JP2020020904A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】像担持体に対してクリーニング部材を強く圧接させた場合であっても、ゴースト画像の発生を抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置1のクリーニング部材81は、像担持体50の周面に圧接されて、像担持体50の周面に残留したトナーTを回収する。トナーTの数平均円形度は0.965以上0.998以下である。トナーTのD50は4.0μm以上7.0μm以下である。像担持体50の周面に対するクリーニング部材81の線圧は10N/m以上40N/m以下である。像担持体50の単層の感光層502が含有する正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMと、電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMとは、式(1)IpHTM≧5.30eV、式(2)IpCGM≧5.30eV、及び式(3)0.09eV≦|IpHTM−IpCGM|≦0.30eVを満たす。【選択図】図2

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、クリーニング部材(例えば、クリーニングブレード)を用いて、像担持体の周面に残留したトナーを回収する。精細な画像を形成するために、粒子径が小さく且つ高い円形度を有するトナーを使用することが望まれている。しかし、このようなトナーは、像担持体の周面とクリーニング部材との間をすり抜け易く、クリーニング不良が発生することがある。クリーニング不良の発生を抑制するために、例えば、像担持体に対して、クリーニング部材を強く圧接させることが検討されている。しかし、クリーニング部材が強く圧接されると、像担持体の周面がクリーニング部材によって強く摩擦され、像担持体に不具合が発生することがある。
像担持体の周面とクリーニング部材との間の摩擦力を低下させるために、例えば、像担持体に潤滑剤を塗布することが検討されている。例えば、特許文献1に記載された画像形成装置は、像担持体の清掃手段より上流側に配置される潤滑剤塗布機構を有する。
特開2000−075752号公報
しかし、特許文献1に記載された画像形成装置は、潤滑剤塗布機構を有する。このため、画像形成装置の構成が複雑になり、製造コストがかかる。また、特許文献1に記載された画像形成装置では、像担持体に対する潤滑剤の塗布ムラが発生することがある。この塗布ムラによってゴースト画像が発生する傾向があることが、本発明者らの検討により判明した。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、像担持体に対してクリーニング部材を強く圧接させた場合であっても、ゴースト画像の発生を抑制できる画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。
本発明の画像形成装置は、像担持体と、クリーニング部材とを備える。前記クリーニング部材は、前記像担持体の周面に圧接されて、前記像担持体の前記周面に残留したトナーを回収する。前記トナーの数平均円形度は、0.965以上0.998以下である。前記トナーの体積中位径は、4.0μm以上7.0μm以下である。前記像担持体の前記周面に対する前記クリーニング部材の線圧は、10N/m以上40N/m以下である。前記像担持体は、導電性基体と、単層の感光層とを備える。前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有する。前記正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMと、前記電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMとは、式(1)、式(2)、及び式(3)を満たす。
IpHTM≧5.30eV ・・・(1)
IpCGM≧5.30eV ・・・(2)
0.09eV≦|IpHTM−IpCGM|≦0.30eV ・・・(3)
本発明の画像形成方法は、像担持体を回転させながら、前記像担持体の周面にクリーニング部材を圧接されて、前記像担持体の前記周面に残留したトナーを回収する工程を含む。前記トナーの数平均円形度は、0.965以上0.998以下である。前記トナーの体積中位径は、4.0μm以上7.0μm以下である。前記像担持体の前記周面に対する前記クリーニング部材の線圧は、10N/m以上40N/m以下である。前記像担持体は、導電性基体と、単層の感光層とを備える。前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有する。前記正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMと、前記電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMとは、式(1)、式(2)、及び式(3)を満たす。
IpHTM≧5.30eV ・・・(1)
IpCGM≧5.30eV ・・・(2)
0.09eV≦|IpHTM−IpCGM|≦0.30eV ・・・(3)
本発明の画像形成装置、及び本発明の画像形成方法によれば、像担持体に対してクリーニング部材を強く圧接させた場合であっても、ゴースト画像の発生を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す断面図である。 図1で示す画像形成装置が備える感光体及びその周辺部を示す図である。 図1で示す画像形成装置が備える感光体の一例を示す部分断面図である。 図1で示す画像形成装置が備える感光体の一例を示す部分断面図である。 図1で示す画像形成装置が備える感光体の一例を示す部分断面図である。 図1で示す画像形成装置が備える一次転写ローラーに対する電源系統を示す図である。 スラスト機構を実施する駆動機構を示す図である。 トナーの体積中位径とトナーの数平均円形度とクリーニングブレードの線圧との関係を示すグラフ図である。
まず、本明細書で用いられる用語について説明する。化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。また、化合物名の後に「系」を付けて重合体名を表す場合には、重合体の繰返し単位が化合物又はその誘導体に由来することを意味する。
以下、ハロゲン原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上5以下のアルキル基、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、炭素原子数1以上3以下のアルキル基、及び炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基は、何ら規定していなければ、各々次の意味である。
ハロゲン原子(ハロゲン基)としては、例えば、フッ素原子(フルオロ基)、塩素原子(クロロ基)、臭素原子(ブロモ基)及びヨウ素原子(ヨード基)が挙げられる。
炭素原子数1以上8以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上5以下のアルキル基、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、及び炭素原子数1以上3以下のアルキル基は、各々、直鎖状又は分枝鎖状で非置換である。炭素原子数1以上8以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、直鎖状又は分枝鎖状のヘキシル基、直鎖状又は分枝鎖状のヘプチル基、及び直鎖状又は分枝鎖状のオクチル基が挙げられる。炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上5以下のアルキル基、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、及び炭素原子数1以上3以下のアルキル基の例は、炭素原子数1以上8以下のアルキル基の例として述べた基のうち、それぞれ炭素原子数1以上6以下の基、炭素原子数1以上5以下の基、炭素原子数1以上4以下の基、及び炭素原子数1以上3以下の基である。
炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基は、直鎖状又は分枝鎖状で非置換である。炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、及びtert−ブトキシ基が挙げられる。以上、本明細書で用いられる用語について説明した。
[画像形成装置]
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。本実施形態において、X軸、Y軸、及びZ軸は互いに直交し、X軸及びY軸は水平面に平行であり、Z軸は鉛直線に平行である。
まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置1の概要について説明する。本実施形態に係る画像形成装置1は、フルカラープリンターである。画像形成装置1は、給送部10、搬送部20、画像形成部30、トナー供給部60、及び排出部70を備える。
給送部10は、複数のシートPを収容するカセット11を含む。給送部10は、カセット11から搬送部20へシートPを給送する。シートPは、例えば、紙製又は合成樹脂製である。搬送部20は画像形成部30にシートPを搬送する。
画像形成部30は、露光装置31、マゼンタユニット(以下、Mユニット)32M、シアンユニット(以下、Cユニット)32C、イエローユニット(以下、Yユニット)32Y、ブラックユニット(以下、BKユニット)32BK、転写ベルト33、二次転写ローラー34、及び定着装置35を含む。Mユニット32M、Cユニット32C、Yユニット32Y、及びBKユニット32BKの各々は、感光体50、帯電ローラー51、現像ローラー52、一次転写ローラー53、除電ランプ54、及びクリーナー55を含む。
露光装置31は、画像データに基づく光をMユニット32M〜BKユニット32BKの各々に照射し、Mユニット32M〜BKユニット32BKの各々に静電潜像を形成する。Mユニット32Mは、静電潜像に基づきマゼンタ色のトナー像を形成する。Cユニット32Cは、静電潜像に基づきシアン色のトナー像を形成する。Yユニット32Yは静電潜像に基づきイエロー色のトナー像を形成する。BKユニット32BKは、静電潜像に基づきブラック色のトナー像を形成する。
感光体50は、ドラム状である。感光体50は、回転軸の回りに回転する。帯電ローラー51は感光体50の周面を帯電する。露光装置31は、帯電された感光体50の周面を露光して、感光体50の周面に静電潜像を形成する。現像ローラー52は、トナーTを担持したキャリアCAを磁力により引き付けて、担持する。現像ローラー52に現像バイアス(現像電圧)が印加されることで、現像ローラー52及び感光体50の周面の電位の間に電位差が生じ、感光体50の周面に形成された静電潜像にトナーTが移動して付着する。このように現像ローラー52は、静電潜像にトナーTを付着させて、静電潜像をトナー像に現像する。これにより、感光体50の周面にトナー像が形成される。一次転写ローラー53は、感光体50の周面に形成されたトナー像を転写ベルト33の外表面に一次転写する。転写ベルト33の外表面には、4色のトナー像が重畳して一次転写される。4色のトナー像は、マゼンタ色のトナー像、シアン色のトナー像、イエロー色のトナー像、及びブラック色のトナー像である。一次転写により、転写ベルト33の外表面に、カラートナー像が形成される。二次転写ローラー34は、転写ベルト33の外表面に形成されたカラートナー像をシートPに二次転写する。定着装置35はシートPを加熱及び加圧して、カラートナー像をシートPに定着させる。カラートナー像が定着されたシートPは、排出部70に排出される。一次転写後に、Mユニット32M〜BKユニット32BKの各々に含まれる除電ランプ54は、感光体50の周面を除電する。除電後に、クリーナー55は、感光体50の周面に残留しているトナーTを回収する。
トナー供給部60は、マゼンタ色のトナーTを収容するカートリッジ60M、シアン色のトナーTを収容するカートリッジ60C、イエロー色のトナーTを収容するカートリッジ60Y、及びブラック色のトナーTを収容するカートリッジ60BKを含む。カートリッジ60M、カートリッジ60C、カートリッジ60Y、及びカートリッジ60BKは、それぞれ、Mユニット32M、Cユニット32C、Yユニット32Y、及びBKユニット32BKの現像ローラー52にトナーTを供給する。
なお、帯電ローラー51は帯電装置に相当する。現像ローラー52は現像装置に相当する。一次転写ローラー53は一次転写装置に相当する。二次転写ローラー34は二次転写装置に相当する。除電ランプ54は除電装置に相当する。クリーナー55はクリーニング装置に相当する。シートPは記録媒体に相当する。
次に、図2を参照して、本実施形態に係る画像形成装置1を更に説明する。図2は、感光体50及びその周辺部を示す。本実施形態に係る画像形成装置1は、像担持体に相当する感光体50と、クリーニング部材に相当するクリーニングブレード81とを備える。クリーニングブレード81は、感光体50の周面に圧接されて、感光体50の周面に残留したトナーTを回収する。トナーTの数平均円形度は、0.965以上0.998以下である。トナーTの体積中位径(以下、D50と記載する)は、4.0μm以上7.0μm以下である。なお、トナーTのD50は、粒度分布測定装置を用いて体積基準で測定されたトナーTの粒子径の50%積算径である。
既に述べた範囲の数平均円形度及びD50を有するトナーTは、小さい粒子径を有し、且つ高い円形度を有している。このようなトナーTは、感光体50の周面とクリーニングブレード81との間をすり抜け易く、クリーニング不良が発生することがある。そこで、本実施形態に係る画像形成装置1では、感光体50の周面に対するクリーニングブレード81の線圧が、10N/m以上40N/m以下に設定される。このような範囲の線圧で感光体50に対してクリーニングブレード81を強く圧接させることにより、感光体50の周面とクリーニングブレード81との間の隙間をなくす又は極めて小さくすることができる。これにより、既に述べた範囲の数平均円形度及びD50を有するトナーTを用いた場合であっても、実使用できる程度以上のクリーニング性を確保できる。
しかし、感光体50の周面に対するクリーニングブレード81の線圧を高くする(例えば、線圧が10N/m以上40N/m以下である)と、ゴースト画像が発生する傾向があることが、本発明者らの検討により判明した。ゴースト画像は、感光体50の前周回で形成された画像が、残像として出力画像(シートPに形成される画像)に再び現れる現象である。例えば、感光層502への電荷の注入性が変化すること、感光層502の内部に残留電荷が存在すること、及び感光層502上のトナー像の有無により転写電流の流れ込みが不均一になることといった原因により、感光体50の周面の帯電が不均一になりゴースト画像が発生する。
また、積層の感光層を有する感光体と比較して、単層の感光層502を有する感光体50を備える場合に、ゴースト画像の発生が顕著となることが、本発明者らの検討により判明した。単層の感光層502は、比較的厚い。感光層502が厚い程、電荷発生剤から発生した電子及び正孔が電子輸送剤及び正孔輸送剤によって輸送される間に、感光層502内の残留電荷によって電子及び正孔がトラップされ易くなる。トラップされた電子及び正孔によって、感光体50を均一に帯電することができず、ゴースト画像が発生する。更に、単層の感光層502を備える感光体50においては、クリーニングブレード81によって感光層502が摩擦される程、ゴースト画像が発生する度合いも大きくなることが、本発明者らの検討により判明した。
そこで、本発明者らは、感光体50の周面に対するクリーニングブレード81の線圧が高く(例えば、線圧が10N/m以上40N/m以下であり)且つ感光体50が単層の感光層502を備える場合であっても、ゴースト画像の発生を抑制できる感光体50を鋭意検討した。そして、感光体50が後述する式(1)、式(2)、及び式(3)を満たすことにより、クリーニングブレード81の線圧が10N/m以上40N/m以下である場合であっても、ゴースト画像の発生を抑制できることを見出した。
<感光体>
以下、図3〜図5を参照して、画像形成装置1が備える感光体50について説明する。図3〜図5は、各々、感光体50の部分断面図の一例を示す。感光体50は、例えば、OPC(有機感光体:Organic Photoconductor)ドラムである。
図3に示すように、感光体50は、例えば、導電性基体501と感光層502とを備える。感光層502は単層(一層)である。感光体50は、単層の感光層502を備える単層型電子写真感光体である。感光層502の厚さは、特に限定されないが、5μm以上100μm以下であることが好ましく、10μm以上50μm以下であることがより好ましい。
図4に示すように、感光体50は、導電性基体501と、感光層502と、中間層503(下引き層)とを備えていてもよい。中間層503は、導電性基体501と感光層502との間に設けられる。図3に示すように、感光層502は導電性基体501上に直接設けられてもよい。或いは、図4に示すように、感光層502は導電性基体501上に中間層503を介して設けられてもよい。中間層503は、一層であってもよく、複数の層であってもよい。
図5に示すように、感光体50は、導電性基体501と、感光層502と、保護層504とを備えてもよい。保護層504は、感光層502上に設けられる。保護層504は、一層であってもよく、複数の層であってもよい。
感光層502は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有する。感光体50に含有される正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMと、電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMとは、下記式(1)、式(2)、及び式(3)を満たす。
IpHTM≧5.30eV ・・・(1)
IpCGM≧5.30eV ・・・(2)
0.09eV≦|IpHTM−IpCGM|≦0.30eV ・・・(3)
式(1)中のIpHTM、及び式(2)中のIpCGMは、各々、正の値である。式(3)中の|IpHTM−IpCGM|は、正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMと、電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMとの差の絶対値を示す。
ここで、ゴースト画像が発生する一因として、感光体50の感光層502への電荷の注入性が変化することが挙げられる。本発明者らは、クリーニングブレード81によって感光体50の周面が摺擦されることで、感光層502への電荷の注入性が所望値以下に低下することを見出した。そして、式(1)を満たして正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMを高くすること、式(2)を満たして電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMを高くすること、及び式(3)を満たして電荷発生剤と正孔輸送剤との間の電荷の受け渡しをスムーズにすることで、クリーニングブレード81の摺擦による電荷の注入性が所望値以下に低下することを抑制できることを、本発明者らは見出した。電荷の注入性が所望値以下に低下することが抑制されることで、本実施形態に係る画像形成装置1は、感光体50に対してクリーニングブレード81を強く圧接させた場合(例えば、10N/m以上40N/m以下の線圧で圧接させた場合)であっても、ゴースト画像の発生を抑制できる。なお、正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMと、電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMとは、実施例に記載の方法により測定できる。
式(1)に関し、ゴースト画像の発生を抑制するためには、正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMは、5.40eV以上であることが好ましく、5.50eV以上であることがより好ましく、5.55eV以上であることが更に好ましく、5.60eV以上であることが特に好ましい。正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMの上限は特に限定されないが、例えば、6.00eV以下とすることができる。
式(2)に関し、ゴースト画像の発生を抑制するためには、電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMは、5.40eV以上であることが好ましい。電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMは、特に限定されないが、例えば、6.00eV以下とすることができる。
式(3)に関し、ゴースト画像の発生を抑制するためには、値|IpHTM−IpCGM|が、0.05以上であることが好ましく、0.10以上であることがより好ましく、0.15以上であることが更に好ましい。
感光体50の周面の表面摩擦係数は、0.20以上0.80以下であることが好ましく、0.20以上0.60以下であることがより好ましく、0.20以上0.58以下であることが更に好ましい。感光体50の周面の表面摩擦係数が0.80以下であると、感光体50の周面に対するトナーTの付着力が低下して、クリーニング不良の発生を更に抑制できる。また、感光体50の周面の表面摩擦係数が0.80以下であると、感光体50の周面に対するクリーニングブレード81の摩擦力が低減し、感光体50の感光層502の摩耗を更に抑制できる。感光体50の周面の表面摩擦係数の下限は特に限定されないが、例えば、0.20以上とすることができる。感光体50の周面の摩擦係数は、実施例に記載の方法により測定できる。
良好な画質の出力画像を得るためには、感光体50の周面の露光後電位は、+50V以上+300V以下であることが好ましく、+80V以上+200V以下であることがより好ましい。露光後電位は、感光体50の周面のうち、露光装置31によって露光された領域の電位である。露光後電位は、露光後で且つ現像前に測定される。感光体50の露光後電位は、実施例に記載の方法により測定できる。
感光層502のマルテンス硬度は、150N/mm2以上であることが好ましく、180N/mm2以上であることがより好ましく、200N/mm2以上であることが更に好ましく、220N/mm2以上であることが一層好ましい。感光層502のマルテンス硬度が150N/mm2以上であると、感光層502の摩耗量が低減し、感光体50の耐摩耗性が向上する。感光層502のマルテンス硬度の上限は、特に限定されないが、例えば、250N/mm2以下とすることができる。感光層502のマルテンス硬度は、実施例に記載の方法により測定できる。
感光層502は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有する。感光層502は、必要に応じて、添加剤を更に含有してもよい。以下、電荷発生剤、正孔輸送剤、電子輸送剤、バインダー樹脂、添加剤、及び材料の好適な組み合わせについて説明する。
(電荷発生剤)
電荷発生剤は、式(2)を満たす限り、特に限定されない。電荷発生剤としては、例えば、フタロシアニン系顔料、ペリレン系顔料、ビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、無機光導電材料(例えば、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム又はアモルファスシリコン)の粉末、ピリリウム顔料、アンサンスロン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料及びキナクリドン系顔料が挙げられる。感光層502は、1種の電荷発生剤のみを含有してもよいし、2種以上の電荷発生剤を含有してもよい。
ゴースト画像の発生を抑制するために、式(2)を満たすフタロシアニン系顔料としては、チタニルフタロシアニン、又はクロロインジウムフタロシアニンが好ましい。
チタニルフタロシアニンは結晶構造を有していてもよい。チタニルフタロシアニンの結晶としては、例えば、チタニルフタロシアニンのα型、β型及びY型結晶(以下、α型、β型及びY型チタニルフタロシアニンと記載することがある)が挙げられる。チタニルフタロシアニンとしては、Y型チタニルフタロシアニンが好ましい。
Y型チタニルフタロシアニンは、CuKα特性X線回折スペクトルにおいて、例えば、ブラッグ角(2θ±0.2°)の27.2°に主ピークを有する。CuKα特性X線回折スペクトルにおける主ピークとは、ブラッグ角(2θ±0.2°)が3°以上40°以下である範囲において、1番目又は2番目に大きな強度を有するピークである。
CuKα特性X線回折スペクトルの測定方法の一例について説明する。試料(チタニルフタロシアニン)をX線回折装置(例えば、株式会社リガク製「RINT(登録商標)1100」)のサンプルホルダーに充填して、X線管球Cu、管電圧40kV、管電流30mA、かつCuKα特性X線の波長1.542Åの条件で、X線回折スペクトルを測定する。測定範囲(2θ)は、例えば3°以上40°以下(スタート角3°、ストップ角40°)であり、走査速度は、例えば10°/分である。
Y型チタニルフタロシアニンは、示差走査熱量分析(DSC)スペクトルにおける熱特性によって、例えば、下記(A)〜(C)に示す3種類に分類される。
(A)示差走査熱量分析スペクトルにおいて、吸着水の気化に伴うピーク以外に50℃以上270℃以下の範囲にピークを有するY型チタニルフタロシアニン。
(B)示差走査熱量分析スペクトルにおいて、吸着水の気化に伴うピーク以外に50℃以上400℃以下の範囲にピークを有しないY型チタニルフタロシアニン。
(C)示差走査熱量分析スペクトルにおいて、吸着水の気化に伴うピーク以外に50℃以上270℃以下の範囲にピークを有さず、270℃以上400℃以下の範囲にピークを有するY型チタニルフタロシアニン。
Y型チタニルフタロシアニンとしては、示差走査熱量分析スペクトルにおいて、吸着水の気化に伴うピーク以外に50℃以上270℃以下の範囲にピークを有さず、270℃以上400℃以下の範囲にピークを有するものがより好ましい。このようなピークを有するY型チタニルフタロシアニンとしては、270℃以上400℃以下の範囲に一つのピークを有するものが好ましく、296℃に一つのピークを有するものがより好ましい。
示差走査熱量分析スペクトルの測定方法の一例について説明する。サンプルパンに試料(チタニルフタロシアニン)を載せて、示差走査熱量計(例えば、株式会社リガク製「TAS−200型 DSC8230D」)を用いて、示差走査熱量分析スペクトルを測定する。測定範囲は、例えば40℃以上400℃以下である。昇温速度は、例えば20℃/分である。
電荷発生剤の含有率は、感光層502の質量に対して、0.0質量%より大きく1.0質量%以下であることが好ましい。
(正孔輸送剤)
正孔輸送剤は、式(1)を満たす限り、特に限定されない。正孔輸送剤としては、例えば、含窒素環式化合物及び縮合多環式化合物が挙げられる。含窒素環式化合物及び縮合多環式化合物としては、例えば、トリフェニルアミン誘導体;ジアミン誘導体(より具体的には、N,N,N’,N’−テトラフェニルベンジジン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルフェニレンジアミン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルナフチレンジアミン誘導体、ジ(アミノフェニルエテニル)ベンゼン誘導体、N,N,N’,N’−テトラフェニルフェナントリレンジアミン誘導体等);オキサジアゾール系化合物(より具体的には、2,5−ジ(4−メチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等);スチリル系化合物(より具体的には、9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセン等);カルバゾール系化合物(より具体的には、ポリビニルカルバゾール等);有機ポリシラン化合物;ピラゾリン系化合物(より具体的には、1−フェニル−3−(p−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン等);ヒドラゾン系化合物;インドール系化合物;オキサゾール系化合物;イソオキサゾール系化合物;チアゾール系化合物;チアジアゾール系化合物;イミダゾール系化合物;ピラゾール系化合物;及びトリアゾール系化合物が挙げられる。感光層502は、1種の正孔輸送剤のみを含有してもよく、2種以上の正孔輸送剤を含有してもよい。
ゴースト画像の発生を抑制するために、正孔輸送剤の好適な例としては、一般式(10)及び一般式(11)で表される化合物(以下、それぞれを正孔輸送剤(10)及び(11)と記載することがある)が挙げられる。
Figure 2020020904
一般式(10)中、R13〜R15は、各々独立に、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表す。m及びnは、各々独立に、1以上3以下の整数を表す。p及びrは、各々独立に、0又は1を表す。qは、0以上2以下の整数を表す。qが2を表す場合、2個のR14は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
一般式(10)中、R14としては、炭素原子数1以上4以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、又はn−ブチル基がより好ましい。qは、1又は2を表すことが好ましい。p及びrは、0を表すことが好ましい。m及びnは、1又は2を表すことが好ましい。
正孔輸送剤(10)の好適な例としては、化学式(10−1)、化学式(10−2)、及び化学式(10−3)で表される化合物(以下、それぞれを正孔輸送剤(10−1)、正孔輸送剤(10−2)、及び正孔輸送剤(10−3)と記載することがある)が挙げられる。
Figure 2020020904
Figure 2020020904
一般式(11)中、R16〜R19は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表す。e、f、g及びhは、各々独立に、0以上5以下の整数を表す。eが2以上5以下の整数を表す場合、複数のR16は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。fが2以上5以下の整数を表す場合、複数のR17は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。gが2以上5以下の整数を表す場合、複数のR18は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。hが2以上5以下の整数を表す場合、複数のR19は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
一般式(11)中、R16〜R19は、炭素原子数1以上3以下のアルキル基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがより好ましい。e、f、g及びhは、各々独立に、0又は1を表すことが好ましい。e、f、及びgが1を表し、hが0を表すことがより好ましい。
正孔輸送剤(11)の好適な例としては、化学式(11−1)で表される化合物(以下、正孔輸送剤(11−1)と記載することがある)が挙げられる。
Figure 2020020904
正孔輸送剤の含有率は、感光層502の質量に対して、0.0質量%より大きく35.0質量%以下であることが好ましく、10.0質量%以上30.0質量%以下であることがより好ましい。
(電子輸送剤)
電子輸送剤としては、例えば、キノン系化合物、ジイミド系化合物、ヒドラゾン系化合物、マロノニトリル系化合物、チオピラン系化合物、トリニトロチオキサントン系化合物、3,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン系化合物、ジニトロアントラセン系化合物、ジニトロアクリジン系化合物、テトラシアノエチレン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、ジニトロベンゼン、ジニトロアクリジン、無水コハク酸、無水マレイン酸及びジブロモ無水マレイン酸が挙げられる。キノン系化合物としては、例えば、ジフェノキノン系化合物、アゾキノン系化合物、アントラキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、ニトロアントラキノン系化合物、及びジニトロアントラキノン系化合物が挙げられる。感光層502は、1種の電子輸送剤のみを含有してもよく、2種以上の電子輸送剤を含有してもよい。
ゴースト画像の発生を抑制するために、電子輸送剤の好適な例としては、一般式(1)、一般式(2)、及び一般式(3)で表される化合物(以下、それぞれを電子輸送剤(1)、(2)、及び(3)と記載することがある)が挙げられる。
Figure 2020020904
一般式(1)〜(3)中、R1〜R4及びR9〜R12は、各々独立に、炭素原子数1以上8以下のアルキル基を表す。R5〜R8は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又はハロゲン原子を表す。
一般式(1)〜(3)中、R1〜R4及びR9〜R12が表す炭素原子数1以上8以下のアルキル基としては、炭素原子数1以上5以下のアルキル基が好ましく、メチル基、tert−ブチル基、又は1,1−ジメチルプロピル基が更に好ましい。R5〜R8としては、水素原子が好ましい。
電子輸送剤(1)としては、化学式(1−1)で表される化合物(以下、電子輸送剤(1−1)と記載することがある)が好ましい。電子輸送剤(2)としては、化学式(2−1)で表される化合物(以下、電子輸送剤(2−1)と記載することがある)が好ましい。電子輸送剤(3)としては、化学式(3−1)で表される化合物(以下、電子輸送剤(3−1)と記載することがある)が好ましい。
Figure 2020020904
Figure 2020020904
ゴースト画像の発生を抑制するためには、感光層502は、電子輸送剤として、電子輸送剤(1)及び電子輸送剤(2)のうちの少なくとも1種を含有することが好ましく、電子輸送剤(1)及び電子輸送剤(2)のうちの2種を含有することがより好ましい。
ゴースト画像の発生を抑制するためには、感光層502は、電子輸送剤として、電子輸送剤(1−1)及び電子輸送剤(2−1)のうちの少なくとも1種を含有することが好ましく、電子輸送剤(1−1)及び電子輸送剤(2−1)の2種を含有することがより好ましい。
電子輸送剤の含有率は、感光層502の質量に対して、5.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましく、20.0質量%以上30.0質量%以下であることがより好ましい。感光層502が2種以上の電子輸送剤を含有する場合には、電子輸送剤の含有率は、2種以上の電子輸送剤の合計含有率である。
(バインダー樹脂)
バインダー樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル酸重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリエーテル樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、及びメラミン樹脂が挙げられる。光硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ化合物のアクリル酸付加物、及びウレタン化合物のアクリル酸付加物が挙げられる。感光層502は、1種のバインダー樹脂のみを含有してもよく、2種以上のバインダー樹脂を含有してもよい。
ゴースト画像の発生を抑制するためには、バインダー樹脂は、一般式(20)で表される繰り返し単位を有するポリアリレート樹脂(以下、ポリアリレート樹脂(20)と記載することがある)を含むことが好ましい。
Figure 2020020904
一般式(20)中、R20及びR21は、各々独立に、水素原子又は炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表す。R22及びR23は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又はフェニル基を表す。R22及びR23は、互いに結合して一般式(W)で表される2価の基を表してもよい。Yは、化学式(Y1)、(Y2)、(Y3)、(Y4)、(Y5)又は(Y6)で表される2価の基を表す。
Figure 2020020904
一般式(W)中、tは、1以上3以下の整数を表す。*は、結合手を表す。詳しくは、一般式(W)中の*は、一般式(20)中のYが結合している炭素原子に対する結合手を表す。
Figure 2020020904
一般式(20)中、R20及びR21としては、炭素原子数1以上4以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。R22及びR23は、互いに結合して一般式(W)で表される2価の基を表すことが好ましい。Yとしては、化学式(Y1)又は(Y3)で表される2価の基が好ましい。一般式(W)中、tとしては、2が好ましい。
ポリアリレート樹脂(20)は、一般式(20)で表される繰り返し単位のみを有していることが好ましいが、他の繰り返し単位を更に有していてもよい。ポリアリレート樹脂(20)中の繰り返し単位の総数に対する、一般式(20)で表される繰り返し単位の数の比率(モル分率)は、0.80以上であることが好ましく、0.90以上であることがより好ましく、1,00であることが更に好ましい。ポリアリレート樹脂(20)は、1種の一般式(20)で表される繰り返し単位のみを有していてもよく、2種以上(例えば、2種)の一般式(20)で表される繰り返し単位を有していてもよい。
なお、本願明細書において、ポリアリレート樹脂(20)中の繰り返し単位の総数に対する一般式(20)で表される繰り返し単位の数の比率(モル分率)は、1本の樹脂鎖から得られる値ではなく、感光層502に含有されるポリアリレート樹脂(20)全体(複数の樹脂鎖)から得られる数平均値である。このモル分率は、例えばプロトン核磁気共鳴分光計を用いてポリアリレート樹脂(20)の1H−NMRスペクトルを測定し、得られた1H−NMRスペクトルから算出することができる。
一般式(20)で表される繰り返し単位の好適な例としては、化学式(20−a)及び化学式(20−b)で表される繰り返し単位(以下、それぞれを繰り返し単位(20−a)及び(20−b)と記載することがある)が挙げられる。繰り返し単位(20−a)及び(20−b)のうち少なくとも一方を有することが好ましく、繰り返し単位(20−a)及び(20−b)の両方を有することがより好ましい。
Figure 2020020904
ポリアリレート樹脂(20)が繰り返し単位(20−a)及び(20−b)の両方を有する場合、繰り返し単位(20−a)及び(20−b)の配列は特に限定されない。繰り返し単位(20−a)及び(20−b)を有するポリアリレート樹脂(20)は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、周期的共重合体、及び交互共重合体の何れであってもよい。
ポリアリレート樹脂(20)が繰り返し単位(20−a)及び(20−b)の両方を有する場合、ポリアリレート樹脂(20)の好適な例としては、一般式(20−1)で表されるポリアリレート樹脂が挙げられる。
Figure 2020020904
一般式(20−1)中、uとvとの和は100である。uは30以上70以下の数である。
uは、40以上60以下の数であることが好ましく、45以上55以下の数であることが更に好ましく、49以上51以下の数であることが一層好ましく、50であることが特に好ましい。なお、uは、ポリアリレート樹脂(20)が有する繰り返し単位(20−a)の数と繰り返し単位(20−b)の数との合計に対する、繰り返し単位(20−a)の数の百分率を示す。vは、ポリアリレート樹脂(20)が有する繰り返し単位(20−a)の数と繰り返し単位(20−b)の数との合計に対する、繰り返し単位(20−b)の数の百分率を示す。一般式(20−1)で表されるポリアリレート樹脂の好適な例としては、一般式(20−1a)で表されるポリアリレート樹脂が挙げられる。
Figure 2020020904
ポリアリレート樹脂(20)は、化学式(Z)で表される末端基を有していてもよい。化学式(Z)中、*は、結合手を表す。詳しくは、化学式(Z)中の*は、主鎖に対する結合手を表す。ポリアリレート樹脂(20)が繰り返し単位(20−a)と繰り返し単位(20−b)と化学式(Z)で表される末端基とを有する場合、この末端基は、繰り返し単位(20−a)に結合していてもよく、繰り返し単位(20−b)に結合していてもよい。
Figure 2020020904
ゴースト画像の発生を抑制するためには、ポリアリレート樹脂(20)は、一般式(20−1)で表される主鎖と、化学式(Z)で表される末端基とを有するポリアリレート樹脂を含むことが好ましい。ポリアリレート樹脂(20)は、一般式(20−1a)で表される主鎖と、化学式(Z)で表される末端基とを有するポリアリレート樹脂を含むことがより好ましい。
バインダー樹脂の粘度平均分子量は、10,000以上であることが好ましく、20,000以上であることがより好ましく、30,000以上であることが更に好ましく、50,000以上であることが一層好ましく、55,000以上であることが特に好ましい。バインダー樹脂の粘度平均分子量が10,000以上であると、感光体50の耐摩耗性が向上する傾向がある。一方、バインダー樹脂の粘度平均分子量は、80,000以下であることが好ましく、70,000以下であることがより好ましい。バインダー樹脂の粘度平均分子量が80,000以下であると、バインダー樹脂が感光層形成用の溶剤に溶解し易くなり、感光層502の形成が容易になる傾向がある。
バインダー樹脂の含有率は、感光層502の質量に対して、30.0質量%以上70.0質量%以下であることが好ましく、40.0質量%以上60.0質量%以下であることがより好ましい。
(添加剤)
任意成分である添加剤としては、例えば、劣化防止剤(より具体的には、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、消光剤、紫外線吸収剤等)、軟化剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、ドナー、界面活性剤、及びレベリング剤が挙げられる。添加剤を感光層502に添加する場合、これらの添加剤の1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(材料の組み合わせ)
ゴースト画像の発生を抑制するためには、電荷発生剤がY型チタニルフタロシアニンを含み、正孔輸送剤が正孔輸送剤(10−1)、正孔輸送剤(10−2)、正孔輸送剤(10−3)、又は正孔輸送剤(11−1)を含む組み合わせが好ましい。同じ理由から、電荷発生剤がクロロインジウムフタロシアニンを含み、正孔輸送剤が正孔輸送剤(10−2)、正孔輸送剤(10−3)、又は正孔輸送剤(11−1)を含む組み合わせが好ましい。つまり、表1に示す組み合わせ例(C−1)〜(C−7)の何れかであることが好ましい。
Figure 2020020904
表1中、「HTM」は正孔輸送剤を示し、「CGM」は電荷発生剤を示し、「InClPc」はクロロインジウムフタロシアニンを示し、「Y−TiOPc」はY型チタニルフタロシアニンを示す。表1で示されるY型チタニルフタロシアニンは、示差走査熱量分析スペクトルにおいて、吸着水の気化に伴うピーク以外に50℃以上270℃以下の範囲にピークを有さず、270℃以上400℃以下の範囲にピーク(具体的には、296℃に1つのピーク)を有しているY型チタニルフタロシアニンであることが好ましい。
ゴースト画像の発生を抑制するためには、電荷発生剤及び正孔輸送剤が組み合わせ例(C−1)〜(C−7)の何れかであり、電子輸送剤が電子輸送剤(1−1)及び(2−1)の両方を含むことが好ましい。
ゴースト画像の発生を抑制するためには、電荷発生剤及び正孔輸送剤が組み合わせ例(C−1)〜(C−7)の何れかであり、バインダー樹脂が一般式(20−1)で表される主鎖と化学式(Z)で表される末端基とを有するポリアリレート樹脂を含むことが好ましい。同じ理由から、電荷発生剤及び正孔輸送剤が組み合わせ例(C−1)〜(C−7)の何れかであり、バインダー樹脂が一般式(20−1a)で表される主鎖と化学式(Z)で表される末端基とを有するポリアリレート樹脂を含むことがより好ましい。
ゴースト画像の発生を抑制するためには、電荷発生剤及び正孔輸送剤が組み合わせ例(C−1)〜(C−7)の何れかであり、バインダー樹脂が一般式(20−1)で表される主鎖と化学式(Z)で表される末端基とを有するポリアリレート樹脂を含み、電子輸送剤が電子輸送剤(1−1)及び(2−1)の両方を含むことが好ましい。同じ理由から、電荷発生剤及び正孔輸送剤が組み合わせ例(C−1)〜(C−7)の何れかであり、バインダー樹脂が一般式(20−1a)で表される主鎖と化学式(Z)で表される末端基とを有するポリアリレート樹脂を含み、電子輸送剤が電子輸送剤(1−1)及び(2−1)の両方を含むことがより好ましい。
(中間層)
中間層503は、例えば、無機粒子、及び中間層503に用いられる樹脂(中間層用樹脂)を含有する。中間層503を介在させると、リークを抑制し得る程度の絶縁状態を維持しつつ、感光体50を露光した時に発生する電流の流れを円滑にして、電気抵抗の上昇を抑えることができる。
無機粒子としては、例えば、金属(より具体的には、アルミニウム、鉄、銅等)の粒子、金属酸化物(より具体的には、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化亜鉛等)の粒子、及び非金属酸化物(より具体的には、シリカ等)の粒子が挙げられる。これらの無機粒子は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、無機粒子は、表面処理が施されていてもよい。中間層用樹脂としては、中間層503を形成する樹脂として用いることができれば、特に限定されない。
(感光体の製造方法)
感光体50の製造方法の一例では、感光層502を形成するための塗布液(以下、感光層用塗布液と記載することがある)を、導電性基体501の上に塗布してさせる。これにより、感光層502を形成して、感光体50を製造する。感光層用塗布液は、電荷発生剤、正孔輸送剤、電子輸送剤及びバインダー樹脂と、必要に応じて添加される任意成分とを、溶剤に溶解又は分散させることにより製造される。
感光層用塗布液に含有される溶剤は、塗布液に含有される各成分を溶解又は分散できる限り、特に限定されない。溶剤の例としては、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール又はブタノール)、脂肪族炭化水素(例えば、n−ヘキサン、オクタン又はシクロヘキサン)、芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン、トルエン又はキシレン)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素又はクロロベンゼン)、エーテル類(例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル又はプロピレングリコールモノメチルエーテル)、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン又はシクロヘキサノン)、エステル類(例えば、酢酸エチル又は酢酸メチル)、ジメチルホルムアルデヒド、ジメチルホルムアミド、及びジメチルスルホキシドが挙げられる。これらの溶剤の1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。感光体50の製造時の作業性を向上させるためには、溶剤として非ハロゲン溶剤(ハロゲン化炭化水素以外の溶剤)を用いることが好ましい。
感光層用塗布液は、各成分を混合し、溶剤に分散することにより調製される。混合又は分散には、例えば、ビーズミル、ロールミル、ボールミル、アトライター、ペイントシェーカー又は超音波分散機を用いることができる。
感光層用塗布液は、各成分の分散性を向上させるために、例えば、界面活性剤を含有してもよい。
感光層用塗布液を塗布する方法としては、塗布液を導電性基体501の上に均一に塗布できる方法である限り、特に限定されない。塗布方法としては、例えば、ブレードコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スピンコート法及びバーコート法が挙げられる。
感光層用塗布液を乾燥させる方法としては、塗布液中の溶剤を蒸発させ得る限り、特に限定されないが、例えば、高温乾燥機又は減圧乾燥機を用いて熱処理(熱風乾燥)する方法が挙げられる。熱処理温度としては、例えば、40℃以上150℃以下である。熱処理時間としては、例えば、3分間以上120分間以下である。
なお、感光体50の製造方法は、必要に応じて、中間層503を形成する工程及び保護層504を形成する工程の一方又は両方を更に含んでもよい。中間層503を形成する工程及び保護層504を形成する工程では、公知の方法が適宜選択される。
以上、感光体50について、説明した。次に、再び図2を参照して、画像形成装置1が備えるトナーT、帯電ローラー51、一次転写ローラー53、除電ランプ54、及びクリーナー55について、説明する。
<トナー>
図1に示すカートリッジ60M〜カートリッジ60BKに収容され、感光体50の周面に供給されるトナーTについて説明する。トナーTは、トナー粒子を含む。トナーTは、トナー粒子の集合体(粉体)である。トナー粒子は、トナー母粒子と外添剤とを有する。トナー母粒子は、バインダー樹脂、離型剤、着色剤、電荷制御剤、及び磁性粉のうちの少なくとも1つを含む。外添剤は、トナー母粒子の表面に付着している。なお、必要がなければ外添剤を含有しなくてもよい。外添剤を含有しない場合には、トナー母粒子がトナー粒子に相当する。トナーTは、カプセルトナーであってもよく、非カプセルトナーであってもよい。トナー母粒子の表面にシェル層を形成することで、カプセルトナーであるトナーTを製造することができる。
トナーTの数平均円形度は、0.965以上0.998以下である。トナーTの数平均円形度が0.965以上であると、現像及び転写を好適に行うことができ、より忠実な画像を出力できる。トナーTの数平均円形度が0.998以下であると、感光体50の周面とクリーニングブレード81との間をトナーTがすり抜けることを抑制できる。トナーTの数平均円形度は、0.970以上0.998以下であることが好ましく、0.980以上0.998以下であることがより好ましく、0.990以上0.998以下であることが更に好ましい。トナーTの数平均円形度は、実施例に記載の方法により測定できる。
トナーTのD50は、4.0μm以上7.0μm以下である。トナーTのD50が7.0μm以下であると、粒状感のない精細な出力画像を得ることができる。また、トナーTのD50が小さい程、所望の画像濃度を得るために必要なトナーTの量が少なくなる。このため、トナーTのD50が7.0μm以下であると、トナーTの使用量を低減できる。トナーTのD50が4.0μm以上であると、感光体50の周面とクリーニングブレード81との間をトナーTがすり抜けることを抑制できる。トナーTのD50は、4.0μm以上6.0μm以下であることが好ましく、4.0μm以上5.0μm以下であることがより好ましい。トナーTのD50は、実施例に記載の方法により測定できる。
本実施形態によれば、このような粒子径が小さく高い円形度を有するトナーTを採用し、感光体50に対してクリーニングブレード81を強く圧接させた場合であっても、ゴースト画像の発生を抑制できる。
<帯電ローラー>
帯電ローラー51は、感光体50の周面と接触又は近接するように配置される。画像形成装置1は、直接放電方式又は近接放電方式を採用している。接触又は近接するように配置された帯電ローラー51が備えられる場合、スコロトロン帯電装置が備えられる場合と比較して、帯電時間が短く、帯電電荷量が少ない。このため、接触又は近接するように配置された帯電ローラー51を備える画像形成装置1を用いて画像を形成する場合には、感光体50の周面を均一に帯電することが難しく、ゴースト画像が発生し易い。しかし、既に述べたように、本実施形態に係る画像形成装置1は、ゴースト画像の発生を抑制できる。このため、帯電ローラー51が感光体50の周面と接触又は近接するように配置された場合であっても、ゴースト画像の発生を好適に抑制できる。
帯電ローラー51と感光体50の周面との距離は、50μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。帯電ローラー51と感光体50の周面との距離がこのような範囲内であっても、本実施形態に係る画像形成装置1はゴースト画像の発生を好適に抑制できる。
帯電バイアス(帯電電圧)は直流電圧である。帯電バイアスが直流電圧である場合は、重畳電圧である場合と比較して、帯電ローラー51から感光体50への放電量が少なく、感光体50の感光層502の摩耗量を低減できる。
帯電ローラー51が感光体50の周面に接触又は近接して配置され且つ帯電バイアスが直流電圧である場合に、画像ゴーストが特に発生する傾向がある。しかし、感光体50が式(1)、式(2)、及び式(3)を満たすことで、帯電ローラー51が感光体50の周面に接触又は近接して配置され且つ帯電バイアスが直流電圧である場合であっても、本実施形態に係る画像形成装置1はゴースト画像の発生を抑制することができる。
帯電ローラー51の抵抗値は、5.0logΩ以上7.0logΩ以下であることが好ましく、5.0logΩ以上6.0logΩ以下であることがより好ましい。帯電ローラー51の抵抗値が5.0logΩ以上であると、感光体50の感光層502において、リークが発生し難くなる。帯電ローラー51の抵抗値が7.0logΩ以下であると、帯電ローラー51の抵抗値が上昇し難くなる。帯電ローラー51の抵抗値は、実施例に記載の方法により測定できる。
<除電ランプ>
感光体50の回転方向Rの一次転写ローラー53よりも下流に、除電ランプ54が位置する。感光体50の回転方向Rの除電ランプ54よりも下流に、クリーナー55が位置する。感光体50の回転方向Rのクリーナー55よりも下流に、帯電ローラー51が位置する。一次転写ローラー53とクリーナー55との間に除電ランプ54が位置することで、除電ランプ54が感光体50の周面を除電してから、帯電ローラー51が感光体50の周面を帯電するまでの時間(以下、除電−帯電時間と記載することがある)を長くすることができる。これにより、感光層502の内部で発生した励起キャリアを消失させる時間を確保できる。除電−帯電時間は、20m秒以上であることが好ましく、50m秒以上であることが好ましい。
除電ランプ54から照射された除電光が感光体50の周面に到達したときの除電光の光量(以下、除電光量と記載する)は、0μJ/cm2以上10μJ/cm2以下であることが好ましく、0μJ/cm2以上5μJ/cm2以下であることがより好ましい。除電ランプ54の除電光量が10μJ/cm2以下であると、感光体50の感光層502内の電荷のトラップ量が減少して、感光体50の帯電能を向上できる。除電ランプ54の除電光量は小さい程好ましい。なお、除電ランプ54の除電光量が0μJ/cm2である場合は、除電ランプ54によって感光体50が除電されないこと、いわゆる除電レスシステムであることを意味する。除電ランプ54の除電光量は、実施例に記載の方法により測定できる。
<クリーナー>
クリーナー55は、クリーニングブレード81及びトナーシール82を含む。クリーニングブレード81は、一次転写ローラー53よりも感光体50の回転方向Rの下流に位置する。クリーニングブレード81は、感光体50の周面に圧接され、感光体50の周面に残留したトナーTを回収する。残留したトナーTは、一次転写後に、感光体50の周面に残留したトナーTである。具体的には、クリーニングブレード81の先端部が感光体50の周面に圧接され、クリーニングブレード81の基端部から先端部に向かう方向は、クリーニングブレード81の先端部と感光体50の周面との接触点において、回転方向Rの逆を向いている。クリーニングブレード81は、感光体50の周面に、いわゆるカウンター当接されている。これにより、感光体50の回転に伴ってクリーニングブレード81が食い込むように、クリーニングブレード81が感光体50の周面に強く圧接される。このように強く圧接されることにより、クリーニング不良の発生を更に抑制できる。クリーニングブレード81は、例えば、板状の弾性体であり、より具体的には板状のゴムである。クリーニングブレード81は、感光体50の周面に線接触する。
感光体50の周面に対するクリーニングブレード81の線圧は、10N/m以上40N/m以下である。感光体50の周面に対するクリーニングブレード81の線圧が10N/m以上であると、クリーニング不良の発生を抑制することができる。感光体50の周面に対するクリーニングブレード81の線圧が40N/m以下であると、ゴースト画像の発生を抑制することができる。クリーニング不良の発生を抑制しつつ、ゴースト画像の発生を抑制するためには、感光体50の周面に対するクリーニングブレード81の線圧は、30N/m以上40N/m以下であることが好ましく、35N/m以上40N/m以下であることがより好ましい。クリーニング不良の発生を特に抑制しつつ、ゴースト画像の発生を抑制するためには、トナーTの数平均円形度が0.980以上0.998以下であり、トナーTのD50が4.0μm以上6.0μm以下であり、感光体50の周面に対するクリーニングブレード81の線圧が30N/m以上40N/m以下(より好ましくは、35N/m以上40N/m以下)であることが特に好ましい。
クリーニングブレード81の硬度は、60度以上80度以下であることが好ましく、70度以上78度以下であることがより好ましい。クリーニングブレード81の硬度が60度以上であると、クリーニングブレード81が柔らか過ぎないため、クリーニング不良の発生を好適に抑制できる。クリーニングブレード81の硬度が80度以下であると、クリーニングブレード81が硬過ぎないため、感光体50の感光層502の摩耗量を低減できる。クリーニングブレード81の硬度は、実施例に記載の方法により測定できる。
クリーニングブレード81の反発弾性率は、20%以上40%以下であることが好ましく、25%以上35%以下であることがより好ましい。クリーニングブレード81の反発弾性率は、実施例に記載の方法により測定できる。
トナーシール82は、一次転写ローラー53とクリーニングブレード81との間において、感光体50の周面に接触し、クリーニングブレード81によって回収されたトナーTの飛散を抑制する。
<一次転写ローラー>
以下、図6を参照して、定電圧制御される一次転写ローラー53について説明する。図6は、4つの一次転写ローラー53に対する電源系統を示す図である。図6に示すように、画像形成部30は、4つの一次転写ローラー53に接続する電源部56を更に備える。電源部56は、各一次転写ローラー53を帯電させることができる。電源部56は、4つの一次転写ローラー53に接続する1つの定電圧源57を含む。定電圧源57は、一次転写時に、各一次転写ローラー53に対して転写バイアス(転写電圧)を印加して、各一次転写ローラー53を帯電する。定電圧源57から、一定の転写バイアス(例えば、一定のマイナスの転写電圧)が発生する。つまり、一次転写ローラー53は、定電圧制御されている。各感光体50の周面上に担持された各トナー像は、各感光体50の周面の表面電位と各一次転写ローラー53の表面電位との間の電位差(転写電界)により、回転する転写ベルト33の外周面へ一次転写される。
一次転写時には、各一次転写ローラー53から各感光体50へ、転写ベルト33を介して電流(例えば、マイナスの電流)が流れ込む。一次転写ローラー53が感光体50の直上に配置される場合、感光体50へ流れ込む電流は、一次転写ローラー53から転写ベルト33の厚さ方向へ流れる。一定の転写バイアスが一次転写ローラー53に印加される場合、転写ベルト33の体積抵抗率が変動すると、感光体50へ流れ込む電流の電流値(転写電流値)も変動する。転写電流値が大きくなる程、ゴースト画像が発生しやすい傾向がある。そのため、定電流制御された場合と比較して、定電圧制御された一次転写ローラー53を備える画像形成装置1によって形成された画像には、ゴースト画像が発生しやすい。しかし、本実施形態に係る画像形成装置1は、ゴースト画像の発生を抑制できる感光体50を備えている。そのため、定電圧制御された一次転写ローラー53を備える画像形成装置1を用いて画像を形成した場合あっても、ゴースト画像の発生を抑制することができる。また、定電圧制御された一次転写ローラー53を備える画像形成装置1は一次転写ローラー53の数よりも定電圧源57の数を減らすことができるため、画像形成装置1の簡素化及び小型化を図ることができる。
<スラスト機構>
以下、図7を参照して、スラスト機構を実施する駆動機構90について説明する。図7は、感光体50、クリーニングブレード81、及び駆動機構90を説明する平面図である。感光体50は、感光体50の回転軸方向Dに沿って延びる円筒状である。クリーニングブレード81は、回転軸方向Dに沿って延びる板状である。
画像形成装置1は、駆動機構90を更に備える。駆動機構90は、感光体50とクリーニングブレード81とのうちの一方を回転軸方向Dに沿って往復移動させる。本実施形態では、駆動機構90は、感光体50を回転軸方向Dに沿って往復移動させる。駆動機構90は、例えば、モーターのような駆動源、ギヤ列、複数のカム、及び複数の弾性部材を含む。クリーニングブレード81は画像形成装置1のハウジングに固定される。
図7を参照して説明したように、本実施形態によれば、クリーニングブレード81に対して感光体50を回転軸方向Dに往復移動させる。従って、クリーニングブレード81の先端部の局所的な堆積物を回転軸方向Dに移動させることができ、感光体50の周面に周方向の傷(以下、「周傷」と記載する。)が発生することを抑制できる。その結果、周傷にトナーTが入り込むことによって、出力画像に縦スジが発生することが抑制され、長期にわたって出力画像の画質を良好に維持できる。
また、本実施形態によれば、感光体50を往復移動させるため、クリーニングブレード81を往復移動させる場合と比較して、往復移動のために要求される駆動力を得やすく、また、クリーニングブレード81の両端部からのトナー漏れの発生を抑制できる。
感光体50のスラスト量は、感光体50の1往復の片道での移動量である。なお、本実施形態では、往路でのスラスト量と復路でのスラスト量とは等しい。感光体50のスラスト量は、0.1mm以上2.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以上1.0mm以下であることがより好ましい。感光体50のスラスト量がこのような範囲内であると、感光体50に周傷が発生することを好適に抑制できる。
感光体50のスラスト周期は、感光体50の1往復の移動時間である。本明細書では、感光体50のスラスト周期は、感光体50の1往復当たりの感光体50の回転数で示される。感光体50の周速度は一定であるため、感光体50のスラスト周期が長い程(即ち、感光体50の1往復当たりの感光体50の回転数が多い程)、感光体50はゆっくり往復移動する。一方、感光体50のスラスト周期が短い程(即ち、感光体50の1往復当たりの感光体50の回転数が少ない程)、感光体50は速く往復移動する。
感光体50のスラスト周期は、10回転以上200回転以下であることが好ましく、50回転以上100回転以下であることがより好ましい。感光体50のスラスト周期が10回転以上であると、感光体50の周面がクリーニングされ易い。また、感光体50のスラスト周期が10回転以上であると、カラー対応の画像形成装置1において色ずれが発生し難くなる。一方、感光体50のスラスト周期が200回転以下であると、感光体50の周傷の発生を抑制できる。
以上、本実施形態に係る画像形成装置1について説明した。なお、帯電ローラー51について説明したが、感光体50の周面と接触又は近接するように配置される帯電装置は、帯電ブラシであってもよい。また、直接放電方式又は近接放電方式の帯電装置(具体的には帯電ローラー51)について説明したが、本発明は直接放電方式及び近接放電方式以外の帯電装置にも適用可能である。また、帯電バイアスが直流電圧である場合について説明したが、本発明は帯電バイアスが交流電圧又は重畳電圧である場合にも適用可能である。重畳電圧は、直流電圧及び交流電圧を重畳した電圧である。また、キャリアCAとトナーTとを含有する2成分現像剤を用いる現像ローラー52について説明したが、本発明は1成分現像剤を用いる現像装置にも適用可能である。また、中間転写方式を採用する画像形成装置1について説明したが、本発明は直接転写方式を採用する画像形成装置にも適用可能である。
[画像形成方法]
次に、本実施形態に係る画像形成装置1によって実行される画像形成方法について説明する。この画像形成方法は、感光体50を回転させながら、感光体50の周面にクリーニングブレード81を圧接されて、感光体50の周面に残留したトナーTを回収する工程(トナー回収工程)を含む。トナーTの数平均円形度は、0.965以上0.998以下である。トナーTのD50は、4.0μm以上7.0μm以下である。感光体50の周面に対するクリーニングブレード81の線圧は、10N/m以上40N/m以下である。感光体50は、導電性基体501と、単層の感光層502とを備える。感光層502は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有する。正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMと、電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMとは、既に述べた式(1)、式(2)、及び式(3)を満たす。本実施形態に係る画像形成装置1によって実行される画像形成方法によれば、感光体50に対してクリーニングブレード81を強く圧接させた場合であっても、ゴースト画像の発生を抑制できる。
実施例を用いて本発明を更に説明する。なお、本発明は実施例の範囲に何ら限定されない。
<測定方法>
まず、以下の参考例、実施例、及び比較例の試験で示される物性値の測定方法を説明する。
(イオン化ポテンシャル)
大気雰囲気型紫外線光電子分析装置(理研計器株式会社製「AC−3」)を用いて、正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTM、及び電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMを測定した。イオン化ポテンシャルの測定条件は、下記のとおりであった。
・光量:10nW
・ステップ:0.05eV
・計測時間:10秒
・陽極電圧:2950V
・不感時間:0.0055秒
(トナーのD50
粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製「コールターカウンターマルチサイザー3」)を用いて、トナーのD50を測定した。
(トナーの数平均円形度)
フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製「FPIA(登録商標)3000」)を用いて、トナーの数平均円形度を測定した。
(帯電ローラーの抵抗値)
帯電ローラーの抵抗値の測定は、温度23℃、及び相対湿度53%RHの環境下で行った。帯電ローラーの抵抗値の測定には、治具を用いた。治具は、帯電ローラーを載置する金属ローラーと、帯電ローラーに電圧を印加する電圧印加部と、帯電ローラーに流れる電流値を測定する電流計とを備えていた。まず、温度23℃、及び相対湿度53%RHの環境下で4時間、帯電ローラーを静置した。静置後、金属ローラー上に帯電ローラーを載せた。帯電ローラーの両端に500gfずつ、合計1kgfの荷重をかけた。荷重をかけた状態で、電圧印加部によって帯電ローラーの軸に+500Vの帯電電圧(帯電バイアス)を印加した。電流計を用いて、帯電バイアスの印加から3秒後の電流値を測定した。印加した帯電バイアスの電圧値と、測定された電流値とから、帯電ローラーの抵抗値(単位:logΩ)を算出した。
(除電光量)
感光体の周面における除電ランプに対向する位置に、光パワーメーター(日置電機株式会社製「光パワーメータ3664」)を埋め込んだ。除電ランプから波長660nmの除電光を照射しながら、光パワーメーターを用いて、感光体の周面に到達した除電光量を測定した。
(クリーニングブレードの線圧)
ロードセルを用いて、クリーニングブレードの線圧を測定した。詳しくは、評価機の感光体の周面に対するクリーニングブレードの当接位置に、感光体の代わりにロードセルを配置した治具を作製した。ロードセルに対するクリーニングブレードの当接角度を、23度に設定した。ロードセルに対してクリーニングブレードを圧接させた。ロードセルを用いて、圧接開始から10秒後の線圧を測定した。測定された線圧を、クリーニングブレードの線圧とした。
(クリーニングブレードの硬度)
JIS K 6301に準拠する方法により、ゴム硬度計(高分子計器株式会社製「アスカーゴム硬度計JA型」)を用いて、クリーニングブレードの硬度を測定した。
(クリーニングブレードの反発弾性率)
JIS K 6255(ISO 4662に相当)に準拠する方法により、反発弾性試験機(高分子計器株式会社製「RT−90」)を用いて、クリーニングブレードの反発弾性率を測定した。
<評価機>
次に、以下の参考例、実施例、及び比較例の試験に使用した評価機について説明する。評価機は、複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa356Ci」)の改造機であった。評価機の構成及び設定条件は次の通りであった。
・感光体:正帯電単層型OPCドラム
・感光体の直径:30mm
・感光体の感光層の厚さ:30μm
・感光体の線速:250mm/秒
・感光体のスラスト量:0.8mm
・感光体のスラスト周期:70回転/1往復
・帯電装置:帯電ローラー
・帯電バイアス:正極性の直流電圧
・帯電ローラーの材質:イオン導電剤を分散させたエピクロルヒドリンゴム
・帯電ローラーの直径:12mm
・帯電ローラーのゴム含有層の厚さ:3mm
・帯電ローラーの抵抗値:+500Vの帯電バイアスを印加した場合に5.8logΩ
・帯電ローラーと感光体の周面との距離:0μm(接触)
・有効帯電長:226mm
・転写方式:中間転写方式
・転写バイアス:定電圧制御された負極性の直流電圧
・転写ベルトの材質:ポリイミド
・転写幅:232mm
・除電光量:5μJ/cm2
・除電−帯電時間:125ミリ秒
・クリーナー:カウンター当接のクリーニングブレード
・クリーニングブレードの当接角度:23度
・クリーニングブレードの材質:ポリウレタンゴム
・クリーニンググレードの硬度:73度
・クリーニングブレードの反発弾性:30%
・クリーニングブレードの厚さ:1.8mm
・クリーニングブレードの圧接方式:感光体に対するクリーニングブレードの食い込み量を固定(定変位)
・感光体に対するクリーニングブレードの食い込み量:0.8mm以上1.5mm以下の範囲内の値(クリーニングブレードの線圧に応じて変動する値)
<参考例:過酷試験>
まず、実施例及び比較例で検討するクリーニングブレードの線圧を決定するために、過酷試験を行い、トナーのD50とトナーの数平均円形度とクリーニングブレードの線圧との関係を検討した。詳しくは、参考例の感光体を評価機に搭載した。トナーを評価機のトナーコンテナに投入し、トナーとキャリアとを含有する現像剤を評価機の現像装置に投入した。低温低湿環境(温度10℃及び相対湿度10%RHの環境)下で、評価機を用いて、100000枚の用紙に、画像I(感光体の回転方向に平行な、長さ100mmの黒縦帯の画像)を連続して印刷した。なお、100000枚の印刷は、クリーニングブレードの表面粗さ、及び感光体の周面の表面粗さが大きくなるような条件であった。また、低温低湿環境は、クリーニングブレードの硬度が高くなり、クリーニングブレードの性能が低下し易い環境であった。画像Iの印刷中は、トナーの転写を行わないように、具体的には転写バイアスを印加しないように、評価機を設定した。トナーの転写が行われないため、感光体に現像されたトナーは、全て、クリーニングブレードによって回収された。100000枚印刷後、感光体の周面を目視で観察した。そして、感光体の周面に、クリーニングブレードをすり抜けたトナーが存在するか否かを確認した。このような試験をクリーニングブレードの線圧を少しずつ高く変更しながら繰り返し、クリーニングブレードをすり抜けたトナーが存在しない最低の線圧(クリーニング不良が発生しない最低線圧)を測定した。
トナーのD50が4.0μm、6.0μm、及び8.0μmの何れかであり、トナーの数平均円形度が0.960、0.965、0.970、0.975、及び0.980の何れかである15種類のトナーについて、各々、クリーニング不良が発生しない最低線圧を測定した。測定結果を、図8に示す。図8中、縦軸はクリーニング不良が発生しない最低線圧(単位:N/m)を示し、横軸はトナーの数平均円形度を示す。図8中、丸形のプロットはD50が4.0μmであるトナーの測定結果を示し、菱形のプロットはD50が6.0μmであるトナーの測定結果を示し、ばつ形のプロットはD50が8.0μmであるトナーの測定結果を示す。
図8から、トナーのD50が小さいほど、クリーニング不良が発生しない最低線圧が高く、クリーニングに必要な線圧が高くなることが示された。また、図8から、トナーの数平均円形度が高いほど、クリーニング不良が発生しない最低線圧が高く、クリーニングに必要な線圧が高くなることが示された。また、図8から、D50が7.0μm以下で数平均円形度が0.965以上であるトナーを使用する場合には、12N/m以上40N/m以下程度の線圧に設定することが好ましいことが読み取れた。この過酷試験は過酷な条件で実施されたため、実使用を想定した実施例及び比較例に係る画像形成装置を用いた試験では、クリーニングブレードの線圧が10N/m以上40N/m以下である範囲を検討することとした。
<感光体の作製>
次に、実施例及び比較例の画像形成装置に搭載するための感光体を作製した。感光体の作製に使用する感光層を形成するための材料、及び感光体の作製方法は、以下の通りであった。
感光体の感光層を形成するための材料として、以下の電荷発生剤、正孔輸送剤、電子輸送剤及びバインダー樹脂を準備した。
(電荷発生剤)
電荷発生剤として、実施形態で述べたクロロインジウムフタロシアニンを準備した。
別の電荷発生剤として、実施形態で述べたY型チタニルフタロシアニンを準備した。このY型チタニルフタロシアニンは、示差走査熱量分析スペクトルにおいて、吸着水の気化に伴うピーク以外に50℃以上270℃以下の範囲にピークを有さず、270℃以上400℃以下の範囲にピーク(具体的には、296℃に1つのピーク)を有していた。
また、比較例で使用する電荷発生剤として、無金属フタロシアニンのX型結晶(以下、X型無金属フタロシアニンと記載する)を準備した。
(正孔輸送剤)
正孔輸送剤として、実施形態で述べた正孔輸送剤(10−1)〜(10−3)、及び(11−1)を準備した。
また、比較例で使用する正孔輸送剤として、化学式(HTM−A)で表される化合物(以下、正孔輸送剤(HTM−A)と記載する)を準備した。
Figure 2020020904
(電子輸送剤)
電子輸送剤として、実施形態で述べた電子輸送剤(1−1)及び(2−1)を準備した。
(バインダー樹脂)
バインダー樹脂として、実施形態で述べた一般式(20−1a)で表される主鎖と、化学式(Z)で表される末端基とを有するポリアリレート樹脂(以下、ポリアリレート樹脂(PA−1)と記載することがある)を準備した。ポリアリレート樹脂(PA−1)の粘度平均分子量は、60,000であった。
(感光体(A−1)の作製)
ボールミルの容器内に、電荷発生剤としてのクロロインジウムフタロシアニン1質量部、正孔輸送剤(11−1)20質量部、電子輸送剤(1−1)12質量部、電子輸送剤(2−1)12質量部、バインダー樹脂としてのポリアリレート樹脂(PA−1)55質量部、及び溶剤としてのテトラヒドロフランを投入した。容器の内容物を、ボールミルを用いて50時間混合して、溶剤に材料(電荷発生剤、正孔輸送剤、電子輸送剤及びバインダー樹脂)を分散させた。これにより、感光層用塗布液を得た。感光層用塗布液を、導電性基体としてのアルミニウム製のドラム状支持体上にディップコート法を用いて塗布し、塗布膜を形成した。塗布膜を100℃で40分間熱風乾燥させた。これにより、導電性基体上に、単層の感光層(膜厚30μm)を形成した。その結果、感光体(A−1)が得られた。
(感光体(A−2)〜(A−7)及び(B−1)〜(B−8)の作製)
表2に示す種類の正孔輸送剤及び電荷発生剤を使用したこと以外は、感光体(A−1)の作製と同じ方法で、感光体(A−2)〜(A−7)及び(B−1)〜(B−8)の各々を作製した。
<感光体の測定>
作製した感光体(A−1)〜(A−7)について、表面摩擦係数、感光層のマルテンス硬度、及び感度特性を測定した。
(感光体の周面の表面摩擦係数)
感光体の周面上に不織布(日本製紙クレシア株式会社製「キムワイプ S−200」)を載せ、不織布上に重り(荷重:200gf)を載せた。不織布を介した重りと感光体の周面との接触面積は、1cm2であった。重りを固定しながら、50mm/秒の速度で、感光体を横滑りさせた。ロードセルを用いて、横滑りさせたときの横方向の摩擦力を測定した。式「摩擦係数=測定された横方向の摩擦力/200」から、感光体の周面の表面摩擦係数を算出した。感光体(A−1)〜(A−7)の周面の表面摩擦係数は、各々、0.52、0.53、0.58、0.48、0.55、0.48、及び0.49であった。
(感光層のマルテンス硬度)
マルテンス硬度の測定は、ISO14577に準拠したナノインデンテーション法により、硬度計(株式会社フィッシャー・インストルメンツ製「FISCHERSCOPE(登録商標) HM2000XYp」)を用いて行った。測定条件は、温度23℃かつ湿度50%RHの環境下、感光層の周面にダイヤモンド製の四角錐型圧子(対面角135度)を当接させた後、圧子に10mN/5秒の条件で徐々に荷重を加え、10mNに達した後、1秒保持し、保持後5秒で荷重を除荷する条件とした。測定された感光体(A−1)の感光層のマルテンス硬度は、220N/mm2であった。
(感光体の感度特性)
感光体(A−1)〜(A−7)の各々に対して、感度特性の評価を行った。感度特性の評価は、温度23℃及び相対湿度50%RHの環境下で行った。まず、ドラム感度試験機(ジェンテック株式会社製)を用いて、感光体の周面を+500Vに帯電させた。次いで、バンドパスフィルターを用いて、ハロゲンランプの白色光から単色光(波長780nm、半値幅20nm、光量1.0μJ/cm2)を取り出した。取り出された単色光を、感光体の周面に照射した。照射が終了してから50ミリ秒経過した時の感光体の周面の表面電位を測定した。測定された表面電位を、露光後電位(単位:+V)とした。測定された感光体(A−1)〜(A−7)の各々の露光後電位は、各々、+130V、+120V、+110V、+105V、+95V、+90V、及び+100Vであった。
<ゴースト画像及びクリーニング性の評価>
感光体(A−1)〜(A−7)及び(B−1)〜(B−8)の各々を、評価機に搭載した。評価機の転写装置の転写電流を−20uAに設定した。トナーを評価機のトナーコンテナに投入し、トナーとキャリアとを含有する現像剤を評価機の現像装置に投入した。低温低湿環境(温度10℃及び相対湿度10%RHの環境)下で、評価機を用いて、100000枚の用紙(A4サイズ)に、画像II(印字率5%の横帯画像)を連続して印刷した。横帯画像は、横200mm及び縦15mmの長方形のソリッド画像であった。100000枚の印刷直後に、評価機を用いて、1枚の用紙に、画像IIIを印刷した。画像IIIは、用紙の搬送方向の先端側に位置する画像領域IIIAと、用紙の搬送方向の後端側に位置する画像領域IIIBとから構成されていた。画像領域IIIAは、円形のソリッド画像部と、背景の白紙画像部とから構成されていた。画像領域IIIAは、画像IIIの形成において、感光体の1周目に形成される画像領域に相当していた。画像領域IIIBは、ハーフトーン画像部から構成されていた。画像領域IIIBは、画像IIIの形成において、感光体の2周目に形成される画像領域に相当していた。印刷された画像IIIのハーフトーン画像部中に、画像IIIの円形のソリッド画像部に由来するゴースト画像(残像)が発生しているか否かを目視で観察した。また、画像IIIの印刷後、感光体の周面を目視で観察した。そして、感光体の周面に、クリーニングブレードをすり抜けたトナーが存在するか否かを確認した。なお、この評価を、トナーT−1(粒径4μm、及び数平均円形度0.998)、及びトナーT−2(粒径7μm、及び数平均円形度0.965)の各々を用いて行った。また、この評価を、クリーニングブレードの線圧を10N/m、20N/m、30N/m、及び40N/mの各々に設定して行った。次に、低温低湿環境(温度10℃及び相対湿度10%RHの環境)を常温常湿環境(温度23℃及び相対湿度50%RHの環境)に変更したこと以外は同じ方法で、ゴースト画像及びクリーニング性の評価を行った。
常温常湿環境のゴースト画像の確認結果から、以下の基準に従って、ゴースト画像の発生が抑制されているかを評価した。
評価A:ゴースト画像が全く確認されなかった。
評価B:ゴースト画像が若干確認されたが、実使用上問題ない程度のゴースト画像であった。
評価C:ゴースト画像が明確に確認された。
ゴースト画像の評価において評価Cが全くない場合を、良好の総合評価とした。ゴースト画像の評価において評価Cが少なくとも1つある場合を、不良の総合評価とした。トナーT−1を用いたゴースト画像に関する評価結果を、表2に示す。トナーT−2を用いたゴースト画像に関する評価結果を、表3に示す。
また、すり抜けたトナーが存在するか否かの確認結果から、以下の基準に従って、クリーニング不良の発生が抑制されているかを評価した。トナーT−1を用いたクリーニング性に関する評価結果を、表4に示す。トナーT−2を用いたクリーニング性に関する評価結果を、表5に示す。
評価A:常温常湿環境、及び低温低湿環境の何れにおいても、すり抜けたトナーが確認されなかった。
評価B:常温常湿環境ではすり抜けたトナーが確認されなかったが、低温低湿環境ではすり抜けたトナーが確認された。
評価C:常温常湿環境ですり抜けたトナーが若干確認され、低温低湿環境ですり抜けたトナーが確認された。
評価D:常温常湿環境ですり抜けたトナーが明確に確認され、低温低湿環境で、すり抜けたトナーが確認された。
表2〜表5中、HTMは、正孔輸送剤を示す。IpHTMは、正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルを示す。CGMは、電荷発生剤を示す。IpCGMは、電荷発生剤のイオン化ポテンシャルを示す。IpHTM−IpCGMは、正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルから、電荷発生剤のイオン化ポテンシャルを引いた値を示す。円形度は、数平均円形度を示す。InClPcは、クロロインジウムフタロシアニンを示す。Y−TiOPcは、Y型チタニルフタロシアニンを示す。X−H2Pcは、X型無金属フタロシアニンを示す。
Figure 2020020904
Figure 2020020904
Figure 2020020904
Figure 2020020904
感光体(A−1)〜(A−7)の各々を備える画像形成装置で用いられたトナーの数平均円形度は、0.965以上0.998以下であり、トナーのD50は、4.0μm以上7.0μm以下であった。感光体(A−1)〜(A−7)の各々の周面に対するクリーニングブレードの線圧は、10N/m以上40N/m以下であった。感光体(A−1)〜(A−7)の各々は、導電性基体と、単層の感光層とを備えていた。感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有していた。正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMと、電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMとは、式(1)「IpHTM≧5.30eV」、式(2)「IpCGM≧5.30eV」、及び式(3)「0.09eV≦|IpHTM−IpCGM|≦0.30eV」の全てを満たしていた。そのため、表2及び表3から明らかなように、感光体(A−1)〜(A−7)の各々を備える画像形成装置のゴースト画像の総合評価は、良好であった。
一方、感光体(B−1)は、式(3)を満たしていなかった。感光体(B−2)、及び(B−3)は、式(2)を満たしていなかった。感光体(B−4)は、式(1)及び式(2)を満たしていなかった。感光体(B−5)、及び(B−6)は、式(2)及び式(3)を満たしていなかった。感光体(B−7)、及び(B−8)は、式(1)及び式(3)を満たしていなかった。そのため、表2及び表3から明らかなように、感光体(B−1)〜(B−8)の各々を備える画像形成装置のゴースト画像の総合評価は、不良であった。
表4及び表5に示すように、感光体(A−1)〜(A−7)の各々を備える画像形成装置のクリーニング性の評価は、A、B、又はCであり、Dではなかった。このことから、感光体(A−1)〜(A−7)の各々を備える画像形成装置は、実使用できる程度のクリーニング性を有しつつ、ゴースト画像の発生を抑制できることが示された。
表4に示すように、感光体の周面に対するクリーニングブレードの線圧が30N/m以上40N/m以下である場合、感光体(A−1)〜(A−7)の各々を備える画像形成装置のクリーニング性の評価は、A又はBであった。感光体の周面に対するクリーニングブレードの線圧が30N/m以上40N/m以下である場合に、感光体(A−1)〜(A−7)の各々を備える画像形成装置では、クリーニング不良の発生をより抑制しつつ、ゴースト画像の発生を抑制できた。
表4に示すように、トナーの数平均円形度が0.980以上0.998以下であり、トナーのD50が4.0μm以上6.0μm以下であり、感光体の周面に対するクリーニングブレードの線圧が35N/m以上40N/m以下である場合、感光体(A−1)〜(A−7)の各々を備える画像形成装置のクリーニング性の評価は、Aであった。トナーの数平均円形度が0.980以上0.998以下であり、トナーのD50が4.0μm以上6.0μm以下であり、感光体の周面に対するクリーニングブレードの線圧が35N/m以上40N/m以下である場合に、感光体(A−1)〜(A−7)の各々を備える画像形成装置では、クリーニング不良の発生を特に抑制しつつ、ゴースト画像の発生を抑制できた。
本発明に係る画像形成装置は、記録媒体に画像を形成するために利用可能である。
1 :画像形成装置
50 :感光体(像担持体)
51 :帯電ローラー(帯電装置)
55 :クリーナー(クリーニング装置)
81 :クリーニングブレード(クリーニング部材)
501 :導電性基体
502 :感光層
T :トナー

Claims (13)

  1. 像担持体と、
    前記像担持体の周面に圧接されて、前記像担持体の前記周面に残留したトナーを回収するクリーニング部材と
    を備え、
    前記トナーの数平均円形度は、0.965以上0.998以下であり、
    前記トナーの体積中位径は、4.0μm以上7.0μm以下であり、
    前記像担持体の前記周面に対する前記クリーニング部材の線圧は、10N/m以上40N/m以下であり、
    前記像担持体は、導電性基体と、単層の感光層とを備え、
    前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有し、
    前記正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMと、前記電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMとは、式(1)、式(2)、及び式(3)を満たす、画像形成装置。
    IpHTM≧5.30eV ・・・(1)
    IpCGM≧5.30eV ・・・(2)
    0.09eV≦|IpHTM−IpCGM|≦0.30eV ・・・(3)
  2. 前記像担持体の前記周面に対する前記クリーニング部材の線圧は、30N/m以上40N/m以下である、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記正孔輸送剤は、一般式(10)又は一般式(11)で表される化合物を含む、請求項1又は2に記載の画像形成装置。
    Figure 2020020904
    (前記一般式(10)中、
    13〜R15は、各々独立に、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表し、
    m及びnは、各々独立に、1以上3以下の整数を表し、
    p及びrは、各々独立に、0又は1を表し、
    qは、0以上2以下の整数を表す。)
    Figure 2020020904
    (前記一般式(11)中、
    16〜R19は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
    e、f、g及びhは、各々独立に、0以上5以下の整数を表す。)
  4. 前記電荷発生剤は、チタニルフタロシアニンのY型結晶、又はクロロインジウムフタロシアニンを含む、請求項1〜3の何れか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記電荷発生剤は、チタニルフタロシアニンのY型結晶を含み、
    前記正孔輸送剤は、化学式(10−1)、化学式(10−2)、化学式(10−3)、又は化学式(11−1)で表される化合物を含む、請求項1〜4の何れか一項に記載の画像形成装置。
    Figure 2020020904
    Figure 2020020904
  6. 前記電荷発生剤は、クロロインジウムフタロシアニンを含み、
    前記正孔輸送剤は、化学式(10−2)、化学式(10−3)、又は化学式(11−1)で表される化合物を含む、請求項1〜4の何れか一項に記載の画像形成装置。
    Figure 2020020904
    Figure 2020020904
  7. 前記バインダー樹脂は、一般式(20)で表される繰り返し単位を有するポリアリレート樹脂を含む、請求項1〜6の何れか一項に記載の画像形成装置。
    Figure 2020020904
    (前記一般式(20)中、
    20及びR21は、各々独立に、水素原子又は炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、
    22及びR23は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又はフェニル基を表し、
    22及びR23は、互いに結合して一般式(W)で表される2価の基を表してもよく、
    Yは、化学式(Y1)、(Y2)、(Y3)、(Y4)、(Y5)又は(Y6)で表される2価の基を表す。)
    Figure 2020020904
    (前記一般式(W)中、
    tは、1以上3以下の整数を表し、
    *は、結合手を表す。)
    Figure 2020020904
  8. 前記バインダー樹脂は、一般式(20−1)で表される主鎖と、化学式(Z)で表される末端基とを有するポリアリレート樹脂を含む、請求項1〜7の何れか一項に記載の画像形成装置。
    Figure 2020020904
    (前記一般式(20−1)中、uとvとの和は100であり、uは30以上70以下の数であり、
    化学式(Z)中、*は、結合手を表す。)
  9. 前記電子輸送剤は、一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物のうちの少なくとも1種を含む、請求項1〜8の何れか一項に記載の画像形成装置。
    Figure 2020020904
    (前記一般式(1)及び(2)中、
    1〜R4は、各々独立に、炭素原子数1以上8以下のアルキル基を表し、
    5〜R8は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又はハロゲン原子を表す。)
  10. 前記電子輸送剤は、化学式(1−1)及び化学式(2−1)で表される化合物のうちの少なくとも1種を含む、請求項1〜9の何れか一項に記載の画像形成装置。
    Figure 2020020904
  11. 帯電装置を更に備え、
    前記帯電装置は、前記像担持体の前記周面と接触又は近接するように配置される、請求項1〜10の何れか一項に記載の画像形成装置。
  12. 前記帯電装置と、前記像担持体の前記周面との距離は、50μm以下である、請求項11に記載の画像形成装置。
  13. 像担持体を回転させながら、前記像担持体の周面にクリーニング部材を圧接されて、前記像担持体の前記周面に残留したトナーを回収する工程を含み、
    前記トナーの数平均円形度は、0.965以上0.998以下であり、
    前記トナーの体積中位径は、4.0μm以上7.0μm以下であり、
    前記像担持体の前記周面に対する前記クリーニング部材の線圧は、10N/m以上40N/m以下であり、
    前記像担持体は、導電性基体と、単層の感光層とを備え、
    前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有し、
    前記正孔輸送剤のイオン化ポテンシャルIpHTMと、前記電荷発生剤のイオン化ポテンシャルIpCGMとは、式(1)、式(2)、及び式(3)を満たす、画像形成方法。
    IpHTM≧5.30eV ・・・(1)
    IpCGM≧5.30eV ・・・(2)
    0.09eV≦|IpHTM−IpCGM|≦0.30eV ・・・(3)
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