JP2011145584A - 電子写真画像形成方法 - Google Patents

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浩之 小鶴
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公亮 中村
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Abstract

【課題】感光体上、中間転写体上、及び二次転写部材上のクリーニングされるトナーをクリーニングしても、すじ状欠陥の発生が無く、高品質のトナー画像を継続して得られ、更に、生産性を低下させずに、画像濃度安定化制御する画像形成方法の提供。
【解決手段】感光体上、中間転写体上、及び二次転写部材上のクリーニングされるトナーをクリーニングする画像形成方法において、中間転写体に対向してトナー像濃度を検知するセンサを有し、前記トナーがトナー粒子100質量部にクリーニング助剤を0.05質量部以上5.0質量部以下配合したもので、トナー粒子のD50が3.0μm以上8.0μm以下、平均円形度が0.93以上0.99以下で、クリーニング助剤のD50がトナー粒子のD50の0.15倍以上0.6倍以下、平均円形度が0.70以上0.92以下で、且つ、トナー粒子とクリーニング助剤の帯電極性が同極性である画像形成方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、感光体上、中間転写体上、及び2次転写体上のクリーニングされるトナーをクリーニングするクリーニング工程を有する電子写真画像形成方法に関する。
一般に電子写真画像形成方式では、感光体から転写材に転写の際に、転写材に転移せず感光体上に残ったトナーを感光体上からクリーニングすることが必要である。感光体上に残ったトナーをクリーニングする方法として、ウレタンゴム等の弾性材料からなるクリーニングブレードのエッジを感光体表面に接触させる方法が広く用いられている。このとき、クリーニングブレードは一般に、その一端のエッジを感光体の走行方向に対しカウンター方向に圧接させて使用している。
小粒径で球形のトナーは、上記のようなクリーニングブレードを用いたのではトナーがクリーニングブレードをすり抜けてしまい、クリーニングが非常に困難である事が知られている。
球形トナーがクリーニングブレードをすり抜けてしまう現象については、これまで様々な説明がなされている。一般的な説明としては、クリーニングブレードのエッジ(ニップ部)に集められた球形トナーは、互いに接触面積が大きく互いに同等の粒径であるため、互いを乗り越えて移動することが困難である結果、最密充填状態(隙間無く充填された状態)になり易く、しかも感光体表面との接触面積が大きいことにより付着力も大きく、あたかも1つの集合体のようにクリーニングブレードのエッジを押し上げる力を持ち、その結果クリーニングブレードをすり抜けてしまうと考えられている。単にクリーニングブレードの圧接力を増してもクリーニングする効果は小さく、むしろ感光体の寿命を低減させてしまう等の不具合により適用できないケースが多い。
球形トナーを用いても、クリーニングブレードにより感光体上のトナーをクリーニングする方法が検討されている。
クリーニングする方法として、以下の方法が開示されている。
(A)感光体表面の摩擦係数を低減させる潤滑物質を感光体表面に供給する方法である。感光体表面の摩擦係数を低減することで、球形トナーが最密充填状態になったとしても感光体表面を滑るためクリーニングブレードをすり抜けるには至らないという効果を狙った方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
(B)4色フルカラー画像形成装置において、うち1色の現像器に収容された現像剤を粉砕法で作製した不定形トナーとするという方法である。球形トナーと不定形トナーがニップ部付近で混合し、最密充填状態を生じない構成とし、クリーニングブレードのすり抜けを防止する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
(C)クリーニングブレードのエッジに塗布された粉体潤滑剤と球形トナーよりも平均粒径が小さい不定形トナーとの混合粉体材料を用い、クリーニングブレードのすり抜けを防止する方法が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。
特開平5−188643号公報 特開平8−254873号公報 特開2000−267536号公報
前記(A)、(B)、(C)について検討を行った。その結果、
(前記(A)の問題点)
前記(A)では、感光体表面の摩擦係数を低減させる潤滑物質として提案されているものの多くは高温高湿条件のもとでは吸湿しやすく、感光体表面に付着した潤滑物質が帯電状態に悪影響を与え、画像に欠損を生じる等の不具合を引き起こすという問題が有った。
(前記(B)の問題点)
前記(B)では、複数色の像を担持する感光体の場合は適用できるが、タンデム方式のカラー画像形成装置の感光体の場合は適用できない。又、画像形成装置の使用開始初期ではクリーニングブレードのエッジに不定形トナーが十分到達していないので、多量の球形トナーが到達したような場合には、前述のメカニズムによってクリーニングブレードを球形トナーがすり抜けてしまうという問題が有った。
(前記(C)の問題点)
前記(C)では、不定形トナーによりせき止め部を形成させているが、せき止め部を形成する粒子とせき止められる粒子が同じトナーであるため、選択的にクリーニングブレードのエッジ先端部に不定形トナーのみが行くことが困難である。このため、十分なせき止め部を形成することができず、球形トナーがすり抜けてしまうという問題が有った。
上記のように、クリーニングブレードによりクリーニングされるトナーを良好にクリーニングする方法は未だ見つかっていないのが現状である。
更に、パッチ像を形成する画像形成方法では、パッチ像トナーの量が感光体や中間転写体に残存するトナーの量より多いので、パッチ像トナーをクリーニングするのにより負荷がかかる。
パッチ像トナーとは、画像濃度が正常に維持されるよう補正するために用いられるものである。実際には、幅294mm×長さ10mm程度の各色パッチ像を感光体上に形成し、その後中間転写体に転写し、中間転写体上の各色パッチ像トナーの反射濃度をセンサ(例えば、光学式センサ)で測定し、正常な画像濃度が得られるように制御するために用いられるものである。パッチ像濃度が薄ければ濃くなるように帯電条件や現像条件を制御し、パッチ像濃度が濃ければ薄くなるように帯電条件や現像条件を制御して常に良好なプリント画像が得られるようにするものである。このような制御を画像濃度安定化制御と云う。
又近年、カラー画像形成装置の生産性向上の期待は年々高まりつつあり、生産性を向上させる取り組みが多数の技術手段を持って取り組まれている。その中で、画像濃度安定化制御の時間を短くすることで生産性を向上する取り組みが近年行われるようになってきている。
従来技術においては、通紙制御を停止させ、紙を通紙しない間に制御を行うため、生産性を低下させる問題があった。そこで、本発明においては、生産性を低下させずに画像濃度安定化制御しても、高品質のプリント画像が得られる画像形成方法を提供することにある。
本発明の目的は、感光体上、中間転写体上、及び二次転写部材上のクリーニングされるトナーをクリーニングしても、すじ状欠陥の発生が無く、高品質のトナー画像を継続して得られる電子写真画像形成方法(以下、単に画像形成方法とも云う)を提供することにある。
更に、生産性を低下させずに画像濃度安定化制御しても、高品質のプリント画像が得られる画像形成方法を提供することにある。
本発明の目的は、下記構成を採ることにより達成できる。
1.感光体に画像情報を静電潜像として形成する静電潜像形成工程、静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、トナー像を中間転写体上及び二次転写部材上の何れかに転写する転写工程、感光体上、中間転写体上、及び二次転写部材上のクリーニングされるトナーをクリーニングブレードでクリーニングするクリーニング工程を有する電子写真画像形成方法において、
前記中間転写体に対向してトナー像濃度を検知するセンサを有し、
前記トナーがトナー粒子100質量部にクリーニング助剤を0.05質量部以上5.0質量部以下配合したもので、
前記トナー粒子の個数基準メディアン径(D50)が3.0μm以上8.0μm以下、平均円形度が0.93以上0.99以下であり、
クリーニング助剤の個数基準メディアン径(D50)がトナー粒子の個数基準メディアン径(D50)の0.15倍以上0.6倍以下、平均円形度が0.70以上0.92以下であり、
且つ、トナー粒子とクリーニング助剤の帯電極性が同極性であることを特徴とする電子写真画像形成方法。
2.前記感光体は、支持体上に感光層、保護層をこの順に積層して形成されたもので、前記保護層が無機粒子を含有していることを特徴とする前記1に記載の電子写真画像形成方法。
本発明の画像形成方法は、感光体上に形成されたトナー像を中間転写体上、さらに転写材に転写した後、感光体上、中間転写体上、及び二次転写部材上のクリーニングされるトナーをクリーニングブレードにてクリーニングしても、すじ状欠陥の発生が無く、高品質のトナー画像を継続して得られる優れた効果を有する。
更に、生産性を低下させずに画像濃度安定化制御しても、高品質のプリント画像が得られる画像形成方法を提供することにある。
クリーニングブレードの主要パラメータを示す模式図である。 クリーニング助剤がクリーニングブレードのニップ部にせき止め部を形成し、該せき止め部によりトナー粒子がせき止められている状態を示す模式図である。 クリーニングされるトナーをクリーニングブレードによりクリーニングする画像形成方法に用いられる画像形成装置の一例を示す断面概要図である。 感光体上のクリーニングされるトナーをクリーニングするクリーニング手段の一例を示す概略図である。 中間転写体上のクリーニングされるトナーをクリーニングするクリーニング手段の一例を示す概略図である。 二次転写部材上のクリーニングされるトナーをクリーニングするクリーニング手段の一例を示す概略図である。
従来技術においては、画像濃度安定化制御は、感光体もしくは中間転写体上へトナー像を形成して、そのトナー像濃度をセンサ(例えば、光学式センサ)で検知することによりトナー量を安定化させることを行っている。この制御時間中は紙を通紙しない状態となってしまうため、制御中は紙が出力されなくなり、生産性が低下している。
この生産性を向上させるためには、通紙制御を停めずに(生産性を落とさずに)、「紙間」と呼ばれる紙と紙の間の短いタイミングを利用して画像濃度安定化制御を行う。通例、紙を通紙する際には連続して紙を搬送することはなく、紙が通紙されない空転時間が存在する。この時間では空転時間となり、従来は有効に活用されていなかった。
又、近年、商業印刷にも電子写真システムが導入されるようになってきたため、市場の要求として、より広い印字率(例えば、印字率が1%の低印字率や印字率が70%の高印字率)への対応が求められている。
本発明においては、この「紙間」で、感光体上に形成した各色のパッチ像トナーを中間転写体上に転写する。この各色のパッチ像トナーの反射濃度をセンサで測定することで、通紙を停止させずに画像濃度安定化制御を行う。この場合には以下の不具合が発現していた。
紙間に形成された中間転写体上のパッチ像トナーは、転写材(例えば、転写紙)に転写されないため、中間転写体上に対向する2次転写部材(押圧ローラもしくは押圧ベルト)上に、トナーが付着し、2次転写部材がトナーで汚れてしまう。そのために2次転写部材をクリーニングするクリーニング機構が必要となる。
画像濃度安定化制御を行うため形成されるパッチ像トナーのトナー量は、転写残トナーより遙かに多いため、2次転写部材のクリーニングには高度なクリーニング技術が要求される。
公知の技術によれば、2次転写部材にクリーニングブレードを設置することで問題を解決するものであるが、タンデム方式のカラー画像形成装置であると、単色機に比較して画像濃度制御がさらに頻繁に行われる。単色から4色の現像剤と変更する場合、画像濃度制御が4倍の頻度で行われることになり、頻繁にクリーニング部にパッチ像のトナーが供給されるため、クリーニング部への負荷が増大し、クリーニングの不具合が発生しやすくなる。そのため、クリーニング性が損なわれ、スジ状欠陥が発生し、画像汚れとして検知される。
クリーニング性を向上させるために、トナーにクリーニング助剤を添加して用いることがある。これは、トナー中にクリーニング性を向上させる材料を添加するものである。この技術においてはクリーニング性を向上させることが可能であるが、プリントの印字率(印字パターン)によりクリーニング機能が変動するという不具合が発生し問題が有った。
又、上記の技術(トナーにクリーニング助剤を添加して用いる技術)では、トナーとクリーニング助剤の帯電極性が逆極性であるため、トナー像部及びパッチ像部にはトナーのみが現像され、クリーニング助剤は現像されない。トナー像部及びパッチ像部はトナーのみでクリーニング助剤が含有されないため、クリーニング助剤によるクリーニング機能が発現されないという問題が有った。
つまり、印字パターンによってはトナーのみが供給(現像)される場合が存在し、この場合はクリーニング助剤が無いためニップ部にせき止め部が形成されず、球形トナーがクリーニングブレードをすり抜け、クリーニング機能が発揮されないという不具合が発生していた。
又、非印字部(無字部分)には、帯電極性が逆極性であるクリーニング助剤のみが供給(現像)され、クリーニング助剤によりクリーニングブレードの先端部や感光体表面が磨耗され、傷による画像不良が発生していた。
本発明者らは、球形トナーがクリーニングブレードをすり抜けてクリーニング不良が発生するという問題は、クリーニングブレードのエッジ先端部(ニップ部)に特定の粒子(クリーニング助剤)を用いてせき止め部を形成し、球形トナーの最密充填群がエッジ先端部に到達するのを防げれば防止できるのではと考え検討を行った。
又、印字パターンによりクリーニング不良が発生する問題は、トナー粒子と同極性のクリーニング助剤を添加したトナーを用いることで、感光体、転写ベルト、2次転写部材のクリーニング性の向上、特にクリーニング付加のかかる2次転写部材のクリーニング性を向上することができれば解決できるのではと考え検討を行った。
種々検討の結果、エッジ先端部にクリーニング助剤によりせき止め部が形成されると、トナー粒子がクリーニングブレードをすり抜けるのが防止でき、トナーすり抜けによる画像不良の発生を防止できることを見出した。
又、クリーニングブレードのエッジ先端部にクリーニング助剤によりせき止め部が形成されると、形成されたトナーフィルミングもクリーニング助剤により除去され、トナーフィルミングによる画像不良の発生を防止できることも見出した。
又、トナー粒子と同極性のクリーニング助剤を添加したトナーを用いることで、印字パターンにより発生していた感光体、転写ベルト、2次転写部材のクリーニング不良や感光体、転写ベルト、2次転写部材の磨耗を防止できることも見出した。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の画像形成方法は、感光体上、中間転写体上、及び二次転写部材上のクリーニングされるトナーをクリーニングブレードでクリーニングする工程を有する画像形成方法である。
本発明で用いられるトナーは、トナー粒子とクリーニング助剤とを配合して調製したものである。
トナー粒子とクリーニング助剤の配合比(クリーニング助剤/トナー粒子)は0.05以上5.0以下である。配合比を、0.05以上とすることによりクリーニングブレードのエッジ部にニップ部が良好に形成することができ、配合比を5.0以下とすることによりクリーニングブレードのエッジ部が過剰に磨耗されることを防止できる。
トナー粒子は、その個数基準メディアン径(D50)が3.0μm以上8.0μm以下、平均円形度が0.93以上0.99以下と球形のものである。上記で規定した個数基準メディアン径(D50)と平均円形度を有するトナー粒子を用いると、高濃度でカブリのない高品質のプリント画像を得ることができる。
クリーニング助剤は、その個数基準メディアン径(D50)がトナー粒子の個数基準メディアン径(D50)の0.15倍以上0.6倍以下、平均円形度が0.70以上0.92以下のものである。上記で規定した個数基準メディアン径(D50)と平均円形度を有するクリーニング助剤を用いると、クリーニング助剤がトナー粒子よりニップ部に行き易く、クリーニング助剤がクリーニングブレードをすり抜けずに、ニップ部でせき止め部を形成することができる。
クリーニング助剤としては、その帯電極性がトナー粒子と同帯電極性のものを用いる。トナー粒子とクリーニング助剤の帯電極性が同極性であると、クリーニング助剤がトナー粒子とが一緒に現像されて、トナー像を形成することができる。その結果、低印字率でも高印字率でも印字率(印字パターン)に関係なくクリーニング助剤とトナー粒子が消費され、低印字率でも高印字率でもすじ状欠陥の発生を防止できる。
更に、クリーニング助剤の帯電量(Qb)は、トナー粒子の帯電量(Qa)より小さいものが好ましい。トナー粒子の帯電量(Qa)より小さい帯電量(Qb)のクリーニング助剤を用いると、クリーニング助剤がトナー粒子よりも現像性が高くなり(良くなり)、トナー像形成時にトナー粒子よりも優先してクリーニング助剤がニップ部へ供給され、よりせき止め部を形成しやすい。
ここで、トナー粒子の帯電量(Qa)とは、キャリアとトナー粒子を混合したものを測定したときのトナー粒子の帯電量を云う。クリーニング助剤の帯電量(Qb)とは、キャリアとクリーニング助剤を混合したものを測定したときのクリーニング助剤の帯電量を云う。
帯電極性と帯電量は、以下のようにして測定することができる。
(トナー粒子の帯電極性と帯電量)
トナー粒子の帯電極性と帯電量は、トナーから分離したトナー粒子をキャリアと混合して測定試料を作製し、この測定試料を常温常湿(20℃、50%RH)環境に24時間保存した後、帯電量を測定する。帯電量の測定はブローオフ式帯電量測定装置「TB−200」(東芝社製)を用い、下記の測定方法により行う。
400メッシュのステンレス製スクリーンを装着したブローオフ式帯電量測定装置「TB−200」(東芝社製)でブロー圧4.9×10Paの条件で10秒間窒素ガスにてブローする。測定された電荷を飛翔したトナー粒子質量で割ることによって帯電量(μC/g)を算出する。
帯電極性は、測定した帯電量の極性より判断する。
尚、トナー粒子の帯電量は、−20〜−60μC/gが好ましい。
(クリーニング助剤の帯電量)
クリーニング助剤の帯電極性と帯電量は、トナーから分離したクリーニング助剤とキャリアを混合して測定試料を作製し、この測定試料を常温常湿(20℃、50%RH)環境に24時間保存した後、帯電量を測定する。帯電量の測定は、トナー粒子と同じ測定方法により行う。
帯電極性は、測定した帯電量の極性より判断する。
クリーニング助剤の帯電量は、トナー粒子の帯電量の50%以上80%以下と小さい方が好ましい。
クリーニング助剤は、トナー粒子と異なる組成物の方が好ましい。トナー粒子と異なる組成物のクリーニング助剤を用いることにより、トナー粒子とクリーニング助剤とがよりニップ部で分離されやすく、クリーニング助剤によりせき止め部をより形成しやすくなる。
先ず、クリーニングされる部材(感光体、中間転写体、二次転写部材)上からクリーニングブレードを用い、トナー粒子とクリーニング助剤を有するトナーのクリーニングについて説明する。
図1は、クリーニングブレードの主要パラメータを示す模式図である。
図1において、Lはクリーニングブレードの自由長、tはクリーニングブレードの厚さ、αはクリーニングブレードのクリーニングされる部材に対する当接角、θは設定角度、dは食い込み量、Nは当接圧、5はクリーニングされる部材、10はブレードホルダ、Bはブレードホルダ10の端部、Aはクリーニングブレードの先端点を示す。
尚、クリーニングブレードの自由長Lはブレードホルダ10の端部Bから変形しないと仮定したクリーニングブレード(図面では点線で示した)の先端点Aの長さを表す。
図2は、クリーニング助剤がクリーニングブレードのニップ部にせき止め部を形成し、該せき止め部によりトナー粒子がせき止められている状態を示す模式図である。
図2において、1はクリーニングブレード、2はトナー粒子、3はクリーニング助剤、4はニップ部、5はクリーニングされる部材(感光体、中間転写体、二次転写部材)、7はクリーニングされる部材の移動方向、8はせき止め部を示す。
次に、本発明で用いられるトナーについて説明する。
〈トナー〉
トナーは、トナー粒子とクリーニング助剤を配合して調製されたもので、トナー粒子とクリーニング助剤の配合比(質量比)(クリーニング助剤/トナー粒子)は0.05以上5.0以下、好ましくは0.05以上2.0以下である。
〈トナー粒子〉
トナー粒子は、特定の個数基準におけるメディアン径(D50)、特定の平均円形度を有するものであれば、特に限定されるものではない。
(個数基準におけるメディアン径(D50))
トナー粒子は、その個数基準におけるメディアン径(D50)が、3.0μm以上8.0μm以下のものである。
トナー粒子の個数基準におけるメディアン径(D50)は、「マルチサイザ3」(ベックマン・コールター社製)にデータ処理用のコンピューターシステムを接続した装置を用いて測定、算出することができる。
「マルチサイザ3」を用いた個数基準におけるメディアン径(D50)の測定は以下の手順で行う。
(1)トナーを界面活性剤入り水溶液にてなじませ、トナー粒子とクリーニング助剤を分離し、トナー粒子の測定試料を調製する。
(2)測定試料0.02gを界面活性剤溶液20mlで十分なじませた後、超音波分散処理を1分間行って測定試料の分散液を作製する。
(3)この測定試料の分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカに、測定濃度5〜10%になるまでピペットで注入する。
(4)測定機カウントを2500個に設定して測定を開始する。尚、「マルチサイザ3」のアパーチャー径は100μmのものを使用する。
(平均円形度)
トナー粒子は、その平均円形度が0.93以上0.99以下、好ましくは0.94以上0.99以下のものである。
平均円形度が上記範囲の平均円形度が上記範囲であると、トナー自体に適度な流動性が付与され、画像形成装置内で機械的な負荷を受ける状態が長期にわたり続いてもトナーは破損、劣化しにくくなる。すなわち、トナーに耐久性が付与されることにより、高精細なプリント画像を長期にわたり、安定して形成することが可能になる。
トナー粒子の平均円形度は、下記式より算出した値である。
トナー粒子について算出すると、
平均円形度=(トナー粒子の像と同じ投影面積を有する円の周囲長)/(トナー粒子投影像の周囲長)
トナー粒子の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて算出することができる。
好ましくは、トナーを界面活性剤入り水溶液にてなじませ、トナー粒子とクリーニング助剤を分離する。分離したトナー粒子を超音波分散で1分間分散した後、「FPIA−2100」を用い、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000〜10000個の適正濃度で測定を行う。この範囲であれば、再現性のある測定値が得られる。
〈クリーニング助剤〉
クリーニング助剤としては、その帯電極性がトナー粒子の帯電極性と同極性のものを用いる。又、クリーニング助剤の帯電量(Qb)は、トナー粒子の帯電量(Qa)より小さいものが好ましい。
クリーニング助剤としては、トナー粒子と異なる組成物から選択することが好ましい。
クリーニング助剤としては、チタン酸カルシウムや、チタン酸ストロンチウムやチタン酸マグネシウムの表面を処理してトナー粒子と同極性の帯電極性としたチタン酸化合物等を挙げることができる。
(個数基準におけるメディアン径(D50))
クリーニング助剤は、その個数基準におけるメディアン径(D50)が、トナー粒子の個数基準におけるメディアン径(D50)の0.15倍以上0.60倍以下のものである。
クリーニング助剤の個数基準におけるメディアン径(D50)は、トナー粒子の個数基準におけるメディアン径(D50)と同じ方法で測定することができる。
(平均円形度)
クリーニング助剤は、その平均円形度が0.72以上0.92以下、好ましくは0.73以上0.91以下のものである。
クリーニング助剤の平均円形度は、トナー粒子の平均円形度と同じ方法で測定することができる。
次に、トナーの作製の一例を挙げて詳細に説明する。
《トナーの作製》
本発明で用いられるトナーは、あらかじめ作製、準備したトナー粒子とクリーニング助剤を、公知のヘンシェルミキサ、コーヒーミル等の混合装置を用いて混合して作製することができる。
〈トナー粒子の作製〉
本発明で用いられるトナー粒子は、少なくとも樹脂と着色剤を含有してなる粒子より構成されるものである。トナー粒子の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来の製造方法により作製することが可能である。すなわち、混練、粉砕、分級工程を経てトナー粒子を作製するいわゆる粉砕トナーの製造方法(粉砕法)や、重合性単量体を重合させ、同時に、形状や大きさを制御しながら粒子形成を行ういわゆる重合法によるトナーの製造方法(例えば、乳化重合法、懸濁重合法、ポリエステル伸長法等)により作製可能である。
その中でも、乳化重合法や懸濁重合法により予め120nm前後の樹脂粒子を形成しておき、この樹脂粒子を凝集させる工程を経て粒子形成を行う乳化会合法は有効な製造方法の1つといえる。
以下に、乳化会合法によるトナー粒子の作製の例を説明する。乳化会合法では概ね以下の様な手順を経てトナー粒子を作製する。すなわち、
(1)樹脂粒子分散液の作製工程
(2)着色剤粒子分散液の作製工程
(3)樹脂粒子の凝集・融着工程
(4)熟成工程
(5)冷却工程
(6)洗浄工程
(7)乾燥工程
必要に応じ
(8)外添剤処理工程
を経て作製することができる。
以下、各工程について説明する。
(1)樹脂粒子分散液の作製工程
この工程は、樹脂粒子を形成する重合性単量体を水系媒体中に投入して重合を行うことにより120nm程度の大きさの樹脂粒子を形成する工程である。樹脂粒子にワックスを含有させたものを形成することも可能で、この場合、ワックスを重合性単量体に溶解あるいは分散させておき、これを水系媒体中で重合させることにより、ワックスを含有する樹脂粒子が形成される。
(2)着色剤粒子分散液の作製工程
水系媒体中に着色剤を分散させ、110nm程度の大きさの着色剤粒子分散液を作製する工程である。
(3)樹脂粒子の凝集・融着工程
この工程は、水系媒体中で樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させ、凝集させたこれらの粒子を融着させて粒子を得る工程である。この工程では、樹脂粒子と着色剤粒子とが存在している水系媒体中に、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等を凝集剤として添加し、次いで、前記樹脂粒子のガラス転移点以上であって、かつ前記混合物の融解ピーク温度(℃)以上の温度に加熱することで凝集を進行させると同時に樹脂粒子同士の融着を行う。好ましくは、前述の手順で作製した樹脂粒子と着色剤粒子とを反応系に添加し、塩化マグネシウム等の凝集剤を添加することにより、樹脂粒子と着色剤粒子とを凝集させると同時に粒子同士を融着させて粒子形成を行う。そして、粒子の大きさが目標の大きさになった時に、食塩水等の塩を添加して凝集を停止させる。
(4)熟成工程
この工程は、上記凝集・融着工程に引き続き、反応系を加熱処理することにより粒子の形状が所望の平均円形度になるまで熟成を行う工程である。
(5)冷却工程
この工程は、前記粒子の分散液を冷却処理する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
(6)洗浄工程
この工程は、上記工程で所定温度まで冷却された粒子分散液から粒子を固液分離する工程と、固液分離されてウェットのケーキ状集合体にした粒子から界面活性剤や凝集剤等の付着物をクリーニングする洗浄工程からなる。
洗浄処理は、濾液の電気伝導度が10μS/cmになるまで水洗浄する。濾過処理方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用して行う減圧濾過法、フィルタープレス等を使用して行う濾過法などがあり、特に限定されるものではない。
(7)乾燥工程
この工程は、洗浄処理された粒子を乾燥処理し、乾燥された粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを挙げることができる。
乾燥された粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは2質量%以下とされる。尚、乾燥処理された粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサ、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
(8)外添剤処理工程
この工程は、乾燥された粒子に外添剤を混合し、トナー粒子を作製する工程である。外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサ、コーヒーミル等の機械式の混合装置を使用することができる。
次に、トナー粒子の作製に用いられる部材(樹脂、ワックス、着色剤等)について説明する。
〈樹脂〉
トナー粒子を構成する樹脂としては、ビニル系単量体に代表される重合性単量体を重合して作製される重合体が代表的なものである。
又、樹脂を構成する重合性単量体として、イオン性解離基を有する重合性単量体を組み合わせて使用することも可能である。イオン性解離基としては、例えば、カルボキシル基、スルフォン酸基、リン酸基等の置換基が挙げられ、イオン性解離基を有する重合性単量体はこれらの置換基を有するものである。
イオン性解離基を有する重合性単量体の具体例を以下に挙げる。
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル、スチレンスルフォン酸、アリルスルフォコハク酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸、アシドホスホオキシエチルメタクリレート、3−クロロ−2−アシッドホスホオキシプロピルメタクリレート等。
さらに、樹脂を構成する重合性単量体として、多官能性ビニル類を使用して架橋構造の樹脂とすることも可能である。多官能性ビニル類の具体例を以下に挙げる。
ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート等。
〈ワックス〉
トナー粒子の作製で用いられるワックスとしては、従来公知のものが挙げられ、好ましくは、以下のものが挙げられる。
(1)長鎖炭化水素系ワックス
ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等
(2)エステル系ワックス
トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート等
(3)アミド系ワックス
エチレンジアミンジベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミド等
(4)ジアルキルケトン系ワックス
ジステアリルケトン等
(5)その他
カルナウバワックス、モンタンワックス等。
ワックスの融点は、好ましくは40℃以上160℃以下であり、より好ましくは50℃以上120℃以下、さらに好ましくは60℃以上90℃以下である。ワックスの融点を上記範囲内にすることにより、トナーの耐熱保存性が確保され、同時に、低温での定着を行う場合でもコールドオフセット等を発生させずに安定したトナー画像形成が行える。又、トナー粒子のワックス含有量は、1質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
〈着色剤〉
トナー粒子を構成する着色剤としては、公知の無機又は有機着色剤を使用することができる。好ましくは、以下の着色剤を挙げることができる。
黒色の着色剤としては、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、ランプブラックなどのカーボンブラックや、マグネタイト、フェライトなどの磁性粉が挙げられる。
マゼンタもしくはレッド用の着色剤としては、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、ピグメントレッド48;3、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などが挙げられる。
オレンジもしくはイエロー用の着色剤としては、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74、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などが挙げられる。
グリーンもしくはシアン用の着色剤としては、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15;4、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー66、C.I.ピグメントグリーン7などが挙げられる。
上記の着色剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
着色剤の添加量はトナー粒子に対して1〜30質量%が好ましく、2〜20質量%がより好ましい。
又、着色剤としては、表面改質されたものを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、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などが好ましく用いることができる。
〈荷電制御剤〉
本発明に係るトナー粒子中には、必要に応じて荷電制御剤が含有されていてもよい。荷電制御剤としては、公知の種々の化合物を用いることができる。
〈外添剤〉
本発明に係るトナー粒子は、必要に応じ外添剤を混合して用いることもできる。
外添剤の粒径は、トナー粒子の個数基準におけるメディアン径(D50)の0.14倍以下の粒径のものが好ましい。
外添剤の添加により、トナーの流動性や帯電極性が改良される。外添剤の種類は特に限定されるものではなく、以下に挙げる無機微粒子や有機微粒子、及び、滑剤が挙げられる。
無機微粒子としては、従来公知のものを使用することが可能で、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、チタン酸ストロンチウム等の微粒子が好ましいものとして挙げられる。又、必要に応じてこれらの無機微粒子を疎水化処理したものも使用可能である。
シリカ微粒子としては、日本アエロジル社製の市販品R−805、R−976、R−974、R−972、R−812、R−809、ヘキスト社製のHVK−2150、H−200、キャボット社製の市販品TS−720、TS−530、TS−610、H−5、MS−5等が挙げられる。
チタニア微粒子としては、日本アエロジル社製の市販品T−805、T−604、テイカ社製の市販品MT−100S、MT−100B、MT−500BS、MT−600、MT−600SS、JA−1、富士チタン社製の市販品TA−300SI、TA−500、TAF−130、TAF−510、TAF−510T、出光興産社製の市販品IT−S、IT−OA、IT−OB、IT−OC等が挙げられる。
アルミナ微粒子としては、日本アエロジル社製の市販品RFY−C、C−604、石原産業社製の市販品TTO−55等が挙げられる。
有機微粒子としては、数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の有機微粒子を使用することができる。好ましくは、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体やこれらの共重合体を挙げることができる。
又、滑剤としては、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、カルシウム等の塩が挙げられる。
これら外添剤や滑剤の添加量は、トナー粒子に対して0.1〜10.0質量%が好ましい。又、外添剤や滑剤の添加方法としては、タービュラーミキサ、ヘンシェルミキサ、ナウターミキサ、V型混合機などの種々の公知の混合装置を使用して添加する方法が挙げられる。
〈クリーニング助剤の準備〉
クリーニング助剤としては、トナー粒子と帯電極性が同極性で、特定の粒径、特定の平均円形度を有する粒子を用いる。
トナー粒子と帯電極性が同極性を有する化合物としては、チタン酸カルシウム粒子、トナー粒子と帯電極性が同極性になるよう表面処理したチタン酸ストロンチウム粒子やチタン酸マグネシウム粒子を挙げることができる。
表面処理してトナー粒子と帯電極性が同極性を有するクリーニング助剤を作製する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。
本発明で規定している個数基準におけるメディアン径(D50)、平均円形度のクリーニング助剤は、クリーニング助剤の製造工程をコントロールすることにより得ることができる。
尚、クリーニング助剤は、トナー粒子と同様、外添剤を添加して作製されたものでも良い。
《現像剤の調製》
本発明に係るトナーは、キャリアとトナーより構成される二成分現像剤として、又、トナーのみから構成される非磁性一成分現像剤として使用することが可能であるが、二成分現像剤が高画質のプリント画像を得るのには好ましい。
本発明に係る二成分現像剤は、キャリア100質量部にトナー3〜10質量部を混合して調製することができる。
混合方法は、特に限定されず公知の混合機を用いて混合することができる。
二成分現像剤を構成するキャリアとしては、鉄やフェライト等の磁性材料粒子のみで構成される非被覆キャリア、磁性材料粒子表面を樹脂などによって被覆した樹脂被覆キャリア、あるいは樹脂と磁性粉とを混合して得られる樹脂分散型キャリアいずれのものでも良い。キャリアの平均粒径は個数平均粒径で30〜150μm程度が好ましい。
次に、本発明で用いられる感光体について説明する。
《感光体》
〈感光体の構成〉
本発明で用いられる感光体は、支持体上に、中間層と感光層(電荷発生層と電荷輸送層)をこの順に積層して成り、更に、その上に無機粒子を含有する保護層を積層したものが好ましい。
無機粒子を含有する保護層を設けた感光体は、研磨性を有するクリーニング助剤を含有するトナーを用い、クリーニングブレードでクリーニングされるトナーをクリーニングする画像形成方法でも、感光体表面(保護層)が磨耗されることが無く、継続して高品質のプリント画像を作成することができ好ましい。
(支持体)
支持体としては、外径が40〜100mm程度のアルミニウム等の金属性の部材を切削加工して寸法を整えた後、洗浄処理を行った導電性の円筒状支持体を用いることができる。
(中間層)
本発明においては支持体と感光層との接着性改良、或いは支持体からの電荷注入を防止するために、該支持体と前記感光層の間に中間層を設ける構成が好ましい。中間層の材料としては、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂が挙げられる。これら樹脂の中で繰り返し使用に伴う残留電位増加を小さくできる樹脂としてはポリアミド樹脂が好ましい。又、これら樹脂を用いた中間層の膜厚は0.01〜0.5μmが好ましい。
又、本発明に好ましく用いられる中間層はシランカップリング剤、チタンカップリング剤等の有機金属化合物を熱硬化させた硬化性金属樹脂を用いた中間層が挙げられる。硬化性金属樹脂を用いた中間層の膜厚は、0.1〜2μmが好ましい。
又、本発明に好ましく用いられる中間層としては疎水化表面処理を行った酸化チタン微粒子(平均粒径が0.01〜1μm)をポリアミド樹脂等のバインダーに分散させた中間層が挙げられる。該中間層の膜厚は、1〜15μmが好ましい。
(感光層)
感光層の構成は前記中間層上に電荷発生機能と電荷輸送機能を1つの層に持たせた単層構造の感光層構成でも良いが、より好ましくは感光層の機能を電荷発生層(CGL)と電荷輸送層(CTL)に分離した構成をとるのがよい。機能を分離した構成を取ることにより繰り返し使用に伴う残留電位増加を小さく制御でき、その他の電子写真特性を目的に合わせて制御しやすい。負帯電用の感光体では中間層の上に電荷発生層(CGL)、その上に電荷輸送層(CTL)の構成を取ることが好ましい。正帯電用の感光体では前記層構成の順が負帯電用感光体の場合の逆となる。好ましい感光層構成は前記機能分離構造を有する負帯電感光体構成である。
以下に機能分離負帯電感光体の感光層構成について説明する。
電荷発生層
電荷発生層には電荷発生物質(CGM)を含有する。その他の物質としては必要によりバインダー樹脂、その他添加剤を含有しても良い。
電荷発生物質(CGM)としては公知の電荷発生物質(CGM)を用いることができる。例えばフタロシアニン顔料、アゾ顔料、ペリレン顔料、アズレニウム顔料などを挙げることができる。
電荷発生層にCGMの分散媒としてバインダーを用いる場合、バインダーとしては公知の樹脂を用いることができるが、最も好ましい樹脂としてはホルマール樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ブチラール樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。バインダー樹脂と電荷発生物質との割合は、バインダー樹脂100質量部に対し20〜600質量部が好ましい。これらの樹脂を用いることにより、繰り返し使用に伴う残留電位増加を最も小さくできる。電荷発生層の膜厚は0.01μm〜2μmが好ましい。
電荷輸送層
電荷輸送層には電荷輸送物質(CTM)及びCTMを分散し製膜するバインダー樹脂を含有する。又、酸化防止剤等の添加剤を必要により含有させることが好ましい。
電荷輸送物質(CTM)としては公知の電荷輸送物質(CTM)を用いることができる。例えばトリフェニルアミン誘導体、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、ベンジジン化合物、ブタジエン化合物などを用いることができる。これら電荷輸送物質は通常、適当なバインダー樹脂中に溶解して層形成が行われる。
電荷輸送層に用いられる樹脂としては、例えば、ポリアレート樹脂、ポリスチレン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂並びに、これらの樹脂の繰り返し単位のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂等が挙げられる。又、ポリ−N−ビニルカルバゾール等の高分子有機半導体が挙げられる。特にポリカーボネートが電子写真特性(帯電極性、感度等)を良好に保つ上で好ましい。
(保護層)
前記した電荷輸送層の上に耐久性を向上させる目的で無機微粒子を含有する保護層を設けることもできる。電子写真特性(帯電極性、感度等)を良好に維持する為には、保護層にも電荷輸送物質、酸化防止剤等を存在させることがより好ましい。
無機微粒子の好ましい例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ等が挙げられ、この中でもシリカ、酸化チタン、及び、アルミナが好ましいものであり、特に、シリカが好ましい無機微粒子である。
無機微粒子の大きさは、数平均一次粒径で0.01〜1.00μmのものが好ましく、0.015〜0.85μmのものがより好ましい。
中間層、感光層、保護層等の層形成に用いられる溶媒又は分散媒としては、n−ブチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、イソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロプロパン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジメチルスルホキシド、メチルセロソルブ等が挙げられる。本発明はこれらに限定されるものではないが、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトン等が好ましく用いられる。又、これらの溶媒は単独或いは2種以上の混合溶媒として用いることもできる。
電子写真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、上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。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。
次に、本発明の画像形成方法について説明する。
《画像形成方法》
本発明の画像形成方法は、感光体上、中間転写体上、及び二次転写部材上のクリーニングされるトナーをクリーニングブレードにてクリーニングするクリーニング工程を有する方法である。
カラー画像形成方法では、一定プリントごとにパッチ像を感光体上に形成し、このパッチ像を中間転写体上に転写し、中間転写体上のパッチ像の反射濃度を光学式センサで測定し、反射濃度が規定された値になるよう帯電条件や現像条件を制御して高品質のプリント画像を継続して得ている。
実際には、感光体上に形成されたパッチ像が中間転写体にそのまま転写され、中間転写体上のパッチ像の反射濃度が中間転写体周上に設置された光学式センサにより測定される。光学式センサにより測定されたパッチ像の反射濃度により帯電条件や現像条件が制御され、安定した高品質のプリント画像が継続して得られるようになっている。
パッチ像の反射濃度が測定された後、中間転写体上のパッチ像トナーは、下記で示す中間転写体のクリーニング手段によりクリーニングされるか、或いは、中間転写体から二次転写部材に転写された後、二次転写部材のクリーニング手段によりクリーニングされる。
以下、本発明の画像形成方法、画像形成装置について説明する。
図3は、クリーニングされるトナーをクリーニングブレードによりクリーニングする画像形成方法に用いられる画像形成装置の一例を示す断面概要図である。
先ず、光学式センサ、二次転写装置が装着されている画像形成装置についてその概略を説明する。
画像形成装置GSは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、中間転写体の移動方向に沿ってイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒色の各カラートナー像を形成する画像形成ユニットを配置し、各画像形成ユニットの感光体上に形成したカラートナー像を中間転写体上に多重転写して重ね合わせた後、転写材上に一括転写するものである。
図3において、画像形成装置GSの上部を占める位置に配設される画像読取装置SC上に載置された原稿画像が光学系により走査露光され、ラインイメージセンサCCDに読み込まれ、ラインイメージセンサCCDにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書込手段としての露光光学系3に画像データ信号を送る。
中間転写体としてはドラム式のものや無端ベルト式のものがあり、何れも同じような機能を有するものであるが、以下の説明においては中間転写体としては無端ベルト状の中間転写体6を指すことにする。
又、図3において、中間転写体6の周縁部には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒色(K)の各色毎の画像形成用として4組のプロセスユニット100が設けられている。プロセスユニット100はカラートナー像の形成手段として、図の矢印で示す鉛直方向の中間転写体6の回転方向に対して、中間転写体6に沿って垂直方向に縦列配置され、Y、M、C、Kの順に配置されている。
4組のプロセスユニット100は何れも共通した構造であり、それぞれ、感光体1と、帯電手段としての帯電器2と、画像書込手段としての露光光学系3と、現像装置4と、感光体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置190とからなっている。
感光体1は、図示しない駆動源からの動力により、支持体(基体)を接地された状態で矢印の方向に、例えば80〜280mm/s程度で、好ましくは220mm/sの線速度で回転される。
感光体1の周りには、帯電手段としての帯電器2、画像書込手段としての露光光学系3、現像装置4を1組とした画像形成部が、図の矢印にて示す感光体1の回転方向に対して配置される。
帯電手段としての帯電器2は、感光体1の回転軸に平行な方向で感光体1と対峙し近接して取り付けられる。帯電器2は、感光体1の感光層に対し所定の電位を与えるコロナ放電電極としての放電ワイヤを備え、トナーと同極性のコロナ放電によって帯電作用(本実施形態においてはマイナス帯電)を行い、感光体1に対し一様な電位を与える。
画像書込手段である露光光学系3は、不図示の半導体レーザ(LD)光源から発光されるレーザ光を、回転多面鏡(符号なし)により主走査方向に回転走査し、fθレンズ(符号なし)、反射ミラー(符号なし)等を経て感光体1上を画像信号に対応する電気信号による露光(画像書込)を行い、感光体1の感光層に原稿画像に対応する静電潜像を形成する。
現像手段としての現像装置4は、感光体1の帯電極性と同極性に帯電されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒色(K)の各色の2成分現像剤を収容し、例えば厚み0.5〜1mm、外径15〜25mmの円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミ材で形成された現像剤担持体である現像ローラ4aを備えている。現像ローラ4aは、突き当てコロ(不図示)により感光体1と所定の間隙、例えば100〜1000μmをあけて非接触に保たれ、感光体1の回転方向と同方向に回転するようになっており、現像時、現像ローラ4aに対してトナーと同極性(本実施形態においてはマイナス極性)の直流電圧或いは直流電圧に交流電圧を重畳する現像バイアス電圧を印加することにより、感光体1上の露光部に対して反転現像が行われる。
中間転写体6は、固有抵抗率が1.0×10〜1.0×10Ω・cm程度で、表面抵抗率が1.0×1010〜1.0×1012Ω/□程度の半導電性の無端状(シームレス)の樹脂ベルトが用いられる。樹脂ベルトとしては、変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した厚さ0.05〜0.5mmの半導電性の樹脂フィルムを用いることができる。中間転写体6としては、この他に、シリコーンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ0.5〜2.0mmの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。中間転写体6はテンションローラ6a及び二次転写部材と対峙するバックアップローラ6Bを含む複数のローラ部材により巻回され、鉛直方向に回動可能に支持されている。
各色毎の第1の転写手段としての一次転写ローラ7は、例えばシリコーンやウレタン等の発泡ゴムを用いたローラ状の導電性部材からなり、中間転写体6を挟んで各色毎の感光体1に対向して設けられ、中間転写体6の背面を押圧して感光体1との間に転写域を形成する。一次転写ローラ7には定電流制御によりトナーと反対極性(本実施形態においてはプラス極性)の直流定電流が印加され、転写域に形成される転写電界によって、感光体1上のトナー像が中間転写体6上に転写される。
中間転写体6上に転写されたトナー像は転写材Pに転写される。中間転写体6の周上には、パッチ像トナーの濃度を測定するが光学式センサ8が設置されている。
中間転写体6上のクリーニングされるトナーをクリーニングするために、クリーニング装置190Aが設けられている。
二次転写部材(図3では二次転写ローラ7A)上のクリーニングされるトナーをクリーニングするために、二次転写装置70が設けられている。
次に、画像形成工程(画像形成プロセス)について説明する。
画像記録のスタートにより不図示の感光体駆動モータの始動によりYの感光体1が図の矢印で示す方向へ回転され、Yの帯電器2によってYの感光体1に電位が付与される。Yの感光体1は電位を付与された後、Yの露光光学系3によって第1の色信号すなわちYの画像データに対応する電気信号による露光(画像書込)が行われ、Yの感光体1上にイエロー(Y)の画像に対応する静電潜像が形成される。この潜像はYの現像装置4により反転現像され、Yの感光体1上にイエロー(Y)のトナーからなるトナー像が形成される。Yの感光体1上に形成されたYのトナー像は一次転写手段としての一次転写ローラ7により中間転写体6上に転写される。
次いで、Mの帯電器2によってMの感光体1に電位が付与される。Mの感光体1は電位を付与された後、Mの露光光学系3によって第1の色信号すなわちMの画像データに対応する電気信号による露光(画像書込)が行われ、Mの感光体1上にマゼンタ(M)の画像に対応する静電潜像が形成される。この潜像はMの現像装置4により反転現像され、Mの感光体1上にマゼンタ(M)のトナーからなるトナー像が形成される。Mの感光体1上に形成されたMのトナー像は、一次転写手段としての一次転写ローラ7によりYのトナー像に重ね合わせて中間転写体6上に転写される。
同様のプロセスにより、Cの感光体1上に形成されたシアン(C)のトナーからなるトナー像と、Kの感光体1上に形成された黒色(K)のトナーからなるトナー像が順次中間転写体6上に重ね合わせて形成され、中間転写体6の周面上に、Y、M、C及びKのトナーからなる重ね合わせのカラートナー像が形成される。
転写後のそれぞれの感光体1の周面上に残ったトナーは感光体クリーニング装置190によりクリーニングされる。
一方、給紙カセット20A、20B、20C内に収容された記録紙としての転写材Pは、給紙カセット20A、20B、20Cにそれぞれ設けられる送り出しローラ21および給紙ローラ22Aにより給紙され、搬送路22上を搬送ローラ22B、22C、22Dによって搬送され、レジストローラ23を経て、トナーと反対極性(本実施形態においてはプラス極性)の電圧が印加される二次転写手段としての二次転写ローラ7Aに搬送され、二次転写ローラ7Aの転写域において、中間転写体6上に形成された重ね合わせのカラートナー像(カラー画像)が転写材P上に一括して転写される。
カラー画像が転写された転写材Pは、定着装置17の加熱部材17aと加圧ローラ17bとにより形成される定着ニップ部NAにおいて加熱加圧されて定着され、排紙ローラ24に挟持されて機外の排紙トレイ25上に載置される。
以上は転写材Pの片側である第1面への画像形成を行う状態を説明したものであるが、両面複写の場合は、排紙切換部材26が切り替わり、シート案内部26Aが開放され、転写材Pは破線矢印の方向に搬送される。
更に、搬送機構27Aにより転写材Pは下方の搬送路27Bに搬送され、シート反転部27Cによりスイッチバックさせられ、分岐部27Dで搬送路を切り換え、今までの転写材Pの後端部は先端部となって両面複写用給紙ユニット130内に搬送される。
転写材Pは両面複写用給紙ユニット130に設けられた搬送ガイド131を給紙方向に移動し、給紙ローラ132で転写材Pは再給紙され、前記搬送路22に案内される。
そして再び、上述したように二次転写ローラ7Aの方向に転写材Pが搬送され、転写材Pの裏面である第2面にトナー画像を転写し、定着装置17で定着した後、排紙トレイ25上に排紙する。
又、二次転写手段としての二次転写ローラ7Aにより転写材P上にカラー画像が転写された後、転写材Pを曲率分離した中間転写体6上のクリーニングされるトナーは、中間転写体クリーニング装置190Aにより除去される。
さらに、二次転写ローラ7A上のパッチ像トナーは、二次転写装置70のクリーニングブレード71によりクリーニングされる。
尚、各色のパッチ像トナーは、一定プリント(例えば、100プリント)毎に、通紙間で形成され、二次転写部材に転写される。
次に、クリーニングされる部材(感光体、中間転写体、二次転写部材)のクリーニング手段について説明する。
図4は、感光体上のクリーニングされるトナーをクリーニングするクリーニング手段の一例を示す概略図である。
図4において、感光体1はクリーニングブレード16に当接角θで当接されている。クリーニングブレード16の自由長Lはブレードホルダ17の端部Bから変形しないと仮定したクリーニングブレード(図面では点線で示した)の先端A′までの長である。hはクリーニングブレードの厚さを示す。クリーニングブレード当接角θは感光体の当接点Aにおける接線Xと変形しないと仮定したクリーニングブレードとのなす角を表す。食い込み量aは感光体外周Sの半径rと変形しないと仮定したクリーニングブレードの先端点A′を一点とする感光体と同一中心軸Cを中心とした円S11の半径r11との差である。該クリーニングブレードの感光体への当接角θは5〜35°が好ましい。当接角を前記範囲とすることで転写残トナーのクリーニング不良がなく、クリーニングブレード捲れ(クリーニングブレード先端部がカウンター方向から、感光体の回転方向と同方向にもっていかれた状態)も発生せず好ましい。
クリーニングブレードの自由長は6〜15mmが好ましく、クリーニングブレードの厚さは0.5〜10mmが好ましい。
クリーニングブレードの材質としては、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッソゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム等を用いることができる。これらの中では、ウレタンゴムが、摩耗特性が優れている点で好ましい。
クリーニングブレードの形状及び材質は、トナーの特性、感光体の特性、クリーニングブレードの当接角や当接圧等の種々の条件によって適宜に決定できる。
図5は、中間転写体上のクリーニングされるトナーをクリーニングするクリーニング手段の一例を示す概略図である。
図5において、601はケーシングで、クリーニング手段190Aを構成する各部材を取り付け、かつ、中間転写体6から除去したトナーを収容する収容部を有する。
602は、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレードで、ブレードホルダ603に接着剤等により固定されている。
ブレードホルダ603はケーシング601に設けられた支持軸604に回動自在に取り付けられている。
605は押圧バネで、ブレードホルダ603が支持軸604の周りに反時計方向に回動するように付勢し、クリーニングブレード602の先端が、中間転写体6の回転方向と反対方向(カウンター方向)に向いた状態で、バックアップローラ75にバックアップされた中間転写体6に圧接位置Cで圧接するように配設されている。
608はスポンジローラからなるトナーガイド部材であり、中間転写体6の図の矢印で示す回転方向にみて、クリーニングブレード602と中間転写体6との圧接位置Cよりも上流側で、中間転写体6に当接するように配設されている。
スポンジローラ608は、図示しない回転手段により、中間転写体6との当接位置において、中間転写体6と同方向に回転し、かつ、スポンジローラ608の周速が中間転写体6の周速よりも早くなるように構成されている。
609は、ポリエステル樹脂(PET)シートからなるトナー排出規制部材であり、その一端は、スポンジローラ608の表面に、スポンジローラ608と中間転写体6との当接位置と反対側の位置で当接し、他端は、スポンジローラ608の上方に設けられたシート保持部材610に両面テープ等により固定されている。
シート保持部材610は、ケーシング601の突起部611にネジ等により固定されている。
この様な構成により、中間転写体6、クリーニングブレード602、スポンジローラ608、及び、トナー排出規制部材609は、空間Sを形成する。
612はケーシング601の底部に設けられた回収スクリュウであり、ケーシング601の底部に貯溜したトナーを図の紙面に対し垂直方向に搬送し、ケーシング601外へ排出する。
613は、図に示すように、一端が中間転写体6に対向するケーシング601の底部に接着され、他端が中間転写体6に軽く接触するPETからなるトナー受けシートで、ケーシング601内部のトナーが下方に落下することを防止する。
図5において、クリーニングブレードは、その材質がウレタンゴムで、その硬度が74°(JIS、Aゴム硬度)、その先端部の中間転写体に対する当接圧が16.0セットされる。クリーニングブレードの自由長は6〜15mmが好ましく、クリーニングブレードの厚さは0.5〜10mmが好ましい。
図6は、二次転写部材上のクリーニングされるトナーをクリーニングするクリーニング手段の一例を示す概略図である。
二次転写装置70の二次転写部材の形状は特に限定されず、ローラ状のものでもベルト状のものでも用いることができる。
図6の(a)は、二次転写部材として二次転写ローラ7Aを用いたクリーニング手段を示す。
図6の(a)では二次転写ローラ7Aが中間転写体6を介して、バックアップローラ6Bに、又、クリーニングブレード71が二次転写ローラ7Aに圧着された状態を示す。
二次転写装置70は、前記二次転写ローラ7Aとそのクリーニング手段部71を有し、前記二次転写ローラ7Aの回転軸7Cの位置と前記クリーニング部71におけるクリーニングブレード71のクリーニング保持部73Hの回動支軸73Cの位置と該クリーニング保持部73Hに一端を掛けられたバネ74の他端を固定する固定ピン74Pの位置との各位置が、前記二次転写装置70の筐体72に固定されている。
上述の実施の形態においては弾性部材としてのバネ74から形成され、その一端がクリーニング保持部73Hに固定され、他端が筐体72に固定されている。
図6の(b)は、(a)に示す二次転写ローラ7Aを無端ベルト7Dに変更したクリーニング手段を示す。
図6の(a)及び(b)において、クリーニングブレード71は、その材質がウレタンゴムで、自由長が9mm、厚さ2mm、バネ74のバネ力が18.3N/mであり、先端部の二次転写ローラに対する当接圧は13.7N/mにセットされる。
以下、実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明の様態はこれに限定されない。
《トナーの作製》
下記の手順により、トナー作製した。
〈トナー粒子の作製〉
(樹脂粒子分散液1の作製)
スチレン201質量部、ブチルアクリレート117質量部、メタクリル酸18.3質量部を混合し、攪拌しつつ80℃に加温し、ベヘン酸ベヘニル172質量部を徐々に添加して溶解して混合液を調製した。
次いで、アニオン界面活性剤「ドデシルベンゼンスルホン酸」3質量部を純水1182質量部に溶解してなる界面活性剤水溶液を80℃に加温し、上記混合液を加えて、高速撹拌を行い、「モノマー分散液」を調製した。
次いで、撹拌装置、冷却管、温度センサ、窒素導入管を備えた重合装置に純水867.5質量部を投入し、窒素気流下で撹拌を行いながら内温を80℃にした。この重合装置に上記モノマー分散液を投入し、過硫酸カリウム8.55質量部を純水162.5質量部に溶解した重合開始剤水溶液を投入した。
重合開始剤水溶液投入後、n−オクチルメルカプタン5.2質量部を35分間かけて添加し、さらに80℃で重合を2時間行った。さらに、過硫酸カリウム9.96質量部を純水189.3質量部に溶解した重合開始剤水溶液を添加し、スチレン366.1質量部、ブチルアクリレート179.1質量部、n−オクチルメルカプタン7.2質量部を混合したモノマー溶液を1時間かけて滴下した。前記モノマー溶液を滴下した後、2時間重合処理を続けた後、室温まで冷却し「樹脂粒子分散液1」を得た。
(シェル用樹脂粒子分散液の作製)
撹拌装置、冷却管、窒素導入管、温度センサを備えた反応装置に、純水2948質量部、アニオン界面活性剤「ドデシルベンゼンスルホン酸」1質量部を添加して撹拌溶解させた後、窒素気流下で80℃に加温した。次いで、スチレン520質量部、ブチルアクリレート184質量部、メタクリル酸96質量部、n−オクチルメルカプタン22.1質量部を混合したモノマー溶液と、過硫酸カリウム10.2質量部を純水218質量部に溶解した重合開始剤水溶液を用意した。重合開始剤水溶液を前記反応装置に投入後、前記モノマー混合液を3時間かけて滴下し、さらに1時間重合を行った後、室温まで冷却して、「シェル用樹脂粒子分散液」を得た。シェル用樹粒子の重量平均分子量は13,200、質量平均粒径は82nmであった。
(シアン着色剤分散液の調製)
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部を純水1600質量部に溶解し、「C.I.ピグメントブルー15:3」25質量部を徐々に添加し、次いで、「クリアミックスモーションCLM−0.8(エムテクニック社製)」を用いて個数基準におけるメディアン径153nmの「シアン着色剤分散液」を調製した。
(マゼンタ着色剤分散液の調製)
前記シアン着色剤分散液の調製において用いたC.I.ピグメントブルー15:3を「C.I.ピグメントレッド122」に変えた他は同様の手順により、個数基準におけるメディアン径183nmの「マゼンタ着色剤分散液」を調製した。
(イエロー着色剤分散液の調製)
前記シアン着色剤分散液の調製において用いたC.I.ピグメントブルー15:3を「C.I.ピグメントイエロー74」に変えた他は同様の手順により、個数基準におけるメディアン径177nmの「イエロー着色剤分散液」を調製した。
(カーボンブラック分散液の調製)
前記シアン着色剤分散液の調製において用いたC.I.ピグメントブルー15:3をカーボンブラック「モーガルL」に変えた他は同様の手順により、個数基準におけるメディアン径167nmの「カーボンブラック分散液」を調製した。
〈トナー粒子C1の作製〉
上記で得られた「樹脂粒子分散液1」を固形分換算で357質量部、ポリエステルアイオノマー樹脂「ファインテックスES−2200」の粒子分散液を固形分換算で68質量部、イオン交換水900質量部、前記「シアン着色剤分散液」を固形分換算で200質量部を、撹拌装置、温度センサ、冷却管を装着した反応装置に投入した。容器内の温度を30℃に保持して、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調製した。
次に、塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を撹拌下、10分間かけて滴下した後、75℃まで昇温させて前記粒子(樹脂粒子とシアン着色剤)を凝集、融着させた。このまま「コールターカウンター3」(ベックマン・コールター社製)を用い、個数基準におけるメディアン径(D50)が5.3μmになるまで加熱撹拌を続けた。
個数基準におけるメディアン径(D50)が5.3μmに到達した時点で、「シェル用樹脂粒子分散液」を固形分換算で210質量部添加し、1時間撹拌を行ってシェル用粒子を表面に融着させた。さらに、30分間そのまま撹拌を継続させてシェルが完全に形成された後、塩化ナトリウム40質量部をイオン交換水500質量部に溶解させた塩化ナトリウム水溶液を添加し、内温を78℃に昇温して撹拌を1時間続けた後、室温(25℃)に冷却して粒子を形成した。生成した粒子をイオン交換水で繰り返し洗浄した後、35℃の温風で乾燥して、「乾燥粒子C1」を作製した。
「乾燥粒子C1」に、疎水性シリカ(数平均一次粒径12nm、疎水化度68)を1質量%、及び、疎水性酸化チタン(数平均一次粒径20nm、疎水化度64)を1質量%添加した。「ヘンシェルミキサ」(三井三池化工機社製)を用いて混合処理を行った後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去し、「トナー粒子C1」を得た。
得られたトナー粒子C1の個数基準におけるメディアン径(D50)を「コールターカウンター3」(ベックマン・コールター社製)を用いて測定したところ5.5μmであった。又、粒子の円形度を「FPIA2000」(シスメックス社製)で測定したとろ0.95であった。又、帯電極性はマイナス(−)で、帯電量は−38μC/gであった。
(トナー粒子C2〜C5の作製)
トナー粒子C1の作製において、凝集、融着条件を変更した以外は同様にして、個数基準におけるメディアン径(D50)と平均円形度が異なる「トナー粒子C2〜C5」を作製した。
(トナー粒子M1〜M5の作製)
トナー粒子C1〜C5の作製で用いたシアン着色剤分散液を「マゼンタ着色剤分散液」に変更した以外は同様にして「トナー粒子M1〜M5」を作製した。
(トナー粒子Y1〜Y5の作製)
トナー粒子C1〜C5の作製で用いたシアン着色剤分散液を「イエロー着色剤分散液」に変更した以外は同様にして「トナー粒子Y1〜Y5」を作製した。
(トナー粒子K1〜K5の作製)
トナー粒子C1〜C5の作製で用いたシアン着色剤分散液を「カーボンブラック分散液」に変更した以外は同様にして「トナー粒子K1〜K5」を作製した。
表1に、「トナー粒子C1〜C5」の個数基準におけるメディアン径(D50)、平均円形度、帯電極性、帯電量を示す。
Figure 2011145584
尚、個数基準におけるメディアン径(D50)、平均円形度、帯電極性、帯電量は前記の方法で測定して得られた値である。
尚、「トナー粒子M1〜M6」、「トナー粒子Y1〜Y6」及び「トナー粒子K1〜K6」の個数基準におけるメディアン径(D50)、平均円形度、帯電極性は「トナー粒子C1〜C6」と同じであったので省略する。
〈クリーニング助剤1〜6、8の準備〉
クリーニング助剤として、表2に示す個数基準におけるメディアン径(D50)、平均円形度を有するチタン酸カルシウム粒子と、下記で作製した表面処理チタン酸ストロンチウム粒子と、比較用にチタン粒子ストロンチウム粒子とを準備した。
〈クリーニング助剤7(表面処理チタン酸ストロンチウム粒子)の作製〉
円筒形金属圧力容器に、チタン酸ストロンチウム粒子160質量部を投入し、容器をわずかに加圧し、乾燥窒素にて置換した。
次に、シリンジポンプおよびテフロン(登録商標)樹脂ニードルを備えた50mm気密シリンジを使用し、乾燥窒素雰囲気下にある攪拌された密閉容器中に、短鎖珪素化合物である化合物番号(1−10)12質量部を10分間にわたって連続的に加えた。添加完了後、攪拌をさらに20分間続けた。容器を窒素下で密閉し、室温で16時間放置し、次に90℃で16時間加熱した。
さらに、長鎖珪素化合物である化合物番号(2−6)12質量部を前記化合物番号(1−10)と同様にして10分間にわたって連続的に加えた。添加完了後、攪拌をさらに20分間続けた。
容器を窒素下で密閉し、室温で16時間放置し、次に90℃で16時間加熱後、室温まで冷却し、表面処理チタン酸ストロンチウム粒子を得た。
化合物番号(1−10)
(CHSiNHSi(CH
化合物番号(2−6)
(CSi(OC
表2に、「クリーニング助剤1〜8」の個数基準におけるメディアン径(D50)、平均円形度、帯電極性、帯電量を示す。
Figure 2011145584
尚、個数基準におけるメディアン径(D50)、平均円形度、帯電極性、帯電量は前記の方法で測定して得られた値である。
〈トナーの作製〉
(トナーC1〜C15の作製)
上記で作製したトナー粒子Cとクリーニング助剤を表3に示すような配合量で配合し、「ヘンシェルミキサ」(三井三池鉱業社製)を用い、20℃、50%RHの環境で、周速40m/sで5分間混合して「トナーC1〜C15」を作製した。
表3に、トナー粒子Cの個数基準におけるメディアン径(D50)と平均円形度と配合量、クリーニング助剤の個数基準におけるメディアン径(D50)と平均円形度と配合量、帯電量比(クリーニング助剤の帯電量/トナー粒子C×100)を示す。
Figure 2011145584
(トナーM1〜M15の作製)
トナーC1〜C15の作製で用いたトナー粒子C1〜C5を、トナー粒子M1〜M5に変更した以外は同様にして「トナーM1〜M15の作製」を作製した。
(トナーY1〜Y15の作製)
トナーC1〜C15の作製で用いたトナー粒子C1〜C5を、トナー粒子Y1〜Y5に変更した以外は同様にして「トナーY1〜Y15の作製」を作製した。
(トナーK1〜K15の作製)
トナーC1〜C15の作製で用いたトナー粒子C1〜C5を、トナー粒子K1〜K5に変更した以外は同様にして「トナーK1〜K15の作製」を作製した。
〈現像剤の調製〉
粒径80μmの樹脂コートフェライトキャリア100質量部に、上記で作製した各トナー5質量部を「ヘンシェルミキサ」(三井三池化工機社製)で混合し、「現像剤C1〜C15」、「現像剤M1〜M15」、「現像剤Y1〜Y15」、「現像剤K1〜K15」を調製した。
〈感光体の作製〉
(感光体1の作製)
下記の手順により、保護層を有する「感光体1」を作製した。
〈支持体〉
支持体として、円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工後、洗浄したものを準備した。
〈中間層〉
バインダー:ポリアミド樹脂「CM8000」(東レ社製) 1質量部
無機粒子:酸化チタン(数平均一次粒径35nm) 3質量部
溶媒:メタノール 10質量部
上記組成物を混合し、分散機としてサンドミルを用い、バッチ式で10時間の分散を行い、その後、溶媒にて二倍に希釈し、「中間層用塗布液」を作製した。
上記塗布液を前記支持体上に塗布、その後乾燥して、膜厚1μmの「中間層」を形成した。
〈電荷発生層:CGL〉
電荷発生物質(CGM):Y型チタニルフタロシアニン(Cu−Kα線によるX線回折においてブラッグ角(2θ±0.2)27.3°に最大ピークを有するチタニルフタロシアニン) 24質量部
バインダー:ポリビニルブチラール樹脂「エスレックBL−1」(積水化学社製)
12質量部
溶媒:2−ブタノン/シクロヘキサノン=4/1(vol/vol) 300質量部
上記組成物を混合し、サンドミルを用いて分散し、「電荷発生層用塗布液」を調製した。この塗布液を中間層の上に浸漬塗布法で塗布、その後乾燥してし、膜厚0.5μmの「電荷発生層」を形成した。
〈電荷輸送層:CTL〉
電荷輸送物質(4,4′−ジメチル−4″−(α−フェニルスチリル)トリフェニルアミン) 225質量部
バインダー:ポリカーボネート「Z300」(三菱ガス化学社製) 300質量部
溶媒:テトラヒドロフラン/トルエン=4/1(vol/vol) 2000質量部
レベリング剤:シリコーンオイル「KF−50」(信越化学社製) 1質量部
上記組成物を混合し、溶解して「電荷輸送層塗布液」を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、110℃、70分の乾燥を行い、膜厚20μmの「電荷輸送層」を形成した。
〈保護層:OCL〉
無機微粒子(数平均一次粒径0.03μmのシリカ粒子をヘキサメチルジシラザンで表面処理したもの) 60質量部
電荷輸送物質(4,4′−ジメチル−4″−(α−フェニルスチリル)トリフェニルアミン) 150質量部
バインダー:ポリカーボネート「Z300」(三菱ガス化学社製) 300質量部
酸化防止剤(ジブチルヒドロキシトルエン) 12質量部
溶媒:テトラヒドロフラン 3000質量部
レベリング剤:シリコーンオイル「KF−54」(信越化学社製) 0.3質量部
上記組成物を混合し、循環式超音波分散ろ過機「GSD1200RFCVP」(ギンセン社製)を用いて下記条件で分散処理を行い、「保護層用塗布液」を調製した。
〈分散処理条件〉
出力:600W
周波数:19.6kHz
振幅:30μm
循環ポンプ流量:50リットル/時間
分散時間:6時間
フィルタメッシュ:17μm
ろ過面径:φ70
ろ過フィルタ:2μmリジメッシュSUSフィルタ
この塗布液を円形スライドホッパー型塗布機に投入し、前記電荷輸送層上に塗布し、110℃の温度で70分の乾燥処理を行い、膜厚5.0μmの「保護層」を形成することにより、「感光体1」を作製した。
(感光体2の作製)
感光体1の作製において、保護層を設けなかったものを「感光体2」とする。
《評価》
評価用画像形成装置として、市販の画像形成装置「bizhub C6500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)に、図3に示すパッチ像の光学式センサ、図6の(a)に示す二次転写部材をクリーニングするクリーニング手段を取り付けたものを準備した。
〈すじ状欠陥〉
(低印字率画像をプリント時のすじ状欠陥)
上記画像形成装置に、上記で作製、調製した各色トナー(トナーC、トナーM、トナーY、トナーK)、各色現像剤、感光体を順次装填し、20℃、50%RHのプリント環境で、印字率1%の文字部画像をA4判の上質紙に10万枚プリントした。
尚、パッチ像の大きさは4色とも294mm(長さ)×10mm(幅)とし、パッチ像の形成は100枚プリント毎に行った。パッチ像トナーは、中間転写体から二次転写部材に転写させるように設定した。
すじ状欠陥は、プリント初期(1000枚目)と10万枚プリント修了後、20℃、50%RHのプリント環境で白紙をプリントし、プリント上に発生したすじ状欠陥の程度を目視で観察し、評価した。
評価基準
◎:プリントにすじ状欠陥が見られず良好
○:プリントにすじ状欠陥がやや見られるが実用上問題なし
×:プリントにすじ状欠陥が見られ、実用上問題あり。
(高印字率画像をプリント時のすじ状欠陥)
上記画像形成装置に、上記で作製、調製した各色トナー(トナーC、トナーM、トナーY、トナーK)、各色現像剤、感光体を順次装填し、20℃、50%RHのプリント環境で、ベタ画像が70%を占める画像をA4判の上質紙に10万枚プリントした。
尚、パッチ像の大きさは4色とも294mm(長さ)×10mm(幅)とし、パッチ像の形成は100枚プリント毎に行った。パッチ像トナーは、中間転写体から二次転写部材に転写させるように設定した。
すじ状欠陥は、プリント初期(1000枚目)と10万枚プリント修了後、20℃、50%RHのプリント環境で白紙をプリントし、プリント上に発生したすじ状欠陥の程度を目視で観察し、評価した。
評価基準
◎:プリントにすじ状欠陥が見られず良好
○:プリントにすじ状欠陥がやや見られるが実用上問題なし
×:プリントにすじ状欠陥が見られ、実用上問題あり。
〈かぶり〉
クリーニング不良に起因するかぶりは、10万枚プリント修了後、20℃、50%RHのプリント環境で印字率10%の文字画像のプリントとパッチ像を形成した後、白紙をプリントし、文字画像部とパッチ像部に相当する場所のかぶり濃度と、転写材の白紙濃度の差で評価した。転写材の白紙濃度はA4判の20カ所を測定し、その平均値を白紙濃度とする。文字画像部とパッチ像部のかぶり濃度は、文字画像部とパッチ像部に相当する場所を各々4カ所測定し、その平均値をかぶり濃度とする。濃度測定は反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて行った。尚、かぶりは、文字画像部とパッチ像部とも0.006未満を合格とする。
〈画像濃度〉
画像濃度は、10万枚プリント終了後、20℃、50%RHのプリント環境でべた黒画像をプリントし、べた黒画像濃度を反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて12点測定し、その平均濃度で評価した。尚、画像濃度は1.30以上を合格とする。
表4に、評価結果を示す。
Figure 2011145584
表4の評価結果から、本発明の「実施例1〜7」は、全ての評価項目で問題無いことが判る。一方本発明の「比較例1〜9」は評価項目の何れかに問題が有り、本発明の目的を達成できていないことが判る。
1 感光体
2 帯電器
3 露光光学系
4 現像装置
6 中間転写体
7 一次転写ローラ
7A 二次転写ローラ
8 光学式センサ
17 定着装置
190 感光体クリーニング装置
190A 中間転写体クリーニング装置
70 二次転写部材クリーニング装置

Claims (2)

  1. 感光体に画像情報を静電潜像として形成する静電潜像形成工程、静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、トナー像を中間転写体上及び二次転写部材上の何れかに転写する転写工程、感光体上、中間転写体上、及び二次転写部材上のクリーニングされるトナーをクリーニングブレードでクリーニングするクリーニング工程を有する電子写真画像形成方法において、
    前記中間転写体に対向してトナー像濃度を検知するセンサを有し、
    前記トナーがトナー粒子100質量部にクリーニング助剤を0.05質量部以上5.0質量部以下配合したもので、
    前記トナー粒子の個数基準メディアン径(D50)が3.0μm以上8.0μm以下、平均円形度が0.93以上0.99以下であり、
    クリーニング助剤の個数基準メディアン径(D50)がトナー粒子の個数基準メディアン径(D50)の0.15倍以上0.6倍以下、平均円形度が0.70以上0.92以下であり、
    且つ、トナー粒子とクリーニング助剤の帯電極性が同極性であることを特徴とする電子写真画像形成方法。
  2. 前記感光体は、支持体上に感光層、保護層をこの順に積層して形成されたもので、前記保護層が無機粒子を含有していることを特徴とする請求項1に記載の電子写真画像形成方法。
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