JP2008070499A - 画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子写真式画像形成方法におけるクリーニング工程において用いる板状の弾性体であるクリーニングブレードは10℃〜30℃における損失正接tanδが0.2以下であり、かつ感光体上に液体潤滑剤を塗布することを特徴とする画像形成方法。
【選択図】なし
Description
しかしながら、上記の小粒径化、球形化されたトナーは、クリーニング工程において、クリーニングブレードをすり抜けやすく、クリーニング不良を起こしやすいという問題点がある。また、感光体表面も摩耗するため、寿命が短くなる。
小粒経化、球形化されたトナーであってもすり抜けを生じないようにするためには、クリーニングブレードは種々のものが提案されている。
しかし、高反発弾性を有するクリーニングブレードは摩耗しやすい傾向がある。摩耗は感光体とブレードの摩擦によって加速される。
そこで、感光体とクリーニングブレードとの間に働く摩擦抵抗を低減して、クリーニングブレード、感光体の摩耗等の不具合を解消するために、感光体表面に潤滑剤を塗布するなどの手法がとられている。また、感光体表面に潤滑剤を塗布すると、感光体表面の摩擦係数が低下するため、トナーに外添される流動化剤や帯電制御剤等がクリーニングブレードとの当接圧で感光体表面に膜状に固着する、いわゆるフィルミングの発生を防止することができる。感光体上に現像されたトナーも感光体表面との付着力が低減することで、転写性が向上する。
しかし、感光体表面に塗布される潤滑剤の量が安定しないと、塗布ムラが生じ、十分に潤滑剤が塗布されていない部分にクリーニング不良が発生したり、クリーニングブレード等のクリーニング部材の摩耗が進行したりする。
また、粉体状の滑剤が大きな粒子のまま感光体上を移動した場合に現像剤に取り込まれると、キャリアやトナーに付着してトナーの帯電不良の原因となる。
また、感光体表面に付着するトナー組成物などによって生じる画像不良を防止することを第二の課題とする。さらに、潤滑剤の供給量を適切に制御し感光体の表面に塗布する潤滑剤の均一塗布を第三の課題とする。
(1)感光体上に静電潜像を形成し、トナーを用いてその静電潜像を顕像化した後、トナー像を媒体に転写、定着して可視像を得る電子写真式画像形成方法であって、前記感光体上の転写残トナーを前記感光体上から取り除くクリーニング工程を有しており、
前記クリーニング工程においては、感光体上の転写残トナーを除去する方式が板状の弾性体であるクリーニングブレードを用いたブレードクリーニング方式であり、該クリーニングブレードの10℃〜30℃における損失正接tanδが0.2以下であり、かつ感光体上に液体潤滑剤を塗布することを特徴とする画像形成方法。
(2)液体潤滑剤に増粘剤を添加する事を特徴とする前記(1)記載の画像形成方法。
(3)液体潤滑剤がチキソトロピック性を有する事を特徴とする前記(1)又は(2)に記載の画像形成方法。
(5)液体潤滑剤の主成分が脂肪酸エステルからなる事を特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載の画像形成方法。
(6)液体潤滑剤に酸化防止剤を添加する事を特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかに記載の画像形成方法。
(7)液体潤滑剤の供給手段がブラシを用いる事を特徴とする前記(1)〜(6)のいずれかに記載の画像形成方法。
(8)液体潤滑剤の供給手段が微細孔を有するフィルムを使用する供給手段であり、微細孔の口径が1μm以下である事を特徴とする前記(1)〜(7)のいずれかに記載の画像形成方法。
<クリーニングブレード>
本発明では、クリーニングブレードとして、10℃〜30℃における損失正接tanδが0.2以下のものを使用する。これにより、円形度が高く、粒度の小さいトナーであっても感光体上からクリーニングが容易になる。
より好ましくは、tanδが0.18以下であるが、あまり小さすぎると高温環境で使用された場合に高い異音が発生するいわゆる鳴きが生じやすくなる。温度変化によってtanδが0.02以下にならないほうが好ましい。
tanδの測定は、例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製DMS−6100などの粘弾性測定装置により得ることが出来る。
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つて製造されている。
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。
本発明では、潤滑剤として、使用温度で液体である潤滑剤を使用することを特徴とする。粉体よりも液体は感光体表面に延展しやすい。粉体の場合は、ブラシやブレードを使用して粒度を小さくした後に押しつぶして感光体上に伸ばしていかなければならない。理想的には潤滑剤が非常に薄い均一な膜を形成させたいが、粉体よりも液体のほうが少ないエネルギーと時間で膜形成を行うことが出来る。
潤滑剤が均一に感光体表面を覆うことにより感光体表面の摩擦係数やトナーに対する付着力などの感光体表面性が均一になる。また、粉体の潤滑剤よりも感光体上への延展にかかる時間が少ないため、潤滑剤が塗布されていない場所が少なくなる。
シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、アルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル等のシリコーンオイルなどがあげられる。
炭化水素としては、ポリデセン、水添ポリデセン、オレフィン系ポリマーなどがあげられる。
脂肪酸エステルとしては、モノオレイン酸ジグリセリル、モノイソステアリン酸ジグリセリル、トリイソステアリン酸グリセリル、モノオレイン酸テトラグリセリル、モノラウリン酸ヘキサグリセリル、モノラウリン酸デカグリセリル、テトラオレイン酸POE(6)ソルビット、ジカプリン酸プロピレングリコール、トリー2-エチルヘキサン酸トリメチロールプロパン、テトラ2−エチルヘキサン酸ペンタエリスリトールなどがあげられる。
価格、機能のバランスから脂肪酸エステル系が好ましい。
増粘剤の添加量は潤滑剤の0.05%から10%程度が良い。より好ましくは1〜4%である。 増粘剤の量が多すぎるとトナーと感光体の付着力も増加し、クリーニング不良やユニット内にトナーの凝集が生じやすくなる。
増粘剤としては、アクリル酸・メタクリル酸共重合体およびその架橋コポリマーや、セルロースガム、スクレログルカンガム、ゲランガム、ラムサンガム、アルギネート、カラヤガム、カロブ粉、変性もしくは未変性のグアーガム、及びこれらの誘導体などを用いることが出来る。
酸化防止剤としては、L−アスコルビン酸、エリソルビン酸、トコフェロール、ブチルヒドロキシアニソールなどがある。
供給にブラシを使用することが好ましい。通常、感光体表面には転写残トナーや紙粉、トナー添加剤などが多く付着しておりローラなどでは付着物が障害となって供給が行われにくくなる場合がある。ブラシの場合には、ブラシ自体がクリーニング動作を行うことも出来る。
本発明者らの検討によれば、前記多孔質体の少なくとも最表面の微細孔の口径は1μm以下であることが好ましい。潤滑剤の供給量を制御するためには大きすぎないほうが良い。微細孔の口径が大きすぎる場合には、潤滑剤の供給が過剰になって感光体状のトナーに対する粘着性が強くなり、クリーニング性の低下を生じたり、現像剤に混入してトナーの帯電不良を生じる場合がある。また、長期間停止している場合に、潤滑剤がブラシに沿って浸透し、次回起動時に過剰に供給される場合がある。
ブラシと多孔質層の接触状態はブラシの硬さや本数、微細孔の大きさ、数、潤滑剤の粘度などによって調整し、最適な条件を設定すればよい。
図1は、本発明を実施する画像形成装置の概略構成を示す図、図2は、感光体ユニットの概略構成を示す図である。
本画像形成装置は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成するための4つの画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kを備える。尚、Y、M、C、Kの色順は、図1に限るものでなく、他の並び順であっても構わない。
画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kの上方には、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kの表面にレーザー光を走査しながら照射する光書込ユニット3が、下方には転写紙を担持して各画像形成ユニットの転写部を通過するように搬送する転写搬送ベルト60を有するベルト駆動装置としての転写ユニット6が配置されている。転写搬送ベルト60の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置85が接触するように配置されている。このクリーニング装置85により転写搬送ベルト60上に付着したトナー等の異物が除去される。
この他、トナー補給容器TCが備えられ、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースSの中に備えられている。
現像装置10Y、10M、10C、10Kは感光体ドラム11に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成される。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。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。
帯電装置14は、帯電部材として、導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ14aを備える。帯電ローラ14aは、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。そして、その両端部をそれぞれ感光体ドラム11側に付勢する付勢部材である加圧スプリングとを備えている。帯電ローラ14aは、感光体ドラム11に接触させて設けてもよいが、感光体ドラム11に対して微小な間隙をもって配設してもよい。この微小な間隙は、図示しないが、帯電ローラ14aの両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体ドラム11表面に当接させることで、設定することができる。
潤滑剤保持体17bは、図3に示す形状である。不織布21を細く巻いた筒に液体潤滑剤を含浸させ、その不織布の周囲を微細孔を有するフィルム22で包んでいる。形状を安定させるために、保持部材23でフィルムを支持している。
尚、潤滑剤塗布手段17は、上記構成に限らず、潤滑剤保持体17bを直接感光体ドラム11表面に当接させて塗布する構成や、スポンジローラなどを用いて液体潤滑剤を感光体ドラム11表面に供給する構成等であってもよいが、感光体ドラム11表面への潤滑剤の塗布量をより効率的に調整できる手段として、上記に示す潤滑剤保持体17bとブラシ状ローラ17aとからなる構成であることがよい。
先ず、帯電ローラ14aに図示しない電源より所定の電圧が印加されて、対向する感光体ドラム11表面を帯電する。所定の電位に帯電した感光体ドラム11表面には、引き続いて光書込ユニット3により画像データに基づくレーザー光が走査され、静電潜像が書き込まれる。静電潜像を担持した感光体ドラム11表面が現像装置10に到達すると、感光体ドラム11と対向配置される現像ローラにより、感光体ドラム11表面の静電潜像にトナーが供給されて、トナー像が形成される。
上記の動作が感光体ユニット2Y、2M、2C、2K全てに同様にして所定のタイミングで行われ、感光体ドラム11Y、11M、11C、11K表面にはそれぞれ所定の色のトナー像が形成される。
そして、感光体ドラム11Kとの対向位置を通過し、4色のトナー像が重ね合わされた転写紙100は、引き続いて定着ユニット7に搬送され、熱と圧力を受けて画像を定着される。
ブレード15aによりクリーニングされて、次の画像形成動作に備える。
このとき、ブラシ状ローラ17aによって塗布されたステアリン酸亜鉛は、感光体ドラム11表面がクリーニングブレード15aの摺擦を受けるために、一様に引き延ばされ、薄膜となって感光体ドラム11表面を覆う。このように感光体ドラム11表面にステアリン酸亜鉛の薄膜を形成することで、感光体ドラム11表面の摩擦係数を低下させることができ、現像されたトナーの転写性の向上や、転写されずに残存するトナーのクリーニング性の向上等に寄与する。
トナーの平均円形度は、光学的に粒子を検知して、投影面積の等しい相当円の周囲長で除した値である。具体的には、フロー式粒子像分析装置(FPIA−2000;シスメックス社製)を用いて測定を行う。所定の容器に、予め不純固形物を除去した水100〜150mLを入れ、分散剤として界面活性剤0.1〜0.5mLを加え、さらに、測定試料0.1〜9.5g程度を加える。試料を分散した懸濁液を超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3,000〜10,000個/μLにしてトナーの形状及び分布を測定する。
請求項2に係る発明は、液体潤滑剤に増粘剤を添加することで供給量が安定する。クリーニング動作が安定し、クリーニングユニット内のトナーの滞留、クリーニングブラシの目詰まりなどが生じない。
請求項4に係る発明は、液体潤滑剤にチキソトロピック性付与剤を添加するため、放置時のクリープ、洩れが無くなる。
請求項5に係る発明は、液体潤滑剤の主成分が脂肪酸エステルからなることにより、低コストでかつ、優れた離型性を示す。
請求項6に係る発明は、液体潤滑剤に酸化防止剤を添加するため、潤滑剤の酸化防止及び不良画像の防止効果がある。
請求項8に係る発明は、液体潤滑剤の供給手段が微細孔を有するフィルムを使用する供給手段であり、微細孔の口径が100μm以下であることにより、液体潤滑剤の安定供給並びに放置時の洩れ防止に効果がある。
実施例
図1の装置を使用して画像形成を行った。
感光体およびトナーは(株)リコー製IpsioCX8800のものを使用した。
製造例 1
評価ブレード用ウレタンシートの作製
評価ブレード用ウレタンゴムシートとして、以下の配合により2mm厚のウレタンシートを作製した。なお、シート成型の手順として、まずプレポリマーを90℃に加熱溶融させておき、そこに硬化剤を加え、株式会社島崎製作所製往復回転式攪拌機アジターにより1分間攪拌したのち、ろ過鐘により脱泡を1分間行い、金型に注型した。1次焼成は150℃1時間、2次焼成は120℃12時間とし、さらに23℃50%RHで7日間の養生を行なった。
(配合1)
ポリエチレンアジペート系プレポリマー(イソシアネート:MDI、ポリオール分子量2000)
硬化剤:1,4BD/TMP=85/15wt% α値:0.9
(配合2)
ポリエチレンアジペート系プレポリマー(イソシアネート:MDI、ポリオール分子量1000)
硬化剤:1,4BD/TMP=85/15wt% α値:0.9 製造例 3
(配合3)
ポリエチレンアジペート系プレポリマー(イソシアネート:MDI、ポリオール分子量1000)
硬化剤:1,4BD/TME=90/10wt% α値:0.9 作製したクリーニングブレードのtanδは表1に示す。tanδは振動数10Hzで行った。なお、表中、各例で用いたブレードは、実施例1〜6、比較例1、2,5が製造例1、比較例3が製造例2、比較例4が製造例3で作成したものである。
旭化成繊維社製不織布エルタスを直径5mmの円筒状に巻いて液体潤滑剤を含浸させた。成型した円筒状の不織布を住友スリーエム社製 マイクロポーラスフィルム(商品名)(微細孔の口径0.3μm)で包み、ポリスチレン製の支持体に接着、保持した。
潤滑剤保持手段のフィルムの表面に対して、ブラシ状ローラ17aの先端が約0.5mm食い込むように潤滑剤保持手段を固定した。
液体潤滑剤の組成を表2に示す組み合わせで調整し、上記潤滑剤保持手段に使用した。
実施例1において、ブラシ状ローラを多孔質シリコンゴムローラに変えて同様の評価を行った。
比較例2
比較のため、固体のステアリン酸亜鉛を棒状に成型し、潤滑剤保持手段17aに代えてブラシ状ローラに押し当てた。押し当てる際の圧力はバネにより調節し、500mNとした。
比較例3
実施例1において、クリーニングブレードを製造例2のブレードを用いた以外は同じにして評価を行った。
比較例4
実施例1において、クリーニングブレードを製造例2のブレードを用いた以外は同じにして評価を行った。
比較例5
実施例1において、住友スリーエム社製 マイクロポーラスフィルムの代わりに日東電工社製テミッシュ(商品名)(微細孔の口径2.0μm)を使用したほかは同様にして評価を行った。
クリーニング性評価
1) 画像面積率5%チャートを50,000枚出力後、クリーニング工程を通過した感光体ドラム上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型により測定して、ブランクとの差が0.005未満のものを「◎」、0.005〜0.010のものを「○」、0.011〜0.02のものを「◎」0.02を超えるものを「×」として評価した。
2) フィルミングの確認
上記画像面積率5%チャートを50,000枚出力後に画像面積率100%のチャートを出力し、画像白抜けの発生有無により感光体ドラム上のフィルミングの発生を調べた。
上記画像出力後に10日間放置して、感光体表面への液洩れ、潤滑剤の過剰供給を観察した。
4)放置後のクリーニング性評価
上記画像出力後に10日間放置した後、5%チャート100枚を出力し、クリーニング工程を通過した感光体ドラム上の転写残トナーを評価した。
5)感光体傷の確認
上記画像出力後に500倍の顕微鏡にて、感光体表面の傷、添加剤の付着を観察した。 傷の状態はランク1から5の5段階で評価し、ランク5をほとんど傷が無い状態とし,ランク1を傷が非常に多い状態とした。
11Y、11M、11C、11K 感光体ドラム
3 光書き込みユニット
6 転写ユニット
10Y、10M、10C、10K 現像装置
14 帯電装置
14a 帯電ローラ
15a クリーニングブレード
15b クリーニングブラシ
17 従滑剤保持手段
17a ブラシ状ローラ
17b 潤滑剤保持体
60 転写搬送ベルト
85 クリーニング装置
100 転写紙
Claims (8)
- 感光体上に静電潜像を形成し、トナーを用いてその静電潜像を顕像化した後、トナー像を媒体に転写、定着して可視像を得る電子写真式画像形成方法であって、前記感光体上の転写残トナーを前記感光体上から取り除くクリーニング工程を有しており、
前記クリーニング工程においては、感光体上の転写残トナーを除去する方式が板状の弾性体であるクリーニングブレードを用いたブレードクリーニング方式であり、該クリーニングブレードの10℃〜30℃における損失正接tanδが0.2以下であり、かつ感光体上に液体潤滑剤を塗布することを特徴とする画像形成方法。 - 液体潤滑剤に増粘剤を添加する事を特徴とする請求項1記載の画像形成方法。
- 液体潤滑剤がチキソトロピック性を有する事を特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成方法。
- 液体潤滑剤にチキソトロピック性付与剤を添加する事を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成方法。
- 液体潤滑剤の主成分が脂肪酸エステルからなる事を特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成方法。
- 液体潤滑剤に酸化防止剤を添加する事を特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成方法。
- 液体潤滑剤の供給手段がブラシを用いる事を特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成方法。
- 液体潤滑剤の供給手段が微細孔を有するフィルムを使用する供給手段であり、微細孔の口径が1μm以下である事を特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の画像形成方法。
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