プロセスカートリッジ Download PDF

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Abstract

【課題】 良好なクリーニング性を確保し、感光体に対しては耐摩耗性に優れ、フィルミングなどの感光体劣化が少なく、安定かつ優れた画像形成可能な画像形成方法、及び画像形成装置用プロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】 クリーニングブレード20を感光体10に当接して感光体10上の転写残トナーを除去するブレードクリーニング方式に関し、クリーニングブレード20の、23℃における反発弾性が50%以上であるものとし、クリーニングブレード20の感光体10に対する当接圧が0.20以上0.70N/cm以下であるものとし、トナーには、外添剤が添加されて使用されるものとし、外添剤の一次粒子の個数平均粒径は、20〜100nmであり、かつ、粒径が10〜20nmと、200〜300nmの粒子とを含有しており、トナーの円形度は0.94以上であるものとする。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成方法、及び画像形成用プロセスカートリッジに関するものであり、詳しくは、画像形成プロセスにおけるクリーニング部分においてクリーニング不良の発生を抑制し、小粒径で球形のトナーに対しても良好なクリーニング特性が得られ、かつ、トナー外添剤の感光体表面への固着によるフィルミングを抑制することが可能で、安定した画像を得ることのできる画像形成方法、及び画像形成用プロセスカートリッジに関するものである。
従来、転写型の画像形成装置においては、帯電器を用いて一様に帯電した潜像担持体、例えば感光体上に、原稿画像の露光を行って潜像を形成した後、この潜像に現像装置でトナーを付着させてトナー像として可視像化し、このトナー像を、転写装置で転写紙あるいは中間的な転写媒体に転写するようになされている。
そして、画像転写後における感光体上に残留したトナーを、クリーニング装置によって感光体上から除去し、この感光体を継続して繰り返し使用している。
感光体から残留トナーを除去するクリーニング装置としては、クリーニングブレードを用いたクリーニング装置、導電性あるいは絶縁性の繊維からなるファーブラシローラを用いたクリーニング装置、研磨能力を有するクリーニングローラを用いたクリーニング装置、潤滑剤物質を自らに内包したクリーニングローラを用いたクリーニング装置、磁性体粉末をローラ表面に配した磁気ブラシローラを用いたクリーニング装置、吸引器を用いたクリーニング装置等、各種方式のものが知られている。
上記クリーニング方法の中で、最も広く使用されている方式は、クリーニングブレードを用いる方式である。
この方式は、クリーニング装置構成も簡潔な構造であり、かつトナー除去性も高いという利点を有している。
しかしながら、上記のいずれのクリーニング方法においても、高画質化を達成するために適用することが必要であると考えられる、平均粒径分布が7μm以下もの微細なトナーや、球形のトナーに対しては、クリーニング能力の余裕度確保が困難であるという課題を有している。
ところで、トナーの粒径を小さくする方法としては、製造コスト面から従来の粉砕法ではなく重合法が有力である。
重合法により製造された小粒径トナーは、形状が球形に近く、粒度分布がシャープであることから、細線の再現性やディジタル画像のドット再現性等に優れた良好な画質が得られるという特徴を持っている。
ところが一方においては、小粒径の重合トナーを使用した場合には、従来公知の粉砕法によって製造されたトナーに比べ、形状が真球に近いこと、及び粒径が小さくなっていることから、クリーニングすることが困難化し、すり抜けや、黒ポチ等のクリーニング不良が発生してしまうという欠点も有している。
特に、クリーニングブレードを用いた場合には、ブレードのエッジが繰り返しの使用により摩耗したり欠けたりした場合、上述したようなクリーニング不良が発生し易くなる。
また、クリーニング装置の使い込みにより、感光体が摩耗し、表面に微細な凹凸ができ、表面粗さが大きくなった場合にも、上記クリーニング不良は、一層発生し易くなる。
かかる点に鑑み、従来においては、上記クリーニングブレードの磨耗や欠けを防止するために、ブレード表面に滑剤を塗布又は供給する方法が広く用いられている。
例えば、トナーの一定量を意識的にクリーニングブレードに供給し、トナーを滑剤として使用する方法が提案されている(例えば、下記特許文献1参照。)。
しかし、すり抜けの多いトナーでは、滑剤として機能するよりもブレードの研磨剤として機能してしまう場合が多く、むしろ、クリーニングブレードの磨耗を促進してしまうという問題がある。
また、ブレード物性を規定することにより、環境安定性を改善する方法が提案されているが(例えば、下記特許文献2参照)、小粒径の球形トナーを使用した場合には、充分なクリーニング性、耐久性が実現できない場合が多いという問題を有している。
また、シロキサン系樹脂を含有した感光体と特定の物性のクリーニングブレードを使用することにより、クリーニング性を確保する方法についての提案もなされているが(例えば、下記特許文献3参照。)、シロキサン系樹脂による感光体の帯電特性低下、保護層をコートすることによるコストアップを招来するという問題を有している。
また、クリーニングブレードが感光体と接する付近にクリーニング助剤を滞留させる方法が提案されているが(例えば、下記特許文献4参照。)、選択的に滞留させることは実使用上不可能であるという問題を有している。
また、通常、クリーニング助剤とトナーの交換が生じたり、クリーニング助剤がかき取られて減少したりするため、安定して助剤層を形成することは出来ない。
また、下記特許文献5に記載された技術においては、当接圧が非常に高いために、感光体、及びクリーニングブレードの磨耗が非常に進行しやすいという問題を有している。
また、感光体とブレードの間でトナーが圧延され、感光体上にトナーの成分が付着し、いわゆるフィルミングが発生しやすいという問題もある。
特開2002−72713号公報 特開平9−50221号公報 特開2003−98925号公報 特開2003−307985号公報 特開2003−208035号公報
そこで本発明においては、クリーニング工程における余裕度を高め、特に球状や小粒径のトナーを用いた場合に、高画質を実現し、かつ良好なクリーニング性をも確保することを目的とする。
すなわち、本発明においては、微細かつ球状トナーを使用した場合におけるトナーの付着に起因する各種異常画像の防止を目的とする。
また、低温環境における、いわゆるビビリ音の防止、高温環境における鳴きの防止、始動時のめくれ防止、また、環境に依存せずに安定したクリーニングを実現することも目的とする。
更には、クリーニングブレードの磨耗や欠けに対する耐久性の向上を図る。
また、クリーニング性を向上させつつ、感光体の磨耗や損傷を軽減し、かつ感光体等を駆動するトルクを軽減し、装置の耐久性、消費電力の低減化を図ることも目的とする。
請求項1に係る発明においては、少なくとも、感光体に対して、帯電、画像露光、現像処理、転写、定着、及びクリーニング処理を施す工程を有し、トナー像を形成する電子写真の画像形成方法であって、前記クリーニング処理を行う工程は、クリーニングブレードを、前記感光体に当接して当該感光体上の転写残トナーを除去するブレードクリーニング方式であるものとし、前記クリーニングブレードの、23℃における反発弾性は、50%以上であるものとし、前記クリーニングブレードの前記感光体に対する当接圧が、0.20以上、0.70N/cm以下であるものとし、前記トナーには、外添剤が添加されて使用されるものとし、前記外添剤の一次粒子の個数平均粒径は、20〜100nmであり、かつ、粒径が、10〜20nmと、200〜300nmの粒子とを含有しており、前記トナーの円形度は0.94以上であることとした画像形成方法を提供する。
請求項2に係る発明においては、前記クリーニングブレードの硬度を、72度以下(JISA/Hs)であるものとした請求項1の画像形成方法を提供する。
請求項3に係る発明においては、前記クリーニングブレードの突き出し量を、6.0mm以上であるものとした請求項1又は2の画像形成方法を提供する。
請求項4に係る発明においては、前記クリーニングブレードの厚さと、突き出し量との比に関し、1:3〜1:5であるものとした請求項1乃至3のいずれかの画像形成方法を提供する。
請求項5に係る発明においては、前記クリーニングブレードの、周波数10Hzにおける、引っ張り粘弾性測定における損失正接tanδのピーク温度が0℃以下であるものとした、請求項1乃至4のいずれか一項の画像形成方法を提供する。
請求項6に係る発明においては、前記トナーに添加する外添剤の一次粒子の個数平均粒径をRとしたとき、粒径の標準偏差σとの関係において、R/4<σ<Rであり、かつ、前記外添剤のSF−1(定義を教えて下さい。)が100〜130であり、かつSF−2(定義を教えて下さい。)が、100〜125であるものとした請求項1乃至5のいずれかの画像形成方法を提供する。
請求項7に係る発明においては、前記感光体が、アルミナまたは酸化チタンからなる無機微粒子を含有する保護層を有しているものとした請求項1乃至6のいずれか一項の画像形成方法を提供する。
請求項8に係る発明においては、前記感光体の表面の摩擦係数が、0.3以下であるものとした請求項1乃至7のいずれかの画像形成方法を提供する。
請求項9に係る発明においては、感光体とクリーニング手段を備え、少なくとも、帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段のいずれかを有し、画像形成装置内に組み込まれるプロセスカートリッジであって、前記請求項1乃至8に係る発明のいずれかの画像形成方法に用いられるプロセスカートリッジを提供する。
請求項1に係る発明によれば、特定の反発弾性を示すクリーニングブレードを特定の当接条件で使用し、かつ特定の粒度の外添剤を使用することで球形トナーを用いて高品質な画像を得ることができ、かつ良好なクリーニング特性も確保することができた。
また、当接条件が感光体に対し、負荷を小さく設定したため、感光体及びクリーニングブレードの磨耗等の低減化が図られ、耐久性の向上を図ることができた。
請求項2に係る発明によれば、ブレードの硬度を72度以下とすることで、クリーニング性を維持し、かつ、トナーやワックス等の感光体状へのフィルミング余裕度を向上させることができた。
請求項3に係る発明によれば、ブレードの突き出し量を特定の長さにすることで、クリーニング安定性、特に環境安定性の向上が図られた。
請求項4に係る発明によれば、ブレードの厚さと突き出し量の比を、特定の範囲にすることにより、クリーニング安定性、特に環境安定性の向上が図られた。
請求項5に係る発明によれば、クリーニングブレードの、周波数10Hzにおける、引っ張り粘弾性測定における損失正接tanδのピーク温度が0℃以下としたことにより、環境安定性の向上が図られた。
請求項6に係る発明によれば、トナーに混合する外添剤の粒度を特定の範囲にすることにより、トナーの形状が真球に近くなった場合にも、良好なクリーニング性を確保することができた。
請求項7に係る発明によれば、感光体に保護層を設けることにより、耐磨耗性、耐久性の向上を図ることができた。
請求項8に係る発明によれば、感光体表面の摩擦係数を0.3以下に特定したことにより、優れたクリーニング性と、高い耐磨耗性、耐久性を維持し、かつ、いわゆるビビリ、鳴き、ブレード捲れ等の不良の発生を抑制することができた。
請求項9に係る発明によれば、トナーと感光体、および帯電、現像手段とを備えたプロセスカートリッジを構成することにより、取り扱いが容易化し、メンテナンスを容易にすることができた。
本発明の実施の形態について、以下、詳細に説明するが、本発明は、以下に示す例に限定されるものではない。
本発明は、所定の感光体に対して、帯電、画像露光、現像処理、転写、定着、及びクリーニング処理を施す工程を有し、トナー像を形成する電子写真の画像の形成を行う方法に関するものであるが、特に、クリーニング処理の工程において、クリーニングブレードを、前記感光体に当接して当該感光体上の転写残トナーを除去するブレードクリーニング方式を採用する。
クリーニングブレードの、23℃における反発弾性は、50%以上であるものとし、前記クリーニングブレードの前記感光体に対する当接圧が、0.20以上0.70N/cm以下であるものとする。
トナーには、外添剤が添加されて使用されるものとし、前記外添剤の一次粒子の個数平均粒径は、20〜100nmであり、かつ、粒径が10〜20nmと、200〜300nmの粒子とを含有しており、前記トナーの円形度は0.94以上であるものに特定する。
本発明方法は、クリーニング不良の発生の抑制という目的を有しているものであり、特に、重合トナーに代表される、小粒径、球形トナーに関し、そのクリーニングを如何に安定して行うことができるかということについて詳細に検討したものである。
先ず、クリーニングブレードについて検討する。
一般に、クリーニングブレードの反発弾性は大きい方がクリーニング性が向上する。
クリーニング性と、反発弾性との関係について、検討したところ、23℃の条件下で50%以上の反発弾性を有するものにすることにより、好ましいクリーニング性が実現でき、さらには、65〜80%とすることにより、確実に良好なクリーニング性が実現できることが確かめられた。
また、クリーニングブレードの感光体に対する当接圧については、0.20N/cm以上、0.60N/cm以下に特定することにより、良好なトナークリーニング性が得られ、かつ、良好な感光体の耐磨耗性、耐久性を実現し、フィルミング等の異常画像を抑制できることが確かめられた。
クリーニングブレードの感光体に対する当接圧が、0.20N/cm未満であると、現像や転写の過程で圧力を受けて感光体表面に付着したトナーの除去が困難となり、付着したトナーを起点としてトナーが堆積してしまい、異常画像が発生しやすくなるという問題を生じる。
一方において、クリーニングブレードの感光体に対する当接圧が、0.60N/cmを超えて高くなると、クリーニングブレードがトナーを感光体に付着させ易くなってしまい、フィルミングが発生するという問題を生じる。
前述したように、一般的には、クリーニングブレードの反発弾性が高くなるとクリーニング性が良好になるが、これは、クリーニングブレードエッジが小刻みに振動する、いわゆるスティックスリップの振動が速くなり、振幅が小さくなり、ブレードエッジの位置変動が少なくなるため、クリーニング条件の変動が無くなることと、ブレードエッジの振動によりトナーがはじき返されることからクリーニング性が改善されるためであると考えられる。
次に、トナーについて説明する。
トナーには、外添剤が添加されて使用されるものとし、前記外添剤の一次粒子の個数平均粒径は、20〜100nmであり、かつ、粒径が10〜20nmと、200〜300nmの粒子とを含有しており、前記トナーの円形度は0.94以上であるものに特定する。
更に好ましくは、外添剤の一次粒子の個数平均粒径をRとしたときに、粒径の標準偏差σとの関係において、R/4<σ<Rが成立するものとし、かつ、外添剤のSF−1が100〜130であり、SF−2が100〜125であるものとする。
また更には、外添剤の一次粒子径は、特に30nm〜90nmとすることが好ましい。
外添剤粒子に関して、上述したような粒度分布にあるものに特定すると、トナーの形状が真球に近い球形トナーを使用した時にも、良好なクリーニング性が得られることが確かめられた。
また、温度や湿度等の外的な環境の変動に応じて安定なクリーニング性が確保できることが確かめられた。
また、トナーの円形度を0.94以上とすることにより、高い転写率が実現でき、クリーニングブレードに衝突するトナー量の変化を少なくすることができ、安定したクリーニング動作が確保でき、良好なクリーニング性、高い耐久性が得られるとともに、転写された可視画像もハーフトーンムラのない優れた画像とすることができた。
また、クリーニングブレードの硬度は、高くなりすぎるとクリーニング性が低下し、これを72度以下とすることで、クリーニング性を維持し、かつ、トナーやワックス等の感光体状へのフィルミング余裕度を向上させることができることが確かめられた。
また、クリーニングブレードの突き出し量が短すぎるとクリーニング性が低下するので、これを6.0mm以上と特定することにより、クリーニング安定性、特に環境安定性の向上が図られることが確かめられた。
また、クリーニングブレードの厚さが、厚すぎると、クリーニング性が低下することが確かめられた。
ブレードの厚さと突き出し量の比が、1:3〜1:5であると、良いクリーニング性が得られることが確かめられた。
この比の範囲を外れると、クリーニング安定性が低下し、ビビリなどの異常音が発生しやすくなったり、ブレードめくれが発生しやすくなることが確かめられた。
クリーニングブレードの、周波数10Hzにおける、引っ張り粘弾性測定における損失正接tanδのピーク温度については、低い方が環境安定性の向上が図られ、tanδの温度特性は、ピーク温度に近くなると変化率が大きくなる。使用温度域とピーク温度に開きがあるとtanδの変化率が小さくなる。
かかる点から、クリーニングブレードの、周波数10Hzにおける、引っ張り粘弾性測定における損失正接tanδのピーク温度が0℃以下としたことにより、環境安定性の向上が図られることが確認された。
また、トナーの体積平均粒径を、5.5μm以下とすることにより、解像度や文字のシャープネスが高い画像を得られることが確かめられた。
また、感光体の表面摩擦抵抗は0.25以下とすることが好ましい。ブレードエッジの変形は感光体がブレードを引きずって生じるが、感光体の摩擦抵抗が充分に低いと、変形が防止されるためである。
クリーニングブレードは、従来公知の材料組成、及び工法により製造できる。
構成材料は、一般的に、高弾性の得られやすいウレタンゴム等が好適である。
ポリウレタンエラストマーは、通常、ポリオール成分としてポリエチレンアジペートエステルやポリカプロラクトンエステルを用い、ポリイソシアネート成分として、4,4'−ジフエニルメタンジイソシアネートを用いてプレポリマーを調製し、これに硬化剤及び必要に応じて触媒を加えて、所定の型内にて架橋し、炉内にて後架橋させた後、常温で放置熟成することによって製造される。
構成材料の原料である高分子量ポリオールとしては、例えば、アルキレングリコールと脂肪族二塩基酸との縮合体であるポリエステルポリオール、例えば、エチレンアジペートエステルポリオール、ブチレンアジペートエステルポリオール、ヘキシレンアジペートエステルポリオール、エチレンプロピレンアジペートエステルポリオール、エチレンブチレンアジペートエステルポリオール、エチレンネオペンチレンアジペートエステルポリオールようなアルキレングリコールとアジピン酸とのポリエステルポリオール等のポリエステル系ポリオール、カプロラクトンを開環重合して得られるポリカプロラクトンエステルポリオール等のポリカプロラクトン系ポリオール、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、ポリ(オキシプロピレン)グリコール等のポリエーテル系ポリオール等が用いられる。
他に低分子量ポリオールとしては、例えば、1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキノン−ビス(2−ヒドロキシエチル)エーテル、3,3'−ジクロロ−4,4'−ジアミノジフエニルメタン、4,4'−ジアミノジフエニルメタン等の二価アルコールや、1,1,1−トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、1,1,1−トリス(ヒドロキシエトキシメチル)プロパン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール等の三価及びそれ以上の多価アルコールを挙げることができる。
合成用の硬化触媒の具体例としては、例えば、2−メチルイミダゾールや、1,2−ジメチルイミダゾールが挙げられるが、特に、1,2−ジメチルイミダゾールが好ましく用いられる。このような触媒は、通常、主剤100重量部に対して、0.01〜0.5重量部、好ましくは0.05〜0.3重量部の範囲で用いられる。
クリーニングブレードには、潤滑剤を付加してもよく、潤滑剤としては、各種ワックス類、金属石鹸類等が適用できる。
ワックス類としては、オレフィン系ワックスやエステル系ワックス等の合成ワックス、各種天然ワックス等が使用できる。
金属石鹸類としては、ステアリン酸等の脂肪酸との金属塩が使用できる。
潤滑剤の選択は、クリーニングブレードの使用状況に合わせて、ワックスの融点や感光体への親和性、消費量等から最適な物を選択する。
次に、トナーの製造方法について説明する。
トナーは、従来公知の方法により製造できるが、大別して、粉砕法と重合法に分けられる。粒度の調整安定性、画像品質の面から重合法による製造が好ましい。
トナーには、外添剤として、1種以上の無機、有機微粒子を混合して用いることが好ましい。これにより、トナーの流動性や帯電特性の調整を行うことができる。
有機微粒子としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよいが、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
有機微粒子としては、上記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。
ビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられる。
ビニル系樹脂を構成するモノマーとしては、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−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、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−ドデシルスチレンの如きスチレン誘導体、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンの如きエチレン不飽和モノオレフィン類、ブタジエンの如き不飽和ポリエン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、沸化ビニルの如きハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、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の如きα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸エステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類、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の如きビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロぺニルケトンの如きビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合物、ビニルナフタリン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸誘導体、またはメタクリル酸誘導体が挙げられる。
上記ビニル系モノマーは、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記の中でも、スチレン系モノマー、アクリル系モノマーを単独、あるいは併用することが好ましい。
上記以外のビニル系樹脂としては、例えばポエチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体等が挙げられる。
さらに、架橋性モノマーを用いることができる。
ここで架橋剤としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族ジビニル化合物、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート等の二重結合を2個有するカルボン酸エステル、ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等のジビニル化合物、及び3個以上のビニル基を有する化合物が単独もしくは混合物として用いられる。
本発明において適用する球形状トナーは、例えば、少なくともバインダー用の樹脂材料又は/及びそのプレポリマー、着色剤、離型剤を有機溶媒中に含むトナー材料の有機溶媒液を水系媒体中に微細液滴状に分散させた後、該有機溶媒及び水系媒体を除去することにより得られたのもの、又は/及び該分散している間若しくはその後に該液滴中のプレポリマーを架橋及び/又は伸長反応させた後、該有機溶媒及び水系媒体を除去することにより製造することができる。
好適には、少なくとも有機溶媒中に、活性水素を有する化合物、及びこれと反応可能な部位を有する重合体、又は、分子内に活性水素及びこれと反応可能な部位を有すると同時に有する自己重合性材料、着色剤、離型剤を、好ましくはこれらを含有した組成物の形で、溶解又は分散させ、該活性水素と反応可能な部位を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒及び水系媒体を除去し、洗浄、乾燥することにより製造できる。
前記反応時に攪拌強さを調整したり、乾燥後に強強攪拌することでトナーの円形度を調整しても良い。
樹脂材料又は/及びそのプレポリマーとしては、各種の材料を用いることができ、特にポリエステル樹脂又は/及びポリエステルプレポリマーを好ましく用いることができる。
なお、上述した例は、一例であり、球形状トナーは、上記方法の他、公知の方法を適用してもよい。
トナーの外添剤粒子の一次粒子径は、20nm〜100nmであることが好ましく、特に30nm〜90nm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。
この外添剤の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい。
外添剤の具体例としては、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、ペンガラ、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。
なお、本発明において適用する感光体については、特に限定されるものではない。
感光体表面の摩擦係数を0.3以下にする方法も従来公知の方法を適用できる。
例えば、感光体の最表面に低摩擦係数を有する樹脂の保護層を設ける方法、感光体中に含フッ素樹脂等の低摩擦係数を有する微粒子などを分散する方法、感光体表面に脂肪酸金属塩等の潤滑剤を塗布する方法等が挙げられる。
感光体の表面には、保護層を形成することが好ましい。
保護層形成用の材料としては、ABS樹脂、ACS樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル樹脂、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、AS樹脂、AB樹脂、BS樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。
保護層には、耐摩耗性及び耐フィルミング性を向上させる目的でフィラーを添加する。
これらのフィラーの量は、重量基準で通常は、10〜40%、好ましくは、20〜30%である。
フィラーの量が10%未満であるとすると、摩耗が大きく、耐久性に劣り、40%を越えると、露光時における明部電位の上昇が著しくなって、感度低下が無視できなくなる。
フィラーの粒径は、平均1次粒径として0.3〜1.2μm、好ましくは、0.3〜0.7μmであり、粒径が小さい場合には耐摩耗性が充分でなく、また、粒径が大きい場合には書き込み光を散乱させるため、好ましくない。
保護層には、フィラーの分散性を向上させるために分散助剤を添加することが好ましい。
分散助剤は塗料等に使用されるもの(例えば、変性エポキシ樹脂縮合物、不飽和ポリカルボン酸低分子量ポリマー等)が適宜利用でき、その量は重量基準で通常は、含有するフィラーの量に対して0.5〜4%、好ましくは、1〜2%である。
また、保護層には、電荷輸送材料を添加することもきわめて有効である。
これにより、残留電位の低減等、露光に対する特性を向上させることができる。
電荷輸送材料の添加量としては、重量基準で低分子電荷輸送材料の場合、フィラーを除いた固形分の20〜60%が好ましく、保護層の機械的特性が損なわれない範囲で、露光特性を向上させる程度に添加する。
なお、高分子電荷輸送材料を適用する場合、それ自体バインダーとしての機能を有しているので、添加量をさらに高くでき、フィラーを除いた固形分の20〜95%とすることができる。
一般に、バインダー樹脂に低分子電荷輸送材料が添加された膜は、その添加量にしたがって膜強度が低下することが知られている。
さらに、無機微粒子が添加されるときバインダーとの接着性は良好に保つ必要があり、特に表層での無機微粒子の保持性は耐摩耗性の点から重要である。
通常、無機微粒子が表面処理されたものを用いると、バインダーとの親和性が向上し、膜自体の強度を向上させることができる。
さらに酸化防止剤も必要に応じて添加することができる。酸化防止剤については後記する。
保護層の形成法としては、スプレー法等通常の塗布法が採用され、保護層の厚さは、0.5〜10μm、好ましくは4〜6μm程度が適当である。
感光層と保護層との間には、所定の中間層を形成してもよい。
中間層には、一般にバインダー樹脂を主成分として用いる。
このバインダー樹脂としては、ポリアミド樹脂、アルコール可溶性ナイロン、水溶性ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。
中間層の形成法としては、上記の通常の塗布法が採用され、中間層の厚さは、0.05〜2μm程度が適当である。
また、耐環境性の改善のため、とりわけ、感度低下、残留電位の上昇を防止する目的で、各層に酸化防止剤、可塑剤、滑剤、紫外線吸収剤、低分子電荷輸送物質及びレベリング剤を添加することができる。
酸化防止剤としては、フェノール系化合物として、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、n−オクタデシル−3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2−メチレン−ビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4−ブチリデンビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス−(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3−ビス(4−ヒドロキシ−3−t−ブチルフェニル)ブチリックアッシド]グリコールエステル、トコフェロール類等が挙げられる。
パラフェニレンジアミン類として、N−フェニル−N−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N,N−ジ−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N−ジメチル−N,N−ジ−t−ブチル−p−フェニレンジアミン等が挙げられる。
ハイドロキノン類として、2,5−ジ−t−オクチルハイドロキノン、2,6−ジドデシルハイドロキノン、2−ドデシルハイドロキノン、2−ドデシル−5−クロロハイドロキノン、2−t−オクチル−5−メチルハイドロキノン、2−(2−オクタデセニル)−5−メチルハイドロキノン等が挙げられる。
有機硫黄化合物類として、ジラウリル−3,3−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−3,3−チオジプロピオネート等が挙げられる。
有機燐化合物類として、トリフェニルホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(ジノニルフェニル)ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ(2,4−ジブチルフェノキシ)ホスフィン等が挙げられる。
可塑剤としては、リン酸エステル系可塑剤として、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル、リン酸オクチルジフェニル、リン酸トリクロルエチル、リン酸クレジルジフェニル、リン酸トリブチル、リン酸トリ−2−エチルヘキシル、リン酸トリフェニル等が挙げられる。
フタル酸エステル系可塑剤として、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ブチルラウリル、フタル酸メチルオレイル、フタル酸オクチルデシル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチル等が挙げられる。
芳香族カルボン酸エステル系可塑剤として、トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸トリ−n−オクチル、オキシ安息香酸オクチル等が挙げられる。
脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤として、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ−n−ヘキシル、アジピン酸ジ−2−エチルヘキシル、アジピン酸ジ−n−オクチル、アジピン酸−n−オクチル−n−デシル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジカプリル、アゼライン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ−n−オクチル、セバシン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸ジ−2−エトキシエチル、コハク酸ジオクチル、コハク酸ジイソデシル、テトラヒドロフタル酸ジオクチル、テトラヒドロフタル酸ジ−n−オクチル等が挙げられる。
脂肪酸エステル誘導体系可塑剤として、オレイン酸ブチル、グリセリンモノオレイン酸エステル、アセチルリシノール酸メチル、ペンタエリスリトールエステル、ジペンタエリスリトールヘキサエステル、トリアセチン、トリブチリン等が挙げられる。
オキシ酸エステル系可塑剤として、アセチルリシノール酸メチル、アセチルリシノール酸ブチル、ブチルフタリルブチルグリコレート、アセチルクエン酸トリブチル等が挙げられる。
エポキシ系可塑剤として、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシステアリン酸デシル、エポキシステアリン酸オクチル、エポキシステアリン酸ベンジル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジデシル等が挙げられる。
二価アルコールエステル系可塑剤として、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジ−2−エチルブチラート等が挙げられる。
含塩素系可塑剤として、塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル、塩素化脂肪酸メチル、メトキシ塩素化脂肪酸メチル等が挙げられる。
ポリエステル系可塑剤として、ポリプロピレンアジペート、ポリプロピレンセバケート、ポリエステル、アセチル化ポリエステル等が挙げられる。
スルホン酸誘導体系可塑剤として、p−トルエンスルホンアミド、o−トルエンスルホンアミド、p−トルエンスルホンエチルアミド、o−トルエンスルホンエチルアミド、トルエンスルホン−N−エチルアミド、p−トルエンスルホン−N−シクロヘキシルアミド等が挙げられる。
クエン酸誘導体系可塑剤として、クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリ−2−エチルヘキシル、アセチルクエン酸−n−オクチルデシル等が挙げられる。
その他、ターフェニル、部分水添ターフェニル、ショウノウ、2−ニトロジフェニル、ジノニルナフタリン、アビエチン酸メチル等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤として、2−ヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2,4,4−テトラヒドロ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等が挙げられる。
サルシレート系紫外線吸収剤として、フェニルサルシレート、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等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤として、(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、(2−ヒドロキシ5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、(2−ヒドロキシ5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、(2−ヒドロキシ3−ターシャリブチル5−メチルフェニル)5−クロロベンゾトリアゾール等が挙げられる。
シアノアクリレート系紫外線吸収剤として、エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、メチル2−カルボメトキシ3(パラメトキシ)アクリレート等が挙げられる。
クエンチャー(金属錯塩系)紫外線吸収剤として、ニッケル(2,2チオビス(4−t−オクチル)フェノレート)ノルマルブチルアミン、ニッケルジブチルジチオカルバメート、ニッケルジブチルジチオカルバメート、コバルトジシクロヘキシルジチオホスフェート等が挙げられる。
HALS(ヒンダードアミン)系紫外線吸収剤として、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、1−[2−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]−4−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピリジン、8−ベンジル−7,7,9,9−テトラメチル−3−オクチル−1,3,8−トリアザスピロ〔4,5〕ウンデカン−2,4−ジオン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等が挙げられる。
次に、画像形成装置、及びこれを用いた画像形成方法について説明する。
図1は、画像形成装置30の一例の概略図である。
感光体10は、図においてはドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。
感光体10の周囲には、必要に応じて、転写前チャージャ7、転写チャージャ、分離チャージャ、クリーニング前チャージャ8が配置されており、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器(ソリッド・ステート・チャージャー)、帯電ローラをはじめとする公知の手段が配置されている。
帯電部材9は、感光体10と当接していてもよいが、両者の間に適当なギャップ(10〜200μm程度)を設けた近接配置とすることにより、両者の摩耗量が低減できると共に帯電部材へのトナーフィルミングを抑制でき、好ましく使用できる。
特に感光体10においては、50μm程度のギャップを設けることにより、良好な特性 を維持することができ、これは保護層の表面状態の影響を小さくできるためである。
帯電部材9に印加する電圧は、帯電の安定化と帯電ムラの抑制のために、直流成分に交流成分を重畳したものとすることが効果的である。
しかしながら、帯電が安定化される反面、直流成分のみ印加した場合に比べ、プロセス中に使用した感光体の表面層が摩耗しやすいことが判っている。この場合にも、本発明の感光体では耐摩耗性の高さから全く問題なく良好な特性を維持できるものである。
転写手段には、一般に上記の帯電器が使用できるが、図1に示されるように転写ベルト19を使用したものが有効である。
また、画像露光部11、除電ランプ12等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)等の発光物全般を用いることができる。
そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルター等の各種フィルターを用いることもできる。
これらの光源は、図1に示される工程のほかに、光照射を併用した転写工程、除電工程、クリーニング工程又は前露光等の工程に用いられ、感光体10に光が照射される。
現像ユニット13により感光体10上に現像されたトナーは、転写紙14に転写されるが、全部が転写されるわけではなく、感光体10上に残存するトナーもあり、このようなトナーは、ファーブラシ15及びクリーニングブレード20により感光体10から除去される。
クリーニングは、クリーニングブレードのみで行なわれることもあるが、ファーブラシ等のクリーニングブラシを組み合わせて用いることが多い。
電子写真感光体に正(負)帯電を施し、画像露光を行なうと、感光体表面上には正(負)の静電潜像が形成される。
これを負(正)極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られ、また、正(負)極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。
この現像手段には、公知の方法が適用され、また、除電手段にも公知の方法が採用される。
なお、図中、符号17はレジストローラ、符号18は分離爪である。
本発明は、このような画像形成手段に電子写真感光体を用いる画像形成方法及び画像形成装置に係るものである。
上記画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンター内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形態で、それら装置内に組み込まれ、着脱自在としたものであってもよい。
ここで、プロセスカートリッジとは、感光体を内蔵し、外に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段を含んだ1つの装置(部品)であるものとする。
したがって、本発明はまた、少なくとも帯電、画像露光、現像、転写、定着及びクリーニング手段を有する画像形成装置用プロセスカートリッジであって、上記電子写真感光体とクリーニングブレードを具備することを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジをも提供するものである。
図2は、本発明の画像形成装置用プロセスカートリッジの一例を示す概略図である。
図中、符号101は感光ドラム、102は接触帯電装置、103は像露光、104は現像装置、105は転写体、106は接触転写装置、107はクリーニングブレード、108は除電ランプ、109は定着装置を示すものとする。
次に、具体的な実施例を挙げて本発明について説明するが、本発明は、以下の例に限定されるものではない。
〔実施例1〜8〕、〔比較例1〜4〕
クリーニングブレードの試作
ポリウレタン系の平板状のクリーニングブレードを試作した。
各種クリーニングブレードの特性値を下記表1に示す。
また、重合法により粒度、円形度の異なる各種トナーを試作した。
トナーの特性を下記表1に示す。
Figure 2006259311
トナーの外添剤として、下記表2に示す粒度の球状シリカ微粒子を、トナー重量100部に対して、1.5部を乾式混合した。
感光体として、株式会社リコー製ImagioNeoC385用の感光体基材上に電化発生層と電化輸送層を順に積層した積層型感光体を試作した。
また、所定のサンプルを選定して得られた感光体上にアルミナ微粒子(住友化学工業製AA-03、平均粒径0.3μm)を25重量%含有する保護層を5μmの厚さに積層したものと、保護層を形成しないものとを作製した。
感光体の摩擦係数を制御した。なお、摩擦係数は、株式会社リコー製ImagioNeoC385の感光体近傍に回転するナイロンブラシと共に配置されている固体潤滑剤の供給量を調整して制御した。
外添剤と感光体について、下記表2に示す。
Figure 2006259311
上記実施例1〜8、及び比較例1〜4のサンプルについて、下記表3に示す条件でクリーニング特性、クリーニングブレードの磨耗、及び画質評価を行った。
評価結果を下記表3に示す。
なお、ランク評価は5を優良とし1を不良とする5段階評価で行った。
Figure 2006259311
上記表3に示すように、本発明方法によれば、特定の反発弾性を示すクリーニングブレードを特定の当接条件で使用し、かつ特定の粒度の外添剤を使用したことによって、球形トナーを用いた場合にも、高品質な画像を得られ、かつ良好なクリーニング特性も確保することができることが確かめられた。
また、当接条件が感光体に対し、負荷を小さく設定したため、感光体及びクリーニングブレードの磨耗等の低減化が図られ、耐久性の向上を図ることができることが確かめられた。
本発明の画像形成方法及び画像形成装置を示す概略図である。 本発明の画像形成装置用プロセスカートリッジの一例を示す概略図である。
符号の説明
7 転写前チャージャ
8 クリーニング前チャージャ
9 帯電部材
10 感光体
11 画像露光部
12 除電ランプ
13 現像ユニット
14 転写紙
15 ファーブラシ
17 レジストローラ
18 分離爪
19 転写ベルト
20 クリーニングブレード
21 ブレードホルダー
101 感光ドラム
102 接触帯電装置
103 像露光
104 現像装置
105 転写体
106 接触転写装置
107 クリーニングブレード
108 除電ランプ
109 定着装置

Claims (9)

  1. 少なくとも、感光体に対して、帯電、画像露光、現像処理、転写、定着、及びクリーニング処理を施す工程を有し、トナー像を形成する電子写真の画像形成方法であって、
    前記クリーニング処理を行う工程は、クリーニングブレードを、前記感光体に当接して当該感光体上の転写残トナーを除去するブレードクリーニング方式であるものとし、
    前記クリーニングブレードの、23℃における反発弾性は50%以上であるものとし、
    前記クリーニングブレードの前記感光体に対する当接圧が、0.20以上0.70N/cm以下であるものとし、
    前記トナーには、外添剤が添加されて使用されるものとし、
    前記外添剤の一次粒子の個数平均粒径は、20〜100nmであり、かつ、粒径が10〜20nmと、200〜300nmの粒子とを含有しており、
    前記トナーの円形度は0.94以上であることを特徴とする画像形成方法。
  2. 前記クリーニングブレードの硬度が、72度以下(JISA/Hs)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。
  3. 前記クリーニングブレードの突き出し量が、6.0mm以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成方法。
  4. 前記クリーニングブレードの厚さと、突き出し量との比が、1:3〜1:5であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  5. 前記クリーニングブレードの、周波数10Hzにおける、引っ張り粘弾性測定における損失正接tanδのピーク温度が0℃以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  6. 前記トナーに添加する外添剤の一次粒子の個数平均粒径をRとしたとき、
    粒径の標準偏差σとの関係において、
    R/4<σ<Rであり、
    かつ、前記外添剤のSF−1が100〜130であり、かつSF−2が、100〜125であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  7. 前記感光体が、アルミナまたは酸化チタンからなる無機微粒子を含有する保護層を有しているものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  8. 前記感光体の表面の摩擦係数が、0.3以下であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  9. 感光体とクリーニング手段を備え、少なくとも、帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段のいずれかを有し、画像形成装置内に組み込まれるプロセスカートリッジであって、
    前記請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成方法に用いられるものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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