JP2010231086A - 画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子写真感光体と、帯電手段と、静電潜像形成手段と、現像手段と、残留トナー除去手段を備え、前記電子写真感光体における前記表面保護層が有する表面自由エネルギーが、10mN/m以上30mN/m以下であり、前記現像手段における前記トナーが、シリカを含むトナーであり、前記残留トナー除去手段が、ベース層と、23℃においてタイプAデュロメータ硬さでHsA75以上HsA90以下であり且つベース層が有する硬さよりも高い硬さを有するエッジ層と、を有するブレード部材を備えた画像形成装置
【選択図】なし
Description
本発明の課題は、トナー像を被転写体媒体に転写した後の電子写真感光体表面に残留するトナーの除去性に優れ、長期に亘って繰り返し良好な画像が得られるプロセスカートリッジを提供することである。
請求項1に係る発明は、
導電性基体上に感光層及び表面保護層をこの順に有する電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記電子写真感光体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記電子写真感光体に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写媒体に転写する転写手段と、前記トナー像の転写後に前記電子写真感光体上に残留するトナーを除去する残留トナー除去手段とを備え、
前記電子写真感光体における前記表面保護層が有する表面自由エネルギーが、10mN/m以上30mN/m以下であり、
前記現像手段における前記トナーが、シリカを含むトナーであり、
前記トナー除去手段が、ベース層と、23℃においてタイプAデュロメータ硬さでHsA75以上HsA90以下であり且つ前記ベース層が有する硬さよりも高い硬さを有するエッジ層と、を有するブレード部材を備える、
ことを特徴とする画像形成装置である。
前記グアナミン構造を有する化合物及びメラミン構造を有する化合物から選択される少なくとも1種の化合物の前記組成物における固形分濃度が、0.1質量%以上5質量%以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置である。
F−((−R7−X)n1(R8)n2−Y)n3 (I)
(一般式(I)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基を示し、R7及びR8はそれぞれ独立に炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分鎖状のアルキレン基を示し、n1は0又は1を示し、n2は0又は1を示し、n3は1以上4以下の整数を示す。Xは酸素原子、NH、又は硫黄原子を示し、Yは−OH、−OCH3、−NH2、−SH、又は−COOHを示す。)
前記電荷輸送性材料の前記組成物中における固形分濃度が、80質量%以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置である。
前記クリーニング部材における前記エッジ層の硬さが、23℃において、タイプAデュロメータ硬さがHsA75以上HsA90以下であり、且つ、前記ベース層の硬さが、23℃において、タイプAデュロメータ硬さがHsA60以上HsA75以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置である。
前記現像手段における前記トナーの平均形状係数が、100以上150以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置である。
(実施形態中にて記載)
電子写真感光体、及び前記電子写真感光体の表面に残留した残留トナーを除去するトナー除去手段と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段、及び前記電子写真感光体に形成された静電潜像をトナーによってトナー像に現像する現像手段からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を備え、
前記電子写真感光体が導電性基体上に感光層及び表面保護層をこの順に有し、
前記電子写真感光体における前記表面保護層が有する表面自由エネルギーが、10mN/m以上30mN/m以下であり、
前記現像手段における前記トナーが、シリカを含むトナーであり、
前記残留トナー除去手段が、ベース層と、23℃においてタイプAデュロメータ硬さでHsA75以上HsA90以下であり且つ前記ベース層が有する硬さよりも高い硬さを有するエッジ層と、を有するブレード部材を備える、
ことを特徴とするプロセスカートリッジである。
なお、以下の説明においては、まず、本実施形態に係る画像形成装置における特徴的な構成要素である、電子写真感光体(以下、適宜「感光体」とも称する。)、トナー、及び残留トナー除去手段(以下、適宜「クリーニング装置」とも称する)について説明し、しかる後に、画像形成装置及びプロセスカートリッジの構成例について説明する。
まず、本実施形態に係る電子写真感光体について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付することとし、重複する説明は省略する。
表面保護層5について説明する。
表面保護層5は、電子写真感光体7Aにおける最表面層であり、電荷発生層2及び電荷輸送層3から構成される感光層を保護するために別途設けられた層である。表面保護層6を有することで、感光体の最表面に、磨耗、傷などに対する耐性を持たせ、且つトナーの転写効率を向上させうる。
これらの中でも、シリコーン系化合物又はフッ素系化合物を添加することが望ましい。この場合、シリコーン系化合物又はフッ素系化合物は、多く添加すると表面自由エネルギーが低くなる傾向にある。
※添加剤の添加で表面自由エネルギーは低くなっても、添加する以前より高くなることはないと思います。
表面自由エネルギーの制御に適用されるシリコーン系化合物としては、シリコーン粒子、シリコーンオイルなどが挙げられる。そのようなシリコーン系化合物として具体的には、例えば、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、フェニルメチルシロキサンなどが例示される。
また、表面自由エネルギーの制御に適用されるフッ素系化合物としては、フッ素樹脂粒子、フッ素樹脂と水酸基を有するモノマーを共重合させた樹脂からなる粒子などが挙げられる。そのようなフッ素系化合物として具体的には、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどが例示される。
トナーが含むトナー母粒子又は外添剤等と、電子写真感光体との相互付着力に大きく影響する表面物性として濡れ性があり、電子写真感光体表面の濡れ性が低いほど、トナー像を転写した後の電子写真感光体表面に残存するトナーの除去(クリーニング)がし易いということができる。電子写真感光体表面の濡れ性すなわち付着力は、表面自由エネルギー(表面張力と同義)を指標として表すことができる。
γ1=γ2・cosθ+γ12…(1)
ここで、γ1:物質1表面の表面自由エネルギー
γ2:物質2表面の表面自由エネルギー
γ12:物質1と物質2との界面自由エネルギー
θ:物質1に対する物質2の接触角
拡張Forkes理論では、下記式(2)に示す表面自由エネルギーの加算則が成立つものと仮定する。
γ=γd+γp+γh…(2)
ここで、γd:双極子成分(極性による濡れ)
γp:分散成分(非極性の濡れ)
γh:水素結合成分(水素結合による濡れ)
γ12=γ1+γ2−{2√(γ1 d・γ2 d)+2√(γ1 p・γ2 p)+2√(γ1 h・γ2 h)}・・・(3)
ここで、γ1:物質1の表面自由エネルギー
γ2:物質2の表面自由エネルギー
γ1 d,γ2 d:物質1,物質2の双極子成分
γ1 p,γ2 p:物質1,物質2の分散成分
γ1 h,γ2 h:物質1,物質2の水素結合成分
表面保護層5が、上記構成を有することで、電子写真感光体の機械的強度及び電気的安定性がより向上するため、画像形成装置の高信頼性、長寿命化がより高められる。
グアナミン化合物は、グアナミン骨格(構造)を有する化合物であり、例えば、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、ホルモグアナミン、ステログアナミン、スピログアナミン、シクロヘキシルグアナミンなどが挙げられる。
メラミン化合物としては、メラミン骨格(構造)であり、特に下記一般式(B)で示される化合物及びその多量体の少なくとも1種であることが望ましい。ここで、多量体は、一般式(A)と同様に、一般式(B)で示される化合物を構造単位として重合されたオリゴマーであり、その重合度は例えば2以上200以下(望ましくは2以上100以下)である。なお、一般式(B)で示される化合物又はその多量体は、一種単独で用いもよりが、2種以上を併用してもよい。また、前記一般式(A)で示される化合物又はその多量体と併用してもよい。特に、一般式(B)で示される化合物は、2種以上混合して用いたり、それを構造単位とする多量体(オリゴマー)として用いたりすると、溶剤に対する溶解性が向上される。
F−((−R1−X)n1(R2)n2−Y)n3 (I)
なお、一般式(II)におけるDの総数は、一般式(I)におけるn3に相当し、望ましくは、2以上4以下であり、さらに望ましくは3以上4以下である。つまり、一般式(I)や一般式(II)において、Dの総数を、望ましくは一分子中に2以上4以下、さらに望ましくは3以上4以下とすると、架橋密度が上がり、より強度の高い架橋膜が得られ、特にブレードクリーナーを用いた際の電子写真感光体の回転トルクが低減され、ブレードへのダメージの抑制や、電子写真感光体の磨耗が抑制される。この詳細は不明であるが、反応性官能基の数が増すことで、架橋密度の高い硬化膜が得られ、電子写真感光体の極表面の分子運動が抑制されてブレード部材表面分子との相互作用が弱まるためと推測される。
また、表面保護層5中における特定の電荷輸送性材料の含有量は、前記組成物中における特定の電荷輸送性材料を調整することによって制御される。該固形分濃度は、0.1質量%以上5質量%以下であることが望ましく、より望ましくは1質量%以上3質量%以下である。
なお、表面保護層5中における、特定の電荷輸送性材料の少なくとも1種、又は、上記グアナミン化合物及びメラミン化合物から選択される少なくとも1種の含有量は、前記組成物中におけるこれらの化合物の固形分濃度を調整することによって制御される。
表面保護層5には、グアナミン化合物(一般式(A)で示される化合物)及びメラミン化合物(一般式(B)で示される化合物)から選択される少なくとも1種と特定の電荷輸送性材料(一般式(I)で示される化合物)との架橋物と共に、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキッド樹脂などを混合して用いてもよいい。また、強度を向上させるために、スピロアセタール系グアナミン樹脂(例えば「CTU−グアナミン」(味の素ファインテクノ(株)))など、一分子中の官能基のより多い化合物を当該架橋物中の材料に共重合させることも効果的である。
パーフルオロアルキルスルホン酸類の市販品としては、例えばメガファックF−114(大日本インキ化学工業株式会社製)、エフトップEF−101、EF102、EF−103、EF−104、EF−105、EF−112、EF−121、EF−122A、EF−122B、EF−122C、EF−123A(以上、JEMCO社製)、A−K、501(以上、ネオス社製)などが挙げられる。
パーフルオロアルキル基含有リン酸エステルの市販品としては、メガファックF−493、F−494(以上、大日本インキ化学工業株式会社製)エフトップ EF−123A、EF−123B、EF−125M、EF−132、(以上、JEMCO社製)などが挙げられる。
シリコーン構造を有する界面活性剤としては、ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、ジフェニルシリコーンやそれらの誘導体のような一般的なシリコーンオイルが挙げられる。
ヒンダードアミン系酸化防止剤としては、「サノールLS2626」、「サノールLS765」、「サノールLS770」、「サノールLS744」、「チヌビン144」、「チヌビン622LD」、「マークLA57」、「マークLA67」、「マークLA62」、「マークLA68」、「マークLA63」が挙げられ、チオエーテル系として「スミライザ−TPS」、「スミライザーTP−D」が挙げられ、ホスファイト系として「マーク2112」、「マークPEP−8」、「マークPEP−24G」、「マークPEP−36」、「マーク329K」、「マークHP−10」等が挙げられる。
導電性基体4としては、例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、ステンレス、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、インジウム、金、白金等の金属又は合金を用いて構成される金属板、金属ドラム、及び金属ベルト、又は、導電性ポリマー、酸化インジウム等の導電性化合物やアルミニウム、パラジウム、金等の金属又は合金を塗布、蒸着又はラミネートした紙、プラスチックフィルム、ベルト等が挙げられる。ここで、「導電性」とは体積抵抗率が1013Ωcm未満であることをいう。
下引層1は、例えば、結着樹脂に無機粒子を含有して構成される。
無機粒子としては、粉体抵抗(体積抵抗率)102Ω・cm以上1011Ω・cm以下のものが望ましく用いられる。これは下引層1はリーク耐性、キャリアブロック性獲得のために適切な抵抗を得ることが必要でるためである。なお、上記範囲の下限よりも無機粒子の抵抗値が低いと十分なリーク耐性が得られず、この範囲の上限よりも高いと残留電位上昇を引き起こしてしまう懸念がある。
アクセプター性化合物としては、所望の特性が得られるものならばいかなるものでも使用可能であるが、クロラニル、ブロモアニル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−オキサジアゾール等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等の電子輸送性物質などが望ましく、特にアントラキノン構造を有する化合物が望ましい。さらに、ヒドロキシアントラキノン系化合物、アミノアントラキノン系化合物、アミノヒドロキシアントラキノン系化合物等、アントラキノン構造を有するアクセプター性化合物が望ましく用いられ、具体的にはアントラキノン、アリザリン、キニザリン、アントラルフィン、プルプリン等が挙げられる。
また、ジルコニウムキレート化合物の例としては、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセト酢酸エチル、ジルコニウムトリエタノールアミン、アセチルアセトネートジルコニウムブトキシド、アセト酢酸エチルジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムオキサレート、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムホスホネート、オクタン酸ジルコニウム、ナフテン酸ジルコニウム、ラウリン酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウム、イソステアリン酸ジルコニウム、メタクリレートジルコニウムブトキシド、ステアレートジルコニウムブトキシド、イソステアレートジルコニウムブトキシド等が挙げられる。
さらに、下引層1を設けるときに用いる塗布方法としては、ブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
さらに、下引層1は、所望の特性が得られるのであれば、いかなる厚さに設定されるが、厚さ15μm以上が望ましく、さらに望ましくは15μm以上50μm以下とされていることが望ましい。
下引層1の厚さが15μm未満であるときには、充分な耐リーク性能を得ることができず、また、50μm以上であるときには、長期使用した場合に残留電位が残りやすくなるため画像濃度異常を招きやすい欠点がある。
表面粗さ調整のために下引層中に樹脂などの粒子を添加してもよい。樹脂粒子としてはシリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子等を用いられる。
電荷発生層2は電荷発生材料及び結着樹脂を含有する層である。
電荷発生材料としては、ビスアゾ、トリスアゾ等のアゾ顔料、ジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料、ペリレン顔料、ピロロピロール顔料、フタロシアニン顔料、酸化亜鉛、三方晶系セレン等が挙げられる。これらの中でも、近赤外域のレーザー露光に対しては、金属及又は無金属フタロシアニン顔料が望ましく、特に、特開平5−263007号公報、特開平5−279591号公報等に開示されたヒドロキシガリウムフタロシアニン、特開平5−98181号公報等に開示されたクロロガリウムフタロシアニン、特開平5−140472号公報、特開平5−140473号公報等に開示されたジクロロスズフタロシアニン、特開平4−189873号公報、特開平5−43823号公報等に開示されたチタニルフタロシアニンがより望ましい。また、近紫外域のレーザー露光に対してはジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料、チオインジゴ系顔料、ポルフィラジン化合物、酸化亜鉛、三方晶系セレン等がより望ましい。電荷発生材料としては、380nm以上500nmの露光波長の光源を用いる場合には無機顔料が望ましく、700nm以下800nmの露光波長の光源を用いる場合には、金属及び無金属フタロシアニン顔料が望ましい。
上記のヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料を電子写真感光体の電荷発生材料として用いた場合には、感光体の最適な感度や優れた光電特性が得られる点、及び感光層に含まれる結着樹脂中への分散性に優れているので画質特性に優れる点で特に有効である。
電荷輸送層3は、電荷輸送材料と結着樹脂を含有して、又は高分子電荷輸送材を含有して形成される。
電荷輸送材料としては、p−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、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等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノビニル系化合物、エチレン系化合物等の電子輸送性化合物、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物などの正孔輸送性化合物があげられる。これらの電荷輸送材料は1種を単独で又は2種以上を混合して用いられるが、これらに限定されるものではない。
光安定剤の例としては、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、ジチオカルバメート、テトラメチルピペリジン等の誘導体が挙げられる。また、感度の向上、残留電位の低減、繰り返し使用時の疲労低減等を目的として、少なくとも1種の電子受容性物質を含有させることができる。使用可能な電子受容物質としては、例えば、無水コハク酸、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、フタル酸等や、一般式(2)で表される化合物が挙げられる。これらの中でも、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好ましい。
以下、本実施形態の画像形成装置に用いられるトナーについて説明する。
本実施形態の画像形成装置に用いられるトナーはシリカを含有するトナーであり、より具体的には、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー粒子(以下、トナー母粒子ともいう。)に、外添剤としてシリカを添加してなる静電潜像現像用トナーである。
ここで、本明細書において「トナー」とは、トナー粒子及びこれに添加される外添剤を含むものを意味する。
(ML2/A)=(最大長)2×π×100/[4×(投影面積)] (i)
に従い求めることができる。真球の場合、ML2/L=100となる。
平均形状係数は、例えば任意の100個のトナー粒子について、式(i)に基づいて形状係数を求め、それらの値を個数平均することで求めることができる。
結着樹脂は、特に限定されず、公知の樹脂材料を用いることができる。結着樹脂としては、結晶性樹脂、非晶性樹脂が挙げられ、特に低温定着性を付与するには、シャープメルト性(鋭敏な溶融特性)がある結晶性樹脂が有用である。
結晶性ポリエステル樹脂は、一般的に、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とを用いて合成される。
非結晶性ポリエステル樹脂を用いる場合には、樹脂の酸価の調整やイオン性界面活性剤などを用いて乳化分散することにより、樹脂粒子分散液を容易に調製することができる点で有利である。
重量平均分子量及び数平均分子量が、上記範囲より小さい場合には、上記範囲内の場合と比較して、低温定着性には効果的ではある一方で、耐ホットオフセット性が著しく悪くなるばかりでなく、トナーのガラス転移点を低下させるため、トナーのブロッキング等保存性にも悪影響を及ぼす場合がある。その一方、上記範囲より分子量が大きい場合には、上記範囲内の場合と比較して、耐ホットオフセット性は充分付与されるものの、低温定着性は低下する他、トナー中に存在する結晶性ポリエステル相の染み出しを阻害する為、ドキュメント保存性に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、上述の条件を満たすことによって低温定着性と耐ホットオフセット性、ドキュメント保存性を両立し得ることが容易となる。
また、非結晶性樹脂の軟化点は80℃以上130℃以下の範囲に存在することが好ましい。より望ましい軟化点は、90℃以上120℃以下の範囲である。軟化点が80℃以下の場合は、定着後及び保管時のトナー及びトナーの画像安定性が著しく悪化する。また軟化点が130℃以上の場合は、低温定着性が悪化してしまう場合がある。
トナーは離型剤を含んでもよい。
離型剤としては、ASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークが50〜140℃の範囲内にある物質が望ましい。主体極大ピーク50℃未満であると定着時にオフセットを生じやすくなる場合がある。また、140℃を超えると定着温度が高くなり、画像表面の平滑性が不充分なため光沢性を損なう場合がある。
また、離型剤の160℃における粘度η1は、20mPa・s以上600mPa・sの範囲内であることが好ましい。粘度η1が20mPa・sよりも小さいとホットオフセットを生じ易く、600mPa・sより大きいと定着時のコールドオフセットを生じる場合がある。
トナーが含有する着色剤としては、特に制限はなく、公知の着色剤が挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。着色剤としては、以下に挙げる顔料などを用いることができる。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどが挙げられる。
また、これらの顔料を混合し、更には固溶体の状態で使用できる。
また、これらの着色剤は、極性を有するイオン性界面活性剤を用い、既述したようなホモジナイザーを用いて水系溶媒中に分散し、着色剤粒子分散液を作製することができる。
本実施形態の画像形成装置に用いるトナーは、外添剤としてはシリカを含む。シリカは帯電性が高く、遊離した状態でも感光体に付着しやすく、かつ電気抵抗が適当に高いため、転写され難い。そのため残留トナー除去手段(クリーニング装置)へ供給し易いことから、外添剤としてシリカを含むことで、本実施形態に係る画像形成装置の効果が顕著に発揮される。
テトラメトキシシランを水、アルコールの存在下、アンモニア水を触媒として温度をかけながら滴下、攪拌を行う。次に、反応により得られたシリカゾル懸濁液の遠心分離を行い、湿潤シリカゲルとアルコールとアンモニア水に分離する。湿潤シリカゲルに溶剤を加え再度シリカゾルの状態にし、疎水化処理剤を加え、シリカ表面の疎水化を行う。疎水化処理剤としては、一般的なシラン化合物を用いることができる。次に、この疎水化処理シリカゾルから溶媒を除去、乾燥、シーブすることにより、目的の単分散球形シリカが得られる。このようにして得られたシリカを再度処理を行っても構わない。単分散球形シリカの製造方法は、前記製造方法に限定されるものではない。
このようなシラン化合物としては、下記の化学構造式で表される化合物が挙げられる。
RaSiX4−a
(上記式中、aは0〜3の整数であり、Rは、水素原子、アルキル基、又はアルケニル基等の有機基を表し、Xは、塩素原子、メトキシ基及びエトキシ基等の加水分解性基を表す。)
次に、トナーの好適な製造方法の一例について説明する。
トナーが含むトナー粒子(トナー母粒子)は、少なくとも樹脂微粒子及び着色剤粒子を分散させた分散液中で凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子を加熱して該凝集粒子を融合する融合工程と、を含む湿式製法により得ることが、シャープな粒度分布を有する小粒子径トナーとすることができるとともに、高画質フルカラー画像が形成することが可能なカラートナーを得る観点から好適である。
なお、凝集体粒子の粒子径は、例えばレーザー回析式粒度分布測定装置(LA−700堀場製作所製)で測定することができる。
本実施形態に係る残留トナー除去手段(クリーニング装置)は、ベース層と、23℃においてタイプAデュロメータ硬さでHsA75s以上HsA90以下であり且つ前記ベース層が有する硬さよりも高い硬さを有するエッジ層と、を有するブレード部材(以下、適宜「クリーニングブレード」と称する。)を備える。図6は、本実施形態に係るクリーニング装置に備えるクリーニングブレードを示す概略構成図である。
図4は、実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。画像形成装置100は、図4に示すように。電子写真感光体7を備えるプロセスカートリッジ300と、露光装置9と、転写装置40と、中間転写体50とを備える。なお、画像形成装置100において、露光装置9はプロセスカートリッジ300の開口部から電子写真感光体7に露光可能な位置に配置されており、転写装置40は中間転写体50を介して電子写真感光体7に対向する位置に配置されており、中間転写体50はその一部が電子写真感光体7に接触して配置されている。
クリーニングブレード131の構成例については、先に図6を用いて説明した通りである。
現像装置11に使用されるトナーとしては、先に詳述したトナーが用いられる。
<下引き層>
酸化亜鉛:(平均粒子径70nm:テイカ社製:比表面積値15m2/g)100質量部をトルエン500質量部と攪拌混合し、シランカップリング剤(KBM603:信越化学社製)1.25質量部を添加し、2時間攪拌した。その後トルエンを減圧蒸留にて留去し、120℃で3時間)焼き付けを行い、シランカップリング剤表面処理酸化亜鉛顔料を得た。
前記表面処理を施した酸化亜鉛100質量部を500質量部のテトラヒドロフランと攪拌混合し、アリザリン1質量部を50質量部のテトラヒドロフランに溶解させた溶液を添加し、50℃にて5時間攪拌した。その後、減圧ろ過にてアリザリンを付与させた酸化亜鉛をろ別し、さらに60℃で減圧乾燥を行いアリザリン付与酸化亜鉛顔料を得た。
このアリザリン付与酸化亜鉛顔料60質量部と硬化剤ブロック化イソシアネート スミジュール3175(住友バイエルンウレタン社製):13.5質量部とブチラール樹脂BM−1(積水化学社製)15質量部をメチルエチルケトン85質量部に溶解した溶液38質量部とメチルエチルケトン:25質量部とを混合し、1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて2時間の分散を行い分散液を得た。
得られた分散液に触媒としてジオクチルスズジラウレート:0.005質量部、シリコーン樹脂粒子トスパール145(GE東芝シリコーン社製):40質量部を添加し、170℃、40分の乾燥硬化を行い下引層塗布用液を得た。この塗布液を浸漬塗布法にて直径30mm、長さ404mm、肉厚1mmのアルミニウム基材上に浸漬塗布し、厚さ21μmの下引層を得た。
次いで、このアルミニウム基材上に電荷発生物質としてX線回折スペクトルにおけるブラッグ角(2θ±0.2°)が、7.4°、16.6°、25.5°、28.3°に強い回折ピークを持つクロロガリウムフタロシアニン結晶1質量部を、ポリビニルブチラール樹脂(商品名:エスレックBM−S、積水化学社製)1質量部とともに酢酸ブチル100質量部に加え、ガラスビーズとともにペイントシェーカーで1時間処理して分散させた後、得られた塗布液を前記下引層表面に浸漬塗布し、100℃にて10分間加熱乾燥して、膜厚約0.2μmの電荷発生層を形成した。
更に、下記式で示される化合物1を2質量部、下記構造式1で示される高分子化合物(粘度平均分子量:39,000)3質量部をテトラヒドロフラン10質量部及びトルエン5質量部に溶解して得られた塗布液を前記電荷発生層表面に浸漬塗布し、135℃にて35分加熱乾燥して、膜厚22μmの電荷輸送層を形成した。
次に、下記式で表される化合物2を9.4部、シクロペンタノールを35部、テトラヒドロフランを9部、及び蒸留水を0.9部混合し、それにイオン交換樹脂(アンバーリスト15E)を0.5部加え、室温で攪拌することにより2時間加水分解を行った。さらに、ベンゾグアナミン樹脂(ニカラックBL−60、三和ケミカル社製)を0.5部、ジメチルポリシロキサン(グラノール450、共栄社化学(株)製)を0.1部、NACURE2500(キングインダストリー社製)を0.01部加え保護層形成用塗布液を調製した。この表面保護層用塗布液を浸漬コーティング法で電荷輸送層の上に塗布し155℃で45分乾燥し、膜厚約7μmの表面保護層を形成した感光体を、感光体1とした。
感光体1の表面保護層の形成において、化合物2を9.35部とし、ベンゾグアナミン樹脂をメチル化メラミン樹脂(B−2:ニカラックMW−30HM、三和ケミカル社製)に変更し、さらにジメチルポリシロキサンを0.2部とした以外は感光体1と同様にして得られた感光体を、感光体2とした。
感光体1の表面保護層の形成において、化合物2の代わりに下記式で表される化合物3(I−21として前掲した化合物)を9.7部、ベンゾグアナミン樹脂を0.2部とした以外は感光体1と同様にして得られた感光体を、感光体3とした。
感光体3の表面保護層の形成において、ベンゾグアナミン樹脂の代わりにメチル化メラミン樹脂(B−2:ニカラックMW−30HM、三和ケミカル社製)を用いた以外は感光体3と同様にして得られた感光体を、感光体4とした。
感光体1の表面保護層の形成において、化合物2を8.45部、ベンゾグアナミン樹脂を0.5部、ジメチルポリシロキサンを0.05部とし、さらにブチラール樹脂
(エスレックBL−1、積水化学社)を1部加えた以外は感光体1と同様にして得られた感光体を、感光体5とした。
感光体2の表面保護層の形成において、化合物2を7.4部、メチル化メラミン樹脂を1.0部、ジメチルポリシロキサンを0.1部とし、さらにブチラール樹脂
(エスレックBL−1、積水化学社)を1.5部加えた以外は感光体2と同様にして得られた感光体を、感光体6とした。
感光体5の表面保護層の形成において、化合物2を8.5部に変更し、さらにジメチルポリシロキサンを1.0部とした以外は感光体5と同様にして得られた感光体を、感光体7とした。
感光体6の表面保護層の形成において、メチル化メラミン樹脂を2.5部、ジメチルポリシロキサンを0.05部に変更した以外は感光体6と同様にして得られた感光体を、感光体8とした。
感光体1において保護層を塗布せずに電荷輸送層までとしたものを感光体9とした。
感光体1表面保護層の形成において、ベンゾグアナミン樹脂をレゾール型フェノール樹脂(PL−2215、群栄化学社製)に変更した以外は感光体1と同様にして得られた感光体を、感光体10とした。
[クリーニングブレード1]
タイプAデュロメータ硬さHsA81、反発弾性率11%、永久伸び4%、厚さ0.5mmのウレタンゴムをエッジ層、タイプAデュロメータ硬さHsA64、反発弾性率33%、永久伸び0.5%、厚さ1.5mmのウレタンゴムをベース層として用いたゴム部材(それぞれ320mm×15mm)を用い、これをメッキ鋼板からなる支持部材に接着し、電子写真装置用クリーニングブレードを作製した。これをクリーニングブレード1とする。
タイプAデュロメータ硬さHsA88、反発弾性率5.5%、永久伸び4%、厚さ0.5mmのウレタンゴムをエッジ層に用いた以外はクリーニングブレード1と同様にして作製したクリーニングブレードをクリーニングブレード2とする。
タイプAデュロメータ硬さHsA77、反発弾性率19%、永久伸び1.5%、厚さ0.5mmのウレタンゴムをエッジ層に用いた以外はクリーニングブレード1と同様にして作成したクリーニングブレードをクリーニングブレード3とする。
タイプAデュロメータ硬さHsA93、反発弾性率4%、永久伸び5%、厚さ0.5mmのウレタンゴムをエッジ層に用いた以外はクリーニングブレード1と同様にして作製したクリーニングブレードをクリーニングブレード4とする。
タイプAデュロメータ硬さHsA70、反発弾性率25%、永久伸び2%、厚さ0.5mmのウレタンゴムをエッジ層に用いた以外はクリーニングブレード1と同様にして作製したクリーニングブレードをクリーニングブレード5とする。
タイプAデュロメータ硬さHsA73、反発弾性率26%、永久伸び3%、厚さ1.5mmのウレタンゴムをベース層としてに用いた以外はクリーニングブレード1と同様にして作製したクリーニングブレードをクリーニングブレード6とする。
タイプAデュロメータ硬さHsA62、反発弾性率38%、永久伸び1.5%、厚さ1.5mmのウレタンゴムをベース層としてに用いた以外はクリーニングブレード1と同様にして作製したクリーニングブレードをクリーニングブレード7とする。
タイプAデュロメータ硬さHsA76、反発弾性率21%、永久伸び3%、厚さ1.5mmのウレタンゴムをベース層としてに用いた以外はクリーニングブレード1と同様にして作製したクリーニングブレードをクリーニングブレード8とする。
タイプAデュロメータ硬さHsA58、反発弾性率40%、永久伸び1%、厚さ1.5mmのウレタンゴムをベース層としてに用いた以外はクリーニングブレード1と同様にして作製したクリーニングブレードをクリーニングブレード9とする。
タイプAデュロメータ硬さ70Hs、反発弾性率25%、永久伸び2%、厚さ0.5mmのウレタンゴムをエッジ層、タイプAデュロメータ硬さHsA76、反発弾性率21%、永久伸び3%、厚さ1.5mmのウレタンゴムをベース層として用いた弾性ゴム部材(それぞれ320mm×15mm)を用い、これをメッキ鋼板からなる支持部材に接着し、電子写真装置用クリーニングブレードを作製した。これをクリーニングブレード10とする。
以下の説明において、各物性値の測定は以下の方法にて行った。
マルチサイザー(日科機社製)を用い、アパーチャー径100μmのもので測定した。
トナー粒子又は複合粒子を光学顕微鏡で観察し、その像を画像解析装置(LUZEXIII、ニレコ社製)に取り込んで円相当径を測定した。次いで、トナー粒子又は複合粒子の最大長及び投影面積から、個々の粒子について下記式(i)に従って形状係数ML2/Lの値を求め、トナー粒子100個についての個数平均を求めることで平均形状係数を求めた。
(ML2/A)=(最大長)2×π×100/[4×(投影面積)] (i)
トナー母粒子の製造
<樹脂微粒子分散液の調整>
スチレン370g、n−ブチルアクリレート30g、アクリル酸8g、ドデカンチオール24g及び四臭化炭素4gを混合して溶解させた溶液と、非イオン性界面活性剤(ノニポール400、三洋化成(株)製)6g及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製)10gをイオン交換水550gに溶解させた溶液とを混合してフラスコ中で乳化重合を開始し、10分間ゆっくり撹拌しながら混合溶液に過硫酸アンモニウム4gを溶解したイオン交換水50gを投入した。フラスコ内の窒素置換を行った後、混合溶液を攪拌しながら混合液の温度が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。その結果、平均粒径150nm、ガラス転移温度(Tg)58℃、重量平均分子量(Mw)11,500の樹脂微粒子が分散された樹脂微粒子分散液が得られた。この分散液の固形分濃度は40質量%であった。
カーボンブラック(モーガルL、キャボット製)60g、ノニオン性界面活性剤(ノニポール400、三洋化成(株)製)6g及びイオン交換水240gを混合し、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて10分間攪拌した。その後、アルティマイザーにて分散処理し、平均粒子径が250nmである着色剤(カーボンブラック)粒子が分散された着色剤分散液−1を調製した。
パラフィンワックス(HNP0190、日本精蝋(株)製、融点:85℃)100g、カチオン性界面活性剤 (サニゾールB50:花王(株)製)5g及びイオン交換水 240gを混合し、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散した。その後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が550nmである離型剤粒子が分散された離型剤分散液を調製した。
上記の樹脂微粒子分散液を234質量部、着色剤分散液−1を30質量部、離型剤分散液を40質量部、ポリ水酸化アルミニウム(Paho2S、浅田化学社製)を0.5質量部、イオン交換水を600質量部、それぞれ丸型ステンレス鋼鉄フラスコに投入し、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて混合・分散した。その後、加熱用オイルバス中で混合液を攪拌しながら加熱し、40℃で30分保持した。このとき、混合液中にD50が4.5μmの凝集粒子が生成していることを確認した。さらに加熱用オイルバスの温度を上げて56℃で1時間保持したところ、D50は5.3μmとなった。この凝集体粒子を含む分散液に26質量部の樹脂微粒子分散液を追加した後、加熱用オイルバスを用いて50℃で30分間保持した。この凝集体粒子を含む分散液に1N水酸化ナトリウムを追加して分散液のpHを7.0に調整した後、フラスコを密閉し、磁気シールを用いて攪拌を継続しながら加熱して80℃で4時間保持した。分散液を冷却した後、分散液中に生成したトナー母粒子を濾別し、イオン交換水で4回洗浄した後、凍結乾燥してトナー母粒子K1を得た。トナー母粒子K1のD50は5.9μm、平均形状係数は132であった。
トルエン14質量部、スチレン−メタクリレート共重合体(成分比:90/10)2質量部及びカーボンブラック(R330:キャボット社製)0.2部を混合し、10分間スターラーで撹拌して分散処理した被覆液を調製した。次に、この被覆液とフェライト粒子(平均粒径:50μm)100質量部を真空脱気型ニーダーに入れて、60℃で30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し乾燥させることによりキャリアを得た。このキャリアは、1000V/cmの印加電界時の体積固有抵抗値が1011Ω・cmであった。
上記トナー母粒子K1100質量部と、ルチル型酸化チタン(粒径:20nm,n−デシルトリメトキシシラン処理したもの)1質量部、シリカ(粒径:40nm、気相酸化法により調製し、シリコーンオイル処理したもの)2.0質量部、酸化セリウム(平均粒径:0.7μm)1質量部、高級脂肪酸アルコール(分子量700の高級脂肪酸アルコールをジェットミルで粉砕し、平均粒径8.0μmとしたもの)0.3質量部を5Lヘンシェルミキサーで周速30m/sで15分間ブレンドした。
その後、45μmの目開きのシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナー−1(ブラック)を得た。また、キャリア100質量部とトナー−1の5質量部を、V−ブレンダーを用いて40rpmで20分間攪拌し、212μmの目開きを有するシーブで篩分することにより現像剤−1(ブラック)を得た。
トナー−1及び現像剤−1の調製において、シリカを除いた以外は同様にして作製した現像剤を現像剤2とした。
各感光体の表面保護層の表面自由エネルギーは、表面自由エネルギーの双極子成分、分散成分および水素結合成分が既知である試薬を使用し、その試薬との付着性を測定することによって求められる。
具体的には、試薬に純水、ヨウ化メチレン、α−ブロモナフタレン、ドデシル硫酸ナトリウムを使用し、接触角計CA−X(商品名;協和界面株式会社製)を用いて、感光体1表面に対する接触角を測定し、測定結果に基づき表面自由エネルギー解析ソフトEG−11(商品名;協和界面株式会社製)を用いて各成分の表面自由エネルギーを算出することができる。なお、試薬は、前述の純水、ヨウ化メチレン、α−ブロモナフタレン、ドデシル硫酸ナトリウムに限定されるものではなく、双極子成分、分散成分、水素結合成分が適宜な組合せの試薬を用いてもよい。
本実施例では接触角の測定は室温22℃〜24℃、湿度50%〜60%にコントロールされた環境で行い、滴下する試薬としては純水と、ドデシル硫酸ナトリウム水溶液を2水準(2.7mmol/L、5.3mmol/L)とを用いた。滴下する液滴は2.5μL、接触角測定までの時間は試薬を滴下してから60秒後の接触角を測定し、これらの接触角から表面自由エネルギー解析ソフトEG−11(商品名;協和界面株式会社製)を用いて表面自由エネルギーを算出した。なお、感光体は作製後、画像形成装置などに一度も搭載されていない未使用のものを使用した。
表1に、測定した各感光体の表面自由エネルギーの値を示す。
表2に記載の組み合わせで、感光体1〜10、クリーニングブレード1〜10、現像剤を用い、を用いて画像形成テストを行った。実験機は富士ゼロックス社製DocuCentre Colore a450を用いた。テストはフルカラーにて高温高湿(28℃、80%RH)環境下で画像密度5%のA4用紙を10万枚画像形成を行った後、ゴースト、トナーのすり抜け、及び1000回転あたりの摩耗量(nm)に関して評価し、更に総合判定を行った。
ゴースト評価は、図8に示すように、Gの文字と黒領域を有するパターンのチャートをプリントし、黒べた部分にGの文字の現れ具合を目視にて観察し、以下の基準で評価した
○:図8(A)のように良好乃至軽微である、
△:図8(B)のように若干目立つ程度である、
×:図8(C)のようにはっきり確認できる。
トナーすり抜けの確認は、用紙サイズA3、画像濃度Cin=100% 5枚 未転写の画像をクリーニングした際のクリーニング後の感光体上のトナーのすり抜け具合を観察し、以下の基準で評価した。
○:良好
△:部分的な(全体の10%程度以下)トナーのすり抜けあり
×:広範な領域にトナーのすり抜けあり
摩耗量の測定は上記画像形成テスト時において、初期膜厚をあらかじめ測定しておき、初期膜厚と10万枚画像形成後の膜厚との差分を測定し、感光体1000回転あたりの摩耗量(nm)を算出した。
コースト、トナーすり抜け、摩耗量の各評価の結果に基づき、以下の基準で総合判定をした。
○:良好
△:若干劣るが実用上問題なし
×:使用不可
2 電荷発生層
3 電荷輸送層
4 導電性基体
5 保護層
6 単層型感光層
7 電子写真感光体
8 帯電装置
9 露光装置
11 現像装置
13 クリーニング装置
14 潤滑材
40 転写装置
50 中間転写体
100 画像形成装置
120 画像形成装置
131 クリーニングブレード
131A エッジ層、
131B ベース層、
131C ゴム部材、
131D 支持部材度
132 繊維状部材(ロール状)
133 繊維状部材(平ブラシ状)
300 プロセスカートリッジ
Claims (7)
- 導電性基体上に感光層及び表面保護層をこの順に有する電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記電子写真感光体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記電子写真感光体に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を被転写媒体に転写する転写手段と、前記トナー像の転写後に前記電子写真感光体上に残留するトナーを除去する残留トナー除去手段とを備え、
前記電子写真感光体における前記表面保護層が有する表面自由エネルギーが、10mN/m以上30mN/m以下であり、
前記現像手段における前記トナーが、シリカを含むトナーであり、
前記トナー除去手段が、ベース層と、23℃においてタイプAデュロメータ硬さでHsA75以上HsA90以下であり且つ前記ベース層が有する硬さよりも高い硬さを有するエッジ層と、を有するブレード部材を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記表面保護層が、グアナミン構造を有する化合物及びメラミン構造を有する化合物から選択される少なくとも1種の化合物と、−OH、−OCH3、−NH2、−SH、及び−COOHから選ばれる置換基の少なくとも1つを有する電荷輸送性材料の少なくとも1種と、を含む組成物の架橋物からなる層であり、
前記グアナミン構造を有する化合物及びメラミン構造を有する化合物から選択される少なくとも1種の化合物の前記組成物における固形分濃度が、0.1質量%以上5質量%以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記電荷輸送性材料が、下記一般式(I)で示される化合物であることを特徴とする請求項1又は請求項3に記載の画像形成装置。
F−((−R7−X)n1(R8)n2−Y)n3 (I)
(一般式(I)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基を示し、R7及びR8はそれぞれ独立に炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分鎖状のアルキレン基を示し、n1は0又は1を示し、n2は0又は1を示し、n3は1以上4以下の整数を示す。Xは酸素原子、NH、又は硫黄原子を示し、Yは−OH、−OCH3、−NH2、−SH、又は−COOHを示す。) - 前記電荷輸送性材料の前記組成物中における固形分濃度が、80質量%以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング部材における前記エッジ層の硬さが、23℃において、タイプAデュロメータ硬さがHsA75以上HsA90以下であり、且つ、前記ベース層の硬さが、23℃において、タイプAデュロメータ硬さがHsA60以上HsA75以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記現像手段における前記トナーの平均形状係数が、100以上150以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 電子写真感光体、及び前記電子写真感光体の表面に残留した残留トナーを除去するトナー除去手段と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段、及び前記電子写真感光体に形成された静電潜像をトナーによってトナー像に現像する現像手段からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を備え、
前記電子写真感光体が導電性基体上に感光層及び表面保護層をこの順に有し、
前記電子写真感光体における前記表面保護層が有する表面自由エネルギーが、10mN/m以上30mN/m以下であり、
前記現像手段における前記トナーが、シリカを含むトナーであり、
前記残留トナー除去手段が、ベース層と、23℃においてタイプAデュロメータ硬さでHsA75以上HsA90以下であり且つ前記ベース層が有する硬さよりも高い硬さを有するエッジ層と、を有するブレード部材を備える、
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
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