JP5115615B2 - 画像形成方法、及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、像形成方法、及び画像形成装置に関するものである。
電子写真法は、複写機やプリンター等に幅広く利用されている。
例えば、特許文献1には、「表面抵抗が1×1010〜1×1016Ωである電荷注入層を有する静電潜像担持体を磁性粒子で構成された磁気ブラシにより帯電する帯電工程を有する画像形成方法において、該磁性キャリアは、バインダー樹脂及び金属酸化物粒子を少なくとも含有し、個数平均粒径Dnが5〜25μmであり、比抵抗が25V〜500V印加時に5.0×1013Ωcm以上であり、真比重が3.0〜4.9g/cm3であり、1キロエルステッドにおける磁化の強さが100〜300emu/cm3であり、磁性キャリア粒子表面の溶出鉄元素濃度に対するFe(II)含有量が0.001〜5.0重量%であり、特定の条件式を満足する画像形成方法。」ついて開示されている、
また、特許文献2には、「静電式電子写真感光体及びクリーニング手段を備える電子写真装置において、該電子写真感光体が導電性支持体上に感光層及び表面保護層を有し、該表面保護層が、その全質量に対して20.0〜40.0質量%のフッ素原子含有樹脂粒子を有し、表面粗さが10点平均粗さで0.1〜5.0μmであり、表面硬度がテーバー摩耗試験法で0.1〜4.5であり、かつ表面摩擦係数が0.001〜1.2のものであり、該クリーニング手段の弾性ブレードの該電子写真感光体に対する線圧が17.5〜27.5g/cmであり、該弾性ブレードのゴム硬度が75°〜85°(JIS−A)であり、かつ該弾性ブレードが該電子写真感光体との静止時当接角度が10°〜20°の範囲にある電子写真装置」について開示されている。
また、特許文献3には、「少なくともa.感光体とb.感光体に当接され感光体との相対速度差を持って感光体を摺擦する摺擦部材とc.感光体に当接され感光体と略同一の速度で移動し感光体を押圧する押圧部材を含む画像形成装置であって、前記感光体には少なくとも最表層にフッ素樹脂粒子を含有し、かつ画像形成プロセスにより前記フッ素樹脂粒子が前記感光体表面に延展されている画像形成装置」について開示されている。
また、特許文献4には、「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、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画像形成方法に用いられる有機感光体において、導電性支持体上に感光層を有し、表面層が特定の電荷輸送物質及び含フッ素樹脂微粒子を含有することを特徴とする有機感光体」が開示されている。
また、特許文献5には、「感光体を中心に帯電装置、現像装置、転写装置などの各装置を配置し、帯電後に前記感光体に画像露光を行うことによって静電潜像を形成し、該潜像を現像して顕像化する電子写真法を用いた画像形成方法に於いて、前記感光体が有機感光層上の最表面に無機微粒子を分散した被覆層を有するものであり、極細繊維の不織布を主体とする摩擦係数調整部材を用いて、トナー粉除去後の前記感光体表面を摺擦することにより、該感光体表面を清浄化しつつ画像形成を行う画像形成方法」について開示されている。
特開2005−338349号公報 特開2002−082467号公報 特開2005−099323号公報 特開2007−248564号公報 特開2002−258666号公報
本発明の課題は、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を持つ像保持体を用いた画像形成方法において、体積平均粒径が2.0μm以上6.5μm以下といった小径のトナーであっても、筋状のカブリの発生が抑制された画像が得られる画像形成方法を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を持つ像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、
静電潜像現像剤を収納すると共に、現像剤保持体を有する現像手段であって、前記現像剤保持体の表面に形成した前記静電潜像現像剤によるブラシ粗さ300μm以上850μm以下の磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面に接触し、前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
を備えた画像形成装置に用いられ、
体積平均粒径が2.0μm以上6.5μm以下のトナーと、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が3.0×10−16AM/個以上3.0×10−15AM/個以下のキャリアと、を含む静電潜像現像剤。
請求項に係る発明は、
フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を持つ像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電された前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成工程と、
体積平均粒径が2.0μm以上6.5μm以下のトナーと印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が3.0×10 −10 AM/個以上3.0×10 −9 AM/個以下のキャリアとを含む静電潜像現像剤によるブラシ粗さ300μm以上850μm以下の磁気ブラシを現像剤保持体に形成すると共に、前記磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記像保持体の表面をクリーニングブレードにより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。
請求項に係る発明は、
フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を持つ像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、
体積平均粒径が2.0μm以上6.5μm以下のトナーと印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が3.0×10 −10 AM/個以上3.0×10 −9 AM/個以下のキャリアとを含む静電潜像現像剤を収納すると共に、現像剤保持体を有する現像手段であって、前記現像保持体の表面に形成した前記静電潜像現像剤によるブラシ粗さ300μm以上850μm以下の磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面に接触し、前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
を備えた画像形成装置。
求項に係る発明によれば、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を持つ像保持体を用いた画像形成方法において、上記平均磁化が3.0×10 −10 AM/個以上3.0×10 −9 AM/個以下のキャリアを含む静電潜像現像剤を採用しない場合に比べ、体積平均粒径が2.0μm以上6.5μm以下といった小径のトナーであっても、像保持体表面におけるフッ素樹脂成分などの偏在による筋状のカブリの発生が抑制された画像が得られる画像形成方法を提供することができる。
請求項に係る発明によれば、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を持つ像保持体を備えた画像形成装置において、上記平均磁化が3.0×10 −10 AM/個以上3.0×10 −9 AM/個以下のキャリアを含む静電潜像現像剤を採用しない場合に比べ、体積平均粒径が2.0μm以上6.5μm以下といった小径のトナーであっても、像保持体表面におけるフッ素樹脂成分などの偏在による筋状のカブリの発生が抑制された画像が得られる画像形成装置を提供することができる。
本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 他の本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係る現像剤のキャリア(磁気ブラシ)の作用を説明するため模式図である。 本実施形態に係る現像剤のキャリア(磁気ブラシ)の作用を説明するため模式図である。 従来の現像剤のキャリア(磁気ブラシ)の作用を説明するため模式図である。 従来の現像剤のキャリア(磁気ブラシ)の作用を説明するため模式図である。 本実施形態に係る現像剤の磁気ブラシのブラシ粗さの測定方法を説明するための模式図である。 本実施形態に係る現像剤の磁気ブラシのブラシ粗さの測定方法を説明するための模式図である。 本実施形態に係る現像剤の磁気ブラシのブラシ粗さの測定方法を説明するための模式図である。 実施例1における、磁気ブラシをその先端側から見た様子を示す模式図である。 比較例1における、磁気ブラシをその先端側から見た様子を示す模式図である。 実施例1における、磁気ブラシをその側面側から見た様子を示す模式図である。 比較例1における、磁気ブラシをその側面側から見た様子を示す模式図である。 実施例1及び比較例1における、感光体の回転数と感光体表面の接触角(水に対する接触角)との関係を示すグラフである。 感光体の表面に対する潤滑剤の被覆率と感光体表面の接触角(水に対する接触角)との関係を示すグラフである。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像現像剤を収納すると共に、現像剤保持体を有する現像手段であって、前記現像剤保持体の表面に形成した前記静電潜像現像剤による磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、像保持体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、像保持体の表面に接触し、像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、を備える。
ここでの、磁気ブラシとは、現像剤保持体内に内包されている磁石の磁力により、トナーが付着した複数のキャリアが現像剤保持体の表面上に直線状に連なり穂立ちを形成した状態を指す。
そして、像保持体として、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を持つ像保持体を採用する。
加えて、静電潜像現像剤(以下、単に現像剤と称することがある)として、体積平均粒径が2.0μm以上6.5μm以下のトナー(以下、小径のトナーと称することがある)と、印加磁場1kエルステッドにおける一個の粒子当たりの平均磁化が3.0×10 −10 AM/個以上3.0×10 −9 AM/個以下のキャリア(以下、低磁化キャリアと称することがある。)と、を含む現像剤を採用すると共に、現像剤保持体の表面に形成する静電潜像現像剤による磁気ブラシのブラシ粗さを300μm以上850μm以下とする。
なお、トナーの体積平均粒径とは、トナーを構成するトナー粒子の体積平均粒径を意味する。
近年、高精細な画像を得るために小径のトナーが採用されてきている。小径のトナーは、小径化に伴いトナーの一粒子当たりの帯電量が低下するため、像保持体に対する静電的な付着力が小さくなる一方で、像保持体に対するファンデルワールス力(分子間力)等の非静電的な付着力が大きくなり、転写電界により転写することが、大径のトナーに比べて困難となり、カブリの発生が生じ易くなると考えられる。
これを抑制するために、像保持体の最表面層にフッ素樹脂粒子を含ませる技術が知られている。像保持体は、表面に付着した放電生成物や残留トナー等を除去する目的で、その最表面層をクリーニングブレードにより削りながら使用される。その像保持体の最表面層にフッ素樹脂粒子を含めると、クリーニングブレードにより最表面層を削ると共に、フッ素樹脂粒子を次々と露出させ、露出したフッ素樹脂粒子を押し広げることで、フッ素樹脂が像保持体の表面全面に均一に塗布されることになる。これにより、像保持体の表面の低表面エネルギー化が実現され、像保持体とトナーとの非静電的な付着力を低減させ、カブリの発生が抑制されると考えられる。
しかしながら、長寿命化の目的で、像保持体の最表面層として、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層(例えば保護層)を設ける技術が知られているが、この硬化膜で構成された最表面層にフッ素樹脂粒子を含ませた場合には、筋状のカブリが発生することがわかってきた。
これは、最表面層自体が硬化膜で構成されていることから、クリーニングブレードによる削り量(磨耗量)が少なくなるので、それに伴い時間当たり(像担持体回転数あたり)フッ素樹脂粒子の露出量も少なくなり、露出したフッ素樹脂粒子がクリーングブレードにより軸方向に塗り広げられることなく、像保持体の周方向にのみ引き伸ばされ、筋状に塗布される。つまり、フッ素樹脂が像保持体の表面全面に塗布されず像保持体の周方向に筋状にフッ素樹脂が塗布されない領域が発生する。
そして、このような状態で小径のトナーを採用した場合には、トナーの像保持体に対する非静電的な付着力が大きい分、フッ素樹脂が塗布されていない箇所に筋状のカブリの発生が顕著に画像に現れることになる。
ここで、本実施形態の如く、現像保持体の表面に形成する静電潜像現像剤による磁気ブラシのブラシ粗さを300μm以上850μm以下を有することは、磁気ブラシの密度が密で且つブラシ長さが揃った状態であることを意味する。
このような磁気ブラシは、密度が密で且つブラシ長さが揃った状態であることから、現像の際、クリーニングブレードにより露出したフッ素樹脂粒子が像保持体に筋状に塗布されたフッ素樹脂と接触する確率が高くなり、磁気ブラシにおける像保持体の軸方向の振動により、像保持体に筋状に塗布されたフッ素樹脂が像保持体の軸方向に引き伸ばされるように、塗布されるものと考えられる。その結果、フッ素樹脂が像保持体の表面全面に均一に塗布され易くなるものと考えられる(図3参照)。
そして、上記範囲のブラシ粗さを持つ磁気ブラシを形成するためには、上記低磁化キャリアを採用することで、実現されるものと考えられる。
低磁化キャリアを採用した場合、現像保持体に保持された現像剤が現像領域(現像保持体と像保持体とが対向した領域)に突入したとき、キャリア粒子同士の引力的作用が小さいことから、現像領域において、連なったキャリア粒子同士の切断やすべりが生じ易く、その結果、キャリア粒子の再配列が生じ易くなり、磁気ブラシは密度が密な状態になると考えられる(図4参照)。また、磁気ブラシの長さも揃い易くなると考えられる。このため、低磁化キャリアを採用した場合、上記範囲のブラシ粗さを持つ磁気ブラシが形成されると考えられる。
加えて、低磁化キャリアは、キャリア粒子同士の引力的作用が小さいことから、磁気ブラシは柔軟になると考えられる。このため、磁気ブラシの像保持体の軸方向の振動の振れ幅が大きくなり、フッ素樹脂を像保持体の軸方向に引き伸ばす度合いが大きくなり、フッ素樹脂が像保持体の表面全面に塗布され易くなるものと考えられる。
これに対して、密度が低く、ブラシ長さが揃っていない状態である上記範囲を超えたブラシ粗さを持つ磁気ブラシを形成した場合、つまり、磁気ブラシを構成するキャリアとして、一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が高いキャリア(例えば、キャリアの一個の粒子当たりが3.0×10−15AM/個を超えたキャリア:以下、一粒子当たりの磁化が高いキャリアと称することがある。)を採用した場合には、上記現象は発現し難いものと考えられる。
一粒子当たりの磁化が高いキャリアを採用した場合、現像保持体に保持された現像剤が現像領域(現像保持体と像保持体とが対向した領域)に突入したとき、キャリア粒子同士の引力的作用が大きいことから、現像領域において、連なったキャリア粒子同士の切断やすべりが生じ難くなり、その結果、キャリア粒子の再配列が生じ難くなり、磁気ブラシは密度が粗な状態になると考えられる(図6参照)。また、磁気ブラシの長さも揃い難くなると考えられる。このため、一粒子当たりの磁化が高いキャリアを採用した場合、上記範囲を超えたブラシ粗さを持つ磁気ブラシが形成されると考えられる。
このような、上記範囲を超えたブラシ粗さを持つ磁気ブラシは、密度が粗で且つブラシ長さが揃っていない状態であることから、現像の際、クリーニングブレードにより像保持体の周方向に引き伸ばされて塗布されたフッ素樹脂と接触する確率が低いと考えられる。
加えて、一粒子当たりの磁化が高いキャリアは、キャリア粒子同士の引力的作用が大きいことから、磁気ブラシは剛直になると考えられる。このため、磁気ブラシの像保持体の軸方向の振動の振れ幅が小さくなり、フッ素樹脂に接触したとしても、フッ素樹脂を像保持体の軸方向に引き伸ばす度合いが小さく、フッ素樹脂が像保持体の表面全面に塗布され難くなるものと考えられる(図5参照)。
以上から、本実施形態では、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を持つ像保持体を備えた画像形成装置において、体積平均粒径が2.0μm以上6.5μm以下といった小径のトナーであっても、像保持体表面におけるフッ素樹脂成分などの偏在による筋状のカブリの発生が抑制された画像が得られる。
なお、フッ素樹脂粒子の含有量を増加させることで、筋状のカブリの発生が抑制されるものと考えられるが、当該フッ素樹脂粒子の含有量を増加させると、層内部で光散乱が発生し易くなり、線・文字の再現性が悪化すると共に、粒状性も悪化し、筋状のカブリの発生以外の画像結果が生じる結果となり易い(例えばフッ素樹脂粒子の含有量が20質量%を超えた量、より顕著に生じるのは30質量%を超えた量)。
このため、本実施形態では、フッ素樹脂粒子の含有量を抑えつつ(例えば30質量%以下、より望ましくは20質量%以下)、筋状のカブリの発生が抑制された画像が得られるといった有利な点もある。
ここで、磁気ブラシのブラシ粗さは、300μm以上850μm以下であるが、望ましくは350μm以上800μm以下、より望ましくは400μm以上750μm以下である。この磁気ブラシのブラシ粗さが300μmを下回ると、一個のキャリア粒子当たりの平均磁化や粒径が小さくなりすぎてしまい、キャリア飛散が生じてしまう一方、磁気ブラシのブラシ粗さが850μmを超えると、上述のように筋状のカブリの発生が抑制できない。
なお、磁気ブラシのブラシ粗さは、一個のキャリア粒子当たりの平均磁化の他に、現像ロールの磁力、表面粗さ、磁気ブラシの長さを規制部材によっても制御されることが考えられるが、これらは適用し得る現像装置の設定範囲内では大きく変動せず、一個のキャリア粒子当たりの平均磁化により大きく変動することから、当該一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が主な制御要因と考えられる。
磁気ブラシのブラシ粗さの測定方法は、次の通りである。
まず、図7に示すように、装置から現像装置を取り出し、撮影装置にセットする。
そして、現像保持体(現像ロール)上の現像剤を除去して、現像保持体自体の表面を撮影する(図8(A)参照:画像1)。
次に、現像保持体を回転させ、現像保持体の表面に形成された磁気ブラシを撮影する(図8(B)参照:画像2)。
ここで、撮影には、撮影装置として、Keyence VHX600 デジタルマイクロスコープ(レンズ光学倍率×0.6、撮影画像サイズ600×800pix、視野9.2×12.2mm)を用いた。観察は、現像ロールの主極位置の接線方向から撮影を行った。
次に、画像処理ソフト「Photoshop」を使用し、現像ロールの画像1と磁気ブラシの画像2とを重ねあわせ、現像領域(像保持体との対向位置)における磁気ブラシの画像3を作製する(図8(C)参照:画像3)。
次に、現像領域(像保持体との対向位置)における磁気ブラシの画像3から、現像保持体面を境界にして、Sleeve面を境界にして、縦300pix×横1100pixを切り出し、二値化画像(白黒画像)を作製する(図8(D):画像4)。
次に、二値化画像の各ピクセルごとのバイナリー情報を抽出、読み込みを行い、pixからμmへ換算(1pix=7.9μm)する(図8(E):画像5)。
そして、このμmへ変換した画像を基に、JIS B 0601−2001 Rzjisに従い、10点平均荒さを算出する。これを、磁気ブラシのブラシ粗さとする。
なお、このJIS B 0601−2001 Rzjisに従った、10点平均荒さは、図9に示すように、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から5番目までの山頂の標高(Yp)の絶対値の平均値と、最も低い谷底から5番目までの谷底の標高(Yv)の絶対値の平均値との和を求め、この値に基づき、式(1)から算出される。
以下、本実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置101は、図1に示すように、例えば、矢印aで示すように、時計回り方向に回転する電子写真感光体10(像保持体の一例)と、電子写真感光体10の上方に、電子写真感光体10に相対して設けられ、電子写真感光体10の表面を帯電させる帯電装置20(帯電手段の一例)と、帯電装置20により帯電した電子写真感光体10の表面に露光して、静電潜像を形成する露光装置30(潜像形成手段の一例)と、露光装置30により形成された静電潜像に、接触現像方式により現像剤に含まれるトナーを付着させて電子写真感光体10の表面にトナー像を形成する現像装置40(現像手段の一例)と、電子写真感光体10に接触しつつ矢印bで示す方向に走行するとともに、電子写真感光体10の表面に形成されたトナー像を転写するベルト状の中間転写体50と、電子写真感光体10の表面をクリーニングするクリーニング装置70(クリーニング手段の一例)とを備える。
帯電装置20、露光装置30、現像装置40、中間転写体50、及びクリーニング装置70は、電子写真感光体10を囲む円周上に、時計周り方向に配置されている。
中間転写体50は、内側から、支持ローラ50A、50B、背面ローラ50C、及び駆動ローラ50Dによって張力を付与されつつ保持されるとともに、駆動ローラ50Dの回転に伴い矢印bの方向に駆動される。中間転写体50の内側における電子写真感光体10に相対する位置には、中間転写体50をトナーの帯電極性とは異なる極性に帯電させて中間転写体50の外側の面に電子写真感光体10上のトナーを吸着させる一次転写装置51が設けられている。中間転写体50の下方における外側には、記録紙P(記録媒体の一例)をトナーの帯電極性とは異なる極性に帯電させて、中間転写体50に形成されたトナー像を記録紙P上に転写する二次転写装置52が背面ローラ50Cに対向して設けられている。なお、これら、電子写真感光体10に形成されたトナー像を記録紙Pへ転写するための部材が転写手段の一例に相当する。
中間転写体50の下方には、さらに、二次転写装置52に記録紙Pを供給する記録紙供給装置53と、二次転写装置52においてトナー像が形成された記録紙Pを搬送しつつ、トナー像を定着させる定着装置80とが設けられている。
記録紙供給装置53は、1対の搬送ローラ53Aと、搬送ローラ53Aで搬送される記録紙Pを二次転写装置52に向かって誘導する誘導板53Bと、を備える。一方、定着装置80は、二次転写装置52によってトナー像が転写された記録紙Pを加熱・押圧することにより、トナー像の定着を行う1対の熱ローラである定着ローラ81と、定着ローラ81に向かって記録紙Pを搬送する搬送帯82とを有する。
記録紙Pは、記録紙供給装置53と二次転写装置52と定着装置80とにより、矢印cで示す方向に搬送される。
中間転写体50には、さらに、二次転写装置52において記録紙Pにトナー像を転写した後に中間転写体50に残ったトナーを除去するクリーニングブレードを有する中間転写体クリーニング装置54が設けられている。
以下、本実施形態に係る画像形成装置101における主な構成部材の詳細について説明する。
−現像剤−
現像剤は、トナーとキャリアを含む二成分系現像剤である。そして、キャリアとしては、上記低磁化キャリアが採用される。
まず、トナーについて説明する。
トナーは、例えば、結着樹脂、着色剤、及び必要に応じて離型剤等の他の添加剤を含むトナー粒子と、必要に応じて外添剤と、を含んで構成される。
トナー粒子について説明する。
結着樹脂としては、特に制限はないが、スチレン類(例えばスチレン、クロロスチレン等)、モノオレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等)、ビニルエステル類(例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等)、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)等の単独重合体および共重合体、ジカルボン酸類とジオール類との共重合によるポリエステル樹脂等が挙げられる。
特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
また、代表的な結着樹脂としては、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等も挙げられる。
着色剤としては、磁性粉(例えばマグネタイト、フェライト等)、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等が代表的なものとして挙げられる。
その他の添加剤としては、例えば、離型剤、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等が挙げられる。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成或いは鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
トナー粒子の特性について説明する。
トナー粒子は、平均形状係数(形状係数=(ML/A)×(π/4)×100で表される形状係数の個数平均、ここでMLは粒子の最大長を表し、Aは粒子の投影面積を表す)が100以上150以下であることが望ましく、105以上145以下であることがより望ましく、110以上140以下であることがさらに望ましい。
トナー粒子は、体積平均粒子径D50vが2.0μm以上6.5μm以下であり、2.0μm以上5.5μm以下であることが望ましく、2.0μm以上4.5μm以下であることが望ましい。なお、体積平均粒子径D50vの下限値として望ましくは2.5μm以上、より望ましくは3.0μm以上である。
トナー粒子の体積平均粒径D50vが上記範囲であっても、筋状のカブリの発生が抑制される。
なお、トナー粒子の粒径を小径化することで、画像の粒状性(画質)が良化する一方で、2.0μmを下回ると、トナー粒子一粒あたりの電荷が小さくな過ぎてしまい、カブリの発生、転写不良が発生することがある。
ここで、トナー粒子の体積平均粒径D50vの測定法は、次の通りである。
まず、分散剤として界面活性剤(望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム)の5質量%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000とする。
得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
外添剤について説明する。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられ、該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤の表面は、予め疎水化処理をしてもよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。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。
トナーの製造方法について説明する。
まず、トナー粒子は、特に製造方法により限定されるものではないが、例えば、結着樹脂、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を加えて混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により製造されるトナー粒子が使用される。
また上記方法で得られたトナー粒子をコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法等、公知の方法が使用される。なお、トナーの製造方法としては、形状制御、粒度分布制御の観点から水系溶媒にて製造する懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法が望ましく、乳化重合凝集法が特に望ましい。
そして、トナーは、上記トナー粒子及び上記外添剤をヘンシェルミキサー又はVブレンダー等で混合することによって製造される。また、トナー粒子を湿式にて製造する場合は、湿式にて外添してもよい。
次に、キャリアについて説明する。
キャリアは、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が3.0×10 −10 AM/個以上3.0×10 −9 AM/個以下(望ましくは3.5×10 −10 AM/個以上2.5×10 −9 AM/個以下、より望ましくは4.0×10 −10 AM/個以上2.0×10 −9 AM/個以下)のキャリアである。
なお、1[エルステッド:Oe]=10/4π[A/m]である。
この平均磁化が3.0×10−16AM/個未満の場合、キャリア粒子同士の引力的作用が弱すぎて、磁気ブラシの表層(像保持体と接触する側)で、現像性が悪化してしまうと共に、キャリア飛散が生じてしまう。一方、3.0×10−15AM/個を超えると、上述のように、形成される磁気ブラシのブラシ粗さが粗くなり過ぎて、筋状のカブリの発生が生じてしまう。
ここで、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化σsは、次式で表される。
式:σs=σ×4π(r/2ρ/(3×10 15
σ:キャリアの磁化(AM/kg)
r:キャリアの体積平均粒径D50v(μm)
ρ:キャリア(被覆キャリアの場合、芯材)の真比重(g/cm
キャリアの磁化は、例えば、30AM/kg以上80AM/kg以下がよく、望ましくは40AM/kg以上75AM/kg以下であり、より望ましくは40AM/kg以上70AM/kg以下である。
キャリアの磁化は、例えば、被覆キャリアの場合、用いる磁性粉の種類、大きさ等により調整され、磁性粉分散型キャリアの場合、用いる磁性粉の種類、量等により調整される。
ここで、キャリアの磁化(AM/kg)は、1000エルステッドの磁場中で、VSM(バイブレーションサンプルメソッド)測定器を用いてBHトレーサ法で測定した値である。測定器しては、東英工業株式会社製振動試料型磁力計VSM P10を用いる。
キャリアの体積平均粒径D50vは、例えば、15μm以上35μm以下がよく、望ましくは18μm以上32μm以下であり、より望ましくは20μm以上30μm以下である。
また、キャリアの体積平均粒度分布指標GSDvにおいて、例えば、粒径45μm以上のキャリア粒子がキャリア全体で10%以下(望ましくは8%以下、より望ましくは5%以下)であることがよい。
キャリアの体積平均粒度分布指標GSDvは、粗大側粒子(粒径45μm以上のキャリア粒子)の存在が多すぎると、磁気ブラシのブラシ粗さが大きくなる傾向となり、筋状のカブリが発生し易くなることから、上記関係を満たすことがよい。
キャリアの体積平均粒径D50v及び体積平均粒度分布指標GSDvは、レーザー散乱粒度測定装置(日機装(株)製、マイクロトラック)を用いて、100μmのアパーチャ径で測定することにより得られる。このとき、測定はキャリアを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行った。
レーザー散乱粒度測定装置(日機装(株)製、マイクロトラック)で測定されたキャリアの粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径が体積平均粒径D50vとし、体積平均粒度分布指標GSDvにおいて、チャネルから粒径45μmの粒子の比率を求めた。
キャリア(被覆キャリアの場合、芯材)の真比重は、例えば、2.5g/cm以上6.0g/cm以下がよく、望ましくは2.8g/cm以上5.5g/cm以下であり、より望ましくは3.0g/cm以上5.0g/cm以下である。
キャリアの真比重は、次のようにして求められる値である。
キャリアの真比重ρは、例えば、被覆キャリアの場合、用いる磁性粉の種類により調整され、磁性粉分散型キャリアの場合、用いる磁性粉の種類、磁性粉充填量等により調整される。
キャリアの真比重は、例えば、気相置換法に準じて、高精度自動体積計(例えば、エステック社製VM−100等)を用いて測定した。
キャリアとして具体的には、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア、マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア、多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア、樹脂含浸型キャリアは、マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された粒子や、多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、例えば、酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
芯材に被覆する被覆樹脂、磁性粉を分散・配合するマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、芯材に被覆する被覆樹脂や、磁性粉を分散・配合する樹脂には、導電材料等、その他添加剤を含ませてもよい。
芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
ここで、被覆樹脂の芯材に対する被覆量は、例えば、キャリア全体の質量に対して0.5質量%以上(望ましくは0.7質量%以上6質量%以下、より望ましくは1.0質量%以上5.0質量%以下)であることがよい。
芯材が露出し過ぎてしまうと、現像の際、磁気ブラシが感光体(像保持体)と接触したとき、それを構成するキャリアの硬い芯材が感光体(像保持体)の表面に接触し、強い
掻き取り力が発生してしまい、感光体(像保持体)の表面に塗布されたフッ素樹脂が逆に取り除かれ易くなってしまうことがあり、カブリが発生することがある。
また、露出した芯材が感光体(像保持体)と接触すると、電荷リークが生じ易くなることがある。
このため、被覆樹脂の芯材に対する被覆量は、上記範囲であることがよい。
この被覆量は、次のようにして求められる。
溶剤可溶の被覆樹脂の場合は、精量したキャリアを可溶溶剤(例えば、トルエン)に溶解させ、磁性粉を磁石で保持し、被覆樹脂が溶解した溶液を洗い流す。これを数度繰り返す事により、被服樹脂が取り除かれた磁性粉が残る。乾燥させ、磁性粉の質量を測定し、差分をキャリア量で割る事により被覆量が算出される。
具体的には、キャリア20.0gを計り取り、ビーカーに入れ、トルエン100gを加え攪拌翼で10分攪拌する。ビーカーの底に磁石をあて、芯材(磁性粉)が流れ出さないようにトルエンを流す。これを4回繰り返し、洗い流した後のビーカーを乾燥させる。乾燥後磁性粉量を測定し、式[(キャリア量−洗浄後の磁性粉量)/キャリア量]で被覆量を算出する。
一方、溶剤不溶の被覆樹脂の場合は、Rigaku社製Thermo plus EVOII 差動型示差熱天秤 TG8120を用い、窒素雰囲気下で、室温(25℃)以上1000℃以下の範囲で加熱し、その質量減少から被覆量を算出する。
現像剤において、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、例えば、トナー:キャリア=1:100から30:100程度の範囲が挙げられる。
−電子写真感光体−
電子写真感光体10としては、例えば、1)導電性基体上に下引層が設けられ、その上に電荷発生層、電荷輸送層、及び保護層が順次形成された構造を有するもの、2)導電性基体上に下引層が設けられ、その上に、電荷輸送層、電荷発生層、及び保護層が順次形成された構造を有するもの、3)導電性基体上に下引層が設けられ、その上に単層型感光層、保護層が順次形成された構造を有するもの、等が挙げられる。
なお、電荷発生層及び電荷輸送層は機能分離型の感光層である。また、電子写真感光体10において、下引層は設けてもよいし、設けなくてもよい。
そして、電子写真感光体10の最表面層を構成する保護層として、例えば、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された保護層が適用される。以下、各層の詳細について説明する。
まず、導電性基体について説明する。
導電性基体としては、従来から使用されているものであれば、如何なるものを使用してもよい。例えば、薄膜(例えばアルミニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼等の金属類、及びアルミニウム、チタニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼、金、バナジウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)等の膜)を設けたプラスチックフィルム等、導電性付与剤を塗布又は含浸させた紙、導電性付与剤を塗布又は含浸させたプラスチックフィルム等が挙げられる。基体の形状は円筒状に限られず、シート状、プレート状としてもよい。
なお、導電性基体粒子は、例えば体積抵抗率が10Ω・cm未満の導電性を有するものがよい。
導電性基体として金属パイプを用いる場合、表面は素管のままであってもよいし、予め鏡面切削、エッチング、陽極酸化、粗切削、センタレス研削、サンドブラスト、ウエットホーニングなどの処理が行われていてもよい。
次に、下引層について説明する。
下引層は、導電性基体表面における光反射の防止、導電性基体から感光層への不要なキャリアの流入の防止などの目的で、必要に応じて設けられる。
下引層は、例えば、結着樹脂と、必要に応じてその他添加物とを含んで構成される。
下引層に含まれる結着樹脂としては、ポリビニルブチラールなどのアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂などの公知の高分子樹脂化合物、また電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂やポリアニリン等の導電性樹脂などが挙げられる。これらの中でも、上層の塗布溶剤に不溶な樹脂が望ましく用いられ、特にフェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが望ましく用いられる。
下引層には、シリコン化合物、有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物等の金属化合物等を含有してもよい。
金属化合物と結着樹脂との比率は、特に制限されず、所望する電子写真感光体特性を得られる範囲で設定される。
下引層には、表面粗さ調整のために下引層中に樹脂粒子を添加してもよい。樹脂粒子としては、シリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂粒子等が挙げられる。なお、表面粗さ調整のために下引層を形成後、その表面を研磨してもよい。研磨方法としては、バフ研磨、サンドブラスト処理、ウエットホーニング、研削処理等が用いられる。
ここで、下引層の構成として、結着樹脂と導電性粒子とを少なくとも含有する構成が挙げられる。なお、導電性粒子は、例えば体積抵抗率が10Ω・cm未満の導電性を有するものがよい。
導電性粒子としては、例えば、金属粒子(アルミニウム、銅、ニッケル、銀などの粒子)、導電性金属酸化物粒子(酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛などの粒子)、導電性物質粒子(カーボンファイバ、カーボンブラック、グラファイト粉末の粒子)等が挙げられる。これらの中でも、導電性金属酸化物粒子が好適である。導電性粒子は、2種以上混合して用いてもよい。
また、導電性粒子は、疎水化処理剤(例えばカップリング剤)等により表面処理を施して、抵抗調整して用いてもよい。
導電性粒子の含有量は、例えば、結着樹脂に対して、10質量%以上80質量%以下であることが望ましく、より望ましくは40質量%以上80質量%以下である。
下引層の形成の際には、上記成分を溶媒に加えた下引層形成用塗布液が使用される。
また、下引層形成用塗布液中に粒子を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。ここで、高圧ホモジナイザーとしては、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で微細な流路を貫通させて分散する貫通方式などが挙げられる。
下引層形成用塗布液を導電性基体上に塗布する方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等が挙げられる。
下引層の膜厚は、15μm以上が望ましく、20μm以上50μm以下がより望ましい。
ここで、図示は省略するが、下引層と感光層との間に中間層をさらに設けてもよい。中間層に用いられる結着樹脂としては、ポリビニルブチラールなどのアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂などの高分子樹脂化合物のほかに、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、ケイ素原子などを含有する有機金属化合物などが挙げられる。これらの化合物は、単独にあるいは複数の化合物の混合物あるいは重縮合物として用いてもよい。中でも、ジルコニウムもしくはケイ素を含有する有機金属化合物は残留電位が低く環境による電位変化が少なく、また繰り返し使用による電位の変化が少ないなど点から好適である。
中間層の形成の際には、上記成分を溶媒に加えた中間層形成用塗布液が使用される。
中間層を形成する塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
なお、中間層は上層の塗布性改善の他に、電気的なブロッキング層の役割も果たすが、膜厚が大きすぎる場合には電気的な障壁が強くなりすぎて減感や繰り返しによる電位の上昇を引き起こすことがある。したがって、中間層を形成する場合には、0.1μm以上3μm以下の膜厚範囲に設定することがよい。また、この場合の中間層を下引層として使用してもよい。
次に、電荷発生層について説明する。
電荷発生層は、例えば、電荷発生材料と結着樹脂中とを含んで構成される。かかる電荷発生材料としては、無金属フタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、ジクロロスズフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等のフタロシアニン顔料が挙げられ、特に、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.4゜、16.6゜、25.5゜及び28.3゜に強い回折ピークを有するクロロガリウムフタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.7゜、9.3゜、16.9゜、17.5゜、22.4゜及び28.8゜に強い回折ピークを有する無金属フタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.5゜、9.9゜、12.5゜、16.3゜、18.6゜、25.1゜及び28.3゜に強い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結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも9.6゜、24.1゜及び27.2゜に強い回折ピークを有するチタニルフタロシアニン結晶が挙げられる。その他、電荷発生材料としては、キノン顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスベンゾイミダゾール顔料、アントロン顔料、キナクリドン顔料等が挙げられる。また、これらの電荷発生材料は、単独又は2種以上を混合して用いてもよい。
電荷発生層を構成する結着樹脂としては、例えば、ビスフェノールAタイプあるいはビスフェノールZタイプ等のポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリビニルアセテート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスルホン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール樹脂等が挙げられる。これらの結着樹脂は、単独又は2種以上混合して用いてもよい。
なお、電荷発生材料と結着樹脂の配合比は、例えば10:1乃至1:10の範囲が望ましい。
電荷発生層の形成の際には、上記成分を溶剤に加えた電荷発生層形成用塗布液が使用される。
電荷発生層形成用塗布液中に粒子(例えば電荷発生材料)を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。高圧ホモジナイザーとしては、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で微細な流路を貫通させて分散する貫通方式などが挙げられる。
電荷発生層形成用塗布液を下引層上に塗布する方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等が挙げられる。
電荷発生層の膜厚は、望ましくは0.01μm以上5μm以下、より望ましくは0.05μm以上2.0μm以下の範囲に設定される。
次に、電荷輸送層について説明する。
電荷輸送層は、電荷輸送材料と、必要に応じて結着樹脂と、を含んで構成される。そして、電荷輸送層が最表面層に該当する場合、上記如く、電荷輸送層は、上記比表面積を持つフッ素樹脂粒子を含む。
電荷輸送材料としては、例えば、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール誘導体、1,3,5−トリフェニル−ピラゾリン、1−[ピリジル−(2)]−3−(p−ジエチルアミノスチリル)−5−(p−ジエチルアミノスチリル)ピラゾリン等のピラゾリン誘導体、トリフェニルアミン、N,N′−ビス(3,4−ジメチルフェニル)ビフェニル−4−アミン、トリ(p−メチルフェニル)アミニル−4−アミン、ジベンジルアニリン等の芳香族第3級アミノ化合物、N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−N,N′−ジフェニルベンジジン等の芳香族第3級ジアミノ化合物、3−(4′−ジメチルアミノフェニル)−5,6−ジ−(4′−メトキシフェニル)−1,2,4−トリアジン等の1,2,4−トリアジン誘導体、4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン等のヒドラゾン誘導体、2−フェニル−4−スチリル−キナゾリン等のキナゾリン誘導体、6−ヒドロキシ−2,3−ジ(p−メトキシフェニル)ベンゾフラン等のベンゾフラン誘導体、p−(2,2−ジフェニルビニル)−N,N−ジフェニルアニリン等のα−スチルベン誘導体、エナミン誘導体、N−エチルカルバゾール等のカルバゾール誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾール及びその誘導体などの正孔輸送物質、クロラニル、ブロアントラキノン等のキノン系化合物、テトラアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物等の電子輸送物質、及び上記した化合物からなる基を主鎖又は側鎖に有する重合体などが挙げられる。これらの電荷輸送材料は、1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
電荷輸送層を構成する結着樹脂としては、例えば、ビスフェノールAタイプあるいはビスフェノールZタイプ等のポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスルホン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、塩化ビニリデン−アクリルニトリル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド樹脂、塩素ゴム等の絶縁性樹脂、及びポリビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン等の有機光導電性ポリマー等があげられる。これらの結着樹脂は、単独又は2種以上混合して用いてもよい。
なお、電荷輸送材料と上記結着樹脂との配合比は、例えば10:1乃至1:5が望ましい。
電荷輸送層は、上記成分を溶剤に加えた電荷輸送層形成用塗布液を用いて形成される。
電荷輸送層形成用塗布液中に粒子(例えばフッ素樹脂粒子)を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。高圧ホモジナイザーとしては、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で微細な流路を貫通させて分散する貫通方式などが挙げられる。
電荷輸送層層形成用塗布液を電荷発生層上に塗布する方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法を用いられる。
電荷輸送層の膜厚は、望ましくは5μm以上50μm以下、より望ましくは10μm以上40μm以下の範囲に設定される。
次に、単層型感光層について説明する。
単層型感光層は(電荷発生/電荷輸送層)、例えば、電荷発生材料の含有量が10質量%以上85質量%以下(、望ましくは20質量%以上50質量%以下)であり、電荷輸送材料の含有量が5質量%以上50質量%以下とすることが望ましい。
単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)の形成方法は、電荷発生層や電荷輸送層の形成方法と同様である。
単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)の膜厚は。例えば、5μm以上50μm以下程度が望ましく、10μm以上40μm以下とするのが更に望ましい。
次に、保護層について説明する。
保護層は、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜から構成される。
具体的には、例えば、保護層は、フッ素樹脂粒子と硬化性樹脂と電荷輸送材料とを含む硬化性樹脂組成物の硬化膜で構成されることがよい。
硬化性樹脂は、加熱や光等により重合して高分子の網目構造を形成し、硬化してもとに戻らなくなる架橋性の樹脂である。硬化性樹脂としては、特に、熱硬化性樹脂が好適である。
熱硬化性樹脂としては、例えば、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド樹脂、硬化性アクリル樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの熱硬化性樹脂は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
電荷輸送材料としては、特に制限はないが、硬化性樹脂と相溶するものが望ましく、さらに、用いる硬化性樹脂と化学結合を形成するものがより望ましい。硬化性樹脂と化学結合を形成する反応性官能基を有する電荷輸送性有機化合物としては、例えば、−OH、−OCH、−NH、−SH、及び−COOHから選択される置換基の少なくとも1つを持つものが好適に挙げられる。
保護層は、好適には、フッ素樹脂粒子、グアナミン化合物およびメラミン化合物から選択される少なくとも1種と、−OH、−OCH、−NH、−SHおよび−COOHから選択される少なくとも一つの置換基を持つ電荷輸送性材料(以下単に「特定の電荷輸送性材料」と称す)と、の硬化性組成物の硬化膜から構成されることがよい。
但し、硬化性樹脂としては、グアナミン化合物およびメラミン化合物から選択される少なくとも1種の他、他の硬化性樹脂(例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキッド樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等)や、スピロアセタール系グアナミン樹脂(例えば「CTU−グアナミン」(味の素ファインテクノ(株)))などを併用してもよい。
ここで、保護層となる硬化膜を形成するための硬化性組成物は、フッ素樹脂粒子(その分散剤と機能するフッ化アルキル基含有共重合体含む)を除いた全固形分に対する、グアナミン化合物およびメラミン化合物の総含有率が0.1質量%以上20質量%以下であり、且つフッ素樹脂粒子(その分散剤と機能するフッ化アルキル基含有共重合体含む)を除いた全固形分に対する、特定の電荷輸送性材料の含有率が80質量%以上99.9質量%以下である硬化性組成物であることがよい。
グアナミン化合物について説明する。
グアナミン化合物は、グアナミン骨格(構造)を有する化合物であり、単量体であってもよいし、多量体であってもよい。ここで、多量体は、単量体を構造単位として重合されたオリゴマーであり、その重合度は例えば2以上200以下(望ましくは2以上100以下)である。
グアナミン化合物は、例えば、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、ホルモグアナミン、ステログアナミン、スピログアナミン、シクロヘキシルグアナミンなどが挙げられる。
グアナミン化合物の市販品としては、例えば、”スーパーベッカミン(R)L−148−55、スーパーベッカミン(R)13−535、スーパーベッカミン(R)L−145−60、スーパーベッカミン(R)TD−126”以上DIC社製、”ニカラックBL−60、ニカラックBX−4000”以上日本カーバイド社製、などが挙げられる。
グアナミン化合物(多量体を含む)は、合成後または市販品の購入後、残留触媒の影響を取り除くために、トルエン、キシレン、酢酸エチル、などの適当な溶剤に溶解し、蒸留水、イオン交換水などで洗浄してもよいし、イオン交換樹脂で処理して除去してもよい。
グアナミン化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
メラミン化合物について説明する。
メラミン化合物は、メラミン骨格(構造)であり、単量体であってもよいし、多量体であってもよい。ここで、多量体は、単量体を構造単位として重合されたオリゴマーであり、その重合度は例えば2以上200以下(望ましくは2以上100以下)である。
メラミン化合物の市販品としては、例えば、スーパーメラミNo.90(日油社製)、スーパーベッカミン(R)TD−139−60(DIC社製)、ユーバン2020(三井化学)、スミテックスレジンM−3(住友化学工業)、ニカラックMW−30(日本カーバイド社製)、などが挙げられる。
メラミン化合物(多量体を含む)は、合成後または市販品の購入後、残留触媒の影響を取り除くために、トルエン、キシレン、酢酸エチルなどの適当な溶剤に溶解し、蒸留水、イオン交換水などで洗浄してもよいし、イオン交換樹脂で処理して除去してもよい。
メラミン化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
特定の電荷輸送性材料について説明する。
特定の電荷輸送性材料としては、例えば、−OH、−OCH、−NH、−SH、及び−COOHから選択される置換基(以下単に「特定の反応性官能基」と称す場合がある)の少なくとも1つを持つものが好適に挙げられる。特に、特定の電荷輸送性材料としては、上記特定の反応性官能基を少なくとも2つ持つものが好適に挙げられ、さらには3つ持つものが好適に挙げられる。
特定の電荷輸送性材料としては、下記一般式(I)で示される化合物であることが望ましい。
一般式(I):F−((−R−X)n1(Rn3−Y)n2
一般式(I)中、Fは正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基を示し、RおよびRはそれぞれ独立に炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分鎖状のアルキレン基を示し、n1は0または1を示し、n2は1以上4以下の整数を示し、n3は0または1を示す。Xは酸素、NH、または硫黄原子を示し、Yは−OH、−OCH、−NH、−SH、又は−COOH(即ち上記特定の反応性官能基)を示す。
一般式(I)中、Fで示される正孔輸送能を有する化合物から誘導される有機基における正孔輸送能を有する化合物としては、アリールアミン誘導体が好適に挙げられる。アリールアミン誘導体としては、トリフェニルアミン誘導体、テトラフェニルベンジジン誘導体が好適に挙げられる。
そして、一般式(I)で示される化合物は、下記一般式(II)で示される化合物であることが望ましい。
一般式(II)中、Ar乃至Arは、同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立に置換若しくは未置換のアリール基を示し、Arは置換若しくは未置換のアリール基または置換若しくは未置換のアリーレン基を示し、Dは−(−R−X)n1(Rn3−Yを示し、cはそれぞれ独立に0または1を示し、kは0または1を示し、Dの総数は1以上4以下である。また、RおよびRはそれぞれ独立に炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分鎖状のアルキレン基を示し、n1は0または1を示し、n3は0または1を示し、Xは酸素、NH、または硫黄原子を示し、Yは−OH、−OCH、−NH、−SH、又は−COOHを示す。
一般式(II)中、Dを示す「−(−R−X)n1(Rn3−Y」は、一般式(I)と同様であり、RおよびRはそれぞれ独立に炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分鎖状のアルキレン基である。また、n1として望ましくは、1である。また、Xとして望ましくは、酸素である。また、Yとして望ましくは水酸基である。
なお、一般式(II)におけるDの総数は、一般式(I)におけるn2に相当し、望ましくは、2以上4以下であり、さらに望ましくは3以上4以下である。つまり、一般式(I)や一般式(II)において、望ましくは一分子中に2以上4以下、さらに望ましくは3以上4以下の、上記特定の反応性官能基を有することが望ましい。
一般式(II)中、Ar乃至Arとしては、下記式(1)乃至(7)のうちのいずれかであることが望ましい。なお、下記式(1)乃至(7)は、各Ar乃至Arに連結され得る「−(D)」と共に示す。
[式(1)乃至(7)中、Rは水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルキル基もしくは炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基からなる群より選ばれる1種を表し、R10乃至R12はそれぞれ水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、ハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、Arは置換または未置換のアリーレン基を表し、Dおよびcは一般式(II)における「D」、「c」と同様であり、sはそれぞれ0または1を表し、tは1以上3以下の整数を表す。]
ここで、式(7)中のArとしては、下記式(8)又は(9)で表されるものが望ましい。


[式(8)、(9)中、R13およびR14はそれぞれ水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、ハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、tは1以上3以下の整数を表す。]
また、式(7)中のZ’としては、下記式(10)乃至(17)のうちのいずれかで表されるものが望ましい。
[式(10)乃至(17)中、R15およびR16はそれぞれ水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシ基もしくは炭素数1以上4以下のアルコキシ基で置換されたフェニル基、未置換のフェニル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、ハロゲン原子からなる群より選ばれる1種を表し、Wは2価の基を表し、qおよびrはそれぞれ1以上10以下の整数を表し、tはそれぞれ1以上3以下の整数を表す。]
上記式(16)乃至(17)中のWとしては、下記(18)乃至(26)で表される2価の基のうちのいずれかであることが望ましい。但し、式(25)中、uは0以上3以下の整数を表す。
また、一般式(II)中、Arは、kが0のときはAr乃至Arの説明で例示された上記(1)乃至(7)のアリール基であり、kが1のときはかかる上記(1)乃至(7)のアリール基から1つの水素原子を除いたアリーレン基であることが望ましい。
フッ素樹脂粒子について説明する。
フッ素樹脂粒子としては、特に限定されるものではないが、例えば、4フッ化エチレン樹脂(PTFE)、3フッ化塩化エチレン樹脂、6フッ化プロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、2フッ化2塩化エチレン樹脂およびそれらの共重合体の中から1種あるいは2種以上を選択するのが望ましいが、さらに望ましくは4フッ化エチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂であり、特に望ましくは4フッ化エチレン樹脂である。
フッ素樹脂粒子の平均一次粒径は0.05μm以上1μm以下が望ましく、更には0.1μm以上0.5μm以下が望ましい。
なお、フッ素樹脂粒子の平均一次粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所製)を用いて、フッ素樹脂粒子が分散された分散液と同じ溶剤に希釈した測定液を屈折率1.35で測定した値をいう。
フッ素樹脂粒子の含有量(保護層の固形分全量に対する含有量)は、例えば、1質量%以上30質量%以下が望ましく、2質量%以上20質量%以下がさらに望ましい。
フッ素樹脂粒子の含有量は、多くすれば、筋状のカブリの発生が抑制されるものの、
層内部で光散乱が発生し易くなり、線・文字の再現性が悪化すると共に、粒状性も悪化し易くなるため、上記範囲であることがよい。
フッ素樹脂粒子は、その分散性を高める目的で、フッ素系分散剤を併用することがよい。フッ素系分散剤として好適には、例えば、フッ化アルキル基含有共重合体が挙げられる。
フッ化アルキル基含有共重合体としては、特に限定されるものではないが、下記構造式(1)および構造式(2)で表される繰り返し単位を含むフッ素系グラフトポリマーであることが望ましく、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、等からなるマクロモノマーおよびパーフルオロアルキルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロアルキル(メタ)アクリレートを用いて例えばグラフト重合により合成される樹脂であることがより望ましい。ここで、(メタ)アクリレートはアクリレートまたはメタクリレートを示す。
〔構造式(1)および構造式(2)において、l、mおよびnは1以上の正数を、p、q、rおよびsは0または1以上の正数を、tは1以上7以下の正数を、R、R、RおよびRは水素原子またはアルキル基を、Xはアルキレン鎖、ハロゲン置換アルキレン鎖、−S−、−O−、−NH−または単結合を、Yはアルキレン鎖、ハロゲン置換アルキレン鎖、−(C2z−1(OH))−または単結合を、zは1以上の正数を、Qは−O−又は−NH−を表す。〕
フッ化アルキル基含有共重合体の重量平均分子量は、10000以上100000以下が望ましく、さらに望ましくは30000以上100000以下である。
フッ化アルキル基含有共重合体において、構造式(1)と構造式(2)との含有比即ちl:mは、1:9乃至9:1が望ましく、3:7乃至7:3がさらに望ましい。
構造式(1)および構造式(2)において、R、R、RおよびRで表されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。R、R、RおよびRとしては、水素原子、メチル基が望ましく、これらの中でもメチル基がさらに望ましい。
フッ化アルキル基含有共重合体は、構造式(3)で表される繰り返し単位をさらに含んでもよい。構造式(3)の含有量は、構造式(1)および構造式(2)の含有量の合計即ちl+mとの比で、l+m:zとして10:0乃至7:3が望ましく、9:1乃至7:3がさらに望ましい。
構造式(3)
〔構造式(3)において、RおよびRは水素原子またはアルキル基を、zは1以上の正数を表す。〕
なお、R、Rとしては、水素原子、メチル基、エチル基が望ましく、これらの中でもメチル基がさらに望ましい。
フッ化アルキル基含有共重合体の含有量は、フッ素樹脂粒子の質量に対して1質量%以上10質量%以下であることが望ましい。
その他添加物について説明する。
保護層には、界面活性剤、酸化防止剤、硬化触媒、その他添加物を含んでいてもよい。
保護層の膜厚は、望ましくは1μm以上25μm以下、より望ましくは2μm以上10μm以下の範囲に設定される。
なお、電子写真感光体10として、最表面層を構成する保護層として、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された保護層を適用した形態を説明したが、これに限られず、保護層を有さず、例えば、電荷輸送層、単層型感光層が最表面層を構成する場合、これら層をフッ素樹脂粒子を含む硬化膜から構成させる形態であってもよい。
−帯電装置−
帯電装置20としては、例えば、導電性の帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が挙げられる。また、帯電装置20としては、例えば、非接触方式のローラ帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も挙げられる。帯電装置20としては、接触型帯電器がよい。
なお、本実施形態では、直流に交流を重畳した電圧を印加する方式の帯電器を採用しても、放電生成物が生じ易い方式であるが、このような方式を採用しても、電子写真感光体10に放電生成物の付着・堆積が抑制され、画像の白抜けが抑制される。
−露光装置−
露光装置30としては、例えば、電子写真感光体10表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は電子写真感光体10の分光感度領域にあるものがよい。半導体レーザーの波長としては、例えば、780nm前後に発振波長を有する近赤外がよい。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザーや青色レーザーとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザーも利用してもよい。また、露光装置30としては、例えばカラー画像形成のためにはマルチビーム出力するタイプの面発光型のレーザー光源も有効である。
−現像装置−
現像装置40は、例えば、現像領域で電子写真感光体10に対向して配置されており、例えば、トナー及びキャリアを含む現像剤(2成分現像剤)を収容する現像容器41(現像装置本体)と、補給用現像剤収納容器(トナーカートリッジ)47と、を有している。現像容器41は、現像容器本体41Aとその上端を塞ぐ現像容器カバー41Bとを有している。
現像容器本体41Aは、例えば、その内側に、現像ロール(現像保持体の一例)42を収容する現像ロール室42Aを有しており、現像ロール室42Aに隣接して、第1攪拌室43Aと第1攪拌室43Aに隣接する第2攪拌室44Aとを有している。また、現像ロール室42A内には、例えば、現像容器カバー41Bが現像容器本体41Aに装着された時に現像ロール42表面の現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材45が設けられている。
第1攪拌室43Aと第2攪拌室44Aとの間は例えば仕切り壁41Cにより仕切られており、図示しないが、第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aは仕切り壁41Cの長手方向(現像装置長手方向)両端部に開口部が設けられて通じており、第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aによって循環攪拌室(43A+44A)を構成している。
そして、現像ロール室42Aには、電子写真感光体10と対向するように現像ロール42が配置されている。現像ロール42は、図示しないが磁性を有する磁性ロール(固定磁石)の外側にスリーブを設けたものである。第1攪拌室43Aの現像剤は磁性ロールの磁力によって現像ロール42の表面上に吸着されて、現像領域に搬送される。また、現像ロール42はそのロール軸が現像容器本体41Aに回転自由に支持されている。ここで、現像ロール42と電子写真感光体10とは、同方向に回転し、対向部において、現像ロール42の表面上に吸着された現像剤は、電子写真感光体10の進行方向とは逆方向から現像領域に搬送するようにしている。
また、現像ロール42のスリーブには、不図示のバイアス電源が接続され、現像バイアスが印加されるようになっている(本実施形態では、現像領域に交番電界が印加されるように、直流成分(AC)に交流成分(DC)を重畳したバイアスを印加)。
第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aには現像剤を攪拌しながら搬送する第1攪拌部材43(攪拌・搬送部材)及び第2攪拌部材44(攪拌・搬送部材)が配置されている。第1攪拌部材43は、現像ロール42の軸方向に伸びる第1回転軸と、回転軸の外周に螺旋状に固定された攪拌搬送羽根(突起部)とで構成されている。また、第2攪拌部材44も、同様に、第2回転軸及び攪拌搬送羽根(突起部)とで構成されている。なお、攪拌部材は現像容器本体41Aに回転自由に支持されている。そして、第1攪拌部材43及び第2攪拌部材44は、その回転によって、第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aの中の現像剤は互いに逆方向に搬送されるように配設されている。
そして、第2攪拌室44Aの長手方向一端側には、補給用トナー及び補給用キャリアを含む補給用現像剤を第2攪拌室44Aへ供給するための補給搬送路46の一端が連結されており、補給搬送路46の他端には、補給用現像剤を収容している補給用現像剤収納容器47が連結されている。
このように現像装置40は、補給用現像剤収納容器(トナーカートリッジ)47から補給搬送路46を経て補給用現像剤を現像装置40(第2攪拌室44A)へ供給する。
−転写装置−
一次転写装置51、及び二次転写装置52としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
中間転写体50としては、導電剤を含んだポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ゴム等のベルト状のもの(中間転写ベルト)が使用される。また、中間転写体の形態としては、ベルト状以外に円筒状のものが用いられる。
−クリーニング装置−
クリーニング装置70は、筐体71と、筐体71から突出するように配設されるクリーニングブレード72と、を含んで構成されている。
なお、クリーニングブレード72は、筐体71の端部で支持された形態であってもよし、別途、支持部材(ホルダー)により支持される形態であってもよいが、本実施形態では、筐体71の端部で支持された形態を示している。
クリーニングブレード72について説明する。
クリーニングブレード72は、電子写真感光体10の回転軸に沿った方向に延びた板状のものであって、電子写真感光体10の回転方向(矢印a)の上流側に、先端部が圧力を掛けつつ接触されるように設けられている。
クリーニングブレード72を構成する材料としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。これらの中で、ウレタンゴムがよい。
ウレタンゴム(ポリウレタン)は、例えば、通常ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されないが、例えばポリエチレンアジペート、ポリカプロラクトンなどのポリエステルポリオールなどのポリオールとジフェニルメタンジイソシアネートなどのイソシアネートとからなるウレタンプレポリマー及びたとえば1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコールやこれらの混合物などの架橋剤を原料とするものよい。
次に、本実施形態に係る画像形成装置101の画像プロセス(画像形成方法)について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置101では、まず、電子写真感光体10が矢印aで示される方向に沿って回転すると同時に、帯電装置20により帯電する。
帯電装置20によって表面が帯電した電子写真感光体10は、露光装置30により露光され、表面に潜像が形成される。
電子写真感光体10における潜像の形成された部分が現像装置40に近づくと、現像装置40において、現像ロール42の表面に形成した現像剤による磁気ブラシを電子写真感光体10に接触することで、潜像にトナーが付着し、トナー像が形成される。
トナー像が形成された電子写真感光体10が矢印aに方向にさらに回転すると、トナー像は中間転写体50の外側の面に転写する。
トナー像が中間転写体50に転写されたら、記録紙供給装置53により、二次転写装置52に記録紙Pが供給され、中間転写体50に転写されたトナー像が二次転写装置52により、記録紙P上に転写される。これにより、記録紙Pにトナー像が形成される。
画像が形成された記録紙Pは、定着装置80でトナー像が定着される。
ここで、トナー像が中間転写体50に転写された後、電子写真感光体10は、転写後、クリーニング装置70のクリーニングブレード72により、表面に残ったトナーや放電生成物が除去される。そして、クリーニング装置70において、転写残のトナーや放電生成物が除去された電子写真感光体10は、帯電装置20により、再び帯電せられ、露光装置30において露光されて潜像が形成される。
また、本実施形態に係る画像形成装置101は、例えば、図2に示すように、筐体11内に、電子写真感光体10、帯電装置20、現像装置40、及びクリーニング装置70を一体に収容させたプロセスカートリッジ101Aを備えた形態であってもよい。このプロセスカートリッジ101Aは、複数の部材を一体的に収容し、画像形成装置101に脱着させるものである。なお、図2に示す画像形成装置101では、現像装置40には、補給用現像剤収納容器47を設けない形態が示されている。
プロセスカートリッジ101Aの構成は、これに限られず、例えば、少なくとも、電子写真感光体10と現像装置40とクリーング装置70を備えてえればよく、その他、例えば、帯電装置20、露光装置30、及び一次転写装置51から選択される少なくとも一つを備えていてもよい。
また、本実施形態に係る画像形成装置101は、上記構成に限られず、例えば、電子写真感光体10の周囲であって、一次転写装置51よりも電子写真感光体10の回転方向下流側でクリーニング装置70よりも電子写真感光体の回転方向上流側に、残留したトナーの極性を揃え、クリーニングブラシ等で除去しやすくするための第1除電装置を設けた形態であってもよいし、クリーニング装置70よりも電子写真感光体の回転方向下流側で帯電装置20よりも電子写真感光体の回転方向上流側に、電子写真感光体10の表面を除電する第2除電装置を設けた形態であってもよい。
また、本実施形態に係る画像形成装置101は、上記構成に限れず、周知の構成、例えば、電子写真感光体10に形成したトナー像を直接、記録紙Pに転写する方式を採用してもよいし、タンデム方式の画像形成装置を採用してもよい。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。なお、以下の実施例において「部」は質量部を意味する。
[電子写真感光体の作製]
(電子写真感光体1の作製)
−下引層の形成−
酸化亜鉛:(平均粒子径70nm:テイカ社製:比表面積値15m/g)100質量部をトルエン500質量部と攪拌混合し、シランカップリング剤(KBM503:信越化学社製)1.3質量部を添加し、2時間攪拌した。その後トルエンを減圧蒸留にて留去し、120℃で3時間焼き付けを行い、シランカップリング剤表面処理酸化亜鉛を得た。
表面処理を施した酸化亜鉛60質量部と、アリザリン0.6質量部と、硬化剤(ブロック化イソシアネート スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製):13.5質量部とブチラール樹脂(エスレックBM−1、積水化学社製)15質量部をメチルエチルケトン85質量部に溶解した溶液38質量部とメチルエチルケトン:25質量部とを混合し、1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて2時間の分散を行い分散液を得た。
得られた分散液に触媒としてジオクチルスズジラウレート:0.005質量部、シリコーン樹脂粒子(トスパール145、GE東芝シリコーン社製):40質量部を添加し、下引層用塗布液を得た。この塗布液を浸漬塗布法にて直径30mmのアルミニウム基材上に塗布し、170℃、40分の乾燥硬化を行い厚さ19μmの下引層を得た。
−電荷発生層の作製−
電荷発生物質としてのCukα特性X線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2°)が少なくとも7.3゜,16.0゜,24.9゜,28.0゜の位置に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15質量部、結着樹脂としての塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニカー社製)10質量部、n−酢酸ブチル200質量部からなる混合物を、直径1mmφのガラスビーズを用いてサンドミルにて4時間分散した。得られた分散液にn−酢酸ブチル175質量部、メチルエチルケトン180質量部を添加し、攪拌して電荷発生層用塗布液を得た。この電荷発生層用塗布液を下引層上に浸漬塗布し、常温(25℃)で乾燥して、膜厚が0.2μmの電荷発生層を形成した。
−電荷輸送層の作製−
N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’]ビフェニル−4,4’−ジアミン45質量部およびビスフェノールZポリカーボネート樹脂(粘度平均分子量:5万)55質量部をクロルベンゼン800質量部に加えて溶解し、電荷輸送層用塗布液を得た。この塗布液を電荷発生層上に塗布し、130℃、45分の乾燥を行って膜厚が20μmの電荷輸送層を形成した。
−保護層の作製−
4フッ化エチレン樹脂粒子としてルブロンL−2(ダイキン工業製)5質量部、および下記構造式(4)で表される繰り返し単位を含むフッ化アルキル基含有共重合体(重量平均分子量50,000、l:m=1:1、s=1、n=60)0.25質量部を、シクロペンタノン(環状脂肪族ケトン化合物)17質量部に十分に攪拌混合して、4フッ化エチレン樹脂粒子懸濁液を作製した。

次に、下記式(AM−1)で示されるメラミン化合物5質量部、電荷輸送材料として下記(I−1)で示される化合物95質量部、をシクロペンタノン220質量部に加えて、十分に溶解混合した後に、4フッ化エチレン樹脂粒子懸濁液を加えて、攪拌混合した後、微細な流路をもつ貫通式チャンバーを装着した高圧ホモジナイザー(吉田機械興業製 YSNM−1500AR)を用いて、700kgf/cmまで昇圧しての分散処理を20回繰返した後、触媒としてNACURE5225(キングインダストリー社製)0.2質量部を加えて保護層形成用塗布液を調製した。この塗布液を電荷輸送層の上に突き上げ塗布法により塗布し、150℃で1時間加熱処理して硬化させ、膜厚4μmの保護層を形成して感光体1を作製した。
[トナーの作製]
(トナー1の作製)
−ポリエステル樹脂分散液の調製−
・テレフタル酸 30mol%
・フマル酸 70mol%
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 20mol%
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 80mol%
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記モノマーを仕込み、1時間を要して190℃まで上げ、反応系内が攪拌されていることを確認した後、ジブチル錫オキサイド1.2質量部を投入した。
さらに生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに3時間脱水縮合反応を継続し、酸価が12.0mg/KOH、重量平均分子量9700である非晶質ポリエステル樹脂を得た。
次いで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。
別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記非晶質ポリエステル樹脂1溶融体と同時にキャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に移送した。
回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cmの条件でキャビトロンを運転し、平均粒径0.16μm、固形分量30質量部のポリエステル樹脂からなる樹脂分散液を得た。
−着色剤分散液の調製−
・シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3:大日精化社製) 45質量部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬社製) 5質量部
・イオン交換水 200質量部
上記成分を混合溶解し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分間分散し、中心粒径168nm、固形分量22.0質量部の着色剤分散液を得た。
−離型剤分散液の調製−
・パラフィンワックス HNP9(融点75℃:日本精鑞社製) 45質量部
・カチオン性界面活性剤 ネオゲンRK(第一工業製薬社製) 5質量部
・イオン交換水 200質量部
上記成分を95℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、中心径200nm、固形分量20.0質量部の離型剤分散液を得た。
−トナー粒子の作製−
・ポリエステル樹脂分散液 278.9質量部
・着色剤分散液 27.3質量部
・離型剤分散液 35質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてウルトラタラックスT50で混合・分散した。次いで、これにポリ塩化アルミニウム0.20質量部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら48℃まで加熱した。48℃で60分保持した後、ここに樹脂分散液を70.0質量部追加した。
その後、0.5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを9.0にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら96℃まで加熱し、5時間保持した。
反応終了後、冷却し、濾過、イオン交換水で洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を施した。これを更に40℃のイオン交換水1Lに再分散し、15分300rpmで攪拌・洗浄した。
これを更に5回繰り返し、濾液のpHが7.5、電気伝導度7.0μS/cmtとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続した。
このときの粒子径をコールターマルチサイザーにて測定したところ体積平均粒径D50は3.6μm、粒度分布係数GSDは1.14であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めたトナー粒子の形状係数は0.970であることが観察された。
−外添剤の作製−
ゾルゲル法により、ジメチルシリコーンオイルによる表面処理量が5質量%、平均一次粒径が100nmであるシリカ粒子を作製した。
−トナーの作製−
トナー粒子100質量部に、シリカ粒子3質量部及びシリカ粒子(R972(日本アエロジル社製)):1質量部を加え、5リットルヘンシェルミキサーを用い、周速30m/sで15分間ブレンドを行った後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去し、トナー1を作製した。
(トナー2の作製)
トナー1の作製において、トナー粒子の作製に際、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌し昇温する温度を41℃とし、41℃で60分保持した以外は、同様の手順で、トナー粒子を作製した。
得られたトナー粒子は、体積平均粒径D50が3.0μm、粒度分布係数GSDが1.18であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めたトナー粒子の形状係数は0.969であることが観察された。
そして、得られたトナー粒子を用い、トナー1と同様にしてトナー2を作製した。
(トナー3の作製)
トナー1の作製において、トナー粒子の作製に際、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌し昇温する温度を55℃とし、55℃で60分保持した以外は、同様の手順で、トナー粒子を作製した。
得られたトナー粒子は、体積平均粒径D50が6.1μm、粒度分布係数GSDが1.12であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めたトナー粒子の形状係数は0.972であることが観察された。
そして、得られたトナー粒子を用い、トナー1と同様にしてトナー3を作製した。
[キャリアの作製]
(キャリア1の作製)
・綜研化学社製「ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂(Mw72,000、Mn36,000): 3質量部
・和光純薬工業株式会社 トルエン(特級): 30質量部
・芯材[パウダーテック社製磁性粉「Mn−Mgフェライトコア(平均粒径25μm、飽和磁化55A/m/kg(1kOe時)、真比重4.6g/cm)]: 100質量部
まず、上記組成のうち、PMMA樹脂をトルエンに溶解させPMMA樹脂のトルエン溶液を作製する。
次に、芯材であるフェライトコア(磁性粉)を80℃に加熱したニーダーに投入し、攪拌させる。
フェライトコアが50℃になった時点で、PMMAのトルエン溶液を投入し、密閉し10分攪拌させる。
次に、攪拌したまま、真空にし、トルエンを蒸発させる。30分後真空を解除し、取り出す。
そして、放置冷却させ30℃になった後、45μm篩分を実施し、キャリア1を得る。
(キャリア2の作製)
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(フェライトコア[真比重4.6]:磁性粉)を用いた以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア2を作製した。
(キャリア3の作製)
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(フェライトコア[真比重4.6]:磁性粉)を用いた以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア3を作製した。
(キャリア4の作製)
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(磁性粉)を用いた以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア4を作製した。
但し、芯材(磁性粉)としては磁性粉分散型コア(戸田工業社製のコア:真比重3.6)を用いた。
(キャリア5の作製)
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(磁性粉)を用い、樹脂被覆量であるPMMA樹脂量を2.2質量部とした以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア5を作製した。
但し、芯材(磁性粉)としては磁性粉分散型コア(戸田工業社製のコア:真比重3.6)を用いた。
(キャリア6の作製)
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(フェライトコア[真比重4.6]:磁性粉)を用いた以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア6を作製した。
(キャリア7の作製)
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(磁性粉)を用い、樹脂被覆量であるPMMA樹脂量を1.5質量部とした以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア7を作製した。
但し、芯材(磁性粉)としては磁性粉分散型コア(戸田工業社製のコア:真比重3.6)を用いた。
(比較キャリア1の作製)
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(フェライトコア[真比重4.6]:磁性粉)を用いた以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア比較キャリア1を作製した。
(比較キャリア2の作製)
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(フェライトコア[真比重4.6]:磁性粉)を用いた以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア比較キャリア2を作製した。
但し、芯材(磁性粉)としては磁性粉分散型コア(戸田工業社製のコア:真比重3.6)を用いた。
(比較キャリア3の作製)
得られるキャリアが表1に示す磁化/粒径となるように、磁化/粒径を調整した芯材(フェライトコア[真比重4.6]:磁性粉)を用いた以外は、キャリア1の作製と同様にキャリア比較キャリア3を作製した。
なお、作製したキャリアの特性を表1に一覧にして示す。
[実施例1〜10、比較例1〜5]
表2に従った組み合わせで、キャリアに対するトナーの質量比を8%となるようにして、トナーとキャリアとを、V型ブレンダーで5分間攪拌して、各現像剤を作製した。
得られた現像剤、及び表2に従った電子写真感光体を、画像形成装置「富士ゼロックス社製「700 Digital Color Press改造機」の現像器に充填し、各評価を行った。評価結果を表2に示す。但し、評価は、700 Digital Color Press改造機の黒現像位置で実施した。
また、装置の設定条件は、以下の通りとした。ここで、装置の設定条件の括弧内の数値範囲及び条件は、少なくとも同じ評価結果が得られた条件の範囲である。
ここで、図10、図12には、実施例1における、磁気ブラシをその先端側及びその側面側から見た様子を示す模式図をそれぞれ示す。また、図11、図13には、比較例1における、磁気ブラシをその先端側及びその側面側から見た様子を示す模式図をそれぞれ示す。
(評価)
−磁気ブラシのブラシ粗さRzJIS−
磁気ブラシのブラシ粗さRzJISについて、測定した。
−筋状のカブリ−
中央部に1mm幅の細線からなるチャートを用い、背景部における筋状のカブリについて評価した。
具体的には、電子写真感光体上の現像像を、3M社製スコッチメンディングテープ810−3−24を用いて感光体軸方向の両端部までテープ転写を行い、これを富士ゼロックス社製OHP(Over Head Projector)に貼り付けXriteにて濃度を測定した。濃度は感光体端部から2.5cm間隔で10点測定した。
事前にOHPにテープをそのまま貼り付けたテープ自体の濃度を同様に読み取りこの平均値をテープ濃度とした。
濃度は、濃度Δ値=(テープ転写濃度)−(テープ濃度)として算出し、全10点の平均値からグレード付けを行った。
評価基準は以下の通りである。なお。濃度Δ値が0.01未満であれば転写後の紙上カブリが目視で確認できないことからから、合格とし、それ以上のものを不合格とした。
G1:濃度Δ値が0.002以下
G2:濃度Δ値が0.003以上0.005以下
G3:濃度Δ値が0.006以上0.009以下
G4:濃度Δ値が0.01以上0.02以下
G5:濃度Δ値が0.02を超える
そして、筋状のカブリの評価は、初期(画像出し1枚目)、経時(画像出し50000枚目)の双方の画像出し時において評価した。
−キャリア飛散−
キャリア飛散は、A3用紙に全面ソリッドの画像を出力し、50倍の倍率ルーペで画像上のキャリア数、白抜け数を数えた。A3用紙10枚のキャリア飛散量の合計を表に示した。
評価基準は以下の通りである。なお、A3用紙10枚当たり9個以下であれば合格、10個以上を不合格とした。
G1:キャリア飛散量が0個
G2:キャリア飛散量が1個以上3個以下
G3:キャリア飛散量が4個以上9個以下
G4:キャリア飛散量が10個以上30個以下
G5:キャリア飛散量が30個を超える
(装置の設定条件)
−クリーニング条件−
・クリーニングブレードのゴム硬度80°(70°以上85°以下)
・クリーニングブレードのゴム反発弾性率45%(20%以上55%以下)
・クリーニングブレードの感光体に対する接触角度10°(10°以上30°以下)
・クリーニングブレードの感光体に対する線圧2.7gf/mm(2gf/mm以上4gf/mm以下)
−現像条件−
・現像ロールと感光体との対向間距離(DRS)300μm(200μm以上600μm以下)
・現像ロール上の現像剤量(MOS)400g/m(200g/m以上600g/m以下)
・現像ロールの回転速度(プロセススピード)330mm/sec(50mm/sec以上1500mm/sec以下)
・現像ロールの回転方向(MRS):感光体と同方向(with方向)で周速比1.7(感光体と同方向(with方向)で周速比1.0以上3.0以下、感光体と逆方向(against方向)で周速比0.6以上2.0以下)
・現像ロール表面形状・粗さ:サンドブラストRz25μm(10μm以上50μm以下)、溝スリーブ0.8mmピッチ(0.2mmピッチ以上2mmピッチ以下)
・現像ロールの径Φ18mm(Φ10mm以上Φ40mm以下)
・現像ロール上の現像極磁力125mmT(50mT以上150mT以下)
・現像ロールのマグネットセットアングル(MSA):上流側3°(3°−10°以上3°+10°以下)
・現像ロールに印加する電圧の直流成分電圧550V(300V以上650V以下)
・現像ロールに印加する電圧の直流成分電圧と画像の背景部に対応する感光体表面電位との差(Vcln)125V(50V以上200V以下)
・現像ローラ印加する直流成分電圧(DC)に重畳する交流成分電圧(現像ACバイアス)波形:sine波(矩形波)
・現像ACバイアスの振幅(Vp−p:peak to peak電圧)0.75kV(0kV以上2.0kV以下)
・印加電圧の交流成分電圧が占める割合(現像ACバイアスDuty)50%(20%以上80%以下)
・現像ACバイアスの周波数10kHz(3kHz以上40kHz以下)
・感光体径φ84mm(φ30mm以上168mm以下)
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、筋状のカブリの評価において、良好な結果が得られたことがわかる。
ここで、前述のとおり、比較例では感光体の最表面層として、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を採用した場合には、上記のような筋状のカブリが発生する。
露出したフッ素樹脂粒子がクリーングブレードにより軸方向に塗り広げられることなく、感光体の周方向にのみ引き伸ばされ、筋状に塗布される、つまり、フッ素樹脂が感光体の表面全面に塗布されず感光体の周方向に筋状にフッ素樹脂が塗布されない領域が発生したためと推定される。
そして、このような状態で小径のトナーを採用するため、トナーの感光体に対する非静電的な付着力が大きい分、フッ素樹脂が塗布されていない箇所に筋状のカブリの発生が顕著に画像に現れたものと推定される。
これに対し、上記実施例の如く、感光体の表面に形成する静電潜像現像剤による磁気ブラシのブラシ粗さが300μm以上850μm以下を有することは、磁気ブラシの密度が密で且つブラシ長さが揃った状態であることを意味する。
このような磁気ブラシは、密度が密で且つブラシ長さが揃った状態であることから、現像の際、クリーニングブレードにより露出したフッ素樹脂粒子が感光体に筋状に塗布されたフッ素樹脂と接触する確率が高くなり、磁気ブラシにおける感光体の軸方向の振動により、感光体に筋状に塗布されたフッ素樹脂が感光体の軸方向に引き伸ばされるように、塗布されたものと推定される。その結果、フッ素樹脂が感光体の表面全面に均一に塗布され易くなるものと推定される。この作用は、フッ素樹脂の露出と塗り広げられたことを意味する結果として、図14及び図15に示すように、感光体表面の接触角(水に対する接触角)の結果からも確認することができる。
ここで、図14は、実施例1及び比較例1における、感光体の回転数と感光体表面の接触角(水に対する接触角)との関係を示すグラフである。図14では、実施例1は、比較例1に比べ、感光体の回転数に応じて感光体の表面の接触角が上昇していることを示している。
また、図15は、感光体の表面に対する潤滑剤の被覆率と感光体表面の接触角(水に対する接触角)との関係を示すグラフである。図15では、潤滑剤の被覆率が上昇するのに応じて、感光体の表面の接触角も上昇していることを示している。
そして、この効果を有する上記範囲のブラシ粗さを持つ磁気ブラシを形成するためには、上記低磁化キャリアを採用することで、実現されるものと考えられる。
低磁化キャリアを採用した場合、感光体に保持された現像剤が現像領域(感光体と現像ロールとが対向した領域)に突入したとき、キャリア粒子同士の引力的作用が小さいことから、現像領域において、連なったキャリア粒子同士の切断やすべりが生じ易く、その結果、キャリア粒子の再配列が生じ易くなり、磁気ブラシは密度が密な状態になると推定される(図4参照)。また、磁気ブラシの長さも揃い易くなると推定される。このため、低磁化キャリアを採用した場合、上記範囲のブラシ粗さを持つ磁気ブラシが形成されたものと推定される。
すなわち、フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を感光体に採用した場合に、前述のような小径トナーとの組み合わせによって生じる筋状のカブリに対して、一個のキャリア粒子当たりの平均磁化を制御することによって、静電潜像現像剤による特定の範囲のブラシ粗さを実現することで、上記課題を解決するものである。
10 電子写真感光体、10A 電子写真感光体、10B 電子写真感光体、20 帯電装置、30 露光装置、40 現像装置、41 現像容器、41A 現像容器本体、41B 現像容器カバー、41C 仕切り壁、42 現像ロール、42A 現像ロール室、43 攪拌部材、43A 攪拌室、44 攪拌部材、44A 攪拌室、45 層厚規制部材、46 補給搬送路、47 補給用現像剤収納容器、50 中間転写体、50A 支持ローラ、50B 支持ローラ、50C 背面ローラ、50D 駆動ローラ、51 一次転写装置、52 二次転写装置、53 記録紙供給装置、53A 搬送ローラ、53B 誘導板、54 中間転写体クリーニング装置、70 クリーニング装置、71 筐体、72 クリーニングブレード、80 定着装置、81 定着ローラ、82 搬送帯、101 画像形成装置、101A プロセスカートリッジ、

Claims (2)

  1. ッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を持つ像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    帯電された前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成工程と、
    体積平均粒径が2.0μm以上6.5μm以下のトナーと印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が3.0×10 −10 AM/個以上3.0×10 −9 AM/個以下のキャリアとを含む静電潜像現像剤によるブラシ粗さ300μm以上850μm以下の磁気ブラシを現像保持体に形成すると共に、前記磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
    前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
    前記像保持体の表面をクリーニングブレードにより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。
  2. フッ素樹脂粒子を含む硬化膜で構成された最表面層を持つ像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電された前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、
    体積平均粒径が2.0μm以上6.5μm以下のトナーと印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が3.0×10 −10 AM/個以上3.0×10 −9 AM/個以下のキャリアとを含む静電潜像現像剤を収納すると共に、現像保持体を有する現像手段であって、前記現像保持体の表面に形成した前記静電潜像現像剤によるブラシ粗さ300μm以上850μm以下の磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
    前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
    前記像保持体の表面に接触し、前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
    を備えた画像形成装置。
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