JP4850936B2 - 画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、及び磁気記録法に用いられるトナー及び画像形成方法に関するものである。
従来、電子写真法として多数の方法が知られている。一般的な電子写真法には、帯電した像担持体(感光体)上に光導電性物質を利用して種種の方法により電気的潜像を形成し、次いで、該潜像にトナーを供給して可視像化し、トナー画像を得る。必要に応じて紙などの転写材にトナー画像を転写した後に、必要に応じて熱/圧力により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得る、また転写工程後に感光体に残余したトナーをクリーニング部材により清掃するという方法が知られている。
この内、クリーニング工程としては、シンプルな構造を有することから、ブレード状の弾性部材を感光体に一定圧力以上で当接させ残存トナーを物理的に掻き取る方式が多く用いられる。
しかしながら、このブレードクリーニングにおいては、クリーニングブレードの当接圧が低いと感光体−ブレード間からトナーがすり抜け画像弊害を引き起こし、逆に、ブレード当接圧が高い場合、感光体表面の磨耗及びクリーニングブレードの欠け等が促進され十分な寿命をえることができない等、クリーニング性と電子写真部材寿命のバランスをとることが困難であった。
また、感光体分野においては、高耐久性及び高画質化の追求やメンテナンスフリー化を図る目的で、アモルファスシリコン(以下、「a−Si」と称する。)を含む光導電層及び表面保護層を有する感光体を用いることが多くなった。特に、a−Si感光体ドラムは、その表面層が硬質であるため耐磨耗性に優れ、長期にわたり高速で連続プリントするような使用環境において、好適に用いられるようになった。
このようなa−Si感光体の基本構成としては、図1に示すようなプラス帯電用a−Si感光体が知られている。プラス帯電用a−Si感光体は、導電性基体101にa−Siで形成されている光受容層102を形成し、更に水素化アモルファス炭化珪素で形成されている表面層(以下、「a−SiC表面層」と称する。)105を積層した構成となっている。
これらa−Si感光体分野では、特許文献1に示すように更なる耐磨耗性向上を目的として感光体表面硬度を高くしたものが提案されているが、感光体の硬度を上げることにより感光体自体の寿命は延びるものの周辺部材、特にクリーニング部材等の劣化を促進し電子写真システム全体の寿命向上には結びついていないのが現状である。
また、逆に特許文献2においては感光体表面層中の珪素原子、炭素原子、水素又はフッ素原子の原子密度を所定の値よりも小さくし、a−SiC表面層を比較的粗な膜構造とすることで、感光体表面を削れ易くしクリーニング部材への負荷を低減する感光体が提案されている、しかしながら、感光体自体の磨耗が悪化し、やはり全体最適とはなっていない。
また、トナー分野においても、これらのクリーニング部材の耐久性向上を目的として、トナー中に研磨剤、潤滑剤として無機微粉体を含有させることが各種提案されている。例えば、特許文献3乃至5においては、それぞれ酸化セリウム粒子、マグネタイト粒子、炭酸カルシウム粒子をトナーに含有させることが開示されている。しかしこのようにトナー単独での改良では、感光体表面に存在する微小な荒れ等により、無機微粉体のクリーニング内での動きが制限され、感光体表面が部分的に研磨されムラができたり、傷等に悪化することがあった。
すなわち、感光体及びクリーニングブレード等の電子写真部材の高耐久性とクリーニング性をバランスよく兼ね備えるためには、感光体、トナー、クリーニング機構それぞれ単独での改良ではなくシステムとしての改良が必要とされている。
特許第3728255号公報 特許第3124841号公報 特許第3874362号公報 特許第3290273号公報 特開平8−190221号公報
本発明の目的は上記問題点を解消したトナー及び画像形成方法を提供することによる。即ち、本発明の目的は、クリーニング不良を発生させることなく、感光体及びクリーニング部材の長寿命化を達成することにある。
上記目的を達成するため、本発明者らは、特殊な表面層を有する電子写真感光体と、トナーに特殊な無機微粉体を含有させることによりトナーすり抜け等のクリーニング不良を発生させることなく感光体の長寿命化を高度に達成することができることを見出した。
すなわち本発明は以下の通りである。
(1)静電荷像担持体を帯電部材により帯電させる工程と、帯電された静電荷担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程と、トナー担持体上に担持させたトナーを該静電潜像に転移させて可視化する現像工程と、該静電荷像担持体上に形成されたトナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、トナー画像を記録媒体に加熱定着する定着工程と、転写後の静電荷像担持体表面をクリーニング部材でクリーニングするクリーニング工程とを有する画像形成方法において、
該静電荷像担持体は、少なくとも光導電層と、水素化アモルファス炭化珪素で形成されている表面層とを順次積層した電子写真感光体であり、該表面層の珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和が6.60×1022原子/cm3以上であり、
該トナーは少なくとも、結着樹脂および着色剤を含有するトナー粒子と無機微粉体を有
該無機微粉体の添加量は、トナー粒子100質量部に対して0.03質量部以上5質量部未満であり、
該無機微粉体の流速指数FRIが0.8以上2.0以下であることを特徴とする画像形成方法
(2)無機微粉体は、一次粒子の個数平均粒径が30nm以上800nm以下であり、且つ八面体または六面体の形状を有する粒子であることを特徴とする画像形成方法
(3)無機微粉体は、脂肪酸または脂肪酸の金属塩で表面処理されていることを特徴とする画像形成方法
(4)該無機微粉体は、炭酸カルシウム、酸化鉄、酸化セリウム、酸化アルミニウム及びシリカからなる群から選択される無機微粉体であることを特徴とする画像形成方法。
(5)該無機微粉体は、金属炭酸塩であることを特徴とする画像形成方法。
(6)電子写真感光体の表面層は、珪素原子の原子数と炭素原子の原子数の和に対する炭素原子の原子数の比が0.61以上0.75以下であることを特徴とする画像形成方法。
(7)該電子写真感光体の表面層において、珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和が6.81×1022原子/cm3以上であることを特徴とする画像形成方法。
本発明によれば、クリーニング不良の発生がなく、高解像、高精細な画像を環境及びプリント画像に依らず長期に渡り安定的に得ることができる。
本発明の電子写真感光体の模式図である。 本発明の電子写真感光体の作製に用いられるプラズマCVD装置の一例の模式図である。
本発明は、静電荷像担持体を帯電部材により帯電させる工程と、帯電された静電荷担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程と、トナー担持体上に担持させたトナーを該静電潜像に転移させて可視化する現像工程と、該静電荷像担持体上に形成されたトナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、転写後の静電荷像担持体表面をクリーニング部材でクリーニングするクリーニング工程とを有する画像形成方法を前提とするものである。
そして、本発明の特徴は、感光ドラムとして、少なくとも光導電層と、水素化アモルファス炭化珪素で形成されている表面層とを順次積層した構造をとり、該表面層が珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和が6.60×1022原子/cm3以上であり、
トナーとして、流速指数FRIが0.8以上2.0以下である無機微粉体を含有する構成を有することにより、クリーニング不良を発生させることなく感光ドラム及びクリーニングブレードの磨耗を抑え長寿命化を達成することができる。
すなわち、本発明の流速指数を制御した無機微粉体は、残存トナーとしてクリーニングに供給され感光ドラムとクリーニングブレードエッジの当接部付近に選択的に滞留し、感光体とクリーニングブレードとの潤滑性を向上させるとともにトナーのすり抜けを防止するための阻止層を形成する。さらに本発明の感光体は、珪素原子及び炭素原子の原子密度を制御し耐磨耗性に優れると共に、原子レベルの表面平滑活性を有するため、本発明の無機微粉体により形成した滞留層を長手方向にムラなく安定的に保持することが可能となる。そのためクリーニングブレードの感光ドラムへの当接圧を軽減し、感光ドラム表面及びクリーニングブレードへの負荷を軽減した構成においてもトナーすり抜け等のクリーニング不良を発生させず、感光体、クリーニングブレードの延命を可能にする。
本発明の特徴は、トナーが流速指数FRI0.8以上2.0以下の無機微粉体を有することを特徴とする。この流速指数FRIは、粉体流動性測定装置パウダーレオメーター(シスメック社製)により測定される数値で、充填した粒子中に回転翼を螺旋状に回転させ、低速(10rpm)回転時に発生する回転トルクと垂直荷重の総和Et(10)及び高速(100rpm)回転時に発生する回転トルクと垂直荷重の総和Et(100)を測定し、その比Et(10)/Et(100)を算出したものである。本発明者らは検討の結果、この流速指数FRI=比Et(10)/Et(100)が、クリーニングブレードエッジ部付近での無機微粉体の挙動に相関があることを見出した。
つまり、流速指数FRIが0.8未満である場合、プリント終了時等の感光体とクリーニングブレードの摺擦速度が遅くなる状況でクリーニングブレードエッジ゛部のすり抜け阻止層が破壊されすり抜けが発生し易くなる。
一方、流速指数FRIが2.0を超える場合、プリント開始時の感光体とクリーニングブレードの摺擦速度が速くなる状況で、同様にすり抜け阻止層が長手方向に流れ破壊され易くすり抜けが発生する。
また本発明は、無機微粉体の一次粒子の個数平均粒径が30nm以上800nm以下であることが好ましい。
個数平均粒子径が30nm未満である場合、無機微粉体自体がクリーニングブレードからすり抜けし易くなり、それにより感光体へのフィルミング現象を引き起こし易い。
また、800nm超である場合、クリーニングブレードエッジ部において感光体を筋状に傷つけることがあり、ハーフトーン画像でのスジ状画像等の画像弊害を引き起こし易い。
また本発明は、無機微粉体が八面体または六面体の形状を有する粒子であることが好ましい。
無機微粉体が、頂点を有することにより、感光体−クリーニングブレードのニップ付近での引っ掛かりがよく長時間エッジ付近で滞留することができる。それにより長期に渡りトナーすり抜け阻止効果及び潤滑効果を維持することができる。
また、無機微粉体は、疎水化処理を施すことが好ましい。特に脂肪酸または脂肪酸の金属塩で表面処理されていることが好ましい。
該無機微粉体の表面を疎水化処理剤によりコートすることによりトナーの高湿環境下でのトナーの帯電安定性を向上させるとともに、低湿−高湿環境下でのクリーニングブレードエッジ部付近での無機微粉体の流動性を安定化することが可能となる。
本発明における疎水化処理とは、本発明の無機微粉体の疎水化度を70%以上にすることを示す。その方法に限定はないが、疎水化処理剤により本発明の無機微粉体表面をコートすることが好ましい。
無機微粉体の疎水化処理剤としては、シリコーンオイル或いは、カップリング剤ではチタネート系、アルミニウム系、シラン系カップリング剤、脂肪酸金属塩等が挙げられる。
中でも炭素数8乃至35の脂肪酸または炭素数8乃至35の脂肪酸の金属塩で表面処理することで、クリーニングブレードと感光体の潤滑性を向上させる効果を有するため好ましい。
炭素数が35を超えると、無機微粉体の表面と脂肪酸またはその金属塩との密着性が低下し、長期の使用により無機微粉体の表面から剥がれ、耐久性が低下し、剥れた脂肪酸または脂肪酸金属塩がかぶりの原因となるため好ましくない。
無機微粉体に対する脂肪酸またはその金属塩の好ましい処理量は、無機微粉体母体に対して0.1乃至15.0質量%であり、さらに好ましくは0.5乃至12.0質量%である。
処理の方法は、処理する表面処理剤を溶媒中に溶解、分散させ、その中に無機微粉体を添加して撹拌しながら溶媒を除去して処理する湿式方法や、カップリング剤、脂肪酸金属塩と無機微粉体を直接混合して撹拌しながら処理を行う乾式方法などが挙げられる。
また、該無機微粉体は、金属炭酸塩であることが好ましい。
本発明の無機微粉体は、各種金属酸化物(酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛など)、金属酸塩(チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウムなどのチタン酸塩、アルミン酸塩、ジルコン酸塩など)・窒化物(窒化ケイ素など)・炭化物(炭化ケイ素など)、金属塩(硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなど)・脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなど)・カーボンブラック・シリカ等が挙げられるが、好ましくは炭酸塩なかでも炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが無機微粉体の比重が小さくクリーニングブレードに余分な負荷を与えることがなく好ましい。
これら無機微粉体の好ましい添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.03質量部以上5質量部未満である。該無機微粉体の添加量が0.03質量部未満の場合は、十分なクリーニング滞留層形成効果を得ることができないことが多い。また、5質量部以上の場合は、トナーの流動性を悪化させ、現像性等に悪影響を及ぼし易い。
本発明のトナーに含まれるトナー粒子の結着樹脂としては、ポリエステル樹脂、ビニル系共重合体樹脂、エポキシ樹脂、又はビニル系重合体ユニットとポリエステルユニットを有しているハイブリット樹脂を含む結着樹脂を使用することができる。
本発明のトナーに含まれるトナー粒子は、必要に応じて離型剤として添加することができる。
本発明に使用可能な離型剤の例としては、脂肪族炭化水素系ワックス及びその酸化物;その酸化物のブロック共重合物;脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したものなどが挙げられる。これら離型剤のうち必要に応じて一種又は二種以上の離型剤を、トナー粒子中に含有させることができる。
前記離型剤の好ましい添加量は、結着樹脂100質量部あたり0.1乃至20質量部であり、さらに好ましくは0.5乃至10質量部である。
また、これらの離型剤は、通常、樹脂を溶剤に溶解し、樹脂溶液温度を上げ、撹拌しながら添加混合する方法や、混練時に混合する方法でトナー粒子に含有させることができる。
本発明のトナーは、その帯電性をさらに安定化させる為に必要に応じて荷電制御剤を用いることができる。トナーを負荷電性に制御する負荷電性制御剤の例としては、有機金属錯体又はキレート化合物が挙げられる。トナーを正荷電性に制御する正荷電性制御剤の例には、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、4級アンモニウム塩化合物、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料、高級脂肪酸の金属塩等が有効である。
前記荷電制御剤の好ましい含有量は、結着樹脂100質量部あたり0.5乃至10質量部である。荷電制御剤の量が0.5質量部未満の場合は、十分な帯電特性が得られないことがあり好ましくない。10質量部を超える場合は、他材料との相溶性が悪化したり、低湿下において帯電過剰になったりすることがあり好ましくない。
本発明のトナーに含まれるトナー粒子は、必要に応じて磁性体を添加し磁性トナーとすることが好ましい。該記磁性体は、マグネタイト、マグヘマタイト、フェライト等の磁性酸化物及びその混合物が好ましく用いられる。
前記磁性体の例には、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、チタン、ジルコニウム、錫、カルシウム、マンガン、コバルト、銅、ニッケル、ストロンチウム及び亜鉛等からなる群から選ばれる少なくとも一つ以上の元素を含有する磁性酸化鉄が含まれる。
これらの磁性体の好ましい個数平均粒径は0.05μm以上1.0μm未満であり、さらに好ましくは0.1μm以上0.5μm未満である。
磁性体の好ましい窒素吸着によるBET比表面積は2乃至40m2/gであり、さらに好ましくは4乃至20m2/gである。
磁性体の好ましい磁気特性は、磁場795.8kA/mで測定した飽和磁化が10乃至200Am2/kgであり、さらに好ましくは70乃至100Am2/kgである。
好ましい残留磁化は1乃至100Am2/kgであり、さらに好ましくは2乃至20Am2/kgである。
好ましい抗磁力は1乃至30kA/mであり、さらに好ましくは2乃至15kA/mである。
磁性体の好ましい含有量は結着樹脂100質量部に対して20乃至200質量部である。
本発明のトナーに含まれるトナー粒子は、必要に応じて着色剤を添加することができる。前記着色剤として、任意の適当な顔料または染料を用いることができる。
前記顔料の例には、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダミンイエロー、アリザリンイエロー、ベンガラ、フタロシアニンブルー等が含まれる。顔料の好ましい添加量は結着樹脂100質量部に対して0.1乃至20質量部であり、さらに好ましくは0.2乃至10質量部である。
また、前記染料の例には、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料等が含まれる。染料の好ましい添加量は結着樹脂100質量部に対して0.1乃至20質量部であり、さらに好ましくは0.3乃至10質量部である。
本発明のトナーは、結着樹脂、その他の添加剤等を、ヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機により十分混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融混練する。
さらに、冷却固化後粉砕及び分級を行い、更に複合無機微粉体と必要に応じて所望の添加剤をヘンシェルミキサー等の混合機により十分混合し、作製される。
前記混合機の例には、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製);スーパーミキサー(カワタ社製);リボコーン(大川原製作所社製);ナウターミキサー、タービュライザー、サイクロミックス(ホソカワミクロン社製);スパイラルピンミキサ一(太平洋機工社製);レーディゲミキサー(マツボー社製)が含まれる。
前記混練機の例には、KRCニーダー(栗本鉄工所社製);ブス・コ・ニーダー(Buss社製);TEM型押し出し機(東芝機械社製);TEX二軸混練機(日本製鋼所社製);PCM混練機(池貝鉄工所社製);三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー(井上製作所社製);ニーデックス(三井鉱山社製);MS式加圧ニーダー、ニダールーダー(森山製作所社製);バンバリーミキサー(神戸製鋼所社製)が含まれる。
前記粉砕機の例には、カウンタージェットミル、ミクロンジェット、イノマイザ(ホソカワミクロン社製);IDS型ミル、PJMジェット粉砕機(日本ニューマチック工業社製);クロスジェットミル(栗本鉄工所社製);ウルマックス(日曹エンジニアリング社製);SKジェット・オー・ミル(セイシン企業社製);クリプトロン(川崎重工業社製);ターボミル(ターボエ業社製)が含まれる。
前記分級機の例には、クラッシール、マイクロンクラッシファイアー、スペディッククラシファイアー(セイシン企業社製);ターボクラッシファイアー(日清エンジニアリング社製);ミクロンセパレータ、ターボプレックス(ATP)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製);エルボージェット(日鉄鉱業社製)、ディスパージョンセパレータ(日本ニューマチックエ業社製);YMマイクロカット(安川商事社製)が含まれる。
粗粒などをふるい分けるために用いられる篩い装置の例には、ウルトラソニック(晃栄産業社製);レゾナシーブ、ジャイロシフター(徳寿工作所社);バイブラソニックシステム(ダルトン社製);ソニクリーン(新東工業社製);ターボスクリーナー(ターボエ業社製);ミクロシフター(槙野産業社製);円形振動篩い等が含まれる。
<流速指数の測定方法>
本発明におけるEt100(mJ)およびEt10(mJ)は、「粉体流動性分析装置パウダーレオメータFT4」(Freeman Technology社製、以下、FT4と省略する場合がある。)を用いることによって測定する。
具体的には、以下の操作により測定を行う。
全ての操作において、プロペラ型ブレードはFT4専用の48mm径ブレード(図1参照。型番:C210、材質:SUS、以下、ブレードと省略する場合がある。)を用いる。このプロペラ型ブレードは、48mm×10mmのブレード板の中心に法線方向に回転軸が存在し、ブレード板は両最外縁部分(回転軸から24mm部分)が70°、回転軸から12mmの部分が35°というように、反時計回りになめらかにねじられたものである。
測定容器は、FT4専用の円筒状のスプリット容器(型番:C203、材質:ガラス、直径50mm、容積160ml、底面からスプリット部分までの高さ82mm、以下、容器と省略する場合がある。)を用いる。
尚、温度23℃、湿度60%RHの環境下に3日以上放置された無機微粉体を、前記の測定容器に100g入れ、粉体層とする。
(1)コンディショニング操作
(a)プロペラ型ブレードを、ブレードの最外縁部の周速が60mm/secとなるように、粉体層表面に対して時計回り(ブレードの回転により粉体層がほぐされる方向)に回転する。このブレードを、移動中のブレードの最外縁部が描く軌跡と粉体層表面とのなす角(以降、なす角と省略する場合がある。)が5°となる進入速度で、粉体層表面から、粉体層の底面から10mmの位置まで垂直方向に進入させる。その後、なす角が2°となる進入速度に変えて、ブレードの最外縁部の周速が60mm/secとなるように、粉体層表面に対して時計回りに回転しながら、トナー粉体層の底面から1mmの位置までブレードを進入させる。さらに、なす角が5°の速度で、ブレードの最外縁部の周速が60mm/secとなるように、粉体層表面に対して時計回りに回転しながら、粉体層の底面から100mmの位置までブレードを移動させ、抜き取りを行う。抜き取りが完了したら、ブレードを時計回り、反時計回りに交互に小さく回転させることでブレードに付着した無機微粉体を払い落とす。
(b)(1)−(a)の操作を5回繰り返し、粉体層中に取り込まれている空気を取り除く。
(2)スプリット操作
上述のFT4専用容器のスプリット部分で粉体層をすり切り、粉体層上部の無機微粉体を取り除く。尚、この操作により粉体層の体積を測定毎に同じとすることができる。
(3)測定操作
(i)Et100の測定
(a)(1)−(a)と同様のコンディショニング操作を一回行う。
(b)プロペラ型ブレードを、ブレードの最外縁部の周速が100mm/secとなるように、粉体層表面に対して反時計回り(ブレードの回転により粉体層が押し込まれる方向)に回転する。このブレードを、なす角が5°となる進入速度で、粉体層表面から、トナー粉体層の底面から10mmの位置まで垂直方向に進入させる。その後、ブレードの最外縁部の周速が60mm/secとなるように、粉体層表面に対して時計回りに回転し、粉体層への垂直方向の進入速度をなす角が2°となる進入速度で、粉体層の底面から1mmの位置まで進入させる。さらに、なす角が5°の速度で、粉体層の底面から100mmの位置までブレードを移動させ、抜き取りを行う。抜き取りが完了したら、ブレードを時計回り、反時計回りに交互に小さく回転させることでブレードに付着した無機微粉体を払い落とす。
(c)(3)−(i)−(b)の操作をさらに6回繰り返し、6回目における、トナー粉体層の底面から100mmの位置から10mmの位置までブレードを進入させた時に得られる回転トルクと垂直荷重の総和Etを、Et100とする。
(ii)Et10の測定
(a)Et100の測定を終了したトナー粉体層を用い、まず上記(1)−(a)と同様のコンディショニング操作を一回行う。
(b)(3)−(i)−(b)と同様の操作を1回行なう。
(c)ブレードの最外縁部の周速を70mm/secに変更する以外は(3)−(i)−(b)と同様の操作を1回行う。
(d)ブレードの最外縁部の周速を40mm/secに変更する以外は(3)−(i)−(b)と同様の操作を1回行う。
(e)ブレードの最外縁部の周速を10mm/secに変更する以外は(3)−(i)−(b)と同様の操作を1回行う。その際のトナー粉体層の底面から100mmの位置から10mmの位置までブレードを進入させた時に得られる回転トルクと垂直荷重の総和Etを、Et10とする。
<無機微粉体の粒子径測定方法>
本発明における無機微粉体の個数平均粒子径については、電子顕微鏡にて5万倍の倍率で撮影した写真から100個の粒径を測定して、その平均を求めた。
<ワックスの融点の測定方法>
ワックスおよびトナーの最大吸熱ピークのピーク温度は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、トナー約10mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。尚、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度30〜200℃の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピークを、本発明のトナーのDSC測定における吸熱曲線の最大吸熱ピークとする。
<樹脂の分子量分布の測定方法>
トナーのTHF可溶分の分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
まず、室温で24時間かけて、トナーをテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。尚、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10ml
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソ−社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
以下本発明の感光ドラムについて述べる。
本発明の特徴のひとつは、a−SiC表面層の珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和を6.60×1022原子/cm3以上とすることである。これにより、耐磨耗性向上及び表面平滑性の維持に大きな効果が得られる。
電子写真プロセスにおいては、帯電工程により生成したイオン種と炭素原子との反応により、炭素原子の酸化及び脱離が生じると考えられる。炭素原子の酸化及び脱離により珪素原子と炭素原子との結合が切断され、新たに生成した珪素原子のダングリングボンドに酸化物質が反応し耐磨耗性が悪化する。
そのため、これらを抑制するためには、a−SiC表面層を構成する珪素原子及び炭素原子の原子密度を高くすることにより各原子間距離の短縮及び空間率の低減ができ、表面層の構成原子の結合力が高め、最表面での極性基の生成を抑制する。これにより、高硬度な表面層が得られ、その結果、耐磨耗性も向上させ、磨耗による感光体表面の粗面化を抑えることができる。
そのため、a−SiC表面層の珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和が高い方がより好ましく、6.81×1022原子/cm3以上にすることで、更に、耐磨耗性の向上に大きな効果が得られる。a−SiCにおいては、上記組成範囲のSiC結晶が最も高密度化した状態であることから、珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和の上限は、13.0×1022原子/cm3以下となる。
また、本発明は、珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和を上記範囲とし、且つ、a−SiC表面層の珪素原子の原子数と炭素原子の原子数の和に対する炭素原子の原子数の比を0.61以上0.75以下の組成範囲とすることが、優れた電子写真感光体特性を得る上で好ましい。
a−SiC表面層において、珪素原子の原子数と炭素原子の原子数の和に対する炭素原子の原子数の比を0.61よりも小さくすると、特に、原子密度の高いa−SiCを作製した場合、a−SiCの抵抗が低下する場合がある。このような場合、静電潜像形成時にキャリアが表面層中で横流れを生じやすくなる。そのため、静電潜像として孤立ドットが小さくなる。その結果、出力画像において、特に、低印字側での画像濃度が低下し、階調性の悪化させる場合がある。
また、珪素原子の原子数と炭素原子の原子数の和に対する炭素原子の原子数の比を0.75より大きくすると、特に、原子密度の高いa−SiCを作製した場合、a−SiC表面層での光吸収が急激に増加する場合がある。このような場合、静電潜像形成時に像露光光量を多く必要となり、感度が悪化する場合がある。また、a−SiC表面層の磨耗に対する感度が大きくなることから、電子写真感光体に削れムラが生じた場合に、画像濃度ムラが生じる場合がある。
また、本発明において、珪素原子の原子数、炭素原子の原子数及び水素原子の原子数の和に対する水素原子の原子数の比を0.30以上0.45以下にすることが好ましい。これにより、電子写真感光体特性が良好、且つ、更なる高湿流れ抑制及び耐磨耗性に優れた電子写真感光体が得られる。
水素原子の原子密度の比は0.30未満である場合、原子密度の高いa−SiC表面層において、光学的バンドギャップが狭くなり、光吸収が増加することにより感度が悪化する場合がある。
一方、水素原子の原子数の比は0.45より多い場合、表面層中に、メチル基のような水素原子の多い終端基が増加する傾向がみられる。これらが、a−SiCの構造中に大きな空間を形成させ、周囲に存在する原子間の結合にひずみを生じさせる場合がある。このような構造上弱い部分は、酸化に対して弱い部分となってしまう可能性がある。
次に、本発明の電子写真感光体を製造するための製造装置及び製造方法を具体例により示す。
図2は本発明のa−Si系感光体を作製するための高周波電源を用いたRFプラズマCVD法による感光体の堆積装置の一例を模式的に示した図である。
この装置は大別すると、反応容器1110を有する堆積装置1100、原料ガス供給装置1200、および、反応容器1110内を減圧する為の排気装置(図示せず)から構成されている。
堆積装置1100中の反応容器3110内にはアースに接続された導電性基体1112、導電性基体加熱用ヒーター1113、および、原料ガス導入管1114が設置されている。さらにカソード電極1111には高周波マッチングボックス1115を介して高周波電源1120が接続されている。
原料ガス供給装置1200は、SiH4,H2,CH4,NO,B26等の原料ガスボンベ1221〜1225、バルブ1231〜1235、圧力調整器1261〜1265、流入バルブ1241〜1245、流出バルブ1251〜1255およびマスフローコントローラ1211〜1215から構成されている。各原料ガスを封入したガスのボンベは補助バルブ1260を介して反応容器1110内の原料ガス導入管1114に接続されている。
次にこの装置を使った堆積膜の形成方法について説明する。まず、あらかじめ脱脂洗浄した導電性基体1112を反応容器1110に受け台1123を介して設置する。次に、排気装置(図示せず)を運転し、反応容器1110内を排気する。真空計1119の表示を見ながら、反応容器1110内の圧力がたとえば1Pa以下の所定の圧力になったところで、基体加熱用ヒーター1113に電力を供給し、導電性基体1112を例えば50℃から350℃の所望の温度に加熱する。このとき、ガス供給装置1200より、Ar、He等の不活性ガスを反応容器1110に供給して、不活性ガス雰囲気中で加熱を行うこともできる。
次に、ガス供給装置1200より堆積膜形成に用いるガスを反応容器1110に供給する。すなわち、必要に応じバルブ1231〜1235、流入バルブ1241〜1245、流出バルブ1251〜1255を開き、マスフローコントローラ1211〜1215に流量設定を行う。各マスフローコントローラの流量が安定したところで、真空計1119の表示を見ながらメインバルブ1118を操作し、反応容器1110内の圧力が所望の圧力になるように調整する。所望の圧力が得られたところで高周波電源3120より高周波電力を印加すると同時に高周波マッチングボックス1115を操作し、反応容器1110内にプラズマ放電を生起する。その後、速やかに高周波電力を所望の電力に調整し、堆積膜の形成を行う。
所定の堆積膜の形成が終わったところで、高周波電力の印加を停止し、バルブ1231〜1235、流入バルブ1241〜1245、流出バルブ1251〜1255、および補助バルブ1260を閉じ、原料ガスの供給を終える。同時に、メインバルブ1118を全開にし、反応容器1110内を1Pa以下の圧力まで排気する。
以上で、堆積層の形成を終えるが、複数の堆積層を形成する場合、再び上記の手順を繰り返してそれぞれの層を形成すれば良い。原料ガス流量や、圧力等を光導電層形成用の条件に一定の時間で変化させて、接合領域の形成を行うこともできる。
すべての堆積膜形成が終わったのち、メインバルブ1118を閉じ、反応容器1110内に不活性ガスを導入し大気圧に戻した後、導電性基体1112を取り出す。
本発明の電子写真感光体は、従来周知の電子写真感光体の表面層に比べてa−SiCを構成している珪素原子及び炭素原子の原子密度を上げて、原子密度の高い膜構造の表面層を形成している。上述したように、本発明の原子密度の高いa−SiC表面層を作製する場合には、表面層作成時の条件にもよるが、一般的に、反応容器に供給するガス量が少ない方が良く、高周波電力は高い方が良く、反応容器内の圧力が高い方が良く、更に、導電性基板の温度が高い方が良い。
まず、反応容器内に供給するガス量を減らし、且つ高周波電力を上げることにより、ガスの分解を促進させることができる。これにより、珪素原子供給源(例えば、SiH4)よりも分解し難い炭素原子供給源(例えば、CH4)を効率良く分解することができる。その結果、水素原子の少ない活性種が生成され、基体上に堆積した膜中の水素原子が減少するため原子密度の高いa−SiC表面層が形成可能となる。
また、反応容器内の圧力を高めることで、反応容器内に供給された原料ガスの滞留時間が長くなる、また、原料ガスの分解により生じた水素原子により弱結合水素の引き抜き反応が生じるために、珪素原子と炭素原子のネットワーク化が促進したためだと考えている。
更に、導電性基板の温度を上げることにより、導電性基板に到達した活性種の表面移動距離が長くなり、より安定した結合をつくることができる。その結果、a−SiC表面層として、より構造的に安定した配置に各原子が結合しているためであると考えている。
(水素原子(Si)の原子密度と炭素原子(C)の原子密度の和Si+C原子密度、水素原子(H)比の測定
まず、表1の電荷注入阻止層及び光導電層のみを積層させたリファレンス電子写真感光体の任意の周方向における長手方向の中央部を15mm□で切り出し、リファレンス試料を作製した。次に、電荷注入阻止層、光導電層及び表面層を積層させた電子写真感光体を同様に切り出し、測定用試料を作製した。リファレンス試料と測定用試料を分光エリプソメトリー(J.A.Woollam社製:高速分光エリプソメトリー M−2000)により測定し、表面層の膜厚を求めた。
具体的な測定条件は、入射角:60°、65°、70°、測定波長:195nmから700nm、解析ソフト:WVASE32、ビーム径:1mm×2mmである。また、計算モデルとしては、最表面の粗さ層は表面層:空気層=8:2として計算した。
その後、上記測定用試料をRBS(ラザフォード後方散乱法)(日新ハイボルテージ(株)製:後方散乱測定装置 AN−2500)により、珪素原子及び炭素原子の原子数を測定した。また、水素原子の原子数をHFS(水素前方散乱法)(日新ハイボルテージ(株)製:後方散乱測定装置 AN−2500)により測定した。
具体的な測定条件は、入射イオン:4He+、入射エネルギー:2.3MeV、入射角:75°、試料電流:35nA、入射ビーム経:1mmであり、RBSの検出器は、散乱角:160°、アパーチャ径:8mm、HFSの検出器は、反跳角:30°、アパーチャ径:8mm+Slitである。
以上のように、分光エリプソメトリーより求めた膜厚と、RBS及びHFSにより求めた珪素原子数、炭素原子数及び水素原子数から、(水素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和、水素原子比を算出した。
(珪素原子の原子数と炭素原子の原子数の和に対する炭素原子の原子数の比C/(Si+C)の測定)
C/(Si+C)は、電子写真感光体の任意の周方向における長手方向の中央部を10mm□で切り出した試料を、XPS装置(X線光電子分光装置)(ULVAC−PHI(株)製:QUANTUM2000 SCANNING ESCA MICROPROBE)により算出した。
具体的には、電子写真感光体最表面から光導電層までの珪素原子(Si)、炭素原子(C)、酸素原子(O)のデプスプロファイルを測定した。得られた結果より、Oが検出されなくなった位置でのSiとCの比率を算出し、その値をC/(Si+C)とした。
分析したSi、C及びOの軌道は、Si2p、C1s及びO1sであり、測定条件は、スポット径100μm、X線強度=25W−15kV、Pass energy=23.5eV、Step size=0.1eV、SWEEP数=10で行った。また、スパッタ条件は、Arイオンを用いて2mm□の領域を加速電圧4kV、1分間でスパッタリング行った。スパッタリングと測定を交互に行い、Si、C及びOのデプスプロファイルを作成した。
以下に実施例に本発明を更に具体的に説明する。
(無機微粉体の製造例1)
生石灰を消和して得られた消石灰粉を用い、濃度120g/Lに調整した。撹拌しながらCO2ガスを石灰乳中に吹き込んで炭酸化反応を行った。炭酸化反応は第1段階として供給速度20m3/m2・hrで炭酸化率が6.0%になるまでCO2含有ガスを吹き込み、次に第2段階として供給速度を1.2m3/m2・hrに下げ炭酸化率が13.0%になるまでCO2含有ガスを吹き込み、さらに第3段階として供給速度を18m3/m2・hrまで上げ炭酸化率を45.0%になるまでCO2含有ガスを吹き込み反応を行い、反応生成物を得た。
得られた反応生成物1モルに対し、25℃、濃度400g/Lにおける粘度が2500cpの水酸化カルシウム水性懸濁液1モルを混合した。得られた混合物に反応開始温度25℃でCO2含有ガスを供給速度8.0m3/m2・hrで吹き込み炭酸化率50.5%まで炭酸化して、反応生成物を平均して長径3.8μmで厚さ0.4μmに粗大化させ、水性懸濁液Aを調製した。一方25℃、濃度400g/Lにおける粘度が2500cpの水酸化カルシウム水性懸濁液を、濃度50g/Lに調製し、反応開始温度13℃でCO2含有ガスを供給速度10.0m3/m2・hrで炭酸化率32.3%となるまで吹き込んで、水性懸濁液Bを調製した。次いでA液とB液を、A液中のCa系化合物とB液中のCa系化合物のモル比が100:8になるように混合したのち、反応開始温度15℃でCO2ガスを供給速度15m3/m2・hrで吹き込み、反応させて、個数平均粒径150nmである均一な立方体状炭酸カルシウムを得た。
炭酸カルシウムを含む懸濁液を洗浄した後、固形分10質量%のスラリーに調整した。該スラリーを65℃で分散機により撹拌させながら、ステアリン酸ナトリウム含有量が20質量%を添加し、撹拌した後プレス脱水した。得られた濾過ケーキを箱型乾燥機で乾燥させた後、解砕することにより、ステアリン酸で処理された炭酸カルシウム粒子である無機微粉体1を得た。得られた無機微粉体1の物性値を表3に示す。
(無機微粉体の製造例2)
3.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液20Lを入れた反応容器に、Fe2+が1.5mol/Lである硫酸第一鉄水溶液20Lを加え、温度を95℃として、水酸化第一鉄コロイドを含有する第一鉄塩懸濁液を生成した。ここに、100L/minの空気を通気させながら90分撹拌してマグネタイトを含む第一鉄懸濁液を得た。ここに、6.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを10.0とした。さらに、100L/minの空気を通気させながら60分撹拌してマグネタイト粒子を生成させた。十分撹拌した後、マグネタイトを濾別した。このマグネタイトを水洗;乾燥後、解砕して八面体形状のマグネタイト粒子を得た。
この個数平均粒子径250nmで八面体形状のマグネタイト粒子である無機微粉体4を得た。得られた無機微粉体の物性を表3に示す。
(無機微粉体の製造例3)
無機微粉体の製造例2においてマグネタイト粒子を含む懸濁液を洗浄した後、固形分10質量%のスラリーに調整した。該スラリーを65℃で分散機により撹拌させながら、ステアリン酸ナトリウム含有量が15質量%を添加し、撹拌した後プレス脱水した。得られた濾過ケーキを箱型乾燥機で乾燥させた後、解砕することにより、ステアリン酸で処理されたマグネタイト粒子である無機微粉体3を得た。得られた無機微粉体3の物性を表3に示す。
(無機微粉体の製造例4)
3.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液20Lを入れた反応容器に、Fe2+が1.5mol/Lである硫酸第一鉄水溶液20Lを加え、温度を95℃として、水酸化第一鉄コロイドを含有する第一鉄塩懸濁液を生成した。ここに、100L/minの空気を通気させながら90分撹拌してマグネタイトを含む第一鉄懸濁液を得た。ここに、6.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを10.0とした。さらに、100L/minの空気を通気させながら60分撹拌してマグネタイト粒子を生成させた。十分撹拌した後、マグネタイトを濾別した。このマグネタイトを水洗;乾燥後、解砕して八面体形状のマグネタイト粒子を得た。
この個数平均粒子径250nmで六面体形状のマグネタイト粒子である無機微粉体4を得た。得られた無機微粉体の物性を表3に示す。
(無機微粉体の製造例5)
硫酸第一鉄溶液中にFe2+に対して、0.95当量の水酸化ナトリウム水溶液とを混合した後、Fe(OH)2を含む第一鉄塩水溶液の生成を行った。次いで、Fe(OH)2を含む第一鉄塩水溶液に温度90℃において空気を通気してpH7の条件下で酸化反応をさせた。さらに、この懸濁液に、水酸化ナトリウム水溶液を残存Fe2+に対して、1.05当量添加して、さらに温度90℃で加熱しながら、pH8乃至11.5の条件下で酸化反応して、マグネタイトを生成した。生成したマグネタイトを常法により洗浄、濾過、乾燥、解砕処理を施し、個数平均粒子径40nmで球形のマグネタイト粒子である無機微粉体5を得た。得られた無機微粉体5の物性を表3に示す。
(無機微粉体の製造例6)
シュウ酸セリウムを1200kg/cm2の圧力で成形し、2200℃の温度で5時間焼結させた。その後機械粉砕し、平均粒径750nmの酸化セリウム粒子である無機微粉体6を得た。得られた無機微粉体6の物性を表3に示す。
(無機微粉体の製造例7)
無機微粉体の製造例6において、機械式粉砕の条件を調整し、平均粒径1100nmの酸化セリウム粒子である無機微粉体7を得た。得られた無機微粉体7の物性を表3に示す。
(無機微粉体の製造例8)
水酸化アルミニウムを1000kg/cm2の圧力で成形し、1600℃の温度で2時間焼結させた。その後機械粉砕して、個数平均粒子径25nmの酸化アルミニウム粒子である無機微粉体8を得た。得られた無機微粉体8の物性を表3に示す。
(無機微粉体の製造例9)
反応容器中にアルゴンと酸素の体積比が3:1の混合ガスを導入し大気と置換させる。この反応容器中に酸素ガスを40m3/hr及び水素ガスを20m3/hrで供給し着火装置を用いて酸素−水素からなる燃焼炎を形成する。次いでこの燃焼炎中に圧力5kg/cm2の水素キャリアガスで原料の金属ケイ素粉末を投入し、粉塵雲を形成する。この粉塵雲は燃焼炎により着火し粉塵爆発による酸化反応を生じさせる。酸化反応後、反応容器内を3℃/分の速度で冷却し個数平均粒子径1100nmで不定形状のシリカを無機微粉体9得た。得られた無機微粉体9の物性を表3に示す。
(無機微粉体の製造例10)
湿式法で合成されたシリカ微粉体(比表面積110m2/g)40質量部を、ジメチルシリコーンオイル(12500cSt)60質量部で処理を行い個数平均粒子径2500nmで不定形状のオイル処理シリカである無機微粉体10を得た。得られた無機微粉体10の物性を表3に示す。
〔実施例1〕
(トナーの製造例1)
・スチレン−n−ブチルアクリル共重合体
(共重合質量比=78:22、重量平均分子量=38万) 100質量部
・低分子量エチレン−プロピレン共重合体(融点102℃) 6質量部
・荷電制御剤(アゾ系鉄錯体化合物) 2質量部
・磁性酸化鉄 90質量部
(平均粒径0.25μm、保磁力11.2kA/m、残留磁化8.8Am2/kg、飽和磁化80.3Am2/kg)
上記混合物を、130℃に加熱された二軸混練機で溶融混練して、冷却した混合物をハンマーミルで粗粉砕した。さらに衝突式粉砕機により微粉砕し、得られた微粉砕物を風力分級機で分級し、重量平均径7.6μm、10.1μm以上の粒子が6.8体積%であるトナー粒子を得た。
このトナー粒子100質量部に対して、疎水性乾式シリカ(BET比表面積:300m2/g)を1.0質量部、無機微粉体1を1.0質量部加え、ヘンシェルミキサーFM500(三井三池社製)により、撹拌羽根回転速度1100rpmで3分間回転させてトナー表面へ分散、固着させ、本発明のトナー1を得た。
(感光体の製造例1〜9)
図2に示す、周波数としてRF帯の高周波電源を用いたプラズマ処理装置を用いて、円筒状基体(直径80mm、長さ358mm、厚さ3mmの鏡面加工を施した円筒状のアルミニウム基体)上に、下記表1に示す条件にて電荷注入阻止層、光導電層、表面層の順に成膜を行い、表面層作製時の高周波電力、SiH4流量及びCH4流量を各々下記表2に示す条件としてプラス帯電a−Si感光体を作製し、感光体1乃至9を作製した。
また、電子写真感光体の作製本数は、各成膜条件で2本ずつ作製した。
作製した1本の電子写真感光体を用いて、珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和(以下、「Si+C原子密度」と称する)、珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度と水素原子の原子密度の和に対する水素原子の原子密度の比(以下、「H原子比」と称する)、珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和に対する炭素原子の原子密度の比(以下、C/(Si+C)と称する)の評価を行った。そして、もう1本の電子写真感光体により、実機試験、耐磨耗性、評価を後述の条件で行った。その評価結果を表3及び4に示す。
Figure 0004850936
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<画像評価試験>
市販の複写機imageRUNNER iR5075N(キヤノン(株)社製)の感光ドラムを本発明の感光ドラム1と交換し、クリーニング部のクリーニングローラを排除し且つクリーニングブレードと感光体の当接圧を線圧12.0gf/cmから9.0gf/cmに変更し、トナー1を用いて、低温低湿環境下(7.5℃/5%RH)、高温高湿環境下(40℃/90%RH)の各々において、印字比率20%のテストチャートを用いて、5枚/30secの間欠モードにて100,0000枚複写を行い、以下に示すとおりに画像濃度、カブリ、ドット再現性の評価を行った。結果を表4に示す。
上記トナー1を用いて以下に示す評価を行った。
1)画像濃度
「マクベス反射濃度計」(マクベス社製)で、SPIフィルターを使用して、直径5mm丸の画像の反射濃度を5点測定し、その平均値により評価を行った。
ランク5:反射濃度 1.45以上
ランク4:反射濃度 1.40以上1.44以下
ランク3:反射濃度 1.35以上1.39以下
ランク2:反射濃度 1.30以上1.34以下
ランク1:反射濃度 1.29未満
2)カブリ
「反射濃度計」(リフレクトメーター モデルTC−6DS 東京電色社製)を用いて、画像形成前の転写紙の反射濃度(Dr)と、ベタ白画像をコピーした後の反射濃度の最悪値を(Ds)とを測定し、その差分(Ds−Dr)をカブリ値として評価した。
ランク5:カブリ0.1未満
ランク4:カブリ0.1以上0.5未満
ランク3:カブリ0.5以上1.5未満
ランク2:カブリ1.5以上2.0未満
ランク1:カブリ2.0以上
3)CLNすり抜け評価
100,0000枚の複写試験後、転写装置を取り除き、紙無し設定とし、現像したトナーが感光体を介してクリーニングへ直接供給される状態にして、ベタ黒画像をA3用紙3枚分現像させた。
現像3枚目中に本体電源を切り、感光体回転を強制的に停止した状態で、感光体のクリーニング下流部分の、感光体表面にセロテープ(登録商標)等の粘着材を貼付した後、その粘着材を転写材上に貼付した。粘着材に付着した残留トナー等による反射濃度を、かぶりの評価と同様に、反射濃度計を使用して測定した。この平均値をDtとする。一方、感光体表面を乾拭き又はアルコール拭きし、表面に残るトナー等を除去した状態で、同位置に粘着材を貼付して、同じく残留トナー等による反射濃度の評価を行った。この値をDnとする。両者の差;Dt−Dnにより、クリーニング不良を判定した。
上記のかぶりと同様の評価基準に加え、Dt−Dnが2.0%以上、又は画像上の感光体回転方向にトナーによる黒スジが発生している場合、クリーニング不良と判断した。
ランク5:クリーニング不良が非常に良好
黒スジ、黒点無し、且つDt−Dnが、1.0%未満
ランク4:クリーニング不良が良好
黒スジ、黒点無し、且つDt−Dnが、1.0以上1.3%未満
ランク3:.クリーニング不良がやや良好
黒スジ、黒点は1.5mm以内且つ3箇所以内、且つDt−Dnが、1.3以上1.7%未満
ランク2:.実用上問題無し
黒スジ、黒点は2.0mm以内且つ5箇所以内、且つDt−Dnが、1.7以上2.0%未満
ランク1:.実用上やや問題あり
黒スジ、黒点が上記範囲を超えるもの、またはDt−Dnが、2.0%以上とした。
4)ドラム磨耗度
(耐磨耗性評価)
耐磨耗性の評価方法は、100,0000枚の複写試験前後の表面層の膜厚の差分を算出して評価した。
表面層の膜厚の測定方法は、2mmのスポット径で電子写真感光体表面に垂直に光を照射し、分光計(大塚電子製:MCPD−2000)を用いて、反射光の分光測定を行い、得られた反射波形をもとに表面層膜厚を算出した。このとき、波長範囲を500nmから750nm、光導電層の屈折率は3.30とし、表面層の屈折率は前述したSi+C原子密度測定の際に行った分光エリプソメトリーの測定より求まる値を用いた。表面層の膜圧は、電子写真感光体の任意の周方向で長手方向9点(電子写真感光体の長手方向中央を基準として、0mm、±50mm、±90mm、±130mm、±150mm)及び前記任意の周方向から180°回転させた位置での長手方向9点、合計18点を測定し、その18点の平均値により算出した。
そして、感光体の製造例8で作製した感光体8の連続通紙試験前後で得られた表面層の平均膜厚の差分に対する各電子写真感光体の表面層の平均膜厚の差分の比率を求め、相対評価を行った。
ランク5‥感光ドラム8の表面層の平均膜厚の差分に対する各成膜条件にて作製された電子写真感光体の表面層の平均膜厚の差分の比率が60%以下で特に優れた耐磨耗性を有する。
ランク4‥感光ドラム8の表面層の平均膜厚の差分の比率が60%より大きく70%以下で非常に優れた耐磨耗性を有する。
ランク3‥感光ドラム8の表面層の平均膜厚の差分に対して表面層の平均膜厚の差分の比率が70%より大きく80%以下で優れている。
ランク2‥感光ドラム8の表面層の平均膜厚の差分に対して表面層の平均膜厚の差分の比率が80%より大きく90%以下で優れている。
ランク1‥感光ドラム8の表面層の平均膜厚の差分に対して表面層の平均膜厚の差分の比率が90%より大きい
〔実施例2乃至実施例15及び比較例1乃至4〕
実施例1において、表3に示す通りに、トナーに添加する無機微粉体及び感光体を変更する以外は実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表4に示す。
Figure 0004850936
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100 プラス帯電用電子写真感光体、101 導電性基体、102 光受容層、103 下部電荷注入阻止層、104 光導電層、105 表面層、1100 堆積装置、1110 反応容器、1111 カソード電極、1112 導電性基体、1113 基体加熱用ヒーター、1114 ガス導入管、1115 高周波マッチングボックス、1116 ガス配管、1117 リークバルブ、1118 メインバルブ、1119 真空計、1120 高周波電源、1121 絶縁材料、1123 受け台、1200 ガス供給装置、1211〜1215 マスフローコントローラ、1221〜1225 ボンベ、1231〜1235 バルブ、1241〜1245 流入バルブ、1251〜1255 流出バルブ、1260 補助バルブ、1261〜1265 圧力調整器

Claims (7)

  1. 静電荷像担持体を帯電部材により帯電させる工程と、帯電された静電荷担持体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程と、トナー担持体上に担持させたトナーを該静電潜像に転移させて可視化する現像工程と、該静電荷像担持体上に形成されたトナー画像を記録媒体上に転写する転写工程と、トナー画像を記録媒体に加熱定着する定着工程と、転写後の静電荷像担持体表面をクリーニング部材でクリーニングするクリーニング工程とを有する画像形成方法において、
    該静電荷像担持体は、少なくとも光導電層と、水素化アモルファス炭化珪素で形成されている表面層とを順次積層した電子写真感光体であり、該表面層の珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和が6.60×1022原子/cm3以上であり、
    該トナーは少なくとも、結着樹脂および着色剤を含有するトナー粒子と無機微粉体を有
    該無機微粉体の添加量は、トナー粒子100質量部に対して0.03質量部以上5質量部未満であり、
    該無機微粉体の流速指数FRIが0.8以上2.0以下であることを特徴とする画像形成方法。
  2. 該無機微粉体は、一次粒子の個数平均粒径が30nm以上800nm以下であり、且つ八面体または六面体の形状を有する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。
  3. 該無機微粉体は、脂肪酸または脂肪酸の金属塩で表面処理されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成方法。
  4. 該無機微粉体は、炭酸カルシウム、酸化鉄、酸化セリウム、酸化アルミニウム及びシリカからなる群から選択される無機微粉体であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  5. 該無機微粉体は、金属炭酸塩であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  6. 該電子写真感光体の表面層は、珪素原子の原子数と炭素原子の原子数の和に対する炭素原子の原子密度の比が0.61以上0.75以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成方法。
  7. 該電子写真感光体の表面層において、珪素原子の原子密度と炭素原子の原子密度の和が6.81×1022原子/cm3以上であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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