JP5540779B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本願発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる画像形成装置及び画像形成方法に関する。
電子写真用の感光体はSe、ヒ素、ヒ素/Se合金、CdS、ZnO等の無機感光体から、公害や製造の容易性等の利点に優れる有機感光体に主体が移り、様々な材料を用いた有機感光体(以下、単に感光体とも云う)が開発されている。
しかしながら、有機感光体は耐摩耗特性が十分でないこと、又、帯電工程から発生するオゾンやNOx等の活性ガスにより、電荷輸送物質等が劣化し、感度の劣化や残留電位の上昇に伴う画像濃度の低下や画像ボケが発生しやすい。
有機感光体の耐摩耗特性を改良する為に、有機感光体に架橋した硬化性の保護層を設置し、耐摩耗特性に対して改善された感光体が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、架橋密度を向上させて、保護層の耐摩耗特性を向上させると、表面のリフレッシュ機能が低下し、繰り返し使用時に、高温環境下等で画像ボケ等が起こりやすくなる傾向がある。
そこで、この画像ボケ等を防止する目的で、保護層に、酸化防止剤を併用し、耐摩耗特性と画像ボケの両方を解決する試みが行われている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、耐摩耗特性が高い硬化型保護層においては、保護層中の酸化防止剤による酸化防止効果(オゾンやNOx等の活性ガスの失活効果)は、その効果が長続きせず、やはり、繰り返し使用で、高温環境下等で画像ボケ等が起こりやすい。
特開平8−179541号公報 特開2008−58779号公報
本願発明は、上記に記した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、硬化型保護層を有する有機感光体を用いた画像形成装置においても、画像ボケが発生せず、有機感光体の耐摩耗特性も改善された画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。
本願発明者等は、上記課題の解決の為に、有機感光体の表面に蓄積するオゾンやNOx等の活性ガスを失活するには、有機感光体の表面に、該失活の効果を持続させる連続的な酸化防止剤の表面への供給が必要であるとの考えのもとに、該連続的な酸化防止剤の表面への供給について、検討した結果、本願発明を達成した。
本願発明は以下のような構成を有することにより、その目的を達成できる。
1.有機感光体上に帯電手段により帯電電位を付与し、帯電電位を付与された有機感光体上に露光手段により静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段によりトナー像に顕像化した後、該トナー像を転写手段により転写媒体に転写し、その後、有機感光体に残留するトナーをクリーニング手段により除去する画像形成方法において、
該有機感光体が重合性官能基を有する化合物を重合して形成した保護層を有し、該保護層が表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子を含有し、かつ、
前記現像手段が、外添剤として添加されている酸化防止剤を含有するトナーを含有することを特徴とする画像形成方法。
.前記酸化防止剤がヒンダードフェノール化合物であることを特徴とする第1項に記載の画像形成方法。
.有機感光体、該有機感光体を帯電する帯電手段、像露光により有機感光体上に静電潜像を形成する露光手段、該静電潜像をトナー像に顕像化する現像手段、該トナー像を転写媒体に転写する転写手段及び該転写後に有機感光体に残留するトナーを除去するクリーニング手段を有する画像形成装置において、
該有機感光体が重合性官能基を有する化合物を重合して形成した保護層を有し、該保護層が表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子を含有し、かつ、
前記現像手段が、外添剤として添加されている酸化防止剤を含有するトナーを含有することを特徴とする画像形成装置。
本願発明の画像形成装置を用いることにより、有機感光体を高温高湿環境下で繰り返し用いても、画像ボケが発生せず、耐摩耗特性も改善されており、耐画像ボケと耐摩耗特性の両立を図ることができる。
本発明の画像形成装置の機能が組み込まれた概略図である。 本発明の一実施の形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。 本発明の有機感光体を用いたカラー画像形成装置の構成断面図である。
本願発明の画像形成方法は、有機感光体上に帯電手段により帯電電位を付与し、帯電電位を付与された有機感光体上に露光手段により静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段によりトナー像に顕像化した後、該トナー像を転写手段により転写媒体に転写し、その後、有機感光体に残留するトナーをクリーニング手段により除去する画像形成方法であり、該有機感光体が重合性官能基を有する化合物を重合して形成した保護層を有し、前記現像手段が酸化防止剤を含有するトナーを含有することを特徴とする。
本願発明の画像形成方法は上記のような構成を有することにより、有機感光体を高温高湿環境下で繰り返し用いても、画像ボケが発生せず、耐摩耗特性も改善されており、耐画像ボケと耐摩耗特性の両立を図ることができる。
以下、本願発明について、詳細に記載する。
先ず、本願発明に係わる有機感光体について記載する。
本願発明に係わる重合性化合物とは、高分子物の生成反応を大きく連鎖重合と逐次重合に分けた場合、前者の連鎖重合の反応形態では、連鎖重合反応を進行させる不飽和重合性官能基、開環重合性官能基、或いは異性化重合性官能基等を有する化合物を云う。一方、後者の逐次重合の反応形態では、縮合反応を進行させ得るヒドロオキシル基を有する化合物或いは加水分解性基を有する有機ケイ素化合物等を云う。
本願発明に係わる保護層について記載する。
本願発明に係わる保護層は重合性化合物を重合して形成する。該重合性化合物としては、紫外線や電子線等の活性線照射により重合(硬化)して、ポリスチレン、ポリアクリレート等、一般に感光体のバインダー樹脂として用いられる樹脂となるモノマーが好適であり、特に、スチレン系モノマー、アクリル系モノマー、メタアクリル系モノマー、ビニルトルエン系モノマー、酢酸ビニル系モノマー、N−ビニルピロリドン系モノマーが好ましい。
中でも、少ない光量あるいは短い時間での重合(硬化)が可能であることからアクリロイル基(CH=CHCO−)またはメタクリロイル基(CH=CCHCO−)を有する硬化性化合物が特に好ましい。
本発明においては、これら重合性化合物は単独で用いても、混合して用いてもよい。
また、カチオン性の重合性化合物では特にエポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、オキセタン化合物などが挙げられるが、オキセタン化合物が好ましい。
以下に重合性化合物の例を示す。以下にいうAc基数(アクリロイル基数)又はMc基数(メタクリロイル基数)とは、アクリロイル基またはメタクリロイル基の数を表す。
Figure 0005540779
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但し、上記においてRは下記で示される。
Figure 0005540779
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Figure 0005540779
Figure 0005540779
但し、上記においてR′は下記で示される。
Figure 0005540779
また、好ましいオキセタン化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure 0005540779
Figure 0005540779
エポキシ化合物としては、芳香族エポキシド、脂環式エポキシド及び脂肪族エポキシドを挙げることができる。
本発明においては、重合性化合物は官能基(反応性基のこと)が3以上の化合物を用いることが好ましい。又、重合性化合物は、2種以上の化合物を併用してもよいが、この場合でも、重合性化合物は官能基が3以上の化合物を50質量%以上用いることが好ましい。
本発明に係わる保護層には、無機微粒子を含有させることが好ましい。無機微粒子としては、下記のようなものが好ましい。
(無機微粒子)
上記無機微粒子は遷移金属も含めた金属酸化物粒子が好ましい。例えば、シリカ(酸化ケイ素)、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化コバルト、酸化銅、酸化マンガン、酸化セレン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化錫、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化バナジウム等の金属酸化物粒子が例示されるが、中でも、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、酸化錫等の粒子が好ましい。
上記金属酸化物粒子は、公知の方法、例えば気相法、塩素法、硫酸法、プラズマ法、電解法等の一般的な製造法で作製されたものが好ましい。
上記金属酸化物の数平均一次粒径は1〜300nmの範囲が好ましい。特に好ましくは3〜100nmである。
上記金属酸化物粒子の数平均一次粒径は、走査型電子顕微鏡(日本電子製)により10000倍の拡大写真を撮影し、ランダムに300個の粒子をスキャナーにより取り込んだ写真画像(凝集粒子は除いた)を自動画像処理解析装置LUZEX AP((株)ニレコ)ソフトウエアバージョン Ver.1.32を使用して数平均一次粒径を算出した。
上記無機微粒子は、その表面をシランカップリング剤やチタンカップリング剤等の表面処理剤で表面処理した方が好ましい。該表面処理剤としては、t−ブチルフェニルジクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3−(3−シアノプロピルチオプロピル)ジメトキシメチルシラン、ハイドロジェンポリシロキサン化合物等のよく知られたシランカップリング剤やチタンカップリング剤等が用いられる。
又、表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理した金属酸化物粒子を用いることも好ましい。
即ち、表面処理基を有する連鎖重合性化合物と表面に水酸基を有する金属酸化物粒子(一般に、表面処理を行っていない金属酸化物粒子は表面に水酸基を有している)とを反応させることにより、表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理した金属酸化物粒子を得ることができる。
表面処理基を有する連鎖重合性化合物として、以下に化合物例を挙げる。
S−1 CH=CHSi(CH)(OCH
S−2 CH=CHSi(OCH
S−3 CH=CHSiCl
S−4 CH=CHCOO(CHSi(CH)(OCH
S−5 CH=CHCOO(CHSi(OCH
S−6 CH=CHCOO(CHSi(CH)(OCH
S−7 CH=CHCOO(CHSi(OCH
S−8 CH=CHCOO(CHSi(CH)Cl
S−9 CH=CHCOO(CHSiCl
S−10 CH=CHCOO(CHSi(CH)Cl
S−11 CH=CHCOO(CHSiCl
S−12 CH=C(CH)COO(CHSi(CH)(OCH
S−13 CH=C(CH)COO(CHSi(OCH
S−14 CH=C(CH)COO(CHSi(CH)(OCH
S−15 CH=C(CH)COO(CHSi(OCH
S−16 CH=C(CH)COO(CHSi(CH)Cl
S−17 CH=C(CH)COO(CHSiCl
S−18 CH=C(CH)COO(CHSi(CH)Cl
S−19 CH=C(CH)COO(CHSiCl
S−20 CH=CHSi(C)(OCH
S−21 CH=C(CH)Si(OCH
S−22 CH=C(CH)Si(OC
S−23 CH=CHSi(OCH
S−24 CH=C(CH)Si(CH)(OCH
S−25 CH=CHSi(CH)Cl
S−26 CH=CHCOOSi(OCH
S−27 CH=CHCOOSi(OC
S−28 CH=C(CH)COOSi(OCH
S−29 CH=C(CH)COOSi(OC
S−30 CH=C(CH)COO(CHSi(OC
又、金属酸化物粒子の表面処理剤としては、下記のような正孔輸送性基を有するシランカップリング剤を用いてもよい。
HTM−1:4−〔2−(トリエトキシシリル)エチル〕トリフェニルアミン
HTM−2:4−〔2−(メチルジエトキシシリル)エチル〕トリフェニルアミン
HTM−3:4,4′,4″−トリス〔2−(トリエトキシシリル)エチル〕トリフェニルアミン
HTM−4:4−〔N,N−ビス(3,4−ジメチルフェニル)アミノ〕−〔2−(トリエトキシシリル)エチル〕ベンゼン
HTM−5:4−〔N,N−ビス(3,4−ジメチルフェニル)アミノ〕−〔2−(トリエトキシシリル)エチル〕ベンゼン
HTM−6:4−〔3−(トリエトキシシリル)プロピル〕トリフェニルアミン
HTM−7:4−〔4−(トリエトキシシリル)ブチル〕トリフェニルアミン
HTM−8:4−(N−エチル−N−フェニルアミノ)−〔2−(トリエトキシシリル)エチル〕ベンゼン
上記シランカップリング剤の合成法については、特開平9−190004号公報等に記載されている。
本願発明に係わる重合性化合物を反応させる際には、電子線開裂で反応する方法、ラジカル重合開始剤あるいはカチオン重合性開始剤を添加して、光、熱で反応する方法などが用いられる。重合開始剤は光重合開始剤、熱重合開始剤のいずれも使用することができる。また、光、熱の両方の開始剤を併用することもできる。
これら光硬化性化合物のラジカル重合開始剤としては、光重合開始剤が好ましく、中でも、アルキルフェノン系化合物、或いはフォスフィンオキサイド系化合物が好ましい。特に、α−ヒドロキシアセトフェノン構造、或いはアシルフォスフィンオキサイド構造を有する化合物が好ましい。また、カチオン重合を開始させる化合物としては、例えば、ジアゾニウム、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウムなどの芳香族オニウム化合物のB(C 、PF 、AsF 、SbF 、CFSO 塩などのイオン系重合開始剤やスルホン酸を発生するスルホン化物、ハロゲン化水素を発生するハロゲン化物或いは、鉄アレン錯体等の非イオン系重合開始剤を挙げることができる。特に、非イオン系重合開始剤であるスルホン酸を発生するスルホン化物、ハロゲン化水素を発生するハロゲン化物が好ましい。
下記に好ましく用いられる光重合開始剤を例示する。
α−アミノアセトフェノン系の例
Figure 0005540779
α−ヒドロキシアセトフェノン系化合物の例
Figure 0005540779
アシルフォスフィンオキサイド系化合物の例
Figure 0005540779
その他のラジカル重合開始剤の例
Figure 0005540779
非イオン系重合開始剤
Figure 0005540779
イオン系重合開始剤
Figure 0005540779
光重合性化合物を重合して保護層を形成するには、保護層の塗布液(重合性化合物や表面処理された無機微粒子等を含有する組成物)を感光層上に塗布した後、塗膜の流動性が無くなる程度まで1次乾燥した後、紫外線を照射して保護層を硬化し、更に塗膜中の揮発性物質の量を規定量にするため2次乾燥を行って作製する方法が好ましい。
紫外線を照射する装置としては、紫外線硬化樹脂を硬化させるのに用いられている公知の装置を用いることができる。
樹脂を紫外線硬化させる紫外線の量(mJ/cm)は、紫外線照射強度と照射時間で制御することが好ましい。
一方、熱重合開始剤としては、ケトンパーオキサイド系化合物、パーオキシケタール系化合物、ハイドロパーオキサイド系化合物、ジアルキルパオキサイド系化合物、ジアシルパーオキサイド系化合物、パーオキシジカーボネート系化合物、パーオキシエステル系化合物等が用いられ、これらの熱重合開始剤は企業の製品カタログ等で公開されている。
本願発明には、これらの熱重合開始剤を、前記の光重合開始剤と同様に、重合性化合物、表面処理された無機微粒子等を含有する組成物と混合して、保護層の塗布液を作製し、該塗布液を感光層の上に塗布後、加熱乾燥して、本発明に係わる保護層を形成する。熱重合開始剤としては、前記その他のラジカル重合開始剤等を用いることができる。
又、保護層の塗布方法も、感光体全体を保護層塗布液に浸漬する浸漬塗布は、重合開始剤の下層への拡散を増大させるので、保護層の下の感光層の膜を極力溶解させないため、量規制型(円形スライドホッパー型がその代表例)塗布等の塗布加工方法を用いるのが好ましい。前記円形量規制型塗布については例えば特開昭58−189061号公報に詳細に記載されている。
これらの重合開始剤は1種または2種以上を混合して用いてもよい。重合開始剤の含有量は、アクリル系化合物の100質量部に対し0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜10質量部である。
又、本発明の保護層には、さらに各種の電荷輸送物質や酸化防止剤を含有させることも出来るし、各種の滑剤粒子を加えることができる。例えば、フッ素原子含有樹脂粒子を加えることができる。フッ素原子含有樹脂粒子としては、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化塩化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂、及びこれらの共重合体の中から1種あるいは2種以上を適宜選択するのが好ましいが、特に四フッ化エチレン樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。保護層中の滑剤粒子の割合は、アクリル系樹脂100質量部に対して、好ましくは5〜70質量部、より好ましくは10〜60質量%である。滑剤粒子の粒径は、平均一次粒径が0.01μm〜1μmのものが好ましい。特に好ましくは、0.05μm〜0.5μmのものである。樹脂の分子量は適宜選択することができ、特に制限されるものではない。
保護層を形成するための溶媒としては、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、sec−ブタノール、ベンジルアルコール、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジン及びジエチルアミン等を挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の保護層は、塗布後、自然乾燥または熱乾燥を行った後、活性線を照射して反応させることが好ましい。
塗布方法は、中間層、感光層と同様の、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法、ビームコーティング法、スライドホッパー法などの公知の方法を用いることができる。
本発明の感光体は、塗膜に活性線を照射してラジカルを発生して重合し、かつ分子間及び分子内で架橋反応による架橋結合を形成して硬化し、硬化樹脂を生成することが好ましい。活性線としては紫外線や電子線が特に好ましい。
紫外線光源としては、紫外線を発生する光源であれば制限なく使用できる。例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、フラッシュ(パルス)キセノン等を用いることができる。照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、活性線の照射量は、通常5〜500mJ/cm、好ましくは5〜100mJ/cmである。ランプの電力は、好ましくは0.1kW〜5kWであり、特に好ましくは、0.5kW〜3kWである。
電子線源としては、電子線照射装置に格別の制限はなく、一般にはこのような電子線照射用の電子線加速機として、比較的安価で大出力が得られるカーテンビーム方式のものが有効に用いられる。電子線照射の際の加速電圧は、100〜300kVであることが好ましい。吸収線量としては、0.5〜10Mradであることが好ましい。
必要な活性線の照射量を得るための照射時間としては、0.1秒〜10分が好ましく、作業効率の観点から0.1秒〜5分がより好ましい。
活性線としては、紫外線が使用しやすく特に好ましい。
本発明の感光体は、活性線を照射する前後、及び活性線を照射中に乾燥を行うことができ、乾燥を行うタイミングはこれらを組み合わせて適宜選択できる。
乾燥の条件は、溶媒の種類、膜厚などのよって適宜選択できる。乾燥温度は、好ましくは室温〜180℃であり、特に好ましくは80℃〜140℃である。乾燥時間は、好ましくは1分〜200分であり、特に好ましくは5分〜100分である。
保護層の膜厚は好ましくは0.2〜10μmであり、より好ましくは0.5〜6μmである。
以上は、重合性化合物として、連鎖重合性化合物を用いた重合により形成される保護層について説明したが、以下のような逐次反応で形成される保護層も本願発明に係わる保護層に含まれる。
本願発明に係わる保護層は、ポリヒドロキシ化合物とポリイソシアネート化合物との反応により形成されるポリウレタン樹脂層の保護層も含まれる。
又、本願発明に係わる保護層は、加水分解性有機ケイ素化合物の重縮合反応により形成されたシロキサン系樹脂層の保護層等も含まれる。
以下に、前記保護層以外の有機感光体の構成を記載する。
本発明において、有機感光体とは電子写真感光体の構成に必要不可欠な電荷発生機能及び電荷輸送機能の少なくとも一方の機能を有機化合物に持たせて構成された電子写真感光体を意味し、公知の有機電荷発生物質又は有機電荷輸送物質から構成された感光体、電荷発生機能と電荷輸送機能を高分子錯体で構成した感光体等公知の有機感光体を全て含有する。
本発明の有機感光体は、導電性支持体上に、少なくとも感光層と前記したような保護層を順次積層したものであるが、具体的には、以下に示すような層構成を例示することができる。
1)導電性支持体上に、中間層、感光層として電荷発生層と電荷輸送層、及び保護層を順次積層した層構成、
2)導電性支持体上に、中間層、感光層として電荷輸送材料と電荷発生材料とを含む単層、及び保護層を順次積層した層構成。
上記1)を中心に、本願発明の有機感光体の層構成を記載する。
〔導電性支持体〕
本発明で用いる支持体は導電性を有するものであればいずれのものでもよく、例えば、アルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛及びステンレスなどの金属をドラムまたはシート状に成形したもの、アルミニウムや銅などの金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム及び酸化スズなどをプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独またはバインダー樹脂と共に塗布して導電層を設けた金属、プラスチックフィルム及び紙などが挙げられる。
〔中間層〕
本発明においては、導電層と感光層の中間にバリアー機能と接着機能をもつ中間層を設けることもできる。
中間層はカゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリアミド、ポリウレタン及びゼラチンなどのバインダー樹脂を公知の溶媒に溶解し、浸漬塗布などによって形成できる。中でもアルコール可溶性のポリアミド樹脂が好ましい。
また、中間層の抵抗調整の目的で各種の導電性微粒子や金属酸化物を含有させることができる。例えば、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス等の各種金属酸化物。スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズ及び酸化ジルコニウムなどの超微粒子を用いることができる。
これら金属酸化物を1種類もしくは2種類以上混合して用いてもよい。2種類以上混合した場合には、固溶体または融着の形をとってもよい。このような金属酸化物の平均粒径は好ましくは0.3μm以下、より好ましくは0.1μm以下である。
中間層に使用する溶媒としては、無機粒子を良好に分散し、ポリアミド樹脂を溶解するものが好ましい。具体的には、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、sec−ブタノール等の炭素数2〜4のアルコール類が、ポリアミド樹脂の溶解性と塗布性能に優れ好ましい。また、保存性、粒子の分散性を向上するために、前記溶媒と併用し、好ましい効果を得られる助溶媒としては、メタノール、ベンジルアルコール、トルエン、メチレンクロライド、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
バインダー樹脂の濃度は、中間層の膜厚や生産速度に合わせて適宜選択される。
無機粒子などを分散したと時のバインダー樹脂に対する無機粒子の混合割合は、バインダー樹脂100質量部に対して無機粒子20〜400質量部が好ましく、さらに好ましくは50〜200部である。
無機粒子の分散手段としては、超音波分散機、ボールミル、サンドグラインダー及びホモミキサー等が使用できるが、これらに限定されるものではない。
中間層の乾燥方法は、溶媒の種類、膜厚に応じて適宜選択することができるが、熱乾燥が好ましい。
中間層の膜厚は、0.1〜15μmが好ましく、0.3〜10μmがより好ましい。
〔電荷発生層〕
本発明に用いられる電荷発生層は、電荷発生物質とバインダー樹脂を含有し、電荷発生物質をバインダー樹脂溶液中に分散、塗布して形成したものが好ましい。
電荷発生物質は、スーダンレッド及びダイアンブルーなどのアゾ原料、ピレンキノン及びアントアントロンなどのキノン顔料、キノシアニン顔料、ペリレン顔料、インジゴ及びチオインジゴなどのインジゴ顔料、フタロシアニン顔料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの電荷発生物質は単独、もしくは公知の樹脂中に分散する形態で使用することができる。
電荷発生層のバインダー樹脂としては、公知の樹脂を用いることができ、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、並びにこれらの樹脂の内2つ以上を含む共重合体樹脂(例えば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂)及びポリ−ビニルカルバゾー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。
電荷発生層の形成は、バインダー樹脂を溶剤で溶解した溶液中に分散機を用いて電荷発生物質を分散して塗布液を調製し、塗布液を塗布機で一定の膜厚に塗布し、塗布膜を乾燥して作製することが好ましい。
電荷発生層に使用するバインダー樹脂を溶解し塗布するための溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジン及びジエチルアミン等を挙げられるが、これらに限定されるものではない。
電荷発生物質の分散手段としては、超音波分散機、ボールミル、サンドグラインダー及びホモミキサー等が使用できるが、これらに限定されるものではない。
バインダー樹脂に対する電荷発生物質の混合割合は、バインダー樹脂100質量部に対して電荷発生物質1〜600質量部が好ましく、さらに好ましくは50〜500部である。電荷発生層の膜厚は、電荷発生物質の特性、バインダー樹脂の特性及び混合割合等により異なるが好ましくは0.01〜5μm、より好ましくは0.05〜3μmである。なお、電荷発生層用の塗布液は塗布前に異物や凝集物を濾過することで画像欠陥の発生を防ぐことができる。前記顔料を真空蒸着することによって形成すこともできる。
〔電荷輸送層〕
本発明の感光体に用いられる電荷輸送層は、電荷輸送物質(CTM)とバインダー樹脂を含有し、電荷輸送物質をバインダー樹脂溶液中に溶解、塗布して形成される。
電荷輸送物質は、例えば、カルバゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、イミダゾロン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ビスイミダゾリジン誘導体、スチリル化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、オキサゾロン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、キナゾリン誘導体、ベンゾフラン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリ−1−ビニルピレン及びポリ−9−ビニルアントラセン、トリフェニルアミン誘導体等を2種以上混合して使用してもよい。
電荷輸送層用のバインダー樹脂は、公知の樹脂を用いることができ、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリルニトリル共重合体樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂及びスチレン−メタクリル酸エステル共重合体樹脂等が挙げられるが、ポリカーボネートが好ましい。更にはBPA、BPZ、ジメチルBPA、BPA−ジメチルBPA共重合体等が耐クラック、耐磨耗性、帯電特性の点で好ましい。
電荷輸送層の形成は、バインダー樹脂と電荷輸送物質を溶解して塗布液を調製し、塗布液を塗布機で一定の膜厚に塗布し、塗布膜を乾燥して作製することが好ましい。
上記バインダー樹脂と電荷輸送物質を溶解するための溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジン及びジエチルアミン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
バインダー樹脂に対する電荷輸送物質の混合割合は、バインダー樹脂100質量部に対して電荷輸送物質10〜500質量部が好ましく、さらに好ましくは20〜100質量部である。
電荷輸送層の膜厚は、電荷輸送物質の特性、バインダー樹脂の特性及び混合割合等により異なるが好ましくは5〜40μmで、さらに好ましくは10〜30μmである。
電荷輸送層中には酸化防止剤、電子導電剤、安定剤等を添加してもよい。酸化防止剤については特願平11−200135号、電子導電剤は特開昭50−137543号、同58−76483号等に記載のものがよい。
次に、本願発明に係わる現像手段の酸化防止剤を含有するトナーについて記載する。
本願発明に係わる現像手段は、トナーを含有する現像剤を有している。該トナーとしては、所謂、静電荷像現像用トナーが用いられるが、本願発明に係わるトナーは、酸化防止剤を含有する。該酸化防止剤はトナー粒子中に分散されて、含有していてもよいが、外添剤として含有する方が好ましい。
本願発明に係わるトナーは、酸化防止剤を含有する。該酸化防止剤はトナー粒子中に内添させてもよいが、外添剤として添加する方が好ましい。内添させる場合は、トナー中に0.1質量%〜20質量%の含有量が好ましい。一方、外添剤として添加する場合は、外添剤添加前のトナー100質量部に対して、0.005質量%〜10質量部が好ましく、0.01質量%〜5質量部がより好ましい。
〔酸化防止剤〕
酸化防止剤は、光照射による褪色およびオゾン、活性酸素、NOx、SOxなどの各種の酸化性ガスによる褪色を抑制するものである。そのような酸化防止剤としては、例えば、特開昭57−74192号公報、特開昭57−87989号公報および特開昭60−72785号公報に記載の酸化防止剤、特開昭61−154989号公報に開示されるヒドラジド類、特開昭61−146591号公報に開示されるヒンダードアミン系酸化防止剤、特開昭61−177279号公報に開示される含窒素複素環メルカプト系化合物、特開平1−115677号公報および特開平1−36479号公報に開示されるチオエーテル系酸化防止剤、特開平1−36480号公報、特開平1−118137号公報に開示される特定構造のヒンダードフェノール系酸化防止剤、特開平7−195824号公報および特開平8−150773号公報に開示されるアスコルビン酸類、特開平7−149037号公報に開示される硫酸亜鉛、特開平7−314882号公報に開示されるチオシアン酸塩類など、特開平7−314883号公報に開示されるチオ尿素誘導体など、特開平7−276790号公報および同8−108617号公報に開示される糖類、特開平8−118791号公報に開示されるリン酸系酸化防止剤、特開平8−300807号公報に開示される亜硝酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩など、また、特開平9−267544号公報に開示されるヒドロキシルアミン誘導体などを挙げることができる。さらに、特開2000−263928号公報などに開示されるジシアンジアミドとポリアルキレンポリアミンの重縮合物なども、酸化防止剤として好適に用いることができる。
本願発明に用いられる酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール化合物が好ましい。
ここでヒンダードフェノールとはフェノール化合物の水酸基に対しオルト位置に分岐アルキル基を有する化合物類及びその誘導体を云う(但し、水酸基がアルコキシに変成されていても良い)。
以下に代表的な酸化防止剤の化合物例を挙げる。
Figure 0005540779
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又、製品化されている酸化防止剤としては以下のような化合物、例えば「イルガノックス1076」、「イルガノックス1010」、「イルガノックス1098」、「イルガノックス245」、「イルガノックス1330」、「イルガノックス3114」、「イルガノックス1076」、「3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシビフェニル」以上ヒンダードフェノール系、「サノールLS2626」、「サノールLS765」、「サノールLS2626」、「サノールLS770」、「サノールLS744」、「チヌビン144」、「チヌビン622LD」、「マークLA57」、「マークLA67」、「マークLA62」、「マークLA68」、「マークLA63」以上ヒンダードアミン系、「スミライザーTPS」、「スミライザーTP−D」以上チオエーテル系、「マーク2112」、「マークPEP−8」、「マークPEP−24G」、「マークPEP−36」、「マーク329K」、「マークHP−10」以上ホスファイト系が挙げられる。これらの中で特にヒンダードフェノール系化合物が好ましい。
次に、酸化防止剤以外のトナーの構成について、詳細に記載する。
本願発明に係わるトナーは、一般に静電荷像現像用トナーとも云われ、該トナーはトナー粒子と外添剤等よりを構成される。
上記トナー粒子は、トナー結着樹脂中に顔料や染料を分散した構成を基本とするが、これ以外に、オフセット防止剤や荷電制御剤等を含有してもよい。
一方、トナーの外添剤としては、流動化剤、クリーニング助剤、及び本願発明に係わる酸化防止剤等を含有させることができる。
又、本願発明に係わるトナーは、トナー粒子をその構成成分を混練、粉砕して作製してもよいが、重合法(所謂、重合トナー)で作製してもよい。該重合トナーの作製においては、トナーの重合時に、界面活性剤や重合開始剤、連鎖移動剤、凝集剤等を、更に用いる。
〔トナー結着樹脂〕
トナー結着樹脂としては、着色用微粒子との間に十分な密着性が得られる熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、特に好ましくは溶剤可溶性のものである。また、前駆体が溶剤可溶性のものであれば、3次元構造を形成する硬化性樹脂であっても使用することができる。
このようなトナー結着樹脂としては、一般にトナーの結着樹脂として用いられているものを特に制限なく用いることができ、具体的には、例えば、スチレン系樹脂やアルキルアクリレートおよびアルキルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン系樹脂、アミド樹脂またはエポキシ樹脂などが挙げられ、特に、透明性や重ね合わせ画像の色再現性を向上させるために、透明性が高く、溶融特性が低粘度で高いシャープメルト性を有する、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂が好適に挙げられる。これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、本発明のトナーを構成するトナー粒子が懸濁重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法などによって製造される場合には、トナー結着樹脂を得るための重合性単量体として、例えばスチレン、メチルスチレン、メトキシスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、クロルスチレンなどのスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、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、メタクリル酸エチルヘキシルなどの(メタ)アクリル酸エステル系単量体;アクリル酸、フマル酸などのカルボン酸系単量体などを使用することができる。これらは1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなトナー結着樹脂としては、数平均分子量(Mn)が3000〜6000、好ましくは3500〜5500、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比Mw/Mnが2〜6、好ましくは2.5〜5.5、ガラス転移点温度(Tg)が50〜70℃、好ましくは55〜70℃、軟化点温度が90〜110℃、好ましくは90〜105℃である樹脂を使用することが好ましい。
[着色剤]
本発明のトナーを構成する着色剤としては無機顔料、有機顔料、染料を挙げることができる。
無機顔料としては、従来公知のものを用いることができる。具体的な無機顔料を以下に例示する。
黒色の顔料としては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、更にマグネタイト、フェライト等の磁性粉も用いられる。
これらの無機顔料は所望に応じて単独または複数を選択併用する事が可能である。また顔料の添加量は重合体に対して2〜20質量%であり、好ましくは3〜15質量%が選択される。
磁性トナーとして使用する際には、前述のマグネタイトを添加することができる。この場合には所定の磁気特性を付与する観点から、トナー中に20〜60質量%添加することが好ましい。
有機顔料及び染料としても従来公知のものを用いることができる。具体的な有機顔料及び染料を以下に例示する。
マゼンタまたはレッド用の顔料としては、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222等が挙げられる。
オレンジまたはイエロー用の顔料としては、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー156等が挙げられる。
グリーンまたはシアン用の顔料としては、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
また、染料としてはC.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95等を用いる事ができ、またこれらの混合物も用いる事ができる。
これらの有機顔料及び染料は所望に応じて単独または複数を選択併用する事が可能である。また顔料の添加量は重合体に対して2〜20質量%であり、好ましくは3〜15質量%が選択される。
着色剤は表面改質して使用することもできる。その表面改質剤としては、従来公知のものを使用することができ、具体的にはシランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等が好ましく用いることができる。
〔オフセット防止剤〕
本発明のトナーを構成するトナー粒子中には、オフセット現象の抑止に寄与するオフセット防止剤が含有されていてもよい。ここに、オフセット防止剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス、サゾールワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ホホバ油ワックス、蜜ろうワックスなどを挙げることができる。
トナー粒子中にオフセット防止剤を含有させる方法としては、トナー粒子を形成する塩析、凝集、融着工程において、オフセット防止剤粒子の分散液(ワックスエマルジョン)を添加し、トナー結着樹脂微粒子と着色用微粒子とオフセット防止剤粒子とを塩析、凝集、融着させる方法や、トナー粒子を形成する塩析、凝集、融着工程において、オフセット防止剤を含有するトナー結着樹脂微粒子と着色剤微粒子とを塩析、凝集、融着させる方法を挙げることができ、これらの方法を組み合わせてもよい。
トナー粒子中におけるオフセット防止剤の含有割合としては、トナー粒子形成用結着樹脂100質量部に対して通常0.5〜5質量部とされ、好ましくは1〜3質量部とされる。オフセット防止剤の含有割合がトナー粒子形成用結着樹脂100質量部に対して0.5質量部未満であると、十分なオフセット防止効果が得られず、一方、トナー粒子形成用結着樹脂100質量部に対して5質量部より大きいと、得られるトナーが透光性や色再現性の低いものとなる。
〔荷電制御剤〕
本発明のトナーを構成するトナー粒子中には、荷電制御剤が含有されていてもよい。ここに、荷電制御剤としては、特に限定されず摩擦帯電により正または負の電荷を与える種々の物質を挙げることができ、例えば、カラートナーを構成するトナー粒子に用いられる負帯電性の荷電制御剤としては、カラートナーの色調や透光性に悪影響を及ぼさないよう、無色、白色あるいは淡色の荷電制御剤が挙げられる。このような荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸誘導体の亜鉛やクロムによる金属錯体(サリチル酸金属錯体)、カリックスアレーン系化合物、有機ホウ素化合物、含フッ素4級アンモニウム塩化合物などを好適に挙げることができる。具体的には、サリチル酸金属錯体としては、例えば特開昭53−127726号公報、特開昭62−145255号公報などに開示されるもの、カリックスアレーン系化合物としては、例えば特開平2−201378号公報などに開示されるもの、有機ホウ素化合物としては、例えば特開平2−221967号公報に開示されるもの、含フッ素4級アンモニウム塩化合物としては例えば特開平3−1162号公報に開示されるものを挙げることができる。
トナー粒子中における荷電制御剤の含有割合としては、トナー粒子形成用結着樹脂100質量部に対して通常0.1〜10質量部とされ、好ましくは0.5〜5質量部とされる。
トナー粒子中に荷電制御剤などの内添剤を含有させる方法としては、上記に示したオフセット防止剤を含有させる方法と同様の方法を挙げることができる。
〔連鎖移動剤〕
本発明のトナーを構成するトナー粒子を乳化重合凝集法によって製造する場合に、トナー結着樹脂の分子量を調整することを目的として、一般的に用いられる連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては特に限定されるものではなく、例えば2−クロロエタノール、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンなどのメルカプタンおよびスチレンダイマーなどを挙げることができる。
〔重合開始剤〕
本発明のトナーを構成するトナー粒子を懸濁重合法、乳化重合法または乳化重合凝集法によって製造する場合に、トナー結着樹脂を得るための重合開始剤は、水溶性の重合開始剤であれば適宜のものを使用することができる。重合開始剤の具体例としては、例えば過硫酸塩(過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなど)、アゾ系化合物(4,4′−アゾビス4−シアノ吉草酸およびその塩、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩など)、パーオキシド化合物などが挙げられる。
〔界面活性剤〕
本発明のトナーを構成するトナー粒子を懸濁重合法、乳化重合法または乳化重合凝集法によって製造する場合に使用する界面活性剤としては、従来公知の種々のイオン性界面活性剤、ノニオン界面活性剤などを用いることができる。
〔凝集剤〕
本発明のトナーを構成するトナー粒子を乳化重合凝集法によって製造する場合に使用する凝集剤としては、例えばアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩を挙げることができる。凝集剤を構成するアルカリ金属としては、リチウム、カリウム、ナトリウムなどが挙げられ、凝集剤を構成するアルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどが挙げられる。これらのうち、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウムが好ましい。前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属の対イオン(塩を構成する陰イオン)としては、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオンなどが挙げられる。
<トナー粒子の粒径>
本発明のトナーの粒径は、例えば体積基準のメジアン径で4〜10μmであることが好ましく、さらに好ましくは6〜9μmとされる。この平均粒径は、トナーの製造方法が例えば乳化重合凝集法などである場合には、使用する凝集剤(塩析剤)の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。
体積基準のメジアン径が上記の範囲にあることにより、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドットなどの画質が向上する。
トナーの体積基準のメジアン径は「コールターマルチサイザーIII」(ベックマン・コールター社製)にデータ処理用のコンピューターシステム(ベックマン・コールター社製)を接続した測定装置を用いて測定・算出したものである。具体的には、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20ml(トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を調製し、このトナー分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が5%〜10%になるまでピペットにて注入する。ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャ径を50μmにし、測定範囲である1〜30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒子径を体積基準のメジアン径とした。
外添剤
上記のトナー粒子は、そのままで本発明のトナーを構成することができるが、流動性、帯電性、クリーニング性などを改良するために、当該トナー粒子に、いわゆる後処理剤である流動化剤、クリーニング助剤などの外添剤を添加して本発明のトナーを構成してもよい。
後処理剤としては、例えば、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子などよりなる無機酸化物微粒子や、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子などの無機ステアリン酸化合物微粒子、あるいは、チタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛などの無機チタン酸化合物微粒子などが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって、耐熱保管性の向上、環境安定性の向上のために、表面処理が行われていることが好ましい。
これらの種々の外添剤の添加量は、その合計が、トナー100質量部に対して0.05〜5質量部、好ましくは0.1〜3質量部とされる。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
<トナーの製造方法>
本発明のトナーを製造する方法としては、混練・粉砕法、懸濁重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法、カプセル化法、その他の公知の方法などを挙げることができるが、トナーを製造する方法としては、画像の高画質化を達成するために小粒径化されたトナーを得る必要があることを考慮して、製造コストおよび製造安定性の観点から、乳化重合凝集法を用いることが好ましい。
乳化重合凝集法は、乳化重合法によって製造されたトナー結着樹脂よりなる微粒子(以下、「トナー結着樹脂微粒子」という。)の分散液を、他の着色用微粒子などのトナー粒子構成成分の分散液と混合し、pH調整による微粒子表面の反発力と電解質体よりなる凝集剤の添加による凝集力とのバランスを取りながら緩慢に凝集させ、平均粒径および粒度分布を制御しながら会合を行うと同時に、加熱撹拌することで微粒子間の融着を行って形状制御を行うことにより、トナー粒子を製造する方法である。
重合トナーの製造方法については、特開2000−214629号公報等に記載されているものの他、公知の製造方法を本願発明のトナーの製造のために適用することができる。
〔現像剤〕
本発明のトナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。本発明のトナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来から公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなるバインダー型キャリアなど用いてもよい。
コートキャリアを構成する被覆樹脂としては、特に限定はないが、例えばオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。また、樹脂分散型キャリアを構成する樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えばスチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂などを使用することができる。
キャリアの体積基準のメジアン径としては20〜100μmであることが好ましく、更に好ましくは20〜60μmとされる。キャリアの体積基準のメジアン径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
好ましいキャリアとしては、耐スペント性の観点から、被覆樹脂としてシリコーン系樹脂、オルガノポリシロキサンとビニル系単量体との共重合樹脂(グラフト樹脂)またはポリエステル樹脂を用いたコートキャリアが挙げられ、特に、耐久性、耐環境安定性および耐スペント性の観点から、オルガノポリシロキサンとビニル系単量体との共重合樹脂(グラフト樹脂)に、イソシアネートを反応させて得られた樹脂で被覆したコートキャリアを好ましく挙げられる。
次に、本願発明の実施に係わる画像形成装置について記載する。
図1に示す画像形成装置1は、デジタル方式による画像形成装置であって、画像読取り部A、画像処理部B、画像形成部C、転写紙搬送手段としての転写紙搬送部Dから構成されている。
画像読取り部Aの上部には原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台11上に載置された原稿は原稿搬送ローラ12によって1枚宛分離搬送され読み取り位置13aにて画像の読み取りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送ローラ12によって原稿排紙皿14上に排出される。
一方、プラテンガラス13上に置かれた場合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び第1ミラーから成る第1ミラーユニット15の速度vによる読み取り動作と、V字状に位置した第2ミラー及び第3ミラーから成る第2ミラーユニット16の同方向への速度v/2による移動によって読み取られる。
読み取られた画像は、投影レンズ17を通してラインセンサである撮像素子CCDの受光面に結像される。撮像素子CCD上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号(輝度信号)に光電変換されたのちA/D変換を行い、画像処理部Bにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メモリに記憶される。
画像形成部Cでは、画像形成ユニットとして、像担持体であるドラム状の感光体21と、その外周に、該感光体21を帯電させる帯電手段(帯電工程)22、帯電した感光体の表面電位を検出する電位検出手段220、現像手段(現像工程)23、転写手段(転写工程)である転写搬送ベルト装置45、前記感光体21のクリーニング装置(クリーニング工程)26及び光除電手段(光除電工程)としてのPCL(プレチャージランプ)27が各々動作順に配置されている。また、現像手段23の下流側には感光体21上に現像されたパッチ像の反射濃度を測定する反射濃度検出手段222が設けられている。感光体21には、本発明に係わる有機感光体を使用し、図示の時計方向に駆動回転される。
回転する感光体21へは帯電手段22による一様帯電がなされた後、像露光手段(像露光工程)30としての露光光学系により画像処理部Bのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が行われる。書き込み手段である像露光手段30としての露光光学系は図示しないレーザダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー31、fθレンズ34、シリンドリカルレンズ35を経て反射ミラー32により光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体21に対してAoの位置において像露光が行われ、感光体21の回転(副走査)によって静電潜像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対して露光を行い静電潜像を形成する。
本発明の画像形成装置においては、感光体上に静電潜像を形成するに際し、発振波長が350〜500nmの半導体レーザ又は発光ダイオードを像露光光源として用いる。これらの像露光光源を用いて、書込みの主査方向の露光ドット径を10〜50μmに絞り込み、有機感光体上にデジタル露光を行うことにより、600dpi(dpi:2.54cm当たりのドット数)以上から2500dpiの高解像度の電子写真画像をうることができる。
前記露光ドット径とは該露光ビームの強度がピーク強度の1/e以上の領域の主走査方向にそった露光ビームの長さ(Ld:長さが最大位置で測定する)を云う。
用いられる光ビームとしては半導体レーザを用いた走査光学系及びLEDの固体スキャナー等があり、光強度分布についてもガウス分布及びローレンツ分布等があるがそれぞれのピーク強度の1/e以上の領域を本発明に係わる露光ドット径とする。
感光体21上の静電潜像は現像手段23によって反転現像が行われ、感光体21の表面に可視像のトナー像が形成される。本発明の画像形成方法では、該現像手段に酸化防止剤を含有するトナーを用いられる現像剤が用いられる。
転写紙搬送部Dでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズの転写紙Pが収納された転写紙収納手段としての給紙ユニット41(A)、41(B)、41(C)が設けられ、また側方には手差し給紙を行う手差し給紙ユニット42が設けられていて、それらの何れかから選択された転写紙Pは案内ローラ43によって搬送路40に沿って給紙され、給紙される転写紙Pの傾きと偏りの修正を行う対の給紙レジストローラ44によって転写紙Pは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、搬送路40、転写前ローラ43a、給紙経路46及び進入ガイド板47に案内され、感光体21上のトナー画像が転写位置Boにおいて転写極24及び分離極25、爪分離手段250等によって、転写紙P上に転写され、該転写紙Pも感光体から分離され、その後、転写紙Pは転写搬送ベルト装置45の転写搬送ベルト454に載置搬送され、転写搬送ベルト装置45により定着手段50に搬送される。
定着手段50は定着ローラ51と加圧ローラ52とを有しており、転写紙Pを定着ローラ51と加圧ローラ52との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナーを定着させる。トナー画像の定着を終えた転写紙Pは排紙トレイ64上に排出される。
以上は転写紙の片側への画像形成を行う状態を説明したものであるが、両面複写の場合は排紙切換部材170が切り替わり、転写紙案内部177が開放され、転写紙Pは破線矢印の方向に搬送される。
更に、搬送機構178により転写紙Pは下方に搬送され、転写紙反転部179によりスイッチバックさせられ、転写紙Pの後端部は先端部となって両面複写用給紙ユニット130内に搬送される。
転写紙Pは両面複写用給紙ユニット130に設けられた搬送ガイド131を給紙方向に移動し、給紙ローラ132で転写紙Pを再給紙し、転写紙Pを搬送路40に案内する。
再び、上述したように感光体21方向に転写紙Pを搬送し、転写紙Pの裏面にトナー画像を転写し、定着手段50で定着した後、排紙トレイ64に排紙する。
本発明の画像形成装置としては、上述の感光体と、現像器、クリーニング器等の構成要素をプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このユニットを装置本体に対して着脱自在に構成しても良い。又、帯電器、像露光器、現像器、転写又は分離器、及びクリーニング器の少なくとも1つを感光体とともに一体に支持してプロセスカートリッジを形成し、装置本体に着脱自在の単一ユニットとし、装置本体のレールなどの案内手段を用いて着脱自在の構成としても良い。
図2は、本願発明の一実施の形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。
このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、4組の画像形成部(画像形成ユニット)10Y、10M、10C、10Bkと、無端ベルト状中間転写体ユニット7と、給紙搬送手段21及び定着手段24とから成る。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1Yの周囲に配置された帯電手段(帯電工程)2Y、露光手段(露光工程)3Y、現像手段(現像工程)4Y、一次転写手段(一次転写工程)としての一次転写ローラ5Y、クリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1M、帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写手段としての一次転写ローラ5M、クリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1C、帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写手段としての一次転写ローラ5C、クリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する画像形成部10Bkは、第1の像担持体としてのドラム状の感光体1Bk、帯電手段2Bk、露光手段3Bk、現像手段4Bk、一次転写手段としての一次転写ローラ5Bk、クリーニング手段6Bkを有する。
前記4組の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkは、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkを中心に、回転する帯電手段2Y、2M、2C、2Bkと、像露光手段3Y、3M、3C、3Bkと、回転する現像手段4Y、4M、4C、4Bk、及び、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkをクリーニングするクリーニング手段6Y、6M、6C、6Bkより構成されている。
前記画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkは、感光体1Y、1M、1C、1Bkにそれぞれ形成するトナー画像の色が異なるだけで、同じ構成であり、画像形成ユニット10Yを例にして詳細に説明する。
画像形成ユニット10Yは、像形成体である感光体ドラム1Yの周囲に、帯電手段2Y(以下、単に帯電手段2Y、あるいは、帯電器2Yという)、露光手段3Y、現像手段4Y、クリーニング手段6Y(以下、単にクリーニング手段6Y、あるいは、クリーニングブレード6Yという)を配置し、感光体ドラム1Y上にイエロー(Y)のトナー画像を形成するものである。また、本実施の形態においては、この画像形成ユニット10Yのうち、少なくとも感光体ドラム1Y、帯電手段2Y、現像手段4Y、クリーニング手段6Yを一体化するように設けている。
帯電手段2Yは、感光体ドラム1Yに対して一様な電位を与える手段であって、本実施の形態においては、感光体ドラム1Yにコロナ放電型の帯電器2Yが用いられている。
像露光手段3Yは、帯電器2Yによって一様な電位を与えられた感光体ドラム1Y上に、画像信号(イエロー)に基づいて露光を行い、イエローの画像に対応する静電潜像を形成する手段であって、この露光手段3Yとしては、感光体ドラム1Yの軸方向にアレイ状に発光素子を配列したLEDと結像素子(商品名;セルフォックレンズ)とから構成されるもの、あるいは、レーザ光学系などが用いられる。
本発明の画像形成装置としては、上述の感光体と、現像器、クリーニング器等の構成要素をプロセスカートリッジ(画像形成ユニット)として一体に結合して構成し、この画像形成ユニットを装置本体に対して着脱自在に構成しても良い。又、帯電器、像露光器、現像器、転写又は分離器、及びクリーニング器の少なくとも1つを感光体とともに一体に支持してプロセスカートリッジ(画像形成ユニット)を形成し、装置本体に着脱自在の単一画像形成ユニットとし、装置本体のレールなどの案内手段を用いて着脱自在の構成としても良い。
無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の第2の像担持体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Bkより形成された各色の画像は、一次転写手段としての一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された転写材(定着された最終画像を担持する支持体:例えば普通紙、透明シート等)としての転写材Pは、給紙手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A、22B、22C、22D、レジストローラ23を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ5bに搬送され、転写材P上に二次転写してカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された転写材Pは、定着手段24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。ここで、中間転写体や転写材等の感光体上に形成されたトナー画像の転写支持体を総称して転写媒体と云う。
一方、二次転写手段としての二次転写ローラ5bにより転写材Pにカラー画像を転写した後、転写材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6bにより残留トナーが除去される。
画像形成処理中、一次転写ローラ5Bkは常時、感光体1Bkに当接している。他の一次転写ローラ5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに当接する。
二次転写ローラ5bは、ここを転写材Pが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状中間転写体70に当接する。
また、装置本体Aから筐体8を支持レール82L、82Rを介して引き出し可能にしてある。
筐体8は、画像形成部10Y、10M、10C、10Bkと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とから成る。
画像形成部10Y、10M、10C、10Bkは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y、1M、1C、1Bkの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット7が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット7は、ローラ71、72、73、74を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体70、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Bk、及びクリーニング手段6bとから成る。
次に図3は本願発明の他の一実施形態を示すカラー画像形成装置(少なくとも有機感光体の周辺に帯電手段、露光手段、複数の現像手段、転写手段、クリーニング手段及び中間転写体を有する複写機あるいはレーザビームプリンタ)の構成断面図である。ベルト状の中間転写体70は中程度の抵抗の弾性体を使用している。
1は像形成体として繰り返し使用される回転ドラム型の感光体であり、矢示の反時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。
感光体1は回転過程で、帯電手段(帯電工程)2により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の像露光手段(像露光工程)3により画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームによる走査露光光等による画像露光を受けることにより目的のカラー画像のイエロー(Y)の色成分像(色情報)に対応した静電潜像が形成される。
次いで、その静電潜像がイエロー(Y)の現像手段:現像工程(イエロー色現像器)4Yにより第1色であるイエロートナーにより現像される。この時第2〜第4の現像手段(マゼンタ色現像器、シアン色現像器、ブラック色現像器)4M、4C、4Bkの各現像器は作動オフになっていて感光体1には作用せず、上記第1色目のイエロートナー画像は上記第2〜第4の現像器により影響を受けない。
中間転写体70はローラ79a、79b、79c、79d、79eで張架されて時計方向に感光体1と同じ周速度をもって回転駆動されている。
感光体1上に形成担持された上記第1色目のイエロートナー画像が、感光体1と中間転写体70とのニップ部を通過する過程で、1次転写ローラ5aから中間転写体70に印加される1次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写体70の外周面に順次中間転写(1次転写)されていく。
中間転写体70に対応する第1色のイエロートナー画像の転写を終えた感光体1の表面は、クリーニング装置6aにより清掃される。
以下、同様に第2色のマゼンタトナー画像、第3色のシアントナー画像、第4色のクロ(ブラック)トナー画像が順次中間転写体70上に重ね合わせて転写され、目的のカラー画像に対応した重ね合わせカラートナー画像が形成される。
2次転写ローラ5bで、2次転写対向ローラ79bに対応し平行に軸受させて中間転写体70の下面部に離間可能な状態に配設してある。
感光体1から中間転写体70への第1〜第4色のトナー画像の順次重畳転写のための1次転写バイアスはトナーとは逆極性で、バイアス電源から印加される。その印加電圧は、例えば+100V〜+2kVの範囲である。
感光体1から中間転写体70への第1〜第3色のトナー画像の1次転写工程において、2次転写ローラ5b及び中間転写体クリーニング手段6bは中間転写体70から離間することも可能である。
ベルト状の中間転写体70上に転写された重ね合わせカラートナー画像の第2の画像担持体である転写材Pへの転写は、2次転写ローラ5bが中間転写体70のベルトに当接されると共に、対の給紙レジストローラ23から転写紙ガイドを通って、中間転写体70のベルトに2次転写ローラ5bとの当接ニップに所定のタイミングで転写材Pが給送される。2次転写バイアスがバイアス電源から2次転写ローラ5bに印加される。この2次転写バイアスにより中間転写体70から第2の画像担持体である転写材Pへ重ね合わせカラートナー画像が転写(2次転写)される。トナー画像の転写を受けた転写材Pは定着手段24へ導入され加熱定着される。
本発明の画像形成装置は電子写真複写機、レーザプリンター、LEDプリンター及び液晶シャッター式プリンター等の電子写真装置一般に適応するが、更に、電子写真技術を応用したディスプレー、記録、軽印刷、製版及びファクシミリ等の装置にも幅広く適用することができる。
以下、実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明の様態はこれに限定されない。尚、下記文中「部」とは「質量部」を表す。
感光体1の作製
下記の様に感光体1を作製した。
円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し、表面粗さRz=1.5(μm)の導電性支持体を用意した。
〈中間層〉
下記組成の中間層塗布液を作製した。
ポリアミド樹脂X1010(ダイセルデグサ株式会社製) 1部
20化チタンSMT500SAS(テイカ社製) 1.1部
エタノール 20部
分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行った。
上記塗布液を用いて前記支持体上に、110℃で20分乾燥後の膜厚2μmとなるよう浸漬塗布法で塗布した。
〈電荷発生層〉
電荷発生物質:チタニルフタロシアニン顔料(Cu−Kα特性X線回折スペクトル測定で少なくとも27.3°の位置に最大回折ピークを有するチタニルフタロシアニン顔料)
20部
ポリビニルブチラール樹脂(#6000−C:電気化学工業社製) 10部
酢酸t−ブチル 700部
4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン 300部
を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を前記中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
〈電荷輸送層〉
電荷輸送物質:CTM(下記化合物A) 150部
バインダー:ポリカーボネート(Z300:三菱ガス化学社製) 300部
酸化防止剤(Irganox1010:チバ・ジャパン社製) 6部
トルエン/テトラヒドロフラン=1/9体積% 2000部
シリコンオイル(KF−54:信越化学社製) 1部
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を用いて、110℃で60分乾燥後膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
Figure 0005540779
〈保護層〉
正孔輸送性化合物で表面処理された酸化チタン粒子
(同一質量のS−15で表面処理された数平均一次粒径6nmの酸化チタン粒子)
100部
硬化性化合物(例示化合物Mc−31) 100部
イソプロピルアルコール 500部
上記成分をサンドミルを用いて10時間分散した後、
重合開始剤1−6 30部
を加え、遮光下で混合攪拌して溶解し保護層塗布液を作製した(保存中は遮光)。該塗布液を先に電荷輸送層まで作製した感光体上に円形スライドホッパー塗布機を用いて、保護層を塗布した。塗布後、室温で20分乾燥後(溶媒乾燥工程)、メタルハライドランプ(500W)を用いて100mmの位置で感光体を回転させながら1分間照射して(紫外線硬化工程)、膜厚3μmの保護層を得た。
感光体2〜13の作製
感光体1の保護層に使用する材料、硬化条件を表1の一覧表のように変更した以外は、同様にして感光体2〜13を作製した。
硬化条件(光):メタルハライドランプ(500W)より100mmの位置で感光体を回転させながら1分間照射して膜厚3μmの保護層を得た。
硬化条件(熱):140℃で30分間加熱し膜厚3μmの保護層を得た。
感光体14(保護層のバインダーにポリカーボネートを用いた)
感光体1の作製において、保護層を下記のようにして形成した以外は、感光体1と同様にして感光体14を作製した。
〈保護層〉
正孔輸送性化合物で表面処理された酸化チタン粒子
(同一質量のS−15で表面処理された数平均一次粒径6nmの酸化チタン粒子)
100部
バインダー(下記構造のポリカーボネート:重量平均分子量2万) 100部
イソプロピルアルコール 500部
上記成分をサンドミルを用いて10時間分散して保護層塗布液を作製した。該塗布液を先に電荷輸送層まで作製した感光体上に円形スライドホッパー塗布機を用いて、保護層を塗布した。塗布後、100℃で50分乾燥し、膜厚3μmの保護層を得た。
Figure 0005540779
Figure 0005540779
酸化防止剤の外添剤添加用のトナー及び該トナーを用いた現像剤を作製した。
(ラテックス調製)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を付けた5000mlのセパラブルフラスコに予めアニオン系活性剤(ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム:SDS)7.08gをイオン交換水(2760g)に溶解させた溶液を添加する。窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しつつ、内温を80℃に昇温させた。一方で例示化合物19)72.0gをスチレン115.1g、n−ブチルアクリレート42.0g、メタクリル酸10.9gからなる単量体に加え、80℃に加温し溶解させ、単量体溶液を作製した。
ここで循環経路を有する機械式分散機により上記の加熱溶液を混合分散させ、均一な分散粒子径を有する乳化粒子を作製した。ついで、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)0.84gをイオン交換水200gに溶解させた溶液を添加し80℃にて3時間加熱、撹拌することでラテックス粒子を作製した。
引き続いて更に重合開始剤(KPS)7.73gをイオン交換水240mlに溶解させた溶液を添加し、15分後、80℃でスチレン383.6g、n−ブチルアクリレート140.0g、メタクリル酸36.4g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル14.0gの混合液を120分かけて滴下した。滴下終了後60分加熱撹拌させた後40℃まで冷却しラテックス粒子を得た。このラテックス粒子をラテックス1とする。
(トナー調製例)
トナーBk(黒)の製造
n−ドデシル硫酸ナトリウム9.2gをイオン交換水160mlに撹拌溶解する。この液に、撹拌下、リーガル330R(キャボット社製カーボンブラック)20gを徐々に加え、ついで、クレアミックスを用いて分散した。大塚電子社製の電気泳動光散乱光度計ELS−800を用いて、上記分散液の粒径を測定した結果、重量平均径で112nmであった。この分散液を「着色剤分散液1」とする。
前述の「ラテックス1」1250gとイオン交換水2000ml及び「着色剤分散液1」を、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を付けた5リットルの四つ口フラスコに入れ撹拌する。30℃に調整した後、この溶液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加え、pHを10.0に調整した。
ついで、塩化マグネシウム6水和物52.6gをイオン交換水72mlに溶解した水溶液を撹拌下、30℃にて5分間で添加した。その後、2分間放置した後に、昇温を開始し、液温度90℃まで5分で昇温する(昇温速度:12℃/分)。その状態で粒径をコールターカウンターTA−IIにて測定し、体積基準のメジアン径(Dv50)が6.2μmになった時点で塩化ナトリウム115gをイオン交換水700mlに溶解した水溶液を添加し粒子成長を停止させ、さらに継続して液温度85℃±2℃にて、8時間加熱撹拌し、塩析/融着させる。
その後、6℃/minの条件で30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを2.0に調整し撹拌を停止した。生成した着色粒子を下記条件で濾過/洗浄し、その後、40℃の温風で乾燥し、着色粒子を得た。このものを「トナーBk」とする。トナーBkの体積基準のメジアン径(Dv50)は6.5μmであった。
トナーY、トナーM、トナーCの製造
トナーBkの製造において、リーガル330Rの代わりにC.I.ピグメントイエロー185を使用した以外同様にしてトナーYを得た。トナーYの体積基準のメジアン径(Dv50)は6.6μmであった。
トナーBkの製造において、リーガル330Rの代わりにC.I.ピグメントレッド122を使用した以外同様にしてトナーMを得た。トナーMの体積基準のメジアン径(Dv50)は6.6μmであった。
トナーBkの製造において、リーガル330Rの代わりにC.I.ピグメントブルー15:3を使用した以外同様にしてトナーCを得た。トナーCの体積基準のメジアン径(Dv50)は6.7μmであった。
次いで、トナーBk、トナーY、トナーM、トナーCに下記に記す外添剤処理を施し、トナーBk−1〜トナーBk−6、トナーY−1、トナーM−1、トナーC−1の外添剤処理トナーを作製した。
〔外添剤処理〕
トナーBk−1の作製
トナーBkを構成するトナー粒子100部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1部となる割合で添加すると共に、疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)を1.2部となる割合で添加し、更に、酸化防止剤(AO−1)を0.1部となるように添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合し、その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去し、トナーBk−1を作製した。
トナーBk−2の作製
トナーBk−1の作製において、酸化防止剤をAO−3に変更した以外はトナーBk−1と同様の外添剤処理を行い、トナーBk−2を調整した。
トナーBk−3の作製
トナーBk−1の作製において、酸化防止剤のAO−1の添加量を0.05質量%に変更した以外はトナーBk−1と同様の外添剤処理を行い、トナーBk−3を調整した。
トナーBk−4の作製
トナーBk−1の作製において、酸化防止剤をAO−6に変更し、添加量を0.2部に変更した以外はトナーBk−1と同様の外添剤処理を行い、トナーBk−4を調整した。
トナーBk−5の作製
トナーBk−1の作製において、酸化防止剤をAO−6に変更し、添加量を2.0部に変更した以外はトナーBk−1と同様の外添剤処理を行い、トナーBk−5を調整した。
トナーBk−6の作製
トナーBk−1の作製において、酸化防止剤をAO−8に変更し、添加量を0.4部に変更した以外はトナーBk−1と同様の外添剤処理を行い、トナーBk−6を調整した。
トナーBk−7の作製
トナーBk−1の作製において、酸化防止剤をAO−15に変更した以外はトナーBk−1と同様の外添剤処理を行い、トナーBk−7を調整した。
トナーBk−8の作製
トナーBk−1の作製において、酸化防止剤をAO−18に変更し、添加量を0.5部にした以外はトナーBk−1と同様の外添剤処理を行い、トナーBk−5を調整した。
トナーBk−9の作製
トナーBk−1の作製において、酸化防止剤をアスコルビン酸に変更し、添加量を0.4部に変更した以外はトナーBk−1と同様の外添剤処理を行い、トナーBk−9を調整した。
トナーBk−10の作製
トナーBk−1の作製において、酸化防止剤をトコフェロールに変更し、添加量を0.4部に変更した以外はトナーBk−1と同様の外添剤処理を行い、トナーBk−10を調整した。
トナーBk−11の作製(比較用トナー)
トナーBk−1の作製において、酸化防止剤を除いた以外は同様の外添剤処理を行い、トナーBk−11を調整した。
トナーY−1の作製
トナーYを構成するトナー粒子100部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1部となる割合で添加すると共に、疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)を1.2部となる割合で添加し、更に、酸化防止剤(AO−1)を0.1部となるように添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合し、その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去し、トナーY−1を作製した。
トナーM−1の作製
トナーMを構成するトナー粒子100部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1部となる割合で添加すると共に、疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)を1.2部となる割合で添加し、更に、酸化防止剤(AO−1)を0.1部となるように添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合し、その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去し、トナーM−1を作製した。
トナーC−1の作製
トナーCを構成するトナー粒子100部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1部となる割合で添加すると共に、疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)を1.2部となる割合で添加し、更に、酸化防止剤(AO−1)を0.1部となるように添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合し、その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去し、トナーC−1を作製した。
トナーY−2の作製
トナーY−1の作製において、酸化防止剤(AO−1)を除去した以外は同様にしてトナーY−2を作製した。
トナーM−2の作製
トナーM−1の作製において、酸化防止剤(AO−1)を除去した以外は同様にしてトナーM−2を作製した。
トナーC−2の作製
トナーC−1の作製において、酸化防止剤(AO−1)を除去した以外は同様にしてトナーC−2を作製した。
尚、トナーの体積基準のメジアン径(Dv50)については、外添剤処理前後のトナーで、その値に実質的な差異は無いことを確認した。
表2に上記各トナーの外添剤処理をまとめて表示した。
Figure 0005540779
〔現像剤の製造〕
前記トナーBk−1〜トナーBk−11、トナーY−1、トナーM−1、トナーC−1、トナーY−2、トナーM−2、トナーC−2の各々6部と、スチレン−メタクリレート共重合体で被覆した体積基準のメジアン径(Dv50)が45μmフェライトキャリア100部とを混合することにより、評価用の現像剤Bk−1〜現像剤Bk−11、現像剤Y−1、現像剤M−1、現像剤C−1、現像剤Y−2、現像剤M−2、現像剤C−2を製造した。
〔評価〕
以上のようにして得た感光体及び現像剤を表3のように組み合わせ(組み合わせNo.1〜20)基本的に、図2の構成を有する市販のフルカラー複合機bizhub PRO C6500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株)製;600dpi、780nmの半導体レーザの露光光を使用)を用いて評価した。尚、上記フルカラー複合機は画像形成ユニットを4組有しているので、それぞれの画像形成ユニットの感光体を同一種類の感光体(例えば、感光体1の場合は、4本の感光体1を用意して)で統一して、評価を行った。各評価は、30℃80%RHの条件で、YMCBk各色印字率2.5%のA4画像を中性紙のA4紙に50万枚の画出し耐刷試験を行い、その後、下記の個別の環境条件下で評価した。
カブリ(白黒画像で評価)
前記環境条件30℃、80%RHでの50万枚の画出し耐刷試験後に評価した。カブリ濃度はべた白画像をマクベス社製RD−918を使用し反射濃度で測定した。該反射濃度は相対濃度(印刷していないA4紙の濃度を0.000とする)で評価した。
◎:濃度が0.010未満(良好)
○:濃度が0.010以上、0.020以下(実用上問題ないレベル)
×:濃度が0.020より高い(実用上問題となるレベル)。
(画像ボケ)
環境条件30℃、80%RHでの50万枚の画出し耐刷試験後に、直ぐに実機の主電源を停止した。停止12時間後に電源を入れ画出し可能状態になった後、直ちにA3中性紙全面にハーフトーン画像(マクベス濃度計で相対反射濃度0.4)とA3全面の6dot格子画像を印字した。印字画像の状態を観察し以下の評価を行った。
◎:ハーフトーン、格子画像とも画像ボケ発生なし(良好)
○:ハーフトーン画像のみに感光体長軸方向の薄い帯状濃度低下が認められる(実用上問題なし)
×:画像ボケによる格子画像の欠損もしくは線幅の細りが発生(実用上問題有り)。
(カラー画像の評価)
環境条件を30℃、80%RHでの50万枚の画出し耐刷試験後に、20℃、50%RHの環境条件下に1時間放置し、前記フルカラー複合機bizhub PRO C6500の4組の画像形成ユニットを作動させ、人物顔写真を含むハーフトーン画像をA4紙に印刷し、下記の基準で評価した。
◎:ハーフトーンのカラー画像がなめらかに再現され、目立つ画像ボケや画像ムラの発生が見あたらない(良好)
○:ハーフトーンのカラー画像に部分的に濃度が薄い画像ボケ或いは画像ムラが発生しているが、目立たず、全体として、なめらかに再現されている(実用上問題なし)
×:ハーフトーンのカラー画像に、はっきりした画像ボケあるいは画像ムラが発生ししている(実用上問題有り)。
(感光体の減耗量)
前記環境条件30℃、80%RHでの50万枚の画出し耐刷試験の前後の膜厚差で評価した。感光層の膜厚は均一膜厚部分(感光体の両端は膜厚が不均一になりやすいので、少なくとの両端3cmは除く)をランダムに10箇所測定し、その平均値を感光層の膜厚とする。膜厚測定器は渦電流方式の膜厚測定器EDDY560C(HELMUT FISCHER GMBTE CO社製)を用いて行い、耐刷試験前後の感光層膜厚の差を膜厚減耗量とする。
◎:減耗量が0.7μm以下(良好)
○:減耗量が0.8μm〜2μm(実用上問題なし)
×:減耗量が2μmより大きい(実用上問題有り)
評価結果を下記表3にまとめた。
Figure 0005540779
表3から明らかなように、本願発明内の組み合わせNo.感光体1〜18は、各評価項目において、実用性あり以上の結果が得られているが、感光体の保護層が本願発明外の組み合わせNo.19、及びトナーの外添剤に酸化防止剤を含有していない組み合わせNo.20では何れかの評価項目において、実用性に問題がある結果となっている。
感光体21の作製
感光体1の作製において、保護層を下記の保護層に変更した以外は同様にして感光体21を作製した。
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン59gとジメトキシシラン32gをエタノール35gに溶解し均一な溶液とした。これにジヒドロキシメチルトリフェニルアミン(下記T−1)26gおよび酸化防止剤(酸化防止剤AO−1)1g、アルミキレート(アルミキレートA(W):川研ケミカル社製)1gを加えて混合し、この溶液を乾燥膜厚3μmのシロキサン系樹脂層の保護層として前記感光体1の電荷輸送層上に塗布し、120℃にて1時間の加熱硬化を行い感光体21を作製した。
Figure 0005540779
該感光体21をBk−1、トナーY−1、トナーM−1、トナーC−1と組み合わせ(組み合わせNo.21)、組み合わせNo.1と同様に評価を行なった。評価結果を下記表4に示す。
Figure 0005540779
表4から明らかなように、感光体が縮合反応で形成されたシロキサン系樹脂層の保護層の感光体でも、本願発明の効果が顕著に表れている。
感光体22の作製
感光体1の作製において、保護層を下記の保護層に変更した以外は同様にして感光体22を作製した。
ビスヒドロキシエチルテレフタレートにε−カプロラクトンを開環重合して得られる数平均分子量800のポリオール228部、1,4−ブタンジオール8.1部、トリメチロールプロパン15.0部、シクロヘキサノン1012.8部、ジブチルチンジオクトエート0.034部を仕込み均一に混合溶解した後4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート160部、ジメトキシシラン表面処理の酸化チタン20部を混合し、分散した後、この溶液を乾燥膜厚3μmのポリウレタン系樹脂層の保護層として前記感光体1の電荷輸送層上に塗布し、120℃にて3時間の加熱硬化を行い感光体22を作製した。
該感光体22をBk−1、トナーY−1、トナーM−1、トナーC−1と組み合わせ(組み合わせNo.22)、組み合わせNo.1と同様に評価を行った。評価結果を下記表5に示す。
Figure 0005540779
表5から明らかなように、感光体が縮合反応で形成されたポリウレタン系樹脂層の保護層の感光体でも、本願発明の効果が顕著に表れている。
次に、酸化防止剤をトナーに内添したトナー及び該トナーを用いた現像剤を作製した。
トナーBkN(黒)の製造
n−ドデシル硫酸ナトリウム9.2gをイオン交換水160mlに撹拌溶解する。この液に、撹拌下、リーガル330R(キャボット社製カーボンブラック)20g及び酸化防止剤(AO−1)2gを徐々に加え、ついで、クレアミックスを用いて分散した。大塚電子社製の電気泳動光散乱光度計ELS−800を用いて、上記分散液の粒径を測定した結果、重量平均径で112nmであった。この分散液を「着色剤分散液2」とする。
前述の「ラテックス1」1250gとイオン交換水2000ml及び「着色剤分散液2」を、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を付けた5リットルの四つ口フラスコに入れ撹拌する。30℃に調整した後、この溶液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加え、pHを10.0に調整した。
ついで、塩化マグネシウム6水和物52.6gをイオン交換水72mlに溶解した水溶液を撹拌下、30℃にて5分間で添加した。その後、2分間放置した後に、昇温を開始し、液温度90℃まで5分で昇温する(昇温速度:12℃/分)。その状態で粒径をコールターカウンターTA−IIにて測定し、体積基準のメジアン径(Dv50)が4.7μmになった時点で塩化ナトリウム115gをイオン交換水700mlに溶解した水溶液を添加し粒子成長を停止させ、さらに継続して液温度85℃±2℃にて、8時間加熱撹拌し、塩析/融着させる。
その後、6℃/minの条件で30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを2.0に調整し撹拌を停止した。生成した着色粒子を下記条件で濾過/洗浄し、その後、40℃の温風で乾燥し、着色粒子を得た。このものを「トナーBkN」とする。トナーBkNの体積基準のメジアン径(Dv50)は5.2μmであった。
トナーYN、トナーMN、トナーCNの製造
トナーBkNの製造において、リーガル330Rの代わりにC.I.ピグメントイエロー185を使用した以外同様にしてトナーYNを得た。トナーYNの体積基準のメジアン径(Dv50)は5.3μmであった。
トナーBkNの製造において、リーガル330Rの代わりにC.I.ピグメントレッド122を使用した以外同様にしてトナーMNを得た。トナーMNの体積基準のメジアン径(Dv50)は5.2μmであった。
トナーBkNの製造において、リーガル330Rの代わりにC.I.ピグメントブルー15:3を使用した以外同様にしてトナーCNを得た。トナーCNの体積基準のメジアン径(Dv50)は5.2μmであった。
次いで、トナーBkN、トナーYN、トナーMN、トナーCNに下記に記す外添剤処理を施し、トナーBkN−50、トナーYN−50、トナーMN−50、トナーCN−50の外添剤処理トナーを作製した。
〔外添剤処理〕
トナーBkN−50の作製
トナーBkNを構成するトナー粒子100部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1部となる割合で添加すると共に、疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)を1.2部となる割合で添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合し、その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去し、トナーBkN−50を作製した。
トナーYN−50の作製
トナーYNを構成するトナー粒子100部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1部となる割合で添加すると共に、疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)を1.2部となる割合で添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合し、その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去し、トナーYN−50を作製した。
トナーMN−50の作製
トナーMNを構成するトナー粒子100部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1部となる割合で添加すると共に、疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)を1.2部となる割合で添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合し、その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去し、トナーMN−50を作製した。
トナーCN−50の作製
トナーCNを構成するトナー粒子100部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1部となる割合で添加すると共に、疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)を1.2部となる割合で添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合し、その後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去し、トナーCN−50を作製した。
〔現像剤の製造〕
前記トナーBkN−50、トナーYN−50、トナーMN−50、トナーCN−50の各々6部と、スチレン−メタクリレート共重合体で被覆した体積基準のメジアン径(Dv50)が45μmフェライトキャリア100部とを混合することにより、評価用の現像剤BkN−50、現像剤YN−50、現像剤MN−50、現像剤CN−50を製造した。
上記現像剤BkN−50、現像剤YN−50、現像剤MN−50、現像剤CN−50を感光体1と組み合わせ(組み合わせNo.23)、組み合わせNo.1と同様に評価を行った。評価結果を下記表6に示す。
Figure 0005540779
表6から明らかなように、酸化防止剤がトナー粒子に内添されている場合でも、本願発明の効果は得られている。
10Y、10M、10C、10Bk 画像形成ユニット
1Y、1M、1C、1Bk 感光体
2Y、2M、2C、2Bk 帯電手段
3Y、3M、3C、3Bk 露光手段
4Y、4M、4C、4Bk 現像手段

Claims (3)

  1. 有機感光体上に帯電手段により帯電電位を付与し、帯電電位を付与された有機感光体上に露光手段により静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段によりトナー像に顕像化した後、該トナー像を転写手段により転写媒体に転写し、その後、有機感光体に残留するトナーをクリーニング手段により除去する画像形成方法において、
    該有機感光体が重合性官能基を有する化合物を重合して形成した保護層を有し、該保護層が表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子を含有し、かつ、
    前記現像手段が、外添剤として添加されている酸化防止剤を含有するトナーを含有することを特徴とする画像形成方法。
  2. 前記酸化防止剤がヒンダードフェノール化合物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. 有機感光体、該有機感光体を帯電する帯電手段、像露光により有機感光体上に静電潜像を形成する露光手段、該静電潜像をトナー像に顕像化する現像手段、該トナー像を転写媒体に転写する転写手段及び該転写後に有機感光体に残留するトナーを除去するクリーニング手段を有する画像形成装置において、
    該有機感光体が重合性官能基を有する化合物を重合して形成した保護層を有し、該保護層が表面処理基を有する連鎖重合性化合物で表面処理された金属酸化物粒子を含有し、かつ、
    前記現像手段が、外添剤として添加されている酸化防止剤を含有するトナーを含有することを特徴とする画像形成装置。
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