JP4713907B2 - 画像形成方法、画像形成装置、及び画像形成装置用プロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
このような電子写真方法に用いられる電子写真感光体(以下、単に感光体ということがある)としては、安価、大量生産性、無公害性等の利点から、近年、有機系の感光材料が汎用され、かつ保護層の追加等、耐久性についても種々の対策が施されるようになってきている。
このような電子写真サプライの機能向上に対して、それらに関わる構成部材についても、高耐久、高画質を達成する高機能化、最適化が必要とされるようになってきた。
特に、クリーニングに関する技術については、電子写真プロセスの各要素との関連が深く、出力画像への影響も非常に大きいものであると考えられている。
なお、ここにおいて、小粒径、球形トナーとは、高画質化を目的とした平均粒径が7μm以下のトナーであるものとする。
すなわち、今後においては、クリーニング能力の余裕度確保が課題となっている。
重合法により製造された小粒径トナーは、形状が球形に近く、粒径分布曲線がシャープになることから、細線の再現性やデジタル画像のドット再現性等に優れ高画質化が達成できる。
この方法は、クリーニングブレードの当接圧の適正化と感光体表面へのトナーフィルミングを抑制するものである。
特に、重合トナーに代表される、小粒径、球形トナーに関し、そのクリーニングを如何に安定して行うことができるかということについて詳細に検討した。
前記現像処理において適用されるトナーについては、粒径10〜20nmの粒子と、200〜300nmの粒子を少なくとも含む、一次粒子の個数平均粒径20〜100nmの外添剤粒子を有しているものとし、当該トナーの体積平均粒径は7μm以下とし、かつトナーの円形度が0.94以上であるものとする。
前記弾性体ブレードは、画像形成停止時でのブレード端面位置と画像形成動作時のブレード端面位置との差が300μm以下になるものと特定する。
小粒径、球形トナーを用いる場合、ブレードエッジにおいて堰き止められるはずのクリーニングトナーのすりぬけが生じてしまい、結果的にクリーニング不良という問題を発生させる。
粒径に関しては、当然ながらトナー粒子は粒度に分布を有するものであるが、平均粒径で規定すればよく、その形状として円形度が0.98程度の球形の場合、7μm未満では、クリーニングが困難であることが確認された。
しかしながら、円形度が0.94以下の場合には、そのクリーニング余裕度は上昇し、5μm前後でもクリーニングは可能であり、被クリーニングトナーの特性によってそのクリーニング状態は大きく変化することが確かめられた。
本発明においては、トナーの体積平均粒径は7μm以下とし、かつトナーの円形度が0.94以上であるものとした。
その外添剤は、一部トナーより離脱し、外添剤単独でクリーニング部に突入する。
この外添剤は、粒径としてトナーに比べて非常に小さく、クリーニングブレードを容易にすり抜ける。従って、外添剤はクリーニング動作において、ブレードエッジと感光体表面の間に存在することになり、これにより感光体とクリーニングブレードの双方が摩耗作用を受けてしまうことになる。
また、摩耗とは別に、これら外添剤が感光体表面に押し付けられる状態が継続されることでフィルミングが生じてしまうこともある。
具体的には、粒径10〜20nmの粒子と、200〜300nmの粒子とを少なくとも含む、一次粒子の個数平均粒径20〜100nmの外添剤粒子を有するものとする。
上記大粒径の方の外添剤粒子が、球形トナーのクリーニングに対してその回転運動性を妨げる効果を発揮するので、クリーニング性の余裕度を向上させることができる。
但し、このような外添剤は、粒径分布が広いことが重要であり、そのような時に効果が発現する。
本発明においては、感光体クリーニングとフィルミング、及び感光体摩耗の抑制を両立させることを目的とした。
通常、感光体クリーニングに対して、クリーニングブレード通過後のクリーニング残トナーの極少化、および感光体フィルミングの抑制を図るためには、クリーニングブレードエッジの当接圧を高いレベルに保つことが必要であると考えられており、当接幅を狭くすることにより、さらに実効的な当接圧を高めることが可能である。
これらを達成するべく、ブレードの弾性特性として、硬度と反発弾性を、ともに大きくしたり、ブレードの弾性体部分の長さを短くしたりすることにより、その当接圧を高く維持することができる。
無機微粒子としては、アルミナまたは酸化チタンが適用でき、それらは表面処理により疎水化処理を施してもよい。
疎水化処理により、層中での無機微粒子のバインダー成分との接着性が向上し耐摩耗性をさらに向上させることができる。
しかし、上記のように、感光体に保護層を形成することにより、フィルミングに対する耐性を高められる。
先ず、本発明において適用する感光体について説明する。
感光体は、感光層が単層であっても、複数層よりなるものであってもよいが、以下においては、機能分離型の積層タイプを例にして説明する。
図2は、積層型電子写真感光体の他の一例の概略断面図である。
本発明に用いられる電子写真感光体は、導電性支持体(導電性基体)1上に感光層2が設けられており、この感光層2は電荷発生材料を主成分とする電荷発生層3と、電荷輸送材料を主成分とする電荷輸送層4との積層で形成されている。
そして、このような電子写真感光体の表層として保護層5が形成されている。
この保護層5については後述する。
例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、銀、金、白金等の金属、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物を、蒸着又はスパッタリングにより、フィルム状又は円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス等の板又はそれらを素管化後、切削、超仕上げ、研磨等で表面処理した管等からなるものが挙げられる。
電荷発生材料には、無機又は有機材料が用いられ、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、フタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料、セレン、セレン−テルル合金、セレン−ヒ素合金、アモルファス・シリコン等が挙げられる。
これら電荷発生材料は、単独で用いてもよく、2種以上混合して用いてもよい。
塗布工程には、浸漬塗工法、スプレーコート法、ビードコート法等、従来公知の方法をいずれも適用できる。
塗料作製用のバインダー樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
バインダー樹脂は、重量基準で電荷発生材料1部に対して、0〜2部が適当である。
電荷発生層3は、上記方法の他、公知の真空薄膜作製法によっても形成することができる。
電荷発生層3の膜厚は、0.01〜5μmが好適であり、更に好ましくは0.1〜2μmであるものとする。
電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。
電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。
これらの電子輸送材料は、単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。
正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、9−(p−ジエチルアミノスチリルアントラセン)、1,1−ビス−(4−ジベンジルアミノフェニル)プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。
これらの正孔輸送材料は、単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。
高分子電荷輸送材料は、上記低分子電荷輸送材料に電荷輸送性置換基を主鎖又は側鎖に有した材料であればよい。
好適な高分子電荷輸送材料としては、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテル等が挙げられ、特に、トリアリールアミン構造を有するポリカーボネートが好適である。
さらに、必要に応じて、高分子電荷輸送材料にバインダー樹脂、低分子電荷輸送材料、可塑剤、レベリング剤、潤滑剤等を適量添加することもできる。
その使用量は、重量基準でバインダー樹脂に対して0〜1%程度が適当である。
従来の技術において説明したように、高精細化の観点からは、電荷輸送層4は薄膜化することが好ましく、レーザ露光を考えると、その厚さは20μm以下が好ましく、より好ましくは15〜18μmである。
ここでその下限は膜の均一性、帯電性、さらには現像工程で必要とされる電界等から総合的に決定されるものである。いずれにしても薄膜化を実現するためには耐摩耗性を大きく高める必要があり、本発明のように保護層の重要性は非常に高いと言える。
40重量%未満とすると、感光体へのレーザ書き込みにおけるパルス光露光において、高速電子写真プロセスでの充分な光減衰時間が得られず、好ましくないためである。
この移動度は、各使用条件下でこれを達成するように構成を適宜調整することができる。
この移動度は、従来公知のTime Of Flight法により、求めることができる。
下引き層は、一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層2を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。
このような樹脂としては、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。
また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。
この下引き層は、上記の感光層と同様、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。
さらに、下引き層として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用して、例えば、ゾル−ゲル法等により形成した金属酸化物層を用いることも有用である。
この他に、下引き層には、Al2O3を陽極酸化したものにより形成したもの、ポリパラキシリレン(パリレン)等の有機物、SiO、SnO2、TiO2、ITO、CeO2等の無機物を真空薄膜作製法により形成したものも有効である。
下引き層の膜厚は、0〜5μmが適当である。
保護層5に適用される材料としては、例えば、ABS樹脂、ACS樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル樹脂、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルホン樹脂、AS樹脂、AB樹脂、BS樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。
保護層5に添加されるこれらのフィラーの量は、重量基準で通常は10〜40%であり、好ましくは20〜30%であるものとする。
フィラーの量が10%未満であると、摩耗が大きくなり、耐久性が劣化する。他方、40%を越えると、露光時における明部電位の上昇が著しくなって、感度低下が無視できなくなるので望ましくない。
フィラーの粒径は、平均1次粒径として0.3〜1.2μm、好ましくは、0.3〜0.7μmであるものとする。粒径が小さすぎると、耐摩耗性が充分に得られなくなり、他方、粒径が大きすぎる場合には、書き込み光を散乱させるため、好ましくない。
分散助剤は、従来公知の塗料等に適用されているもの(例えば、変性エポキシ樹脂縮合物、不飽和ポリカルボン酸低分子量ポリマー等)が利用でき、その量は重量基準で通常は、含有するフィラーの量に対して0.5〜4%、好ましくは1〜2%である。
電荷輸送材料の添加量としては、低分子電荷輸送材料の場合、フィラーを除いた固形分の20〜60重量%とすることが好ましく、保護層の機械的特性が損なわれない範囲で、露光特性を向上させる程度に添加する。
高分子電荷輸送材料の場合、それ自体バインダーとしての機能を有しているので、添加量をさらに高くでき、フィラーを除いた固形分の20〜95重量%とすることができる。
更に、無機微粒子が添加される際には、バインダーとの接着性は良好に保つ必要があり、特に表層での無機微粒子の保持性は耐摩耗性の点から重要である。
通常、無機微粒子が表面処理されたものを用いると、バインダーとの親和性が向上し、膜自体の強度の向上が図られる。
なお、酸化防止剤については後述する。
中間層には、一般にバインダー樹脂を主成分として適用する。
このバインダー樹脂としては、ポリアミド樹脂、アルコール可溶性ナイロン、水溶性ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。
中間層の形成法としては、上記の通常の塗布法が適用でき、膜厚は、0.05〜2μm程度が適当である。
パラフェニレンジアミン類として、例えば、N−フェニル−N−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、N,N−ジ−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N−ジメチル−N,N−ジ−t−ブチル−p−フェニレンジアミン等が挙げられる。
ハイドロキノン類として、例えば、2,5−ジ−t−オクチルハイドロキノン、2,6−ジドデシルハイドロキノン、2−ドデシルハイドロキノン、2−ドデシル−5−クロロハイドロキノン、2−t−オクチル−5−メチルハイドロキノン、2−(2−オクタデセニル)−5−メチルハイドロキノン等が挙げられる。
有機硫黄化合物類として、例えば、ジラウリル−3,3−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3−チオジプロピオネート、ジテトラデシル−3,3−チオジプロピオネート等が挙げられる。
有機燐化合物類として、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリ(ジノニルフェニル)ホスフィン、トリクレジルホスフィン、トリ(2,4−ジブチルフェノキシ)ホスフィン等が挙げられる。
フタル酸エステル系可塑剤として、例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ブチルラウリル、フタル酸メチルオレイル、フタル酸オクチルデシル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチル等が挙げられる。
芳香族カルボン酸エステル系可塑剤として、例えば、トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸トリ−n−オクチル、オキシ安息香酸オクチル等が挙げられる。
脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤として、例えば、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ−n−ヘキシル、アジピン酸ジ−2−エチルヘキシル、アジピン酸ジ−n−オクチル、アジピン酸−n−オクチル−n−デシル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジカプリル、アゼライン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ−n−オクチル、セバシン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸ジ−2−エトキシエチル、コハク酸ジオクチル、コハク酸ジイソデシル、テトラヒドロフタル酸ジオクチル、テトラヒドロフタル酸ジ−n−オクチル等が挙げられる。
脂肪酸エステル誘導体系可塑剤として、例えば、オレイン酸ブチル、グリセリンモノオレイン酸エステル、アセチルリシノール酸メチル、ペンタエリスリトールエステル、ジペンタエリスリトールヘキサエステル、トリアセチン、トリブチリン等が挙げられる。
オキシ酸エステル系可塑剤として、例えば、アセチルリシノール酸メチル、アセチルリシノール酸ブチル、ブチルフタリルブチルグリコレート、アセチルクエン酸トリブチル等が挙げられる。
エポキシ系可塑剤として、例えば、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシステアリン酸デシル、エポキシステアリン酸オクチル、エポキシステアリン酸ベンジル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジデシル等が挙げられる。
二価アルコールエステル系可塑剤として、例えば、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールジ−2−エチルブチラート等が挙げられる。
含塩素系可塑剤として、例えば、塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル、塩素化脂肪酸メチル、メトキシ塩素化脂肪酸メチル等が挙げられる。
ポリエステル系可塑剤として、例えば、ポリプロピレンアジペート、ポリプロピレンセバケート、ポリエステル、アセチル化ポリエステル等が挙げられる。
スルホン酸誘導体系可塑剤として、例えば、p−トルエンスルホンアミド、o−トルエンスルホンアミド、p−トルエンスルホンエチルアミド、o−トルエンスルホンエチルアミド、トルエンスルホン−N−エチルアミド、p−トルエンスルホン−N−シクロヘキシルアミド等が挙げられる。
クエン酸誘導体系可塑剤として、例えば、クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリ−2−エチルヘキシル、アセチルクエン酸−n−オクチルデシル等が挙げられる。
その他可塑剤としては、例えば、ターフェニル、部分水添ターフェニル、ショウノウ、2−ニトロジフェニル、ジノニルナフタリン、アビエチン酸メチル等が挙げられる。
サルシレート系紫外線吸収剤として、例えば、フェニルサルシレート、2,4ジ−t−ブチルフェニル3,5−ジ−t−ブチル4ヒドロキシベンゾエート等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤として、例えば、(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、(2−ヒドロキシ5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、(2−ヒドロキシ5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、(2−ヒドロキシ3−ターシャリブチル5−メチルフェニル)5−クロロベンゾトリアゾール等が挙げられる。
シアノアクリレート系紫外線吸収剤として、例えば、エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、メチル2−カルボメトキシ3(パラメトキシ)アクリレート等が挙げられる。
クエンチャー(金属錯塩系)紫外線吸収剤として、例えば、ニッケル(2,2チオビス(4−t−オクチル)フェノレート)ノルマルブチルアミン、ニッケルジブチルジチオカルバメート、ニッケルジブチルジチオカルバメート、コバルトジシクロヘキシルジチオホスフェート等が挙げられる。
HALS(ヒンダードアミン)系紫外線吸収剤として、例えば、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、1−[2−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]−4−〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピリジン、8−ベンジル−7,7,9,9−テトラメチル−3−オクチル−1,3,8−トリアザスピロ〔4,5〕ウンデカン−2,4−ジオン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等が挙げられる。
図3中、感光体10は、図中、右方向から左方向に移動し、感光体10上に残留したトナーが、カウンター方向に当接するように配置され、ブレードホルダー21によって保持されたクリーニングブレード20によって、かき取られるようになされている。
ここで、クリーニングブレード20と感光体10との当接条件としては、クリーニングブレード20の弾性特性によりその適正値は変化するが、通常感光体10への食い込み量として1〜2mm、クリーニングブレードカット面(ウレタンゴム板切断面)と感光体表面とのなす角度として70〜85度が設定される。
本発明においては弾性体ブレードの画像形成停止時でのブレード端面位置(V1)と画像形成動作時のブレード端面位置(V2)との差(V)(V=V1−V2)が300μm以下であることを条件としており、好ましくは200μm以下であるものとする。これはこのクリーニングブレードカット面と感光体表面とのなす角度に大きく影響することが判明したことにもよる。
このような端面位置の変位に対して変位が大きい状態では、クリーニングブレードカット面と感光体表面とのなす角度が小さくなり、クリーニングの余裕度を低下させることになる。また、停止と動作の繰り返しによりエッジ部分の滞留トナーは安定した状態を維持できなくなるのでトナーすり抜けに至りやすくなると考えられる。
本発明においては、クリーニングブレード20及びその当接条件に関し、高反発弾性を示す弾性体ブレードを0.1〜0.2N/cmで当接させることとした。これにより、球形トナーのクリーニングに対して効果が発揮される。
更に、引っ張り粘弾性測定における損失正接tanδのピーク温度が−50℃〜5℃であることは、環境変化における安定性に対して効果を有し、特に低温状態でのブレード弾性特性変化を適正に保つ上で有効であることが確認された。
なお、ブレード端面位置の変位量は、たとえばレーザ変位計により簡便に測定することが可能で、レーザ変位計としては株式会社キーエンス製高精度レーザ変位計LC2400等が利用できる。
図4は、画像形成装置30の一例の概略図である。
感光体10は、図において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10の周囲には、必要に応じて、転写前チャージャ7、転写チャージャ、分離チャージャ、クリーニング前チャージャ8が配置されており、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)、帯電ローラをはじめとする公知の手段が配置されている。
帯電部材9は、感光体10と当接していてもよいが、両者の間に適当なギャップ(10〜200μm程度)を設けた近接配置とすることにより、両者の摩耗量が低減できると共に帯電部材へのトナーフィルミングを抑制でき、好ましく使用できる。
特に感光体10においては、50μm程度のギャップを設けることにより、良好な特性を維持することができ、これは保護層の表面状態の影響を小さくできるためである。
帯電部材9に印加する電圧は、帯電の安定化と帯電ムラの抑制のために、直流成分に交流成分を重畳したものとすることが効果的である。
しかしながら、帯電が安定化される反面、直流成分のみ印加した場合に比べ、プロセス中に使用した感光体の表面層が摩耗しやすいことが判っている。この場合にも、本発明の感光体では耐摩耗性の高さから全く問題なく良好な特性を維持できるものである。
転写手段には、一般に上記の帯電器が使用できるが、図4に示されるように転写ベルト19を使用したものが有効である。
また、画像露光部11、除電ランプ12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)等の発光物全般を用いることができる。
そして、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等の各種フィルターを用いることもできる。
これらの光源は、図4に示される工程のほかに、光照射を併用した転写工程、除電工程、クリーニング工程又は前露光等の工程に用いられ、感光体10に光が照射される。
現像ユニット13により感光体10上に現像されたトナーは、転写紙14に転写されるが、全部が転写されるわけではなく、感光体10上に残存するトナーもあり、このようなトナーは、ファーブラシ15及びクリーニングブレード20により感光体10から除去される。
クリーニングは、クリーニングブレードのみで行なわれることもあるが、ファーブラシ等のクリーニングブラシを組み合わせて用いることが多い。
これを負(正)極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られ、また、正(負)極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。
この現像手段には、公知の方法が適用され、また、除電手段にも公知の方法が採用される。
なお、図中、符号17はレジストローラ、18は分離爪である。
上記画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンター内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形態で、それら装置内に組み込まれ、着脱自在としたものであってもよい。
ここで、プロセスカートリッジとは、感光体を内蔵し、外に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段を含んだ1つの装置(部品)であるものとする。
したがって、本発明はまた、少なくとも帯電、画像露光、現像、転写、定着及びクリーニング手段を有する画像形成装置用プロセスカートリッジであって、上記電子写真感光体とクリーニングブレードを具備することを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジをも提供するものである。
図5は、本発明の画像形成装置用プロセスカートリッジの一例を示す概略図である。
図中、符号101は感光ドラム、102は接触帯電装置、103は像露光、104は現像装置、105は転写体、106は接触転写装置、107はクリーニングブレード、108は除電ランプ、109は定着装置を示すものとする。
感光体保護層としてアルミナ微粒子(住友化学工業製AA−03、平均粒径0.3μm)を25重量%含有する5μmの保護層を積層した感光体を使用した。そして、これをクリーニング評価装置(内製)に装着した。
本クリーニング特性評価装置は、電子写真プロセスを再現するように現像やクリーニングの各ユニットをレイアウトしたものであり、特にクリーニングユニットに関してクリーニングブレードの当接条件を種々変化させることが可能となるように設計されているものとする。
クリーニング性の評価を実施するに当たり、評価の手順として、以下のように設定した。
感光体表面に現像バイアスの設定によりトナーを現像する。
現像トナー量としては、粘着テープに現像トナーを転写させたときの光学的反射濃度として、0.2となるように設定する。
クリーニングブレードを感光体に当接させて、感光体を1回転させる。
感光体線速は、125mm/sとし、クリーニングブレード当接食い込み量は1.2mm、ブレードの切断面と感光体表面とのなすクリーニング角度は感光体回転上流方向に対する角度として感光体停止状態で設定する。
感光体1回転後の表面残留トナーを同様にテープ転写して光学反射濃度を測定する。
重合法により作製したトナーを用いた。
トナー母体A:円形度0.98、平均粒径6.2μm
トナー母体B:円形度0.94、平均粒径4.4μm
外添剤A:小粒径シリカ1.5部
(クラリアント製H2000、個数平均粒径10nm)
小粒径酸化チタン0.5部
(テイカ製MT−150AI、個数平均粒径15nm)
大粒径シリカ1.0部
(電気化学工業製UFP−30H、個数平均粒径80nm)
外添剤B:小粒径シリカ1.5部
(クラリアント製H2000、個数平均粒径10nm)
小粒径酸化チタン0.5部
(テイカ製MT−150AI、個数平均粒径15nm)
トナーA:トナー母体A×外添剤A
トナーB:トナー母体A×外添剤B
トナーC:トナー母体B×外添剤A
ウレタン部の弾性特性は、硬度70度、反発弾性68%であり、tanδピーク温度は−10度であった。使用するトナーは、トナーAを使用した。
またブレードの当接圧は、0.2N/cm、クリーニング角は80度とした。
なお、このときのブレード端面位置の感光体が停止状態から動作状態への変位量は120μmであった。
ブレードウレタン部の弾性特性として硬度67度、反発弾性62%、tanδピーク温度−15度のものに変えた。
その他の条件は、実施例1と同様として、クリーニング性の評価を行なった。
このときのブレード端面位置変位量は150μmであった。
以上により、クリーニング性の評価を行なったところ、クリーニング残トナー濃度として光学的反射濃度が0.01であり、良好なクリーニング性が認められた。
また、同様の評価を10℃15%RHの低温低湿環境で実施したところ、クリーニング残トナー濃度は0.03であり、クリーニング不良は認められなかった。
使用するトナーをトナーCに変えた。その他の条件は、実施例1と同様として、クリーニング性の評価を行った。このときのブレード端面位置変位量は130μmであった。
以上により、クリーニング性の評価を行ったところ、クリーニング残トナー濃度として光学的反射濃度が0.02であり、ほぼ良好なクリーニング性が認められた。
使用するトナーをトナーBに変え、ブレードの当接圧を、0.5N/cm、クリーニング角を70度とした。その他の条件は、実施例1と同様として、クリーニング性の評価を行った。このときのブレード端面位置変位量は360μmであった。
評価においてクリーニング残トナーは光学的反射濃度で0.08と観測された。さらにすじ状にクリーニング不良となる箇所も認められ、良好なクリーニング性は得られなかった。
使用するブレードの弾性特性が硬度78度、反発弾性25%であり、tanδピーク温度が5度であるものに変えた。その他の条件は、実施例1と同様として、クリーニング性の評価を行った。
このときのブレード端面位置変位量は350μmであった。
評価においてクリーニング残トナーは光学的反射濃度で0.09と観測された。さらに帯状のクリーニング不良が発生し、良好なクリーニング性は得られなかった。
ブレードウレタン部の弾性特性として硬度74度、反発弾性60%、tanδピーク温度−5度のものに変え、ブレードウレタン部の自由長を9.5mm、当接圧を0.15N/cmにしてクリーニング性の評価を行った。
このときのブレード端面位置変位量は100μmであった。
以上により、クリーニング性の評価を行なったところ、クリーニング残トナー濃度として光学的反射濃度が0.01であり、良好なクリーニング性が認められた。
ブレードウレタン部の材料は同様のものとするが、自由長を9.5mm、クリーニング角を84度と変えた。
その他の条件は、実施例1と同様として、クリーニング性の評価を行った。
このときのブレード端面位置変位量は90μmであった。
以上により、クリーニング性の評価を行ったところ、クリーニング残トナー濃度として光学的反射濃度が0.01であり、クリーニング不良は認められなかった。
ブレードウレタン部の弾性特性として硬度75度、反発弾性15%、tanδピーク温度12度のものに変え、当接圧を0.5N/cmにした。
その他の条件は、実施例1と同様としてクリーニング性の評価を行った。
このときのブレード端面位置変位量は400μmであった。
クリーニング性について、同様の評価を行なったところ、感光体軸方向での均一なクリーニング状態は得られず、帯状の部分的なクリーニング不良が認められた。クリーニング残トナー量としては光学反射濃度で平均的に0.12と観測された。
引き続いて、同様の評価を10℃15%RHの低温低湿環境で実施したところ、全面のクリーニング不良が発生したため、クリーニング残トナー量の光学反射濃度測定は非実施とした。
ブレード自由長を9.5mm、当接条件として当接圧0.15N/cm、クリーニング角82度にした。
その他の条件は、実施例2と同様として、クリーニング性の評価を行った。
このときブレード端面位置変位量は110μmであった。
以上により、クリーニング性の評価を行ったところ、感光体軸方向においてほぼ均一なクリーニング状態が得られ、クリーニング残トナー濃度として光学反射濃度が0.02であった。
ブレードウレタン部の弾性特性として硬度78度、反発弾性率25%、tanδピーク温度5度のものに変え当接条件として、当接圧0.5N/cm、クリーニング角70度に設定し、使用するトナーはトナーBとした。
その他の条件は、実施例1と同様として、クリーニング性の評価を行った。このときのブレード端面位置変位量は410μmであった。
クリーニング性について、同様の評価を行ったところ、帯状のクリーニング不良が数箇所発生し、クリーニング残トナー量としては光学反射濃度で平均的に0.13と観測され、クリーニング性に劣る結果となった。
実施例1のブレードと同様の仕様で、リコー製カラープリンタIPSiO Color 8000の黒色ステーションに搭載できるように調整して、実機相当のクリーニング性評価を行った。
なおトナーは実施例1と同じトナーAを使用した。
感光体の帯電方式として直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加するローラ帯電方式を採用し、本発明のブレードを用いた場合、500枚印字後において出力画像にクリーニング不良による異常画像は認められず、帯電ローラの汚れもわずかであった。
一方、比較のために比較例2で用いたブレードと同じ仕様で、本実機用に調整したブレードとして同様の実機相当評価を行なった。500枚印字後のクリーニング状態は、中央付近に帯状のクリーニング不良が多数認められ、その部分に対応するように帯電ローラはすり抜けトナーによる汚れが明瞭に認められた。
2 感光層
3 電荷発生層
4 電荷輸送層
5 保護層
7 転写前チャージャ
8 クリーニング前チャージャ
9 帯電部材
10 感光体
11 画像露光部
12 除電ランプ
13 現像ユニット
14 転写紙
15 ファーブラシ
17 レジストローラ
18 分離爪
19 転写ベルト
20 クリーニングブレード
21 ブレードホルダー
101 感光ドラム
102 接触帯電装置
103 像露光
104 現像装置
105 転写体
106 接触転写装置
107 クリーニングブレード
108 除電ランプ
109 定着装置
Claims (13)
- 少なくとも、感光体に対して、帯電、画像露光、現像処理、転写、定着、及びクリーニング処理を施す工程を有する画像形成方法であって、
前記現像処理においては、粒径10〜20nmの粒子と、200〜300nmの粒子とを少なくとも含む、一次粒子の個数平均粒径20〜100nmの外添剤粒子を有しており、体積平均粒径は7μm以下であり、円形度が0.94以上であるトナーを使用するものとし、
前記クリーニング処理においては、クリーニングユニットに備えられた弾性体ブレードを使用するものとし、
前記弾性体ブレードは、感光体回転方向に対して逆方向に当接するカウンターブレードであり、
前記弾性体ブレードの反発弾性率は、25℃において60%〜75%であり、かつ引っ張り粘弾性測定における損失正接tanδのピーク温度が−50℃〜5℃であり、
前記弾性体ブレードの硬度が、67〜75度(JISA/Hs)であり、
前記弾性体ブレードの感光体への当接が、当接圧0.1〜0.2N/cm以下であり、かつ当該感光体当接部において軸方向の切断面と感光体表面との為すクリーニング角が、80〜85度の範囲にあり、
前記弾性体ブレードは、画像形成停止時でのブレード端面位置と画像形成動作時のブレード端面位置との差が300μm以下になるものとされていることを特徴とする画像形成方法。 - 前記感光体が、アルミナ、又は酸化チタンからなる無機微粒子を含有する保護層を有するもの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。
- 前記感光体の保護層が、電荷輸送材料を含有し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。
- 前記感光体への帯電手段が、当該感光体に対し、接触または近接配置されたものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記帯電手段は、直流成分に交流成分を重畳した電圧が印加されることにより、前記感光体に帯電を付与するようになされていることを特徴とする請求項4に記載の画像形成方法。
- 少なくとも、感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段、定着手段及びクリーニング手段を具備する画像形成装置であって、
前記現像手段で適用されるトナーが、粒径10〜20nmの粒子と、200〜300nmの粒子とを少なくとも含む、一次粒子の個数平均粒径20〜100nmの外添剤粒子を有するものとし、
当該トナーの体積平均粒径は7μm以下であり、かつ当該トナーの円形度が0.94以上であり、
クリーニング処理を施す前記クリーニング手段は、弾性体ブレードを有しており、
前記弾性体ブレードは、感光体回転方向に対して逆方向に当接するカウンターブレードであり、
前記弾性体ブレードの反発弾性率は、25℃において60%〜75%であり、かつ引っ張り粘弾性測定における損失正接tanδのピーク温度が−50℃〜5℃であり、
前記弾性体ブレードの硬度が、67〜75度(JISA/Hs)であり、
前記弾性体ブレードの感光体への当接が、当接圧0.1〜0.2N/cm以下であり、かつ当該感光体当接部において軸方向の切断面と感光体表面との為すクリーニング角が、80〜85度の範囲にあり、
前記弾性体ブレードは、画像形成停止時でのブレード端面位置と画像形成動作時のブレード端面位置との差が300μm以下となるようにされているものであることを特徴とする画像形成装置。 - 前記感光体が、アルミナまたは酸化チタンからなる無機微粒子を含有する保護層を有するものであることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記感光体の保護層が、電荷輸送材料を含有するものであることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記感光体への帯電手段が、当該感光体に対し接触または近接配置されたものであることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記帯電手段は、直流成分に交流成分を重畳した電圧が印加されることにより、前記感光体に帯電を付与するものであることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 感光体とクリーニング手段を備え、少なくとも、帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段のいずれかを有し、画像形成装置内に組み込まれるプロセスカートリッジであって、
前記請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像形成方法に用いられるものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 感光体とクリーニング手段を備え、かつ少なくとも帯電手段、画像露光手段、現像手段、転写手段のいずれかを有し、画像形成装置内に組み込まれるプロセスカートリッジであって、
前記請求項6乃至10のいずれか一項に記載の画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 少なくとも、感光体と帯電手段とクリーニング手段を備え、画像形成装置内に組み込まれるプロセスカートリッジであって、
前記帯電手段が前記感光体に対し接触または近接配置されたものであるか、又は前記感光体に対し接触または近接配置され直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加されるものであることを特徴とする請求項11又は12に記載のプロセスカートリッジ。
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