JP4497060B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
1.有機感光体上に静電潜像を形成し、円筒状の現像スリーブ上にトナーを含有する現像剤による現像ブラシを形成し、該現像ブラシを有機感光体に接触させて、該静電潜像をトナー画像に顕像化する画像形成方法において、前記有機感光体が導電性支持体上にバインダー樹脂中に数平均一次粒径3〜200nmの無機粒子を含有する中間層を介して感光層を有し、該有機感光体の回転方向に対し、現像スリーブをカウンター方向に回転させながら静電潜像をトナー画像に顕像化することを特徴とする画像形成方法。
2.前記無機粒子がN型半導性粒子であることを特徴とする前記1に記載の画像形成方法。
3.前記N型半導性粒子が酸化チタン又は酸化亜鉛であることを特徴とする前記2に記載の画像形成方法。
4.前記N型半導性粒子が酸化チタンであることを特徴とする前記3に記載の画像形成方法。
5.前記酸化チタンがルチル形酸化チタン顔料又はアナターゼ形酸化チタン顔料であることを特徴とする前記4に記載の画像形成方法。
6.前記N型半導性粒子が表面処理を施されていることを特徴とする前記2に記載の画像形成方法。
7.前記中間層のバインダー樹脂がポリアミド樹脂であることを特徴とする前記1〜6のいずれか1項に記載の画像形成方法。
8.前記ポリアミド樹脂が融解熱0〜40J/gで、且つ吸水率5質量%以下のポリアミド樹脂であることを特徴とする前記7に記載の画像形成方法。
9.前記中間層のバインダー樹脂とN型半導性粒子の体積比がバインダー樹脂1に対しN型半導性粒子1〜2であることを特徴とする前記2〜8のいずれか1項に記載の画像形成方法。
10.前記中間層の膜厚が1〜10μmであることを特徴とする前記1〜9のいずれか1項に記載の画像形成方法。
11.前記中間層上に少なくとも電荷発生層及び電荷輸送層をこの順に設けた積層型有機感光体であることを特徴とする前記1〜10のいずれか1項に記載の画像形成方法。
12.無機粒子の数平均一次粒径が5〜100nmあることを特徴とする前記1に記載の画像形成方法。
13.感光体と現像スリーブ間の現像ギャップ(Dsd)が0.2〜0.6mmであることを特徴とする前記1に記載の画像形成方法。
14.感光体と現像スリーブ間の現像領域における磁気ブラシの食い込み深さ(Bsd)が0〜0.8mmであることを特徴とする前記1に記載の画像形成方法。
15.現像スリーブと感光体の周速比(Vs/Vopc)が1.2〜3.0であることを特徴とする前記1に記載の画像形成方法。
16.現像スリーブと感光体の周速比(Vs/Vopc)が1.5〜2.5であることを特徴とする前記15に記載の画像形成方法。
17.感光体の表面電位V0と現像バイアスの直流成分Vdcの差│V0−Vdc│が100〜300V、現像バイアスの直流成分Vdcが−300V〜−650V、現像バイアスの交流成分Vacが0.5〜1.5kV、周波数3〜9kHz、Duty45〜70%、矩形波であることを特徴とする前記1に記載の画像形成方法。
18.有機感光体上に静電潜像を形成し、円筒状現像スリーブ上にトナーを含有する現像剤による現像ブラシを形成し、該現像ブラシを有機感光体に接触させて、該静電潜像をトナー画像に顕像化する現像手段及び有機感光体に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段を有する画像形成ユニットを複数配列して設け、画像形成ユニット毎に着色を変えたトナーを用いて有機感光体上に各色トナー像を形成し、該各色トナー像を有機感光体から中間転写体上に順次重ね合わせて転写してカラートナー像を形成し、該カラートナー像を記録材上に一括して再転写し、再転写されたカラートナー像を定着してカラー画像を形成する画像形成方法において、前記有機感光体が導電性支持体上にバインダー樹脂中に数平均一次粒径3〜200nmの無機粒子を含有する中間層を介して感光層を有し、該有機感光体の回転方向に対し、現像手段の現像スリーブをカウンター方向に回転させながら静電潜像をトナー画像に顕像化することを特徴とする画像形成方法。
19.前記1に記載の画像形成方法を用いることを特徴とする画像形成装置。
本発明の感光体に用いられる導電性支持体としてはシート状でもよいが円筒状の導電性支持体が好ましい。
本発明に係わる有機感光体は導電性支持体と感光層の間に中間層を設ける。中間層にはバインダー樹脂中に数平均一次粒径3〜200nmの無機粒子を含有する。中間層のバインダー樹脂中に無機粒子を含有させる構造を有することにより、導電性支持体からのフリーキャリア(導電性支持体から進入してくる電子やホール)のブロッキング性が向上し、黒ポチやカブリの発生を防止し、且つ現像性を増大させて、画像ムラの発生を防止でき、画像濃度が十分な電子写真画像を得ることができる。
(上式中、Siはケイ素原子、Rは該ケイ素原子に炭素が直接結合した形の有機基を表し、Xは加水分解性基を表し、nは0〜3の整数を表す。)
上式で表される有機ケイ素化合物において、Rで示されるケイ素に炭素が直接結合した形の有機基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル等のアルキル基、フェニル、トリル、ナフチル、ビフェニル等のアリール基、γ−グリシドキシプロピル、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル等の含エポキシ基、γ−アクリロキシプロピル、γ−メタアクリロキシプロピルの含(メタ)アクリロイル基、γ−ヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピルオキシプロピル等の含水酸基、ビニル、プロペニル等の含ビニル基、γ−メルカプトプロピル等の含メルカプト基、γ−アミノプロピル、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピル等の含アミノ基、γ−クロロプロピル、1,1,1−トリフロオロプロピル、ノナフルオロヘキシル、パーフルオロオクチルエチル等の含ハロゲン基、その他ニトロ、シアノ置換アルキル基を挙げられる。また、Xの加水分解性基としてはメトキシ、エトキシ等のアルコキシ基、ハロゲン基、アシルオキシ基が挙げられる。
攪拌機、窒素、窒素導入管、温度計、脱水管等を備えた重合釜にラウリルラクタム215質量部、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン112質量部、1,12−ドデカンシカルボン酸153質量部及び水2質量部を混合し、加熱加圧下、水を留出させながら9時間反応させた。重合物を取り出し、C13−NMRにより共重合組成を求めたところ、N−1の組成と一致した。尚、上記合成された共重合のメルトフローインデックス(MFI)は(230℃/2.16kg)の条件で、5g/10minであった。
測定条件:測定プローブ HRS
印加電圧:500V
測定環境:30±2℃、80±5RH%
体積抵抗が1×108未満では中間層の電荷ブロッキング性が低下し、黒ポチの発生が増大し、有機感光体の電位保持性も劣化し、良好な画質が得られない。一方1015Ω・cmより大きいと繰り返し画像形成で残留電位が増大しやすく、良好な画質が得られない。
電荷発生層(CGL)電荷発生層は、電荷発生物質(CGM)を主成分とする層であって、必要に応じてバインダー樹脂を用いてもよい。
電荷輸送層は、帯電電荷を保持させ、かつ、露光により電荷発生層で発生分離した電荷を移動させて保持していた帯電電荷と結合させることを目的とする層である。帯電電荷を保持させる目的を達成するためには、電気抵抗が高いことが要求される。また、保持していた帯電電荷で高い表面電位を得る目的を達成するためには、誘電率が小さく、かつ、電荷移動性が良いことが要求される。これらの要件を満足させるための電荷輸送層は、電荷輸送性物質(CTM)及び必要に応じて用いられるバインダー樹脂により構成される。かかる電荷輸送層は、これらの電荷輸送性物質及びバインダー樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。かかる電荷輸送層には、必要により、電荷輸送性物質及びバインダー樹脂以外に、可塑剤、酸化防止剤、レベリング剤等などの添加剤を適量添加することもできる。電荷輸送性物質としては、正孔輸送物質と電子輸送物質とがあるが、本発明の有機感光体の層構成では正孔輸送物質が好ましい。
以下に、一般式(4)の化合物の具体例を示す。
(1)現像ギャップ(Dsd):0.2〜0.6mm
Dsdを0.2〜0.6mmにすると、強い現像電界のなかで現像が行われ、磁性キャリアの現像スリーブへの拘束力が大きくなり、磁性キャリアが感光体に移行して付着することを防止できる。また、現像ギャップでの現像電界が高くなるので、エッジ効果が低減し、現像能力が向上する。従って、横ライン像の細りや後端部白抜け(後端部現像不良)などの発生を防止し、ベタ画像の現像性を向上することが出来る。
(2)磁気ブラシの食い込み深さ(Bsd):0〜0.8mm、尚、磁気ブラシの食い込み深さ(Bsd)=現像ブラシ高さ(h)−現像ギャップ(Dsd)
磁気ブラシ食い込み深さを0〜0.8mmにすることにより、現像部での現像剤への圧接が軽減され、現像スリーブ120と現像ブレード122との間隙からの現像剤のすり抜けが防止される。また、磁気ブラシの不均一当接によって生ずる孤立ドット画像の現像不良やハーフトーン画像のざらつき感の増加を防止出来る。磁気ブラシ食い込み深さが0以下、すなわち、非接触状態では濃度の低下が起きやすいし、0.8mmより大きいと、ニップ部から現像剤が溢れ、均一な画像形成が期待できない。
(3)現像スリーブと感光体の周速比(Vs/Vopc):1.2〜3.0
感光体に対する現像スリーブの周速比を1.2〜3.0にすることにより、高い現像性を得ることができる。周速比を上げすぎると、感光体に対する現像スリーブ上の磁気ブラシの接触頻度が多くなり過ぎ、潜感光体に対する磁気ブラシの当たり具合、すなわち機械的力が極端に大きくなり過ぎ、磁気ブラシからキャリアが脱落しやすくなり、感光体にキャリアが付着しやすくなり、その結果、感光体上のトナー像に磁気ブラシの刷毛目が生ずる。また逆に周速比を下げすぎると、感光体に対する磁気ブラシの接触機会が減りすぎて、現像性が低下することになる。従って、周速比が1.2よりも小さいと濃度が低くなり、3.0より大きいとトナーの飛散、キャリアの付着あるいは現像スリーブの耐久性に問題が出てくる。これに対し、周速比を上記範囲にすることにより、刷毛目を防止することができる。更には現像能力が極端に高くなり過ぎてエッジ効果が強調されるのを防止する作用も有する。
(4)現像バイアス条件
感光体の表面電位V0と現像バイアスの直流成分Vdcの差│V0−Vdc│を100〜300V、現像バイアスの直流成分Vdcを−300V〜−650V、現像バイアスの交流成分Vacを0.5〜1.5kV、周波数3〜9kHz、Duty45〜70%(矩形波での現像側の時間比率)、矩形波とすることが好ましい。すなわち、現像スリーブの外径がφ30mm以下、感光体の外径がφ60mm以下と小型の二成分現像装置においては、現像スリーブを小径にしたことにより現像ニップ幅が小さくなり、現像能力が低下するが、上記現像バイアス条件により、この現像能力の低下を改善できる。
感光体1の作製
中間層1
洗浄済み円筒状アルミニウム基体(切削加工によりJISB−0601規定の十点表面粗さRz:0.81μmに加工した)上に、下記中間層塗布液を浸漬塗布法で塗布し、120℃30分で乾燥し、乾燥膜厚3.0μmの中間層1を形成した。
バインダー樹脂:(例示ポリアミドN−1) 1部(1.00体積部)
アナターゼ形酸化チタンA1(数平均一次粒径35nm;メチルハイドロジェンシロキサンとジメチルシロキサンの共重合体(モル比1:1)を用い、酸化チタン全質量の5質量%の量で表面処理したもの) 3.5部(1.0体積部)
エタノール/n−プロピルアルコール/THF(=45/20/30質量比)10部
上記成分を混合し、サンドミル分散機を用い、10時間、バッチ式にて分散して、中間層分散液を作製した。
下記成分を混合し、サンドミル分散機を用いて分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を浸漬塗布法で塗布し、前記中間層の上に乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
20部
シリコーン変性ポリビニルブチラール 10部
4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン 700部
t−ブチルアセテート 300部
電荷輸送層
下記成分を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥膜厚25μmの電荷輸送層を形成し、感光体1を作製した。
バインダー樹脂(例示化合物BPZ(Mv:30000)) 100部
酸化防止剤(例示化合物1−1) 8部
テトラヒドロフラン/トルエン(体積比8/2) 750部
感光体2〜16の作製
中間層のN型半導性粒子、バインダー樹脂、乾燥膜厚、電荷発生物質、電荷輸送層の電荷輸送物質、膜厚等を表1のように変更した以外は感光体1と同様にして感光体2〜16を作製した。但し、表1の中間層体積比は感光体1〜15の全ての中間層のバインダー樹脂の体積とN型半導性粒子の体積の合計体積を一定にした上で、バインダー樹脂の体積とN型半導性粒子の体積の比(Vn/Vb)を変えた中間層分散液を作製して、中間層を形成した。但し感光体16は感光体1の中間層からN型半導性粒子を除いて作製した。
表1中G1、G2、G3は下記の電荷発生物質を示す。
G2はCu−Kαの特性X線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)において、少なくとも7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°、28.1°の位置に特徴的な回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料
G3はCu−Kαの特性X線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)において、少なくとも7.4°、16.6°、25.5°、28.3°の位置に特徴的な回折ピークを有するクロルガリウムフタロシアニン顔料
A1はルチル型酸化チタン
A2はアナターゼ形酸化チタン
Zは酸化亜鉛
*1はメチルハイドロジェンシロキサンとジメチルシロキサンの共重合体(モル比1:1)
*2はメチルハイドロジェンシロキサンとジメチルシロキサンの共重合体(モル比9:1)
*3はメチルハイドロジェンシロキサンとジメチルシロキサンの共重合体(モル比2:8)
*4はメチルハイドロジェンシロキサンとジエチルシロキサンの共重合体(モル比1:1)
*5はメチルハイドロジェンシロキサンとメチルエチルシロキサンの共重合体(モル比1:1)
*6はメチルハイドロジェンポリシロキサン
*7は一次処理:シリカ・アルミナ、二次処理メチルトリメトキシシラン
尚、表中、表面処理とは粒子の表面に施した表面処理に用いた物質を示す(但し、一次処理のシリカ・アルミナは粒子表面に析出したシリカ・アルミナを意味する)。
測定機:島津製作所「島津熱流速示差走査熱量計DSC−50」を用いて測定した。
測定対象の試料を70〜80℃で3〜4時間で十分に乾燥させ、その質量を精密に秤量する。次に、20℃に維持したイオン交換水に試料を投入し、一定時間経過後に引き上げ試料表面の水を清潔な布で拭き取り、質量を測定する。以上の操作を質量増が飽和するまで繰り返し、その結果得られた試料の増加質量(増加分)を初期の質量で除した値を吸水率とした。
カウンター現像方式での評価
得られた感光体を、市販のフルカラー複合機8050(コニカミノルタヒジネステクノロジーズ(株)製)改造機に搭載し、画像評価を行った。
カウンター現像方式のプロセス条件としては以下の条件を用いて評価1を行なった。
感光体線速;280mm/sec
磁気ブラシ食い込み深さ(Bsd);0.30mm
現像ギャップ(Dsd);0.28mm
現像バイアスの交流成分(Vac);1.0KVp−p
現像スリーブと感光体の周速比(Vs/Vopc);2.0
現像バイアスの直流成分(Vdc);−500V
感光体の表面電位V0と現像バイアスの直流成分Vdcの差(|V0−Vdc|);200V
現像バイアスの交流成分の周波数;3KHz及び9KHz
Duty;50%の矩形波
画像評価に当たっては室温にてプリントを行った。
画像評価
a.ワーム状ムラ
1万枚時のハーフトーン画像をルーペ(×20)にて観察、ワーム状ムラの有無を観察し、評価した。
b.カブリ
スタート時、1万枚目について濃度計「RD−918」(マクベス社製)を使用し、
カブリ濃度についてはA4紙の反射濃度を0.000とした相対濃度で測定した。
○:0.010以上0.020未満(実用上問題ないレベル)
×:0.020以上(実用上問題あり)
c.色再現性
1枚目の画像および100枚目の画像のY、M、C各トナーにおける二次色(レッド、
ブルー、グリーン)のソリッド画像部の色を「MacbethColor−Eye700
0」により測定し、CMC(2:1)色差式を用いて各ソリッド画像の1枚目と100枚
目の色差を算出した。
○:色差が2〜3(問題なし)
×:色差が3より大の(実用上問題あり実用不可)
d.鮮鋭性
1万枚時の文字潰れで評価した。3ポイント、5ポイントの文字画像を形成し、下記の判断基準で評価した。
○:3ポイントは一部判読不能、5ポイントは明瞭であり、容易に判読可能
×:3ポイントは殆ど判読不能、5ポイントも一部あるいは全部が判読不能
表3に示すように、フルカラー複合機8050改造機No.A〜Eに、感光体No.1を使用し、評価1におけるカウンター現像方式のプロセス条件の磁気ブラシ食い込み深さ(Bsd)のみを−0.1〜1.0mmに変更して評価2を行なった。
表4に示すように、フルカラー複合機8050改造機No.F〜Iに、感光体No.3を使用し、評価1におけるカウンター現像方式のプロセス条件の周速比のみを1〜3.3に変更して評価3を行なった。
表5に示すように、フルカラー複合機8050改造機No.J〜Lに、感光体No.3を使用し、評価1におけるカウンター現像方式のプロセス条件の現像バイアスの交流成分Vacのみを0.3〜1.7に変更して評価4を行なった。
評価5(パラレル現像方式での評価)
評価1で行った評価を感光体と現像スリーブの進行方向を平行に進行させるパラレル現像方式で評価した。その結果評価1の本発明と比較例で、カウンター現像方式に比し、画像濃度が低下した電子写真画像が得られた。
12 軸
13 一次帯電手段
14 露光光
15 現像手段
16 転写手段
17 転写材
18 定着手段
19 クリーニング手段
20 前露光手段
21 プロセスカートリッジ容器
22 案内手段
101 有機感光体
102 現像装置
110 現像容器
118 補給口
120 現像スリーブ
121 磁石
122 現像ブレード
123 第一搬送部材
124 第二搬送部材
128 スクリュー羽根
130 板状突起
140 隔壁
N1 現像磁極
N2 第二現像磁極
S1 汲み上げ磁極
S2 第三搬送磁極
S3 第一搬送磁極
P 現像剤落下位置
Q 汲み上げ位置
Claims (19)
- 有機感光体上に静電潜像を形成し、円筒状の現像スリーブ上にトナーを含有する現像剤による現像ブラシを形成し、該現像ブラシを有機感光体に接触させて、該静電潜像をトナー画像に顕像化する画像形成方法において、前記有機感光体が導電性支持体上にバインダー樹脂中に数平均一次粒径3〜200nmの無機粒子を含有する中間層を介して感光層を有し、該有機感光体の回転方向に対し、現像スリーブをカウンター方向に回転させながら静電潜像をトナー画像に顕像化することを特徴とする画像形成方法。
- 前記無機粒子がN型半導性粒子であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記N型半導性粒子が酸化チタン又は酸化亜鉛であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記N型半導性粒子が酸化チタンであることを特徴とする請求項3に記載の画像形成方法。
- 前記酸化チタンがルチル形酸化チタン顔料又はアナターゼ形酸化チタン顔料であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成方法。
- 前記N型半導性粒子が表面処理を施されていることを特徴とする請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記中間層のバインダー樹脂がポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記ポリアミド樹脂が融解熱0〜40J/gで、且つ吸水率5質量%以下のポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法。
- 前記中間層のバインダー樹脂とN型半導性粒子の体積比がバインダー樹脂1に対しN型半導性粒子1〜2であることを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記中間層の膜厚が1〜10μmであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記中間層上に少なくとも電荷発生層及び電荷輸送層をこの順に設けた積層型有機感光体であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 無機粒子の数平均一次粒径が5〜100nmあることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 感光体と現像スリーブ間の現像ギャップ(Dsd)が0.2〜0.6mmであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 感光体と現像スリーブ間の現像領域における磁気ブラシの食い込み深さ(Bsd)が0〜0.8mmであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 現像スリーブと感光体の周速比(Vs/Vopc)が1.2〜3.0であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 現像スリーブと感光体の周速比(Vs/Vopc)が1.5〜2.5であることを特徴とする請求項15に記載の画像形成方法。
- 感光体の表面電位V0と現像バイアスの直流成分Vdcの差│V0−Vdc│が100〜300V、現像バイアスの直流成分Vdcが−300V〜−650V、現像バイアスの交流成分Vacが0.5〜1.5kV、周波数3〜9kHz、Duty45〜70%、矩形波であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 有機感光体上に静電潜像を形成し、円筒状現像スリーブ上にトナーを含有する現像剤による現像ブラシを形成し、該現像ブラシを有機感光体に接触させて、該静電潜像をトナー画像に顕像化する現像手段及び有機感光体に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段を有する画像形成ユニットを複数配列して設け、画像形成ユニット毎に着色を変えたトナーを用いて有機感光体上に各色トナー像を形成し、該各色トナー像を有機感光体から中間転写体上に順次重ね合わせて転写してカラートナー像を形成し、該カラートナー像を記録材上に一括して再転写し、再転写されたカラートナー像を定着してカラー画像を形成する画像形成方法において、前記有機感光体が導電性支持体上にバインダー樹脂中に数平均一次粒径3〜200nmの無機粒子を含有する中間層を介して感光層を有し、該有機感光体の回転方向に対し、現像手段の現像スリーブをカウンター方向に回転させながら静電潜像をトナー画像に顕像化することを特徴とする画像形成方法。
- 請求項1に記載の画像形成方法を用いることを特徴とする画像形成装置。
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