JP2020154083A - 画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジ - Google Patents

画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジ Download PDF

Info

Publication number
JP2020154083A
JP2020154083A JP2019051210A JP2019051210A JP2020154083A JP 2020154083 A JP2020154083 A JP 2020154083A JP 2019051210 A JP2019051210 A JP 2019051210A JP 2019051210 A JP2019051210 A JP 2019051210A JP 2020154083 A JP2020154083 A JP 2020154083A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
image
surface layer
base material
image forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019051210A
Other languages
English (en)
Inventor
中山 慎也
Shinya Nakayama
慎也 中山
圭一郎 重里
Keiichiro Shigesato
圭一郎 重里
由佳 青山
Yuka Aoyama
由佳 青山
山田 博
Hiroshi Yamada
博 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2019051210A priority Critical patent/JP2020154083A/ja
Priority to US16/822,092 priority patent/US10859963B2/en
Publication of JP2020154083A publication Critical patent/JP2020154083A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G21/00Arrangements not provided for by groups G03G13/00 - G03G19/00, e.g. cleaning, elimination of residual charge
    • G03G21/0005Arrangements not provided for by groups G03G13/00 - G03G19/00, e.g. cleaning, elimination of residual charge for removing solid developer or debris from the electrographic recording medium
    • G03G21/0011Arrangements not provided for by groups G03G13/00 - G03G19/00, e.g. cleaning, elimination of residual charge for removing solid developer or debris from the electrographic recording medium using a blade; Details of cleaning blades, e.g. blade shape, layer forming
    • G03G21/0017Details relating to the internal structure or chemical composition of the blades

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cleaning In Electrography (AREA)

Abstract

【課題】クリーニングブレードの先端稜線部のめくれや局所的な摩耗や欠けの発生を抑制し、外添剤による像担持体への汚染を抑制し、長期に渡って良好なクリーニング性を維持し、異常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】感光体3上に残留するトナーをクリーニングブレード62により除去する手段を有し、クリーニングブレード62は、トナーを除去する弾性部材624を備え、弾性部材624は、シロキサン系化合物を含有する表面層623を有し、表面層623は、マルテンス硬度HMが、膜厚方向において表面から基材下面に向かって低硬度化する硬度勾配を有し、2.5〜32.5N/mm2であり、トナーの32kgfの荷重時における引張破断力Fが、200〜450gfである画像形成装置。【選択図】図2

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジに関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置では、被清掃部材としての像担持体(以下、「感光体」、「電子写真感光体」、「静電潜像担持体」と称することもある)について、転写紙や中間転写体へトナー像を転写した後の表面に付着した不必要な転写残トナーなどの付着物はクリーニング手段によって除去していることが知られている。
前記クリーニング手段のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、短冊形状のクリーニングブレードを用いたものがよく知られている。これは前記クリーニングブレードの基端を支持部材で支持して当接部(先端稜線部)を像担持体の周面に押し当て、像担持体上に残留するトナーを堰き止めて掻き落とし除去する。
しかしながら、近年の高画質化の要求に対して、ケミカル工法等により製造された小粒径且つ球形に近いトナーを用いた画像形成装置のニーズが増えており、従来の混練粉砕法トナーに比べてクリーニングブレードによるトナーの除去が困難になってきた。これは、小粒径且つ球形度が高いトナーが、クリーニングブレードと像担持体との間に形成される僅かな隙間をすり抜けるためである。
このようなトナーの擦り抜けを抑えるには、像担持体とクリーニングブレードとの当接圧力を高める方法があるが、当接圧力を高めると図1Aに示すようにめくれが生じてしまう。また、めくれた状態で使用すると、図1Bに示すように局所的な摩耗が生じてしまい、最終的には図1Cに示すように先端稜線部が摩耗してしまい、結果的にクリーニングブレードの寿命を縮め、クリーニング不良が発生しやすくなる。
このような問題を解決するため、例えば特許文献1には、ポリウレタンエラストマーからなる弾性部材の当接部に、鉛筆硬度B〜6Hの皮膜硬度を有する樹脂からなる表面層を設けたものが提案されている。
特許文献2には、シリコーンを含有した紫外線硬化性組成物をゴム製の弾性部材に含浸させて膨潤させた後、紫外線照射処理して、前記紫外線硬化性組成物を硬化させたクリーニングブレードが提案されている。
特許文献3には、弾性部材の当接部を含む部分にイソシアネート化合物、フッ素化合物、シリコーン化合物から選ばれる少なくとも1種が含浸され、かつ前記当接部を含む弾性部材の表面に、弾性部材よりも硬い表面層を設けたクリーニングブレードが提案されている。
特許文献4には、滑性粒子及びバインダー樹脂を含有する表面層を有するクリーニングブレードが提案されている。
一方、一般的なトナーの表面には、流動性や帯電性を付与するため、シリカや酸化チタンなどの無機微粒子等からなる添加剤が添加されている。クリーニングブレードによって像担持体上で堰き止められたトナーから、遊離した添加剤がクリーニングブレードと像担持体の当接部に供給され、添加剤による溜まり層が形成されることが知られており、クリーニングブレードと像担持体の間の潤滑剤として働く。
特許文献1〜4に開示されたような技術は耐摩耗性に優れ、クリーニングブレードの先端稜線部の摩耗に対して良好であったが、クリーニングブレードと前記像担持体の当接部に供給された添加剤が擦り抜けた際に、先端稜線部の一部が欠けてしまったり、添加剤が像担持体に強固に押し付けられることで像担持体の汚染(フィルミング)が生じ、異常画像が発生する課題があった。
また、近年では画像形成装置の高速化の要求があるが、高速化に伴う像担持体の軸ぶれや、像担持体の微細な振動の発生に対して、従来のクリーニングブレードでは像担持体表面に対する追従性が不十分であり、高速領域でのクリーニング性は十分なものでは無かった。
本発明の目的は、クリーニングブレードの先端稜線部のめくれや局所的な摩耗や欠けの発生を抑制し、トナーの添加剤による像担持体への汚染(フィルミング)を抑制し、長期に渡って良好なクリーニング性を維持し、異常画像の発生を抑制できる画像形成装置を提供することにある。
上記課題は、下記構成1)により解決される。
1)像担持体と、像担持体に静電潜像を形成する手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する手段と、前記像担持体上に残留するトナーをクリーニングブレードにより除去する手段とを順次有する画像形成装置であって、
前記クリーニングブレードは、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体の表面に付着したトナーを除去する弾性部材を備え、
前記弾性部材は、基材と硬化性組成物の硬化物からなる表面層とを有し、
前記表面層は、前記像担持体と当接する当接部よりも前記像担持体の進行方向下流側と対抗する前記基材の面を基材下面としたとき、前記当接部を含む前記基材下面の少なくとも一部に形成されており、
前記表面層は、シロキサン系化合物を含有し、
前記表面層は、ナノインデンターを用いて測定されるマルテンス硬度HMが、前記表面層の膜厚方向において表面から前記基材下面に向かって低硬度化する硬度勾配を有し、前記マルテンス硬度HMは、表面近傍(荷重:1μN)から膜厚方向最深部(荷重:1000μN)の範囲で2.5〜32.5N/mmであり、
前記トナーの粉体層圧縮・引張強度測定装置により測定される32kgf(313.81N)の荷重時における引張破断力Fが、200〜450gf(1.96〜4.41N)である
ことを特徴とする画像形成装置。
0.7<A<2.0 ・・・(1)
本発明によれば、クリーニングブレードの先端稜線部のめくれや局所的な摩耗や欠けの発生を抑制し、トナーの外添剤による像担持体への汚染(フィルミング)を抑制し、長期に渡って良好なクリーニング性を維持し、異常画像の発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。
従来のクリーニングブレードの先端稜線部が捲れた状態を示す図である。 クリーニングブレードの先端面の局所的な摩耗について説明する図である。 クリーニングブレードの先端稜線部が欠落した状態を示す図である。 本発明に係るクリーニングブレードの一例が像担持体の表面に当接している状態の一例を示す拡大断面図である。 本発明に係るクリーニングブレードの一例を示す斜視図である。 本発明に係るクリーニングブレードの製造方法の一例(A)及び他の例(B)を説明する図である。 基材のマルテンス硬度(HM)を測定する際の基材の切り出し箇所を説明するための図である。 基材のマルテンス硬度(HM)の測定位置を説明するための図である。 弾性仕事率の説明図である。 トナーの粉体層圧縮・引張強度測定装置を説明するための図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置の備える作像ユニットの一例を示す概略構成図である。 表面層の平均厚みの測定方法の一例を説明するための図である。
以下、本発明に係る画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジについて図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
本発明におけるクリーニングブレードは、前記表面層にシロキサン系化合物を含有させることでクリーニングブレードの摩擦係数を低減し、先端稜線部の摩耗を抑制できる。また、表面層を高硬度化し、更には表面層の膜厚方向に硬度勾配を持たせることで、像担持体の摺動時におけるクリーニングブレードの追従性が向上し、クリーニングブレード先端部の挙動を安定化できる。これにより、像担持体に対するクリーニングブレードの当接圧力はより少なくともクリーニング性が発揮でき、像担持体とクリーニングブレード間のストレスを低減し、像担持体やクリーニングブレードの摩耗を低減し、トナーの添加剤によるフィルミングの発生を抑制することができる。
前記表面層のマルテンス硬度HMが表面近傍(荷重:1μN)から膜厚方向最深部(荷重:1000μN)の範囲で2.5〜32.5N/mmの場合、トナー及びトナーから遊離した添加剤を効果的に堰き止め、良好なフィルミング、クリーニング性を担保することができる。前記マルテンス硬度HMが2.5N/mmよりも小さい場合、ブレードの硬度が足りず堰き止める能力が低下するため、フィルミング、及びクリーニング不良を引き起こす。また、前記マルテンス硬度HMが32.5N/mmよりも高い場合、クリーニングブレードと像担持体の当接部に供給された添加剤が擦り抜けた際に、先端稜線部の一部が欠けてしまったり、添加剤が像担持体に強固に押し付けられることでフィルミングが生じ、異常画像が発生する。
また、本発明におけるトナーは、圧縮された時のトナー粒子間の付着力が高いことが特徴であり、前記付着力は前記引張破断力Fで表すことができる。すなわち、本発明におけるトナーの粉体層圧縮・引張強度測定装置により測定される32kgf(313.81N)の荷重時における引張破断力Fは、200〜450gf(1.96〜4.41N)である。本発明におけるクリーニングブレードに対して、引張破断力Fが上記範囲のトナーを用いると、クリーニングブレードによって堰き止められたトナーが安定した溜まり層を形成し、トナーがクリーニングブレードと像担持体の当接部に潜り込み、擦り抜けるのを抑制できる。これによりクリーニング性が向上する。また、トナーに含まれるシリカや酸化チタンなどの添加剤が遊離し難くなり、当接部への添加剤の供給が抑制されるため、フィルミングの発生を抑制できる。
なお、前記引張破断力Fの測定方法の詳細は、下記で説明する。
また、本発明では以下の<2>〜<9>の構成により、本発明の効果をさらに高めることができる。
<2>
前記表面層は、ポリウレタン系化合物およびシロキサン系化合物により構成されていることを特徴とする<1>に記載の画像形成装置。
<3>
前記シロキサン系化合物は、変性シリコーンオイルであることを特徴とする<1>または<2>に記載の画像形成装置。
<4>
前記表面層の平均膜厚は、10〜500μmであることを特徴とする<1>〜<3>のいずれかに記載の画像形成装置。
<5>
前記表面層のナノインデンターを用いて測定されるクリープ特性(CIT)が、前記表面層の膜厚方向において表面から前記基材下面に向かって低下する硬度勾配を有し、前記クリープ特性(CIT)は、表面近傍(荷重:1μN)から膜厚方向最深部(荷重:1000μN)の範囲で3.0〜13.5%であることを特徴とする<1>〜<4>のいずれかに記載の画像形成装置。
<6>
前記表面層は、前記当接部から前記基材下面の面方向に少なくとも1mm以上の領域に渡り形成されていることを特徴とする<1>〜<5>のいずれかに記載の画像形成装置。
<7>
前記トナーは、結晶性樹脂を含有し、フーリエ変換赤外分光分析測定装置(FT−IR)を使用したATR法(全反射法)から求められる前記結晶性樹脂の表面存在量が、15〜60質量%であることを特徴とする<1>〜<6>のいずれかに記載の画像形成装置。
<8>
像担持体に静電潜像を形成する工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する工程と、前記像担持体上に残留するトナーをクリーニングブレードにより除去する工程とを順次有する画像形成方法であって、
前記クリーニングブレードは、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体の表面に付着したトナーを除去する弾性部材を備え、
前記弾性部材は、基材と硬化性組成物の硬化物からなる表面層とを有し、
前記表面層は、前記像担持体と当接する当接部よりも前記像担持体の進行方向下流側と対抗する前記基材の面を基材下面としたとき、前記当接部を含む前記基材下面の少なくとも一部に形成されており、
前記表面層は、シロキサン系化合物を含有し、
前記表面層は、ナノインデンターを用いて測定されるマルテンス硬度HMが、前記表面層の膜厚方向において表面から前記基材下面に向かって低硬度化する硬度勾配を有し、前記マルテンス硬度HMは、表面近傍(荷重:1μN)から膜厚方向最深部(荷重:1000μN)の範囲で2.5〜32.5N/mmであり、
前記トナーの粉体層圧縮・引張強度測定装置により測定される32kgf(313.81N)の荷重時における引張破断力Fが、200〜450gf(1.96〜4.41N)である
ことを特徴とする画像形成方法。
<9>
<1>〜<7>のいずれかに記載の画像形成装置を用いたプロセスカートリッジ。
<クリーニングブレード>
クリーニングブレード(以下、単にブレードと言うことがある)のクリーニング性を向上させる手段には、像担持体とクリーニングブレードとの当接圧を高める方法がある。しかし、前記クリーニングブレードの当接圧を高めると、図1Aに示すように、像担持体123とクリーニングブレード62との摩擦力が高まり、クリーニングブレード62が像担持体123の移動方向に引っ張られて、クリーニングブレード62の先端稜線部62cがめくれてしまう。クリーニングブレード62の先端稜線部62cがめくれた状態でクリーニングをし続けると、図1Bに示すように、クリーニングブレード62のブレード先端面62aの先端稜線部62cから数μm離れた箇所に局所的な摩耗Xが生じてしまう。このような状態で更にクリーニングを続けると、この局所的な摩耗が大きくなり、最終的には図1Cに示すように、先端稜線部62cが摩耗、欠落してしまう。このように先端稜線部62cが欠落してしまうとトナーを正常にクリーニングできなくなり、クリーニング不良が発生する。なお、図1A〜図1C中62bは、クリーニングブレードの下面である。
これに対し、本発明のクリーニングブレードは、像担持体の表面に当接して像担持体上に残留するトナーを除去する弾性部材を備え、前記弾性部材は基材と硬化性組成物の硬化物からなる表面層とを有し、前記表面層は、前記像担持体と当接する当接部よりも前記像担持体の進行方向下流側と対抗する前記基材の面を基材下面としたとき、前記当接部を含む前記基材下面の少なくとも一部に形成されており、前記表面層はシロキサン系化合物を含有し、ナノインデンターを用いて測定されるマルテンス硬度HMが、前記表面層の膜厚方向において表面から前記基材下面に向かって低硬度化する硬度勾配を有している。硬度勾配とは、具体的には、本発明における表面層の表面近傍の硬度は、荷重1μNにおけるマルテンス硬度HM(1)、膜厚方向最深部の硬度は、荷重1000μNにおけるマルテンス硬度HM(1000)、および表面層の中間箇所の硬度は、荷重50μNにおけるマルテンス硬度HM(50)を測定することにより把握できる。
本発明に係るクリーニングブレードの一実施形態について、図2、図3を用いて説明する。図2はクリーニングブレード62が、感光体3の表面に当接している状態の説明図であり、図3はクリーニングブレード62の斜視図である。図のクリーニングブレード62では、支持部材621、弾性部材624、基材622、表面層623が図示されており、本実施形態の基材622は短冊形状としている。また、ブレード先端面62a、ブレード下面62b、先端稜線部62c(当接部、エッジ部などとも称する)が図示されている。
本発明において、弾性部材を構成する基材の長手方向の面で、像担持体の進行方向(本実施形態では回転方向)下流側と対向する面を基材下面といい、基材の先端稜線部を含む像担持体の回転方向上流側と対向する先端の面を基材の先端面という。また、弾性部材の長手方向の面で、像担持体の回転方向下流側と対向する面をブレード下面といい、弾性部材の先端稜線部を含む像担持体の回転方向上流側と対向する先端の面をブレード先端面という。
図2において、像担持体の進行方向下流側Bと対向する面62bがブレード下面であり、像担持体進行方向上流側Aと対向する先端の面62aがブレード先端面である。また、弾性部材の像担持体の表面に当接する当接部は、弾性部材の先端稜線部を含む。また、先端稜線部がめくれる場合や線圧が高い場合ではブレード先端面の一部も当接部になりうる。
<クリーニングブレードの製造方法>
従来、スプレーやディップコーティングで作製していた以前のブレードでは当接部の表面層に厚膜を持たせることは難しく、当接部近傍は10μmの膜があっても当接部は1〜3μmに満たなかった。またこのような膜の付き方では当接部が丸くなってしまい、エッジ精度が悪くなっていた。このためにクリーニング性が悪くなっていた可能性がある。
また、従来の技術、例えば特許第5515865号には、長尺のポリウレタンゴムからなるシート材料に含浸剤を含浸処理した後、切断し、さらに樹脂を含むコーティング剤を塗布し、硬化させ、コート膜を形成する工程を有するクリーニングブレードの製造方法が開示されている。この場合、コート膜を後から塗工しているので、エッジ部の膜厚が薄くなってしまい、経時でトルクが上昇する可能性がある。また、特許文献4では、滑性粒子を含む被膜層を有するクリーニングブレードであって、該被膜層形成後にエッジを切断している。しかし、滑性粒子が分散されているため被膜層の表面粗さが大きくなり、被膜層形成後にエッジを切断していてもエッジ精度が悪くなり、クリーニング性が悪くなってしまう可能性がある。
これに対し、本実施形態のクリーニングブレード62は、例えばウレタンゴムからなる基材622に対して表面層623を形成する硬化性組成物を塗工した後、熱硬化により樹脂を硬化させている。その後、当接部を切断することによりブレード形状に加工している。また、表面層623は、シロキサン系化合物を含有し、かつ膜厚方向において表面から基材下面に向かって低硬度化する硬度勾配を有している。表面層623は、硬化性組成物を用いて、スプレー塗工、ディップ塗工、あるいはダイコート等によって、クリーニングブレード62の先端稜線部62cを少なくとも被覆することにより形成される。
基材下面の表面層は、バーコート、スプレーコート、ディップコート、ハケ塗り、スクリーン印刷などで形成することができる。表面層の膜厚は、塗工液の固形分濃度、塗工条件(バーコート:ギャップ、スプレーコート:吐出量・距離・移動速度、ディップコート:引き上げ速度など)、塗工回数などの条件を適宜変更することにより制御することが可能である。
本実施形態のクリーニングブレードの製造方法の一部を図4に示す。図4はクリーニングブレードの弾性部材を側面から見た場合の図である。図4(A)の左側の図は基材622に硬化性組成物を塗工・硬化させた状態を示すものであり、破線部分に示されるように基材622の先端面を切断し、図4(A)の右側に示される弾性部材624を作製する。切断する箇所は適宜変更することが可能であるが、例えば先端から1mmのところを切断する。
また、図4(B)ではその他の例が示されている。図4(B)の左側の図は図4(A)と同様に基材622に硬化性組成物を塗工・硬化させた状態を示すものである。ここでは、図4(A)のように基材622の先端面を切断するのではなく、基材622の中央付近で切断している。この場合、クリーニングブレードを2本同時に作製することも可能である。
なお、上記の他にも、型を用いて硬化性組成物を硬化させ直角な当接部を形成する方法などを用いてもよい。
基材622及び表面層623を切断する方法は適宜変更することが可能であり、例えば、垂直スライサー等を用いることができる。また、切断する方向は適宜変更することが可能であるが、表面層623側から基材622側に切断することが好ましい。この場合、エッジ精度を向上させることができる。
本実施形態では、基材下面に表面層623の厚膜を形成した後、エッジを切断することで当接部の厚膜とエッジ精度の両立が可能になった。
<像担持体>
前記像担持体としては、その材質、形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記像担持体の形状としては、例えば、ドラム状、ベルト状、平板状、シート状、などが挙げられる。前記像担持体の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、通常用いられる程度の大きさが好ましい。前記像担持体の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属、プラスチック、セラミック、などが挙げられる。
<支持部材>
本実施形態のクリーニングブレードは、支持部材と、該支持部材に一端が連結され、他端に所定長さの自由端部を有する平板状の弾性部材とからなることが好ましい。前記クリーニングブレードは、前記弾性部材の自由端側の一端である先端稜線部を含む当接部が前記被清掃部材表面に長手方向に沿って当接するように配置される。
前記支持部材としては、その形状、大きさ、及び材質等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記支持部材の形状としては、例えば、平板状、短冊状、シート状、などが挙げられる。前記支持部材の大きさとしては、特に制限はなく、前記被清掃部材の大きさに応じて適宜選択することができる。
前記支持部材の材質としては、例えば、金属、プラスチック、セラミック、などが挙げられる。これらの中でも、強度の点から金属板が好ましく、ステンレススチール等の鋼板、アルミニウム板、リン青銅板が特に好ましい。
<基材>
弾性部材624の基材622としては、その形状、材質、大きさ、構造などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
形状としては、例えば、平板状、短冊状、シート状、などが挙げられる。
大きさとしては、特に制限はなく、前記被清掃部材の大きさに応じて適宜選択することができる。
材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、高弾性が得られやすい点から、ポリウレタンゴム、ポリウレタンエラストマーなどが好適である。
弾性部材の基材の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを用いてポリウレタンプレポリマーを調製し、該ポリウレタンプレポリマーに硬化剤、及び必要に応じて硬化触媒を加えて、所定の型内にて架橋し、炉内にて後架橋させたものを遠心成型によりシート状に成型後、常温放置、熟成したものを所定の寸法にて、平板状に裁断することにより、製造される。
前記ポリオール化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高分子量ポリオール、低分子量ポリオール、などが挙げられる。
前記高分子量ポリオールとしては、例えば、アルキレングリコールと脂肪族二塩基酸との縮合体であるポリエステルポリオール;エチレンアジペートエステルポリオール、ブチレンアジペートエステルポリオール、ヘキシレンアジペートエステルポリオール、エチレンプロピレンアジペートエステルポリオール、エチレンブチレンアジペートエステルポリオール、エチレンネオペンチレンアジペートエステルポリオール等のアルキレングリコールとアジピン酸とのポリエステルポリオール等のポリエステル系ポリオール;カプロラクトンを開環重合して得られるポリカプロラクトンエステルポリオール等のポリカプロラクトン系ポリオール;ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、ポリ(オキシプロピレン)グリコール等のポリエーテル系ポリオール、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記低分子量ポリオールとしては、例えば、1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキノン−ビス(2−ヒドロキシエチル)エーテル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン等の二価アルコール;1,1,1−トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、1,1,1−トリス(ヒドロキシエトキシメチル)プロパン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール等の三価又はそれ以上の多価アルコール、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリイソシアネート化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ナフチレン1,5−ジイソシアネート(NDI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ダイマー酸ジイソシアネート(DDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記硬化触媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、第三級アミン等のアミン系化合物、有機錫化合物等の有機金属化合物等があげられる。
前記第三級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン等のトリアルキルアミン、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコール、エトキシル化アミン,エトキシル化ジアミン,ビス(ジエチルエタノールアミン)アジペート等のエステルアミン、トリエチレンジアミン(TEDA)、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン等のシクロヘキシルアミン誘導体、N−メチルモルホリン,N−(2−ヒドロキシプロピル)−ジメチルモルホリン等のモルホリン誘導体、N,N′−ジエチル−2−メチルピペラジン,N,N′−ビス−(2−ヒドロキシプロピル)−2−メチルピペラジン等のピペラジン誘導体等が挙げられる。また、有機錫化合物としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ(2−エチルヘキソエート)等のジアルキル錫化合物や、2−エチルカプロン酸第1錫、オレイン酸第1錫等が挙げられる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記硬化触媒の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01質量%以上0.5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.3質量%以下がより好ましい。
前記基材のJIS−A硬度は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60度以上が好ましく、65度以上80度以下がより好ましい。前記JIS−A硬度が、60度以上であると、ブレード線圧が得られやすく、像担持体との当接部の面積が拡大しにくいため、クリーニング不良が発生しにくくなる。 ここで、前記基材のJIS−A硬度は、例えば、高分子計器社製、マイクロゴム硬度計MD−1などを用いて測定することができる。
前記基材のJIS K6255規格に準拠した反発弾性率は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ここで、前記基材の反発弾性係数は、例えば、JIS K6255規格に準拠し、23℃において、東洋精機製作所製No.221レジリエンステスタを用いて測定することができる。
前記基材の平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1.0mm以上3.0mm以下が好ましい。
前記基材のマルテンス硬度は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。基材のマルテンス硬度のより好ましい範囲としては、0.8N/mm以上3.0N/mm以下である。基材のマルテンス硬度を0.8N/mm以上3.0N/mm以下とすることにより、10μm以上の表面層のひび割れを抑制することができ、長期の使用でもクリーニング不良が発生しにくくなる。また、基材のマルテンス硬度が0.8N/mm以上であることにより、基材が柔らかすぎず、像担持体の軸ぶれによる振動等による変形が抑制され、表面層が基材の変形に追従し易くなり、ひび割れの発生を防止し、クリーニング性が良好となる。
前記基材のナノインデンテーション法を用いて測定されるマルテンス硬度(HM)の測定方法は以下のとおりである。マルテンス硬度(HM)は、ISO14577に基づき、エリオニクス社製ナノインデンターENT−3100を用いて、バーコビッチ圧子を1000μNの荷重で10秒間押し込み、5秒間保持し、同じ荷重速度で10秒間抜いて測定した。測定場所は、ブレードの先端面の先端稜線部から100μmの位置とした。
測定する方法としては、図5に示すように、基材622のブレード先端面62aから基材622の奥行方向(基材622の長手方向に対し直交する方向)に向かって2mm、かつ長手方向に向かって10mmの矩形に基材622を切り出し、図6(A)の基材の斜視図および図6(B)の基材の正面図に示すように、切り出した基材をブレード先端面62aが上を向くようにスライドガラス上に接着剤や両面テープで固定し、先端稜線部62cから奥行方向に100μmの位置を測定位置として、マルテンス硬度(HM)を測定することができる。一方、図6(C)に示すように基材下面に表面層が形成された状態であっても、同様にマルテンス硬度(HM)を測定することができる。これとは別に、表面層を剃刀等によって切断し基材の先端面を露出させてマルテンス硬度(HM)を測定することもできる。なお、下記で説明する表面層623のマルテンス硬度(HM)は、図6(C)に示すように基材下面に表面層が形成された状態で基材を切り出し、表面層623が上を向くようにスライドガラス上に接着剤や両面テープで固定し、上記方法によって測定される。
<表面層>
本実施形態のクリーニングブレードは、前記像担持体に当接する先端稜線部62cが表面層623によって形成され、この表面層623は、下記で説明する硬化性組成物により形成される(弾性部材との混合層ではない)。表面層623は、当接部および基材下面に形成されていればよく、ブレード先端面62aにも表面層を形成してもよい。また、弾性部材内部に硬化性組成物が含まれていても構わない。
表面層623は基材全面を覆っていてもいいが、当接部から基材下面の面方向に少なくとも1mm以上、好ましくは1mm以上7mm以下の領域にわたり形成されていることが好ましい。該領域が7mm以下であることにより、弾性部材の柔軟性を阻害せず、感光体への追従性が良好となりクリーニング性が良好となる。
表面層623としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、硬化物のマルテンス硬度が、基材より硬いことが好ましい。表面層623は、弾性部材622の基材よりも硬度が高い部材とすることで、剛直なため、変形し難く、クリーニングブレード62の先端稜線部62cのめくれを抑制することができる。
前記クリーニングブレードの当接部に形成した表面層の前記硬化性組成物を硬化させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱などによる処理などが挙げられる。
クリーニングブレードの弾性仕事率は、60%以上90%以下が好ましい。前記弾性仕事率はマルテンス硬度の測定時の積算応力から、以下のようにして求められる特性値である。前記マルテンス硬度は、バーコビッチ圧子を一定の力で、例えば、30秒間で押し込み、5秒間保持し、一定の力で30秒間抜く動作を行いながら微小硬度計を用いて計測する。
ここで、バーコビッチ圧子を押し込むときの積算応力をWplast、試験荷重除荷寺の積算応力をWelastとすると、弾性仕事率は、Welast/Wplast×100[%]の式で定義される特性値である(図7参照)。前記弾性仕事率が高いほど、塑性変形が少ない、即ち、ゴム性が高いことを表す。前記弾性仕事率が60%以上であることにより、当接部の動きが抑制されず、耐摩耗性が良好となる。
本発明における前記表面層の平均膜厚は、10μm以上500μm以下とするのが好ましく、更に好ましくは、50μm以上200μm以下である。この範囲とすることで、基材の弾性部材の柔軟性が維持され、画像形成装置の高速化に伴う像担持体の軸ぶれや像担持体の微細な振動が抑制され、像担持体表面の微小なうねりに対する追従性が良好となり、クリーニング性が向上する。また、該平均膜厚が10μm以上であることにより、異常摩耗等による異音が防止される。
ここで、当接部の表面層の平均膜厚は、当接部における表面層の任意の箇所を10箇所測定した算術平均値により求めることができる。厚みの測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、当接部の表面層を含む切断面を、マイクロスコープを用いて測定する方法などが挙げられる。具体的には、例えば、当接部の先端部(当接辺)から50μm〜200μm位置の表面層の厚みを測定する。なお、加えて、通常は、長手方向(当接辺の方向)の両端2cmを除いた位置で測定する。
<硬化性組成物>
前記硬化性組成物とは、モノマーやオリゴマーが光や熱などのエネルギーを受けることにより重合、硬化し、硬化物(固形ポリマー)を形成する材料のことである。重合を開始させる活性種(ラジカル、イオン、酸、塩基など)を発生させる開始剤や刺激(電子線)の種類によってエネルギー源が異なり、例えば紫外線硬化性組成物、熱硬化性組成物、電子線硬化組成物等が挙げられる。
前記紫外線硬化組成物や前記電子線硬化組成物の重合には、光重合開始剤が用いられ、紫外線や電子線を照射することで、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合のいずれかに分類される硬化反応がおこり、ビニル重合、ビニル共重合、開環重合、付加重合などの重合反応により硬化物を生成する。
前記熱硬化性組成物の重合には、熱重合開始剤が用いられ、加熱することにより硬化反応が開始され、イソシアナート、ラジカル重合、エポキシ開環重合、メラミン系縮合などの重合反応により硬化物を生成する。
このような反応により生成する前記硬化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アミノ樹脂、またはポリエチレン骨格の樹脂組成物などが挙げられる。ただ、耐摩耗性に優れている点や、基材のウレタンゴムとのなじみや密着性が優れている点、さらにNCO基とOH基の制御により硬度や弾性仕事率などの物性を調整しやすい点からウレタン樹脂のようなポリウレタン系化合物が好ましい。
前記ウレタン樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、両末端NCO基のプレポリマーと硬化剤(NH基やOH基を有する化合物)の組み合わせが好ましい。両末端NCO基のプレポリマーとして、より好ましくは、PTMG(ポリテトラメチレンエーテルグリコール)の両末端に多官能イソシアネートを結合させたプレポリマーである。
前記プレポリマーの多官能イソシアネートは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ナフチレン1,5−ジイソシアネート(NDI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ダイマー酸ジイソシアネート(DDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、などが挙げられる。これらは、単独でPTMGと結合させて使用してもよいし、ヌレート体などにした上で使用してもよい。
前記硬化剤としては、前記プレポリマーと反応可能なジオールやトリオール、ジアミンやトリアミンなどの化合物である。硬化剤としては、トリメチロールプロパン(TMP)、ジアミノジフェニルメタン(DDM)などが挙げられる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記プレポリマーのPTMGの重合度は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明における表面層は、膜厚方向において表面から基材下面に向かって低硬度化する硬度勾配を有している。このような硬度勾配は、例えば、次のようにして形成することができる。表面層は、硬化性組成物の当量比(プレポリマー中のNCO基の当量/硬化剤中のNH基やOH基の当量)を1よりも高く設計し、余剰のNCO基を使って硬化性組成物中のイソシアヌレート結合を多くし、架橋密度を上げることによって高硬度化することができる。硬化性組成物全体にわたって均一にイソシアヌレート結合を多くすると、全体的に硬くなりすぎて、脆くなる恐れがある。そこで、本発明においては、表面層における表面側の硬化性組成物のイソシアヌレート結合の量が、基材下面側におけるイソシアヌレート結合の量よりも多くなっていることが好ましい。このように表面層を形成することにより、膜厚方向において表面から前記基材下面に向かって低硬度化する硬度勾配を得ることができる。基材下面側の表面層は、軟らかい基材の硬度に近くなり、ブレードとして追従性などの品質が安定する。表面層における表面側の硬化性組成物のイソシアヌレート結合の量を多くするには、例えば、基材に硬化性組成物を塗布した後、45℃/90%RHのような高温高湿環境下に数日放置し、余剰のNCO基の反応を完結させることで、表面層の表面側のシアヌレート化を基材下面側よりも多く進行させることにより可能となる。
前記表面層中のシロキサン系化合物としては、目的に応じて適宜選択することができるが、変性シリコーンオイルが好ましい。変性シリコーンオイルを用いることにより、ブレードの摩擦係数を小さくし、摺動時の摩擦力を小さくしてブレードの摩耗を抑え、さらに摺動時のブレード先端部の挙動を安定化させる効果を発揮する。また、ポリウレタン系化合物を使用する形態では、一般的にポリウレタン系化合物は硬いため、変性シリコーンオイルを用いることにより前記ブレード先端部の挙動の安定化を促進させることができる。
前記ブレードの摩擦係数は、動摩擦係数(μK)として測定することができ、1.2以下であることが好ましく、0.5以下であることがより好ましい。
変性シリコーンオイルとしては、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル等が挙げられ、これらは市販されているものを利用でき、例えばSH8400(東レ・ダウコーニング製ポリエーテル変性シリコーンオイル)、FZ−2110(東レ・ダウコーニング製ポリエーテル変性シリコーンオイル)、SF8416(東レ・ダウコーニング製、アルキル変性シリコーンオイル)、SH3773M(東レ・ダウコーニング製ポリエーテル変性シリコーンオイル)、X−22−4272(信越シリコーン製ポリエーテル変性シリコーンオイル)等が挙げられる。
表面層中のシロキサン系化合物の含有量は、例えば8〜15質量%であり、好ましくは8〜10質量%である。
本発明における表面層は、本発明の効果が向上するという観点から、ナノインデンターを用いて測定されるマルテンス硬度HMが、膜厚方向において表面から基材下面に向かって低硬度化する硬度勾配を有することが好ましい。前記マルテンス硬度HMは前記基材のマルテンス硬度と同様の装置を使用して測定することができる。前記マルテンス硬度HMの測定箇所は、少なくとも表面層の表面近傍および膜厚方向最深部の2箇所であり、さらに、これらの測定箇所の中間箇所でも測定することが好ましい。表面層のマルテンス硬度(HM)は、前記基材のマルテンス硬度(HM)の測定方法と同様の方法で測定することができる。また、「表面層の表面近傍のマルテンス硬度HM(1)」は、バーコビッチ圧子を1μNの荷重で10秒間押し込み、5秒間保持し、同じ荷重で10秒間抜いて測定する。同様に、「表面層の膜厚方向最深部のマルテンス硬度HM(1000)」は、バーコビッチ圧子を1000μNの荷重で10秒間押し込み、5秒間保持し、同じ荷重で10秒間抜いて測定する。また、「中間箇所のマルテンス硬度HM(50)」は、バーコビッチ圧子を50μNの荷重で10秒間押し込み、5秒間保持し、同じ荷重で10秒間抜いて測定する。
本発明における表面層のマルテンス硬度HMは、1μNから1000μNの荷重範囲におけるマルテンス硬度HMが2.5〜32.5N/mmであることが好ましく、4.0〜21.0N/mmであることがさらに好ましい。具体的には、表面層の表面近傍のマルテンス硬度HM(1)は、7.5〜32.5N/mmであることが好ましく、17.0〜21.0N/mmであることがさらに好ましい。また、本発明における表面層の膜厚方向最深部のマルテンス硬度HM(1000)は、2.5〜9.5N/mmであることが好ましく、3.5〜5.0N/mmであることがさらに好ましい。また、本発明における表面層の中間箇所のマルテンス硬度HM(50)は、4.0〜18.0N/mmであることが好ましく、7.0〜12.0N/mmであることがさらに好ましい。
さらに本発明における表面層は、本発明の効果が向上するという観点から、前記ナノインデンターを用いて測定したクリープ(CIT)が、膜厚方向において表面から前記基材下面に向かって低下する勾配を有する。前記表面近傍のクリープCIT(1)は、荷重1μNの時のクリープで表され、前記膜厚方向最深部のクリープCIT(1000)は、荷重1000μNの時のクリープで表される。この時、CIT(1)およびCIT(1000)の範囲は、3.0〜13.5%であることが好ましく、5.0〜12.0%であることがさらに好ましい。具体的には、表面層の表面近傍のクリープCIT(1)は、9.5〜13.5%であることが好ましく、9.5〜12.0%であることがさらに好ましい。また、表面層の膜厚方向最深部のクリープCIT(1000)は、3.0〜7.5%であることが好ましく、3.0〜6.5%であることがさらに好ましい。また、表面層の中間箇所のクリープCIT(50)は、6.0〜11.0%であることが好ましく、6.0〜9.5%であることがさらに好ましい。
<トナー>
本発明に用いられるトナーは、前記トナーの粉体層圧縮・引張強度測定装置により測定される32kgf(313.81N)の荷重時における引張破断力Fが、200〜450gf(1.96〜4.41N)である。
前記粉体層圧縮・引張強度測定装置は、上下に二分割可能な容器セル内にトナーを充填し、前記トナーを加圧・圧縮してトナー層を形成した後、前記容器セルを上下に引っ張って分割することでトナー層を破断し、その時の破断力、つまり引張破断力Fを測定することができる装置であり、トナー層が圧縮された時のトナー粒子間の付着力を測定できる。
一般的なトナーの引張破断力Fは多様ではあるが、おおよそ100〜200gf(0.98〜1.96N)を示すことが多い。これに対し、本発明のトナーは、圧縮された時のトナー粒子間の付着力が比較的に高いことが特徴である。像担持体上でクリーニングブレードによって掻き取られた残留トナーの一部は、クリーニングブレードの先端面と像担持体の当接部直前の隙間に入り込むが、前記トナーの引張破断力Fは、前記隙間におけるトナーの挙動に影響する。トナーの引張破断力Fが一定の値以上になると、前記隙間におけるトナーの流動性が低下し、数十μm幅程のトナー層が形成され、後から突入してきたトナーが前記当接部に潜り込むのを阻害する働きをする。一方、トナーの引張破断力Fが高過ぎると、前記隙間における前記トナー層のトナーの動きが止まり、トナーに摩擦によるストレスが加わることでクリーニングブレードへのトナー固着が発生したり、トナーが前記当接部に潜り込んで、トナーの擦り抜けが発生する。
本発明のトナーの引張破断力Fの測定において、トナー層の圧縮の際に掛ける荷重は、32kgf(313.81N)である。前記の荷重条件は、本発明者らが鋭意検討したところ、本発明におけるクリーニングブレードに対するトナーの性能差を最も感度良く表すことができた荷重条件であり、本発明に必要なトナー粒子間の付着力を適切に測定することができる。
また、クリーニングブレードによって像担持体上で堰き止められたトナーから、遊離した添加剤がクリーニングブレードと像担持体の当接部に供給され、添加剤による溜まり層が形成されることが知られているが、クリーニングブレードと像担持体の間の潤滑剤として働く一方で、前記当接部に潜り込んだ遊離した添加剤が、当接圧によって像担持体に押し付けられ、フィルミングが発生する。しかしながら、前記トナーの引張破断力Fが高い方が、前記当接部に突入する添加剤の量が低減し、結果的に添加剤によるフィルミングが抑制される。この理由は定かではないが、トナーの引張破断力Fが高いと、前記添加剤がトナーから遊離し難くなったり、遊離した添加剤がトナー層によって再び回収されていることが想定される。
以上のことから、クリーニング性能にとってトナーの引張破断力Fは、適正な数値範囲が存在する。また、その数値範囲は、クリーニングブレードの形態によっても異なり、本発明におけるクリーニングブレードに対しては、トナーの引張破断力Fを200〜450gf(1.96〜4.41N)とすることで、クリーニング性能の向上を確認することができた。より好ましい範囲としては200〜350gf(1.96〜3.43N)であり、特に好ましい範囲としては250〜300gf(2.45〜2.94N)である。引張破断力Fが200gf(1.96N)より低い場合は、クリーニング性が低下したり、添加剤によるフィルミングが発生しやすくなり、450gf(4.41N)より高い場合は、クリーニングブレードにトナーが固着したり、クリーニング性が低下する。
前記トナーの粉体層圧縮・引張強度測定装置により測定される32kgf(313.81N)の荷重時における引張破断力Fの具体的な測定方法としては、圧縮破壊強度・引張破断強度測定装置アグロボットAGR−2(ホソカワミクロン社製)を用いて測定する。
図8は、圧縮破壊強度・引張破断強度測定装置アグロボットAGR−2(ホソカワミクロン社製)で用いるセル200の説明図である。セル200は、上蓋201、下蓋205、上部セル202及び下部セル203からなり、セル内部の形状は円筒状である。セル200は本体ステージ上で加熱することができる。本発明におけるセルの内径は25mmであり、バネの線径は1.0mmである。まずセル200を設定温度32℃にて温めておく。次に、図8に示すように、トナー試料204を5g充填する。トナー試料204をセルに充填する際には、トナー試料を半分程入れて10回軽くタッピングし、残り半分を入れて10回軽くタッピングして充填する。その後、セル200に上蓋201をセットした後、1時間程その状態を保持する。最大圧縮力を32kgf(313.81N)に設定し、圧縮速度0.1mm/秒、32kgf(313.81N)の圧縮力でトナー試料を圧縮して1分間保持した後、本体の引張用フックによって上部セル202を引張速度0.6mm/秒で持ち上げてトナー層を引っ張り、トナー層が破断されたときの引張破断力Fを測定する。なお、測定環境の温度及び湿度は、それぞれ23℃及び60%RHであり、引張用フックのバネの線径は1.0mmである。
本発明において、トナーの引張破断力Fを制御する手段としては特に制限されるものではないが、例えば、結着樹脂として、ウレタン基、ウレア基などの凝集性の高い官能基を有する樹脂;天然ゴム、合成ゴムなどの熱可塑性エラストマー樹脂;などを用いる方法、結着樹脂のガラス転移点や分子量を調整する方法、結着樹脂に可塑剤等を添加して溶融粘度を下げる方法、カルナバワックスやパラフィンワックスなどの離型剤や結晶性ポリエステル樹脂などの定着助剤の融点を調整する方法、トナーの表面に露出する前記離型剤の量や前記定着助剤の量を調整する方法、トナー表面に添加されるシリカ微粒子や酸化チタン微粒子などの流動化剤の表面被覆量を調整する方法、シリコーンオイルなど凝集性が高い成分が処理された前記流動化剤を使用する方法など、どの様な方法でも良く、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明におけるトナーは、その製法や材料は前記条件を満たしていれば公知のものが全て使用可能であり、特に限定されるものではないが、例えば、混練粉砕法や水系媒体中にてトナー粒子を造粒する、いわゆるケミカル工法がある。
前記水系媒体中にてトナー粒子を造粒するケミカル工法としては、例えば、モノマーを出発原料として製造する懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法、分散重合法等;樹脂や樹脂前駆体を有機溶剤などに溶解して水系媒体中にて分散乃至乳化させる溶解懸濁法;樹脂や樹脂前駆体と適当な乳化剤からなる溶液に水を加えて転相させる転相乳化法;これらの工法によって得られた樹脂粒子を水系媒体中に分散させた状態で凝集させて加熱溶融等により所望サイズの粒子に造粒する凝集法などが挙げられる。
特に本発明においては、高画質化の点でトナーを小粒径かつシャープな粒度分布、高い円形度が得られるケミカル工法が好ましく、トナーの引張破断力を制御する観点から、結着樹脂としてのウレタン基およびウレア基を有する高分子量体をトナー中で形成しやすい前記溶解懸濁法が好ましい。
前記トナーの重量平均粒径(Dv)は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができるが、粒状度、鮮鋭性、細線再現性の優れた高品位の画像を得るには、重量平均粒径は3〜10μmが好ましく、4〜7μmがより好ましい。前記重量平均粒径が3μm未満であると、画像の鮮鋭性や細線再現性に優れるが、トナーの流動性や転写性が悪化することがある。また、重量平均粒径(Dv)と個数平均分子量(Dn)との比(Dv/Dn)は、トナーの粒度分布を表し、値が1に近い程、シャープな粒度分布であることを示している。前記Dv/Dnは、鮮鋭性、細線再現性の観点から、1.20以下が好ましく、1.15以下がより好ましい。
本発明におけるトナーの重量平均粒径(Dv)および個数平均分子量(Dn)は、例えばコールターマルチサイザーIII(アパーチャー径100μm)(ベックマンコールター社製)と、解析ソフトであるベックマンコールターマルチサイザー3(バージョン3.51)(ベックマンコールター社製)を用いて測定できる。具体的には、まず10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)5mLに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液であるアイソトンIII(ベックマンコールター社製)25mLを任意量添加して、超音波分散機にて1分間分散させ、試料分散液を作成した。次いで、ビーカーに前記電解液100mLと試料分散液を適量加え、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度において3万個の粒子を測定し、その粒度分布から重量平均粒径(Dv)および個数平均分子量(Dn)を求めた。
本発明におけるトナーの平均円形度は、0.940〜0.990であるものが好ましく、平均円形度が0.960〜0.985で円形度が0.94未満の粒子が15%以下であるものがより好ましい。前記平均円形度の範囲内の実質上球形のトナーは、転写効率に優れ、適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効である。また、細線画像における転写抜けの少ない良好な画像が得られる。これは、トナー表面が十分に滑らかな為、像支持体との接点が減少し、転写材へのトナーの虫食い転写不良が減少するためと考えられる。この範囲より小さく、球状からあまりに離れた不定形の形状のトナーでは、転写性が悪化する傾向となり、逆に、この範囲より大きく、球体に近いものである場合には、転写性に優れるものの、ブレードクリーニング等を採用しているシステムにおいて、感光体上および転写ベルト等のクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こす。例えば、画像面積率の低い現像乃至転写では転写残トナーが少なく、クリーニング不良が特に問題となることはないが、カラー写真画像等画像面積率の高いものの場合、更には、給紙不良等で未転写の画像形成したトナーが感光体上に転写残トナーとして発生することがあり、これが蓄積すると画像の地汚れを発生してしまう。また、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等をも汚染してしまい、本来の帯電能力が発揮されなくなってしまうという問題がある。
平均円形度の測定はフロー式粒子像分析装置FPIA−3000((株)SYSMEX製)を用いて測定することができる。測定は、1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液に調整した後0.45μmのフィルターを通した液50〜100mlに分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5ml加え、試料を1〜10mg加える。これを、超音波分散機で1分間の分散処理を行い、粒子濃度を5000〜15000個/μlに調整した分散液を用いて測定を行なった。CCDカメラで撮像した2次元の画像面積と、同一の面積を有する円の直径を円相当径として、円相当径で0.6μm以上をCCDの画素の精度から有効とし平均円形度の算出に用いた。平均円形度は、各粒子の円形度の算出を行い、この各粒子の円形度を足し合わせ、全粒子数で割り算することによって得ることができる。各粒子の平均円形度は、粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割ることにより算出することができる。
本発明のトナーは、本発明の前記条件を満たすものであればどの様な材料を用いても問題無いが、結着樹脂や定着助剤としての結晶性樹脂、着色剤、離型剤、帯電制御剤、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などを必要に応じて含有していてもよい。
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ポリスチレン、ポリp−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン又はその置換体の単重合体、スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸共重合隊、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプロピル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリチメルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン樹脂、変性ロジン樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、及び活性水素基と反応可能な官能基を有するように変性されたこれらの樹脂類などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、トナーの低温定着性の観点からポリエステル樹脂が好ましく、更には、低温定着性と耐ホットオフセット性の観点から、ポリエステル樹脂及び、活性水素基と反応可能な官能基を有するように変性されたポリエステル樹脂の併用が好ましい。
前記活性水素基としては、例えば、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記反応可能な官能基としては、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基などが挙げられ、これらの中でも、引張破断力を制御するために凝集力の高いウレタン結合又はウレア結合を導入可能な点で、イソシアネート基が好ましい。
前記ポリエステル樹脂は、多価アルコールと、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸又はその誘導体とを用いて得られるポリエステル樹脂である。
前記多価アルコールとしては、例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物;水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物等のジオール;エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール等の脂肪族ジオール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のオキシアルキレン基を有するジオール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の脂環式ジオール;グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の3価以上のアルコール;等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記多価カルボン酸としては、例えば、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸;ドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸等の炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数2〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸等のジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸、又はそれらの酸無水物等の3価以上のカルボン酸;等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記結晶性樹脂は、定着温度付近において、融解するものが好ましい。このような結晶性樹脂をトナー中に含有させておくことによって、定着温度では、結晶性樹脂の融解に伴って結着樹脂と相溶化し、トナーのシャープメルト性を向上させ、低温定着性に優れた効果を発揮する。
前記結晶性樹脂としては、結晶性を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ビニル樹脂、変性結晶性樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でもポリエステル樹脂が好ましい。
前記結晶性樹脂の融点としては、特に制限はないが、60℃以上100℃以下であることが好ましい。前記融点が、60℃未満であると、結晶性樹脂が低温で融解が始まりやすいため、トナーの耐熱保存性が低下することがある。100℃を超えると、低温定着性への効果があまり得られない。
トナーの表面における前記結晶性樹脂の表面存在量は、トナーの引張破断力に影響を与えることから、引張破断力Fの制御手段としても用いることができる。前記結晶性樹脂の表面存在量は、フーリエ変換赤外分光分析測定装置(FT−IR)を使用したATR法(全反射法)から測定することができ、本発明における好ましい範囲は、15〜60質量%であり、さらに好ましくは20〜40質量%である。
前記フーリエ変換赤外分光分析測定装置(FT−IR)を使用したATR法(全反射法)は、測定原理から分析深さは0.3μm程度であり、トナー粒子の表面から0.3μmの深さ領域における相対的な結晶性樹脂の含有重量比(質量%)を求めることができる。
前記フーリエ変換赤外分光分析測定装置としては、特に限定されるものではないが、具体的にはフーリエ変換赤外分光分析装置Nicolet is 10(ThermoFisher scientific社製)を用いることができる。
具体的な測定方法としては、先ず試料として、トナー3gを自動ペレット成型器(例えば、TypeM No.50 BRP−E(MAEKAWA TESTING MACHINE Co.製))を用いて、6tの荷重で1分間加圧し、40mmφ(厚さ約2mm)のトナーペレットを作製した。次いで、トナーペレットを測定装置のゲルマニウム(Ge)結晶測定窓にセットし、分解能4cm−1、積算20回でIRスペクトルを測定した。得られたIRスペクトルから、結晶性樹脂由来のピーク強度(Pc)と、結着樹脂由来のピーク強度(Pr)を選択し、その強度比(Pc/Pr)を算出した。この時、結晶性樹脂由来のピーク強度(Pc)と、結着樹脂由来のピーク強度(Pr)は、その他の材料由来のスペクトルのピークと被らないピークを極力選択することが望ましい。一方、結晶性樹脂と結着樹脂の混合比率を振った、結晶性樹脂の含有量に関する検量線を予め作成しておき、前記強度比(Pc/Pr)からトナーの表面における相対的な結晶性樹脂の含有重量比を測定し、その値を結晶性樹脂の表面存在量とした。測定値は、測定場所を変えて4回測定した平均値を用いた。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記着色剤の前記トナーにおける含有量としては特に制限はないが、1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。前記含有量が1質量%未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、15質量%を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
前記着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。該樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素等のワックス類が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、カルボニル基含有ワックスが好ましい。
前記カルボニル基含有ワックスとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、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等のポリアルカン酸エステル;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のポリアルカノールエステル;ジベヘニルアミド等のポリアルカン酸アミド;トリメリット酸トリステアリルアミド等のポリアルキルアミド;ジステアリルケトン等のジアルキルケトンなどが挙げられる。
前記ポリオレフィンワッックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどが挙げられる。
前記長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワッックス、サゾールワックスなどが挙げられる。
前記離型剤の融点としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、40℃〜160℃が好ましく、50℃〜120℃がより好ましく、60℃〜90℃が特に好ましい。前記融点が40℃以上であることにより、耐熱保存性が良好となり、160℃以下であることにより、低温での定着時にコールドオフセットを起こしにくい。
前記離型剤の前記トナーにおける含有量としては特に制限はないが、1質量%〜20質量%が好ましく、3質量%〜15質量%がより好ましく、3質量%〜7質量%が特に好ましく。前記含有量が、20質量%以下であることにより、トナーの流動性が良化する。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。 具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業株式会社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業株式会社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
前記帯電制御剤の含有量としては特に制限はないが、前記トナー100質量部に対して、0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.2質量部〜5質量部がより好ましい。 前記含有量が、10質量部以下であることにより、トナーの帯電性が適切となり、現像剤の流動性低下や画像濃度の低下が起こりにくい。これらの帯電制御剤は、トナー中に分散させて用いても良いし、トナー表面に物理吸着もしくは化学吸着させて固定化して用いても良い。
前記外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、脂肪酸金属塩(例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等);金属酸化物(例えば、酸化チタン、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモン等)、疎水化された金属酸化物微粒子、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、疎水化された酸化チタン微粒子、疎水化されたアルミナ微粒子が好適に挙げられる。
前記シリカ微粒子としては、例えば、HDK H 2000、HDK H 2000/4、HDK H 2050EP、HVK21、HDK H1303(いずれもヘキスト社製);R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(いずれも日本アエロジル株式会社製)などが挙げられる。
前記酸化チタン微粒子としては、例えば、P−25(日本アエロジル株式会社製)、STT−30、STT−65C−S(いずれもチタン工業株式会社製)、TAF−140(富士チタン工業株式会社製)、MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(いずれもテイカ株式会社製)、T−805(日本アエロジル株式会社製);STT−30A、STT−65S−S(いずれもチタン工業株式会社製);TAF−500T、TAF−1500T(いずれも富士チタン工業株式会社製);MT−100S、MT−100T(いずれもテイカ株式会社製)、IT−S(石原産業株式会社製)などが挙げられる。
前記疎水化されたシリカ微粒子、疎水化された酸化チタン微粒子、疎水化されたアルミナ微粒子を得るためには、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子等の親水性の微粒子をメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤で処理して得ることができる。
また、前記外添剤として、シリコーンオイルで、必要ならば熱を加えて無機微粒子を処理したシリコーンオイル処理無機微粒子も好適である。
前記外添剤の添加量としては、前記トナーに対し0.1質量%〜5質量%が好ましく、0.3質量%〜3質量%がより好ましい。
前記外添剤として樹脂微粒子も添加することができる。該樹脂微粒子としては、例えば、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン;メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルの共重合体;シリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系重合体粒子;熱硬化性樹脂による重合体粒子などが挙げられる。このような樹脂微粒子を併用することによってトナーの帯電性が強化でき、逆帯電のトナーを減少させ、地肌汚れを低減することができる。前記樹脂微粒子の添加量は、前記トナーに対し0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.1質量%〜2質量%がより好ましい。
前記流動性向上剤は、前記トナーの表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても前記トナーの流動特性や帯電特性の悪化を防止可能なものを意味し、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
前記クリーニング性向上剤は、静電潜像担持体や中間転写体に残存する転写後の現像剤を除去するために前記トナーに添加され、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩;ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子などが挙げられる。該ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、重量平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好適である。
前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライトなどが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
<現像剤>
本発明の現像剤は、前記トナーを含んでなり、更に必要に応じて適宜選択した、キャリアなどのその他の成分を含む。
前記現像剤としては、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンター等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
前記トナーを用いた前記一成分現像剤の場合、トナーの収支、即ち、現像剤へのトナー供給と現像によるトナー消費とが行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の層厚規制部材へのトナーの融着がなく、現像手段の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
また、前記トナーを用いた前記二成分現像剤の場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像手段における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
前記キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、50emu/g〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料などが好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75emu/g〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている静電潜像担持体への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30emu/g〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記芯材の粒径としては、平均粒径(重量平均粒径(D50))で、10μm〜200μmが好ましく、40μm〜100μmがより好ましい。前記平均粒径(重量平均粒径(D50))が、10μm以上であることにより、キャリア粒子の分布において、微粉系が少なくなり、1粒子当たりの磁化が高くなってキャリア飛散を抑制でき、200μm以下であることにより、比表面積が高まり、トナーの飛散が防止され、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が良好となる。
前記樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー(フッ化三重(多重)共重合体)、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、シリコーン樹脂が特に好ましい。
前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、一般的に知られているシリコーン樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコーン樹脂;アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等で変性したシリコーン樹脂などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
前記樹脂層には、必要に応じて導電粉等を含有させてもよく、該導電粉としては、例えば、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛などが挙げられる。これらの導電粉の平均粒子径としては、1μm以下が好ましい。前記平均粒子径が1μm以下であることにより、電気抵抗の制御が容易となる。
前記樹脂層は、例えば、前記シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行うことにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法などが挙げられる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブ、ブチルアセテートなどが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法などが挙げられる。
前記樹脂層の前記キャリアにおける量としては、0.01質量%〜5.0質量%が好ましい。前記量が、0.01質量%以上であることにより、前記芯材の表面に均一な前記樹脂層を形成でき、5.0質量%以下であることにより、前記樹脂層の厚さが適正となり、キャリア同士の造粒が防止され、均一なキャリア粒子が得られる。
前記現像剤が二成分現像剤である場合には、前記キャリアの該二成分現像剤における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、90質量%〜98質量%が好ましく、93質量%〜97質量%がより好ましい。
前記二成分系現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、一般にキャリア100質量部に対しトナー1質量部〜10.0質量部が好ましい。
<画像形成装置>
本発明の画像形成装置は、像担持体と、像担持体に静電潜像を形成する手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する手段と、前記像担持体上に残留するトナーをクリーニングブレードにより除去する手段とを有する。好適な形態では、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段と、前記像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段とを有し、前記クリーニング手段として本発明におけるクリーニングブレードを用い、かつ本発明におけるトナーを用いる。像担持体にはクリーニング補助手段として潤滑剤が塗布される機構を備えていてもよい。
<画像形成方法>
また本発明の画像形成方法は、像担持体に静電潜像を形成する工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する工程と、前記像担持体上に残留するトナーをクリーニングブレードにより除去する工程とを順次有し、好適な形態では、本発明の画像形成方法は、像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程と、前記像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング工程とを有し、前記クリーニング工程として本発明におけるクリーニングブレードを用い、かつ本発明におけるトナーを用いる。
<プロセスカートリッジ>
また本発明のプロセスカートリッジは、前記本発明の画像形成装置を用いる。
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ(以下、単にプリンタ500という)の一実施形態(以下、実施形態という)について説明する。まず、本実施形態に係るプリンタ500の基本的な構成について説明する。
図9は、プリンタ500を示す概略構成図である。プリンタ500は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す)用の四つの作像ユニット1Y,C,M,Kを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のY,C,M,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
四つの作像ユニット1の上方には、中間転写体としての中間転写ベルト14を備える転写ユニット60が配置されている。詳細は後述する各作像ユニット1Y,C,M,Kが備える感光体3Y,C,M,Kの表面上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト14の表面上に重ね合わせて転写される構成である。
また、四つの作像ユニット1の下方に光書込ユニット40が配設されている。潜像形成手段たる光書込ユニット40は、画像情報に基づいて発したレーザ光Lを、各作像ユニット1Y,C,M,Kの感光体3Y,C,M,Kに照射する。これにより、感光体3Y,C,M,K上にY,C,M,K用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット40は、光源から発したレーザ光Lを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー41によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体3Y,C,M,Kに照射するものである。このような構成のものに代えて、LEDアレイによる光走査を行うものを採用することもできる。
光書込ユニット40の下方には、第一給紙カセット151、第二給紙カセット152が鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット内には、それぞれ、記録媒体である転写紙Pが複数枚重ねられた紙束の状態で収容されており、一番上の転写紙Pには、第一給紙ローラ151a、第二給紙ローラ152aがそれぞれ当接している。第一給紙ローラ151aが駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第一給紙カセット151内の一番上の転写紙Pが、カセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路153に向けて排出される。また、第二給紙ローラ152aが駆動手段によって図9中反時計回りに回転駆動せしめられると、第二給紙カセット152内の一番上の転写紙Pが、給紙路153に向けて排出される。
給紙路153内には、複数の搬送ローラ対154が配設されている。給紙路153に送り込まれた転写紙Pは、これら搬送ローラ対154のローラ間に挟み込まれながら、給紙路153内を図9中下側から上側に向けて搬送される。
給紙路153の搬送方向下流側端部には、レジストローラ対55が配設されている。レジストローラ対55は、搬送ローラ対154から送られてくる転写紙Pをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、転写紙Pを適切なタイミングで後述の二次転写ニップに向けて送り出す。
図9は、四つの作像ユニット1のうちの一つの概略構成を示す構成図である。
図9に示すように、作像ユニット1は、像担持体としてのドラム状の感光体3を備えている。感光体3はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。
感光体3の周囲には、帯電ローラ4、現像装置5、一次転写ローラ7、クリーニング装置6、潤滑剤塗布装置10及び除電ランプ等が配置されている。帯電ローラ4は、帯電手段としての帯電装置が備える帯電部材であり、現像装置5は、感光体3の表面上に形成された潜像をトナー像化する現像手段である。一次転写ローラ7は、感光体3の表面上のトナー像を中間転写ベルト14に転写する一次転写手段としての一次転写装置が備える一次転写部材である。クリーニング装置6は、トナー像を中間転写ベルト14に転写した後の感光体3上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段である。潤滑剤塗布装置10は、クリーニング装置6がクリーニングした後の感光体3の表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段である。除電ランプは、クリーニング後の感光体3の表面電位を除電する除電手段である。
帯電ローラ4は、感光体3に所定の距離を持って非接触で配置され、感光体3を所定の極性、所定の電位に帯電するものである。帯電ローラ4によって一様帯電された感光体3の表面は、潜像形成手段である光書込ユニット40から画像情報に基づいてレーザ光Lが照射され静電潜像が形成される。
現像装置5は、現像剤担持体としての現像ローラ51を有している。この現像ローラ51には、電源から現像バイアスが印加されるようになっている。現像装置5のケーシング内には、ケーシング内に収容された現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する供給スクリュ52及び攪拌スクリュ53が設けられている。また、現像ローラ51に担持された現像剤を規制するためのドクタ54も設けられている。供給スクリュ52及び攪拌スクリュ53の二本スクリュによって撹拌・搬送された現像剤中のトナーは、所定の極性に帯電される。そして、現像剤は、現像ローラ51の表面上に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、ドクタ54により規制され、感光体3と対向する現像領域でトナーが感光体3上の潜像に付着する。
クリーニング装置6は、ファーブラシ101、クリーニングブレード62などを有している。クリーニングブレード62は、感光体3の表面移動方向に対してカウンタ方向で感光体3に当接している。なお、クリーニングブレード62は本発明のクリーニングブレードである。潤滑剤塗布装置10は、固形潤滑剤103や潤滑剤加圧スプリング103a等を備え、固形潤滑剤103を感光体3上に塗布する塗布ブラシとしてファーブラシ101を用いている。固形潤滑剤103は、ブラケット103bに保持され、潤滑剤加圧スプリング103aによりファーブラシ101側に加圧されている。そして、感光体3の回転方向に対して連れまわり方向に回転するファーブラシ101により固形潤滑剤103が削られて感光体3上に潤滑剤が塗布される。感光体への潤滑剤塗布により感光体3表面の摩擦係数が非画像形成時に0.2以下に維持されることが好ましい。
本実施形態の帯電装置は、帯電ローラ4を感光体3に近接させた非接触の近接配置方式であるが、帯電装置としては、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器(ソリッド・ステート・チャージャー)を始めとする公知の構成を用いることができる。これらの帯電方式のうち、特に接触帯電方式、あるいは非接触の近接配置方式がより望ましく、帯電効率が高くオゾン発生量が少ない、装置の小型化が可能である等のメリットを有する。
光書込ユニット40のレーザ光Lの光源や除電ランプ等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を用いることができる。また、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。これらの光源のうち、発光ダイオード、及び半導体レーザは照射エネルギーが高く、また600〜800nmの長波長光を有するため、良好に使用される。
転写手段たる転写ユニット60は、中間転写ベルト14の他、ベルトクリーニングユニット162、第一ブラケット63、第二ブラケット64などを備えている。また、四つの一次転写ローラ7Y,C,M,K、二次転写バックアップローラ66、駆動ローラ67、補助ローラ68、テンションローラ69なども備えている。中間転写ベルト14は、これら8つのローラ部材に張架されながら、駆動ローラ67の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。四つの一次転写ローラ7Y,C,M,Kは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト14を感光体3Y,C,M,Kとの間に挟み込んでそれぞれ一次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト14の裏面(ループ内周面)にトナーとは逆極性(例えばプラス)の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト14は、その無端移動に伴ってY,C,M,K用の一次転写ニップを順次通過していく過程で、そのおもて面に感光体3Y,C,M,K上のY,C,M,Kトナー像が重ね合わせて一次転写される。これにより、中間転写ベルト14上に四色重ね合わせトナー像(以下、四色トナー像という)が形成される。
二次転写バックアップローラ66は、中間転写ベルト14のループ外側に配設された二次転写ローラ70との間に中間転写ベルト14を挟み込んで二次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対55は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Pを、中間転写ベルト14上の四色トナー像に同期させ得るタイミングで、二次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト14上の四色トナー像は、二次転写バイアスが印加される二次転写ローラ70と二次転写バックアップローラ66との間に形成される二次転写電界や、ニップ圧の影響により、二次転写ニップ内で転写紙Pに一括二次転写される。そして、転写紙Pの白色と相まって、フルカラートナー像となる。
二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト14には、転写紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット162によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット162は、ベルトクリーニングブレード162aを中間転写ベルト14のおもて面に当接させており、これによって中間転写ベルト14上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。
転写ユニット60の第一ブラケット63は、ソレノイドの駆動のオンオフに伴って、補助ローラ68の回転軸線を中心にして所定の回転角度で揺動するようになっている。プリンタ500は、モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイドの駆動によって第一ブラケット63を図中反時計回りに少しだけ回転させる。この回転により、補助ローラ68の回転軸線を中心にしてY,C,M用の一次転写ローラ7Y,C,Mを図中反時計回りに公転させることで、中間転写ベルト14をY,C,M用の感光体3Y,C,Mから離間させる。そして、四つの作像ユニット1Y,C,M,Kのうち、K用の作像ユニット1Kだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。これにより、モノクロ画像形成時にY,C,M用の作像ユニット1を無駄に駆動させることによる作像ユニット1を構成する各部材の消耗を回避することができる。
二次転写ニップの図中上方には、定着ユニット80が配設されている。この定着ユニット80は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ81と、定着ベルトユニット82とを備えている。定着ベルトユニット82は、定着部材たる定着ベルト84、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ83、テンションローラ85、駆動ローラ86、温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト84を加熱ローラ83、テンションローラ85及び駆動ローラ86によって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト84は加熱ローラ83によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト84の加熱ローラ83への掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ81がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ81と定着ベルト84とが当接する定着ニップが形成されている。
定着ベルト84のループ外側には、温度センサが定着ベルト84のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト84の表面温度を検知する。この検知結果は、定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ83に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ81に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。
上述した二次転写ニップを通過した転写紙Pは、中間転写ベルト14から分離した後、定着ユニット80内に送られる。そして、定着ユニット80内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト84によって加熱され、押圧されることによりフルカラートナー像が転写紙Pに定着される。
このようにして定着処理が施された転写紙Pは、排紙ローラ対87のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ500本体の筺体の上面には、スタック部88が形成されており、排紙ローラ対87によって機外に排出された転写紙Pは、このスタック部88に順次スタックされる。
転写ユニット60の上方には、Y,C,M,Kトナーを収容する四つのトナーカートリッジ100Y,C,M,Kが配設されている。トナーカートリッジ100Y,C,M,K内のY,C,M,Kトナーは、作像ユニット1Y,C,M,Kの現像装置5Y,C,M,Kに適宜供給される。これらトナーカートリッジ100Y,C,M,Kは、作像ユニット1Y,C,M,Kとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
次に、プリンタ500における画像形成動作を説明する。
操作部などからプリント実行の信号を受信したら、帯電ローラ4及び現像ローラ51にそれぞれ所定の電圧または電流が順次所定のタイミングで印加される。同様に、光書込ユニット40及び除電ランプなどの光源にもそれぞれ所定の電圧または電流が順次所定のタイミングで印加される。また、これと同期して、駆動手段としての感光体駆動モータにより感光体3が図中矢印方向に回転駆動される。
感光体3が図中矢印方向に回転すると、まず感光体3表面が、帯電ローラ4によって所定の電位に一様帯電される。そして、光書込ユニット40から画像情報に対応したレーザ光Lが感光体3上に照射され、感光体3表面上のレーザ光Lが照射された部分が除電され静電潜像が形成される。
静電潜像の形成された感光体3の表面は、現像装置5との対向部で現像ローラ51上に形成された現像剤の磁気ブラシによって摺擦される。このとき、現像ローラ51上の負帯電トナーは、現像ローラ51に印加された所定の現像バイアスによって、静電潜像側に移動し、トナー像化(現像)される。各作像ユニット1において、同様の作像プロセスが実行され、各作像ユニット1Y,C,M,Kの各感光体3Y,C,M,Kの表面上に各色のトナー像が形成される。
このように、プリンタ500では、感光体3上に形成された静電潜像は、現像装置5によって、負極性に帯電されたトナーにより反転現像される。本実施形態では、N/P(ネガポジ:電位が低い所にトナーが付着する)の非接触帯電ローラ方式を用いた例について説明したが、これに限るものではない。
各感光体3Y,C,M,Kの表面上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト14の表面上で重なるように、順次一次転写される。これにより、中間転写ベルト14上に四色トナー像が形成される。
中間転写ベルト14上に形成された四色トナー像は、第一給紙カセット151または第二給紙カセット152から給紙され、レジストローラ対55のローラ間を経て、二次転写ニップに給紙される転写紙Pに転写される。このとき、転写紙Pはレジストローラ対55に挟まれた状態で一旦停止し、中間転写ベルト14上の画像先端と同期を取って二次転写ニップに供給される。トナー像が転写された転写紙Pは中間転写ベルト14から分離され、定着ユニット80へ搬送される。そして、トナー像が転写された転写紙Pが定着ユニット80を通過することにより、熱と圧力の作用でトナー像が転写紙P上に定着されて、トナー像が定着された転写紙Pはプリンタ500装置外に排出され、スタック部88にスタックされる。
一方、二次転写ニップで転写紙Pにトナー像を転写した中間転写ベルト14の表面は、ベルトクリーニングユニット162によって表面上の転写残トナーが除去される。また、一次転写ニップで中間転写ベルト14に各色のトナー像を転写した感光体3の表面は、クリーニング装置6によって転写後の残留トナーが除去され、潤滑剤塗布装置10によって潤滑剤が塗布された後、除電ランプで除電される。
プリンタ500の作像ユニット1は、図10に示すように感光体3と、プロセス手段として帯電ローラ4、現像装置5、クリーニング装置6、潤滑剤塗布装置10などが枠体2に収められている。そして、作像ユニット1は、プロセスカートリッジとしてプリンタ500本体から一体的に着脱可能となっている。プリンタ500では、作像ユニット1がプロセスカートリッジとしての感光体3とプロセス手段とを一体的に交換するようになっているが、感光体3、帯電ローラ4、現像装置5、クリーニング装置6、潤滑剤塗布装置10のような単位で新しいものと交換するような構成でもよい。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の記載中「部」及び「%」はそれぞれ「質量部」及び「%」を表す。
<弾性部材の基材の製造>
弾性部材の基材としては、JIS−A硬度が75°、23℃反発弾性率が45%、マルテンス硬度(HM)が0.9N/mmのウレタンゴムを遠心成形で作製した。
弾性部材の基材下面側のJIS−A硬度は、高分子計器株式会社製マイクロゴム硬度計MD−1を用い、JIS K6253に準じて23℃で測定した。
弾性部材の基材の反発弾性率は、23℃で、東洋精機製作所製No.221レジリエンステスタを用い、JIS K6255に準じて測定した。試料は厚み4mm以上となるように厚み2mmのシートを重ね合わせたものを用いた。
弾性部材の基材のマルテンス硬度は、上述の方法に従って測定した。
<硬化性組成物の製造>
表面層を形成するための硬化性組成物に使用した材料を以下に示す。
−イソシアネート−
・MDI(4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート):東ソー製「ミリオネートMT」
・水添MDI(ジシクロヘキシルメタン4,4′−ジイソシアナート):東京化成工業製
・TDI(2,4−トリレンジイソシアネート):東ソー製「コロネートT−100」
−ポリオール−
・PTMG(ポリテトラメチレンエーテルグリコール):三菱化学製「PTMG1000」、「PTMG2000」、「PTMG3000」
−硬化剤−
・DDM(4,4′−ジアミノジフェニルメタン):東京化成工業製
・TMP(トリメチロールプロパン):三菱ガス化学製
−触媒−
・ジオクチル錫ジラウレート:日東化成製「ネオスタンU−810」
−シロキサン系化合物−
・SH8400:東レ・ダウコーニング製ポリエーテル変性シリコーンオイル
・FZ−2110:東レ・ダウコーニング製ポリエーテル変性シリコーンオイル
・SF8416:東レ・ダウコーニング製アルキル変性シリコーンオイル
表1に示すように、所望のNCO%となるように、イソシアネートとポリオールを混合し、窒素パージ下で80℃、180分間攪拌して反応させることで、両末端NCO基のプレポリマー1〜4を調製した。
表2および表3に示す当量比(プレポリマー中のNCO基の当量/硬化剤中のNH基やOH基の当量)となるように、真空雰囲気下、上記プレポリマー、硬化剤、触媒、シロキサン系化合物を室温で3分間混合し(質量部)、十分に脱泡した。これにより硬化性組成物を調製した。
なお、硬化剤のうち、DDMは固形分40%、TMPは固形分10%になるようにMEKで希釈して使用した。
<ポリエステル樹脂の反応性前駆体の製造>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分としてビスフェノールAのエチレンオキサイド2mol付加物/ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2mol付加物(モル比80/20)、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸/アジピン酸(モル比85/15)、全モノマー量に対して1.0mol%の無水トリメリット酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.2となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて200℃まで昇温し、更に2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら3時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、重量平均分子量が10,000の[中間体ポリエステル]を得た。得られた[中間体ポリエステル]のDSCによる昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移点は55℃であった。
次いで、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、[中間体ポリエステル]と、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、IPDIのイソシアネート基と[中間体ポリエステル]の水酸基のモル比(NCO/OH)が、2.0となる量を入れ、50%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて溶解した。その後、窒素気流下にて80℃まで昇温して5時間反応させ、[反応性前駆体a]の酢酸エチル溶液を得た。
樹脂の分子量分布や重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定装置(例えば、HLC−8220GPC(東ソー社製))を用いて測定できる。カラムとしては、TSKgel SuperHZM−H 15cm 3連(東ソー社製)を使用した。測定する樹脂は、テトラヒドロフラン(THF)(安定剤含有、和光純薬製)にて0.15質量%溶液にし、0.2μmフィルターで濾過した後、その濾液を試料として用いた。前記THF試料溶液を測定装置に100μl注入し、温度40℃の環境下にて、流速0.35ml/分間で測定した。
分子量は単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線を用いて計算を行った。前記標準ポリスチレン試料としては、昭和電工社製ShowdexSTANDARDシリーズおよびトルエンを用いた。
以下の3種類の単分散ポリスチレン標準試料のTHF溶液を作成し上記の条件で測定を行い、ピークトップの保持時間を単分散ポリスチレン標準試料の光散乱分子量として検量線を作成した。
溶液A:S−7450 2.5mg、S−678 2.5mg、S−46.5 2.5mg、S−2.90 2.5mg、THF 50mL
溶液B:S−3730 2.5mg、S−257 2.5mg、S−19.8 2.5mg、S−0.580 2.5mg、THF 50mL
溶液C:S−1470 2.5mg、S−112 2.5mg、S−6.93 2.5mg、トルエン2.5mg、THF 50mL
検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
トナー、および樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量計(DSC)(例えば、Q−200(TAインスツルメント社製))を用いて測定できる。具体的には、対象試料5.0mgをアルミニウム製サンプルパンに入れ、ホルダーユニットに載せて電気炉中にセットする。リファレンスにはアルミナ10mgを用い、試料同様にアルミニウム製サンプルパンに入れて用いた。測定は、窒素雰囲気下にて、−80℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱する(この過程を昇温1回目とする)。次いで、150℃から降温速度10℃/minにて−80℃まで冷却して(降温過程)、再び昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱した(この過程を昇温2回目とする)。この過程の吸発熱変化を測定し、温度と吸発熱量とのグラフを描き、DSC曲線を得ることができる。得られたDSC曲線は、Q−200システム中の解析プログラムを用いて解析を行い、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、吸熱量のエンタルピー緩和より低い温度におけるDSC曲線のベースラインの延長線と、エンタルピー緩和における最大傾斜を示す接線との交点から、対象試料のガラス転移温度を求めた。また、融点を有する試料においては、1回目の昇温時におけるDSC曲線の吸熱量ピークトップ温度を融点として求めた。
<ポリエステル樹脂の製造>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分としてビスフェノールAのエチレンオキサイド2mol付加物/ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2mol付加物(モル比85/15)、ジカルボン酸成分としてイソフタル酸/アジピン酸(モル比80/20)を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.2となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら5時間反応させた。その後、5mmHg〜15mmHgの減圧下にて4時間反応させ、180℃まで冷却させた後、全モノマー量に対して1.0mol%の無水トリメリット酸と、全モノマー量に対して200ppmのオルトチタン酸テトラブチルを入れ、常圧にて180℃で1時間反応させた後、更に5mmHg〜20mmHgの減圧下にて3時間反応させ、DSCによる昇温1回目のDSC曲線から求められるガラス転移点が47℃、重量平均分子量が5,800の[ポリエステル樹脂B]を得た。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液の製造>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分としてエチレングリコール、ジカルボン酸成分としてセバシン酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.2となるように投入した。更に、縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)を全モノマー量に対して500ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて180℃まで昇温し、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで、220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下にて生成する水を留去しながら4時間反応させ、さらに5mmHg〜20mmHgの減圧下にて、融点75℃、重量平均分子量が12,000である[結晶性ポリエステル樹脂]を得た。
次いで、冷却管、温度計及び撹拌機を装備した反応容器に、前記[結晶性ポリエステル樹脂]10質量部、及び酢酸エチル90質量部を入れ、78℃に加熱して充分溶解し、撹拌しながら1時間で30℃まで冷却を行った後、さらにウルトラビスコミル(アイメックス製)にて、送液速度1.0Kg/hr、ディスク周速度:10m/秒間、0.5mmジルコニアビーズ充填量80体積%、パス数6回の条件で湿式粉砕し、酢酸エチルを加えて固形分濃度を調整し、固形分濃度10%の[結晶性ポリエステル樹脂分散液]を作製した。
<着色剤マスターバッチの製造>
前記[ポリエステル樹脂B]100質量部、ブラック顔料(カーボンブラック)100質量部、及びイオン交換水50質量部をよく混合して、オープンロール型混練機(ニーデックス/三井鉱山(株)製)にて混練を行った。混練温度は80℃で行い、その後、120℃まで昇温し、水を除去し、樹脂と顔料の比率(質量比)が1:1である[着色剤マスターバッチ]を得た。
<ワックス分散液の製造>
冷却管、温度計及び撹拌機を装備した反応容器に、パラフィンワックス(HNP−9(融点75℃)、日本精蝋社製)20質量部、及び酢酸エチル80質量部を入れ、78℃に加熱して充分溶解し、撹拌しながら1時間で30℃まで冷却を行った後、さらにウルトラビスコミル(アイメックス製)にて、送液速度1.0Kg/hr、ディスク周速度:10m/秒間、0.5mmジルコニアビーズ充填量80体積%、パス数6回の条件で湿式粉砕し、酢酸エチルを加えて固形分濃度を調整し、固形分濃度20%の[ワックス分散液]を作製した。
<樹脂微粒子エマルション(粒径制御剤)の製造>
冷却管、温度計及び撹拌機を装備した反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌した後、75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間加熱し、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルナトリウム塩の共重合体からなる粒径制御剤[樹脂微粒子エマルション]を得た。[樹脂微粒子エマルション]をLA−920で測定した体積平均粒径は、50nmであった。
<キャリアの製造>
芯材として、Mnフェライト粒子(重量平均径:35μm)5,000質量部、並びに、被覆材として、トルエン300質量部、ブチルセロソルブ300重量部、アクリル樹脂溶液(組成比 メタクリル酸:メタクリル酸メチル:2−ヒドロキシエチルアクリレート=5:9:3、固形分50重量%トルエン溶液、Tg38℃)60重量部、N−テトラメトキシメチルベンゾグアナミン樹脂溶液(重合度1.5、固形分77重量%トルエン溶液)15重量及びアルミナ粒子(平均一次粒子径0.30μm)15重量をスターラーで10分間分散して調製されたコート液を用いて、前記芯材とこのコート液と流動床内において回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、当該コート液を芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気炉で220℃、2時間の条件で焼成し、[キャリア]を得た。
(実施例1)
<クリーニングブレードの製造>
厚み1.8mmの短冊形状の基材の先端面から4mm幅を残して基材下面にマスキングし、表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚150μmの表面層が形成されるように塗工した。
具体的には、スプレー塗工により基材の先端面から6mm/sのスプレーガン移動速度にて基材の下面全面に重ね塗りを行った。その後、マスキングをはがし、90℃の恒温槽で1時間加熱を行った後、45℃/90%RHの恒温槽で48時間放置して反応を完結させた。その後、先端面から1mmのところで切断して当接部を形成した。
次に、前記当接部に表面層が形成された各弾性部材をカラー複合機(imagio MP C4500、リコー社製)に搭載できるように板金ホルダー(支持部材)に接着剤で固定した。以上により、当接部に表面層が形成されたクリーニングブレード[ブレード1]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
表2において、表面層の形成領域とは、ブレードの当接部から基材下面の面方向に向かって形成された表面層の長さである。
<表面層の平均膜厚>
図11は、クリーニングブレードの当接部の厚みの測定箇所を示す断面図である。
図11に示すように、前記弾性部材を長手方向に対して直交する面で輪切りにし、この断面を上向きにして、デジタルマイクロスコープVHX−2000(キーエンス社製)で観察した。測定箇所は、前記断面のブレード当接部(先端稜線部)である。前記弾性部材を輪切りにする方法としては、弾性部材の長手方向の厚みが3mmとなるように、弾性部材の長手方向に対して垂直に剃刀を用いて切断した。その際、垂直スライサーを用いると断面をよりきれいに切ることができる。前記弾性部材を輪切りにする長手方向の位置は、両端の2cmの部分を除いた位置とした。
<表面層のマルテンス硬度HM>
実施例および比較例における表面層のマルテンス硬度(HM)を上述のようにして測定した。測定位置は、先端稜線部から奥行方向20μmの位置とした。なお、測定箇所は両端の2cmの部分を除いた位置とした。
<動摩擦係数μk>
表面に厚み150μmのPETシートが配置された金属製の板部材に、クリーニングブレードを押し当て(クリーニング角:79°、線圧:20g/cm)、クリーニングブレードを20mm/sの速度で移動させて、動摩擦係数μkを測定した。
<トナーの製造>
撹拌機、及び温度計をセットした容器内に、イオン交換水75質量部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1質量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業製)16質量部、及び酢酸エチル5質量部を混合撹拌させ、更に[樹脂微粒子エマルション]を、[樹脂微粒子エマルション]の固形分0.3部相当量を加えて水相溶液を作製した。
次に、温度計及び攪拌機を装備した別の容器に、[ポリエステル樹脂B]78質量部、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]70質量部、[ワックス分散液]25質量部、[着色剤マスターバッチ]16質量部を入れ、固形分濃度が30質量%になるように酢酸エチルを加え、撹拌して十分に溶解させた。更に、TK式ホモミキサー(特殊機化株式会社製)を用いて回転数8,000rpmで撹拌し、均一に溶解、分散させた。更に、イソホロンジアミン(IPDA)を、IPDAのアミノ基と[反応性前駆体a]のイソシアネート基のモル比(NH2/NCO)が、0.98となる量を入れ、TK式ホモミキサーを用いて回転数8,000rpmで15秒間撹拌し、次いで、50%酢酸エチル溶液に調製した[反応性前駆体a]30質量部を加え、TK式ホモミキサーを用いて回転数8,000rpmで30秒間撹拌し、[油相1]を得た。
[油相1]は調製後、即座に前記水相中に[油相1]50質量部を加え、液温30℃〜40℃にてTKホモミキサー(特殊機化株式会社製)で回転数12,000rpmで1分間混合し、乳化スラリーを得た。
次いで、撹拌機、窒素導入管及び温度計をセットした別の容器内に、得られた乳化スラリーを入れ、撹拌しながら50℃まで昇温し、窒素気流下にて酢酸エチルを留去し、10質量%水酸化ナトリウム水溶液を添加してスラリーのpHを12に調整し、45℃環境にて10時間加熱することで、油滴表面に付着している粒径制御剤を溶解させて取り除き、吸引濾過して固形分を得た。
得られた固形分は、以下の(1)〜(4)の操作を行い、洗浄処理を行った。
(1)固形分にイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後濾過し、固形分を得た。
(2)前記(1)で得られた固形分に10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで10分間)した後、減圧濾過し、固形分を得た。
(3)前記(2)で得られた固形分に10質量%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後濾過し、固形分を得た。
(4)前記(3)で得られた固形分にイオン交換水300質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数6,000rpmで5分間)した後濾過する操作を2回行い、固形分を得た。
洗浄処理した固形分を、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体粒子1]を作製した。
得られた[トナー母体粒子1]100質量部に、疎水性シリカ(HDK−2000(ワッカー・ケミー社製))1.0質量部、酸化チタン(MT−150AI(テイカ社製))0.3質量部を、ヘンシェルミキサーを用いて混合して、[トナー1]を作成した。得られたトナーの引張破断力Fと、結晶性樹脂の表面存在量は上述の方法で測定し、結果を表2に示した。
<引張破断力F>
実施例および比較例で得られたトナーの引張破断力Fを上述のようにして測定した。
<結晶性樹脂の表面存在量>
実施例および比較例で得られたトナーの結晶性樹脂の表面存在量を上述のようにして測定した。
本発明のトナーを測定して得られたIRスペクトルにおける結晶性樹脂由来のピークは、1737〜1739cm−1付近に観測されるカルボニル基由来のピークを用い、結着樹脂由来のピークは、827〜829cm−1付近に観測されるp置換ベンゼン由来のピークを用いて強度比(Pc/Pr)を算出した。
検量線用の標準試料は、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]を用いないように変更したこと以外は各実施例と比較例と同様にして、各検量線用トナーを準備し、前記検量線用トナーに対して結晶性ポリエステル樹脂粉末を0質量部(表面存在量0質量%)、10質量部(表面存在量10質量%)、20質量部(表面存在量20質量%)、40質量部(表面存在量40質量%)、80質量部(表面存在量80質量%)をそれぞれ加えて、瑪瑙乳鉢で十分にすり潰して混合したものを使用した。
<現像剤の製造>
[キャリア]100質量部に対し、[トナー1]7質量部を、容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて48rpmで5分間均一混合し、二成分現像剤である[現像剤1]を得た。
<画像形成装置の準備>
作製したクリーニングブレードをカラー複合機(imagio MP C4500、リコー社製)(プリンタ部は図10に示すプリンタ500と同様の構成)のプロセスカートリッジに取り付け、実施例および比較例の画像形成装置を組み立てた。
なお、クリーニングブレードは、線圧:15g/cm、クリーニング角:79°となるように画像形成装置に取り付けた。また、上記装置は感光体表面への潤滑剤塗布装置を備えており、潤滑剤塗布により感光体表面の静止摩擦係数が非画像形成時に0.2以下に維持される。なお、感光体表面の静止摩擦係数の測定方法については、オイラーベルトの方法で、例えば、特開平9−166919号公報の段落番号0046に記載されている。
<クリーニング性>
前記画像形成装置を用い、実験室環境21℃で65%RHで、画像面積率5%チャートを3プリント/ジョブで、50,000枚(A4サイズ横)を出力し、以下のようにして、5万枚通紙した。
その後、実験室環境:32℃で54%RH環境にて、評価画像として、縦帯パターン(紙進行方向に対して)43mm幅、3本チャートをA4サイズ横で、100枚出力し、得られた画像を目視観察し、クリーニング不良による画像異常の有無により、クリーニング性を評価した。
[評価基準]
◎:クリーニング不良ですり抜けたトナーが印刷紙上にも感光体上に目視で確認できず、感光体上を長手方向に顕微鏡で観察してもトナーのスジ状のすり抜けが確認できない。
○:クリーニング不良ですり抜けたトナーが印刷紙上にも感光体上にも目視で確認できない。
△:クリーニング不良ですり抜けたトナーが印刷紙上にも感光体上にも目視で確認でき、許容できる。
×:クリーニング不良ですり抜けたトナーが印刷紙上にも感光体上にも目視で確認でき、許容できない。
<添加剤のフィルミング>
前記画像形成装置を用い、実験室環境27℃で90%RHで、画像面積率30%の縦帯チャートを3プリント/ジョブで、5,000枚(A4サイズ横)を出力し、次いで、白紙を3プリント/ジョブで、5,000枚(A4サイズ横)を出力した後、ハーフトーン画像を1枚印刷した後の感光体を目視で観察した。
[評価基準]
◎:感光体に不具合なし。品質に何ら問題なし。
○:うっすら印字方向にフィルミングがあるが、画像では品質上問題ないレベルだったため問題なし。
×:感光体にフィルミングがはっきりと発生し、画像品質にも問題のあるレベル。
評価結果は、表2に示した。
(実施例2)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚300μmの表面層が形成されるように塗工し、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード2]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード2]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例3)
前記トナーの製造において、[ポリエステル樹脂B]78質量部に代えて80質量部を加えるように変更し、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]70質量部に代えて50質量部を加えるように変更したこと以外は実施例1と同様にして、[トナー2]、[現像剤2]を作成した。
[ブレード1]に代えて[ブレード2]を用い、[現像剤1]に代えて[現像剤2]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例4)
前記トナーの製造において、[ポリエステル樹脂B]78質量部に代えて75質量部を加えるように変更し、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]70質量部に代えて100質量部を加えるように変更したこと以外は実施例1と同様にして、[トナー3]、[現像剤3]を作成した。
[ブレード1]に代えて[ブレード2]を用い、[現像剤1]に代えて[現像剤3]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例5)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚200μmの表面層が形成されるように塗工し、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード3]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード3]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例6)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚80μmの表面層が形成されるように塗工し、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード4]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード4]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例7)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚50μmの表面層が形成されるように塗工し、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード5]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード5]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例8)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚500μmの表面層が形成されるように塗工し、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード6]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード6]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例9)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚20μmの表面層が形成されるように塗工し、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード7]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード7]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例10)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚600μmの表面層が形成されるように塗工し、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード8]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード8]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例11)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚5μmの表面層が形成されるように塗工し、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード9]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード9]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例12)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚300μmの表面層が形成されるように塗工し、先端面から3mmのところで切断して当接部を形成するようにしたこと以外、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード10]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード10]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(実施例13)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚300μmの表面層が形成されるように塗工し、先端面から3.5mmのところで切断して当接部を形成するようにしたこと以外、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード11]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表2に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード11]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表2に示した。
(比較例1)
実施例1の基材そのままを[ブレード12]とし、[ブレード1]に代えて[ブレード12]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。クリーニングブレードの諸特性と評価結果は、表3に示した。
(比較例2)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚300μmの表面層が形成されるように塗工し、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード13]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表3に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード13]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表3に示した。
(比較例3)
表2に記載の硬化性組成物を基材下面に、平均膜厚100μmの表面層が形成されるように塗工し、実施例1と同様にしてクリーニングブレード[ブレード14]を作製した。作製したクリーニングブレードの諸特性を、表3に示した。
[ブレード1]に代えて[ブレード14]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表3に示した。
(比較例4)
前記トナーの製造において、[ポリエステル樹脂B]78質量部に代えて77質量部を加えるように変更し、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]70質量部に代えて30質量部を加えるように変更し、[反応性前駆体a]30質量部に代えて40質量部を使用するように変更したこと以外は実施例1と同様にして、[トナー4]、[現像剤4]を作成した。
[ブレード1]に代えて[ブレード2]を用い、[現像剤1]に代えて[現像剤4]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表3に示した。
(比較例5)
前記トナーの製造において、[ポリエステル樹脂B]78質量部に代えて72質量部を加えるように変更し、[結晶性ポリエステル樹脂分散液]70質量部に代えて130質量部を加えるように変更したこと以外は実施例1と同様にして、[トナー5]、[現像剤5]を作成した。
[ブレード1]に代えて[ブレード2]を用い、[現像剤1]に代えて[現像剤5]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。評価結果は、表3に示した。
表2、3の結果から、各実施例では、フィルミングが抑制され、長期に渡って良好なクリーニング性を維持し、異常画像の発生を抑制できることが分かった。
1 作像ユニット
2 枠体
3 感光体
4 帯電ローラ
5 現像装置
6 クリーニング装置
7 一次転写ローラ
10 潤滑剤塗布装置
14 中間転写ベルト
40 光書込ユニット
41 ポリゴンミラー
51 現像ローラ
52 供給スクリュ
53 攪拌スクリュ
54 ドクタ
55 レジストローラ対
60 転写ユニット
62 クリーニングブレード
62a ブレード先端面
62b ブレード下面
62c 先端稜線部
621 支持部材
622 基材
623 表面層
624 弾性部材
63 第一ブラケット
64 第二ブラケット
66 二次転写バックアップローラ
67 駆動ローラ
68 補助ローラ
69 テンションローラ
70 二次転写ローラ
80 定着ユニット
81 加圧加熱ローラ
82 定着ベルトユニット
83 加熱ローラ
84 定着ベルト
85 テンションローラ
86 駆動ローラ
87 排紙ローラ対
88 スタック部
100 トナーカートリッジ
101 ファーブラシ
103 固形潤滑剤
103a 潤滑剤加圧スプリング
103b ブラケット
123 像担持体
151 第一給紙カセット
151a 第一給紙ローラ
152 第二給紙カセット
152a 第二給紙ローラ
153 給紙路
154 搬送ローラ対
162 ベルトクリーニングユニット
162a ベルトクリーニングブレード
200 セル
201 上蓋
202 上部セル
203 下部セル
204 トナー試料
205 下蓋
500 画像形成装置(プリンタ)
特許第3602898号公報 特開2004−233818号公報 特許第5532378号公報 特許第2962843号公報

Claims (9)

  1. 像担持体と、像担持体に静電潜像を形成する手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する手段と、前記像担持体上に残留するトナーをクリーニングブレードにより除去する手段とを有する画像形成装置であって、
    前記クリーニングブレードは、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体の表面に付着したトナーを除去する弾性部材を備え、
    前記弾性部材は、基材と硬化性組成物の硬化物からなる表面層とを有し、
    前記表面層は、前記像担持体と当接する当接部よりも前記像担持体の進行方向下流側と対抗する前記基材の面を基材下面としたとき、前記当接部を含む前記基材下面の少なくとも一部に形成されており、
    前記表面層は、シロキサン系化合物を含有し、
    前記表面層は、ナノインデンターを用いて測定されるマルテンス硬度HMが、前記表面層の膜厚方向において表面から前記基材下面に向かって低硬度化する硬度勾配を有し、前記マルテンス硬度HMは、表面近傍(荷重:1μN)から膜厚方向最深部(荷重:1000μN)の範囲で2.5〜32.5N/mmであり、
    前記トナーの粉体層圧縮・引張強度測定装置により測定される32kgf(313.81N)の荷重時における引張破断力Fが、200〜450gf(1.96〜4.41N)である
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記表面層は、ポリウレタン系化合物およびシロキサン系化合物により構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記シロキサン系化合物は、変性シリコーンオイルであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記表面層の平均膜厚は、10〜500μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記表面層のナノインデンターを用いて測定されるクリープ特性(CIT)が、前記表面層の膜厚方向において表面から前記基材下面に向かって低下する硬度勾配を有し、前記クリープ特性(CIT)は、表面近傍(荷重:1μN)から膜厚方向最深部(荷重:1000μN)の範囲で3.0〜13.5%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 前記表面層は、前記当接部から前記基材下面の面方向に少なくとも1mm以上の領域に渡り形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 前記トナーは、結晶性樹脂を含有し、フーリエ変換赤外分光分析測定装置(FT−IR)を使用したATR法(全反射法)から求められる前記結晶性樹脂の表面存在量が、15〜60質量%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 像担持体に静電潜像を形成する工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する工程と、前記像担持体上に残留するトナーをクリーニングブレードにより除去する工程とを順次有する画像形成方法であって、
    前記クリーニングブレードは、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体の表面に付着したトナーを除去する弾性部材を備え、
    前記弾性部材は、基材と硬化性組成物の硬化物からなる表面層とを有し、
    前記表面層は、前記像担持体と当接する当接部よりも前記像担持体の進行方向下流側と対抗する前記基材の面を基材下面としたとき、前記当接部を含む前記基材下面の少なくとも一部に形成されており、
    前記表面層は、シロキサン系化合物を含有し、
    前記表面層は、ナノインデンターを用いて測定されるマルテンス硬度HMが、前記表面層の膜厚方向において表面から前記基材下面に向かって低硬度化する硬度勾配を有し、前記マルテンス硬度HMは、表面近傍(荷重:1μN)から膜厚方向最深部(荷重:1000μN)の範囲で2.5〜32.5N/mmであり、
    前記トナーの粉体層圧縮・引張強度測定装置により測定される32kgf(313.81N)の荷重時における引張破断力Fが、200〜450gf(1.96〜4.41N)である
    ことを特徴とする画像形成方法。
  9. 請求項1〜7のいずれかに記載の画像形成装置を用いたプロセスカートリッジ。
JP2019051210A 2019-03-19 2019-03-19 画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジ Pending JP2020154083A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019051210A JP2020154083A (ja) 2019-03-19 2019-03-19 画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジ
US16/822,092 US10859963B2 (en) 2019-03-19 2020-03-18 Image forming apparatus, image forming method, and process cartridge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019051210A JP2020154083A (ja) 2019-03-19 2019-03-19 画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020154083A true JP2020154083A (ja) 2020-09-24

Family

ID=72514425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019051210A Pending JP2020154083A (ja) 2019-03-19 2019-03-19 画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジ

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10859963B2 (ja)
JP (1) JP2020154083A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7388161B2 (ja) 2019-12-06 2023-11-29 株式会社リコー 画像形成装置および画像形成方法
JP2022158245A (ja) * 2021-04-01 2022-10-17 株式会社リコー 潤滑剤均しブレード、プロセスカートリッジ、画像形成装置および画像形成方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2962843B2 (ja) 1990-06-07 1999-10-12 キヤノン株式会社 クリーニングブレード及びこれを用いた装置
JP3602898B2 (ja) 1995-11-06 2004-12-15 バンドー化学株式会社 電子写真装置用ブレード体
JPH09166919A (ja) 1995-12-18 1997-06-24 Nippon Zeon Co Ltd 現像方法、現像装置および画像形成装置
JP2004233818A (ja) 2003-01-31 2004-08-19 Tokai Rubber Ind Ltd 電子写真機用ブレードおよびその製法
JP5532378B2 (ja) 2008-06-13 2014-06-25 株式会社リコー クリーニングブレード、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP5515865B2 (ja) 2010-03-04 2014-06-11 株式会社リコー クリーニングブレードとその製造方法及びクリーニングブレードを用いた画像形成装置並びにプロセスカートリッジ
US8644753B2 (en) * 2010-09-13 2014-02-04 Ricoh Company, Ltd. Cleaning blade, and image forming apparatus and process cartridge using same
JP5709065B2 (ja) 2011-10-17 2015-04-30 株式会社リコー トナー、該トナーを用いた現像剤、画像形成装置
JP2013190555A (ja) * 2012-03-13 2013-09-26 Ricoh Co Ltd 画像形成装置、及び、プロセスカートリッジ
JP6008245B2 (ja) * 2012-03-15 2016-10-19 株式会社リコー クリーニングブレード、画像形成装置およびプロセスカートリッジ
JP6202360B2 (ja) * 2013-01-24 2017-09-27 株式会社リコー クリーニングブレード、並びにこれを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP6255927B2 (ja) 2013-11-15 2018-01-10 株式会社リコー クリーニングブレード、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP2016161903A (ja) 2015-03-05 2016-09-05 株式会社リコー 中間転写ベルト及びそれを用いた画像形成装置
JP6459052B2 (ja) 2015-03-06 2019-01-30 株式会社リコー トナー、現像剤、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ
CN105988337B (zh) 2015-03-18 2020-03-10 株式会社理光 显影辊,调色剂以及图像形成装置
CN105988326A (zh) 2015-03-19 2016-10-05 株式会社理光 图像形成装置及处理卡盒
JP2016177102A (ja) 2015-03-19 2016-10-06 株式会社リコー 画像形成装置
JP2016212200A (ja) 2015-05-01 2016-12-15 株式会社リコー クリーニングブレード、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ
US9964873B2 (en) 2015-06-22 2018-05-08 Ricoh Company, Ltd. Toner, developer, image forming apparatus and toner housing unit
US9851682B2 (en) 2015-07-03 2017-12-26 Ricoh Company, Ltd. Cleaning blade including modified portion including impregnated portion and surface layer, and process cartridge and image forming apparatus including the cleaning blade
US10126678B2 (en) 2015-10-20 2018-11-13 Ricoh Company, Ltd. Toner, toner housing unit, image forming apparatus, and image forming method
CN108475029B (zh) 2016-01-18 2021-09-21 株式会社理光 调色剂、显影剂和图像形成装置
US10073366B2 (en) 2016-06-15 2018-09-11 Ricoh Company, Ltd. Toner, toner storage unit, image forming apparatus, and method for manufacturing toner
US10146169B2 (en) 2016-07-15 2018-12-04 Ricoh Company, Ltd. Cleaning blade, process cartridge, and image forming apparatus
US10303072B2 (en) 2017-02-08 2019-05-28 Ricoh Company, Ltd. Toner, developer, and image forming device
JP2018132736A (ja) 2017-02-17 2018-08-23 株式会社リコー クリーニングブレード、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
JP6838427B2 (ja) 2017-03-01 2021-03-03 株式会社リコー トナー、現像剤、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
US11036154B2 (en) 2017-12-05 2021-06-15 Ricoh Company, Ltd. Toner, toner storage unit, image forming apparatus, and image forming method
US10935903B2 (en) * 2018-04-19 2021-03-02 Canon Kabushiki Kaisha Developing roller, process cartridge and image forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US10859963B2 (en) 2020-12-08
US20200301348A1 (en) 2020-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090142094A1 (en) Toner, developer, process cartridge, and image forming apparatus
KR101878086B1 (ko) 토너, 현상제, 및 화상 형성 장치
JP6375651B2 (ja) 画像形成方法、画像形成装置
JP2011059595A (ja) 画像形成装置
KR101670199B1 (ko) 토너, 현상제 및 화상 형성 장치
US10859963B2 (en) Image forming apparatus, image forming method, and process cartridge
KR101910723B1 (ko) 토너용 폴리에스테르 수지, 토너, 현상제 및 화상 형성 장치
US10802412B2 (en) Image forming apparatus and image forming method
JP2007310329A (ja) 画像形成装置及び画像形成方法
JP7275626B2 (ja) 画像形成装置、及び画像形成方法
US9465322B2 (en) Cartridge and image forming apparatus
JP7388161B2 (ja) 画像形成装置および画像形成方法
US9874826B2 (en) Toner, two-component developer, and color-image forming apparatus
JP7251233B2 (ja) 画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジ
JP2018180515A (ja) トナー、現像剤及び画像形成装置
JP2020140113A (ja) 画像形成方法、プロセスカートリッジおよび画像形成装置
JP2020148848A (ja) 画像形成装置、プロセスカートリッジおよび画像形成方法
JP7259613B2 (ja) プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法
WO2022219979A1 (en) Cleaning blade, image forming apparatus, and process cartridge
JP7180423B2 (ja) 画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ
JP2013195514A (ja) 画像形成装置
US20160131986A1 (en) Toner, toner accommodating unit, and image forming apparatus
JP2021148853A (ja) トナー、これを用いた二成分現像剤並びに画像形成装置
JP2007279582A (ja) クリーニングブレード、プロセスカートリッジ、画像形成装置および画像形成方法
JP2016126195A (ja) クリーニンングブレード、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置