JP7388161B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Description
特許文献2には、シリコーンを含有した紫外線硬化性組成物をゴム製の弾性部材に含浸させて膨潤させた後、紫外線照射処理して、前記紫外線硬化性組成物を硬化させたクリーニングブレードが提案されている。
特許文献3には、弾性部材の当接部を含む部分にイソシアネート化合物、フッ素化合物、シリコーン化合物から選ばれる少なくとも1種が含浸され、かつ前記当接部を含む弾性部材の表面に、弾性部材よりも硬い表面層を設けたクリーニングブレードが提案されている。
特許文献4には、滑性粒子及びバインダー樹脂を含有する表面層を有するクリーニングブレードが提案されている。
特許文献7には、遊離する外添剤の制御によりフィルミングを抑制する提案がされている。
1)像担持体と、前記像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニングブレードとを有する画像形成装置であって、
前記クリーニングブレードは、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体の表面に付着したトナーを除去する弾性部材を備え、
前記弾性部材の、ナノインデンテーション法を用いて測定される1μNの荷重におけるマルテンス硬度HMが3~8N/mm2であり、
前記トナーは、トナー母体にシリカ粒子を含む外添剤が添加されてなり、
前記トナーは、超音波振動法に基づく遊離シリカ測定により計測されるシリカ粒子の遊離率Xsが40~75%であり、
前記遊離シリカの粒度分布測定により計測される体積粒径における70nm以上の個数割合R70が70~90個数%である
画像形成装置。
本発明の実施形態には、次の2)~7)も含まれるので、これらについても併せて説明する。
2)前記シリカ粒子は、体積平均粒径が異なる少なくとも2種類のシリカ粒子を含み、前記少なくとも2種類のシリカ粒子のうち、体積平均一次粒径が70nm~220nmであるシリカ粒子をシリカ粒子Aとし、体積平均一次粒径が15nm~50nmの範囲にあるシリカ粒子をシリカ粒子Bとし、前記シリカ粒子Aおよび前記シリカ粒子Bの前記トナー母体100質量部に対するそれぞれの添加量をMaおよびMbとしたとき、Maが1~4質量部であり、Mbが0.5~3質量部である上記1)に記載の画像形成装置。
3)前記クリーニングブレードの弾性部材のTanδピーク温度が5℃以下であることを特徴とする上記1)または2)に記載の画像形成装置。
4)前記クリーニングブレードの弾性部材の弾性仕事率が75~95%であることを特徴とする上記1)~3)のいずれかに記載の画像形成装置。
5)帯電部材として前記像担持体に接触する帯電部材を備えることを特徴とする上記1)~4)のいずれかに記載の画像形成装置。
6)前記帯電部材に交流電圧が印加されることを特徴とする上記1)~5)のいずれかに記載の画像形成装置。
7)像担持体上に残留するトナーをクリーニングブレードによって除去する工程を有する画像形成方法であって、
前記クリーニングブレードは、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体の表面に付着したトナーを除去する弾性部材を備え、
前記弾性部材の、ナノインデンテーション法を用いて測定される1μNの荷重におけるマルテンス硬度HMが3~8N/mm2であり、
前記トナーは、トナー母体にシリカ粒子を含む外添剤が添加されてなり、
前記トナーは、超音波振動法に基づく遊離シリカ測定により計測されるシリカ粒子の遊離率Xsが40~75%であり、
前記遊離シリカの粒度分布測定により計測される体積粒径における70nm以上の個数割合R70が70~90個数%である
画像形成方法。
前記個数割合R70が70個数%未満の場合、ブレードニップ部に突入する大粒径のシリカの割合が少ないことを示し、十分なダム層が形成されないため、像担持体とクリーニングブレード間のストレスを低減することができないため、ブレード欠けが発生し、小粒径なシリカのすり抜けが増加するため、フィルミングを引き起こす。前記個数割合R70が90個数%を超える場合、過剰に遊離した外添剤がブレードをすり抜け、フィルミングを引き起こす。
前記遊離率Xsおよび個数割合R70の測定方法の詳細は後述する。
前記個数割合R70は、70~80個数%が好ましい。
すなわち、外添剤に含まれるシリカ粒子は、体積平均粒径が異なる少なくとも2種類のシリカ粒子を含み、前記少なくとも2種類のシリカ粒子のうち、体積平均一次粒径が70nm~220nmであるシリカ粒子をシリカ粒子Aとし、体積平均一次粒径が15nm~50nmの範囲にあるシリカ粒子をシリカ粒子Bとし、前記シリカ粒子Aおよび前記シリカ粒子Bの前記トナー母体100質量部に対するそれぞれの添加量をMaおよびMbとしたとき、Maが1~4質量部であり、Mbが0.5~3質量部であることが好ましい。
前記シリカ粒子Bの体積平均一次粒径は、20nm~30nmであるのがさらに好ましい。
前記Maは2.0~3.0質量部がさらに好ましい。
前記Mbは1.0~2.0質量部がさらに好ましい。
クリーニングブレード(以下、単にブレードと言うことがある)のクリーニング性を向上させる手段には、像担持体とクリーニングブレードとの当接圧を高める方法がある。しかし、前記クリーニングブレードの当接圧を高めると、図1Aに示すように、像担持体123とクリーニングブレード62との摩擦力が高まり、クリーニングブレード62が像担持体123の移動方向に引っ張られて、クリーニングブレード62の先端稜線部62cがめくれてしまう。クリーニングブレード62の先端稜線部62cがめくれた状態でクリーニングをし続けると、図1Bに示すように、クリーニングブレード62のブレード先端面62aの先端稜線部62cから数μm離れた箇所に局所的な摩耗Xが生じてしまう。このような状態で更にクリーニングを続けると、この局所的な摩耗が大きくなり、最終的には図1Cに示すように、先端稜線部62cが摩耗、欠落してしまう。このように先端稜線部62cが欠落してしまうとトナーを正常にクリーニングできなくなり、クリーニング不良が発生する。なお、図1A~図1C中62bは、クリーニングブレードの下面である。
形状としては、例えば、平板状、短冊状、シート状、などが挙げられる。
大きさとしては、特に制限はなく、感光体の大きさに応じて適宜選択することができる。
材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、高弾性が得られやすい点から、ポリウレタンゴム、ポリウレタンエラストマーなどが好適である。
前記高分子量ポリオールとしては、例えば、アルキレングリコールと脂肪族二塩基酸との縮合体であるポリエステルポリオール;エチレンアジペートエステルポリオール、ブチレンアジペートエステルポリオール、ヘキシレンアジペートエステルポリオール、エチレンプロピレンアジペートエステルポリオール、エチレンブチレンアジペートエステルポリオール、エチレンネオペンチレンアジペートエステルポリオール等のアルキレングリコールとアジピン酸とのポリエステルポリオール等のポリエステル系ポリオール;カプロラクトンを開環重合して得られるポリカプロラクトンエステルポリオール等のポリカプロラクトン系ポリオール;ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、ポリ(オキシプロピレン)グリコール等のポリエーテル系ポリオール、などが挙げられる。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。
前記第三級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン等のトリアルキルアミン、N,N,N′,N′-テトラメチル-1,3-ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコール、エトキシル化アミン,エトキシル化ジアミン,ビス(ジエチルエタノールアミン)アジペート等のエステルアミン、トリエチレンジアミン(TEDA)、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン等のシクロヘキシルアミン誘導体、N-メチルモルホリン,N-(2-ヒドロキシプロピル)-ジメチルモルホリン等のモルホリン誘導体、N,N′-ジエチル-2-メチルピペラジン,N,N′-ビス-(2-ヒドロキシプロピル)-2-メチルピペラジン等のピペラジン誘導体等が挙げられる。また、有機錫化合物としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ(2-エチルヘキソエート)等のジアルキル錫化合物や、2-エチルカプロン酸第1錫、オレイン酸第1錫等が挙げられる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を併用してもよい。
-トナー母体-
前記トナー母体は、少なくとも結着樹脂及び離型剤を有機溶媒中に溶解乃至分散させ、得られた溶解乃至分散物を水相中に添加し、得られた分散液から前記有機溶媒を除去することにより得られることが好ましく、少なくとも結着樹脂前駆体及び離型剤を有機溶媒中に溶解乃至分散させ、得られた溶解乃至分散物を水相中に添加して前記結着樹脂前駆体を架橋乃至伸長反応させ、前記有機溶媒を除去することにより得られることがより好ましい。
前記非晶質ポリエステル樹脂は、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸成分とを用いて得られる。
なお、本発明において非晶質ポリエステル樹脂とは、上記のごとく、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸成分とを用いて得られるものを指し、ポリエステル樹脂を変性したもの、例えば、後述するプレポリマー、及びそのプレポリマーを架橋及び/又は伸長反応させて得られる樹脂は、前記非晶質ポリエステル樹脂には属さない。
結晶性ポリエステル樹脂は飽和脂肪族ジオールに由来する構成単位を有する。
飽和脂肪族ジオールとしては炭素数2~8の直鎖脂肪族ジオールを含有するアルコール成分を用いることが好ましい。
このことにより、前記結晶性ポリエステル樹脂が均一にトナー内部に微分散することが可能となり、前記結晶性ポリエステル樹脂のフィルミングを防止し、耐ストレス性を改良し、かつトナーの低温定着性が達成できる。
なお、本発明において結晶性ポリエステル樹脂とは、上記のごとく、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸成分とを用いて得られるものを指し、結晶性ポリエステル樹脂を変性したもの、例えば、後述するプレポリマー、及びそのプレポリマーを架橋及び/又は伸長反応させて得られる樹脂は、前記結晶性ポリエステル樹脂には属さない。
前記多価アルコール成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール、3価以上のアルコールが挙げられる。
前記ジオールとしては、例えば、飽和脂肪族ジオールが挙げられる。前記飽和脂肪族ジオールとしては、直鎖型飽和脂肪族ジオール、分岐型飽和脂肪族ジオールが挙げられるが、これらの中でも、直鎖型飽和脂肪族ジオールが好ましく、炭素数が2~8である直鎖型飽和脂肪族ジオールがより好ましい。前記飽和脂肪族ジオールが分岐型であると、前記結晶性ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が低下してしまうことがある。また、主鎖部分の炭素数が2未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合に、融解温度が高くなり、低温定着が困難となることがある。一方、炭素数が8を超えると、実用上の材料の入手が困難となる。炭素数としては8以下であることがより好ましい。
前記3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
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。
前記多価カルボン酸成分としては、セバシン酸を用いるが、目的に応じて他の2価のカルボン酸、3価以上のカルボン酸を併用することができる。
前記2価のカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸;などが挙げられ、さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられる。
また、多価カルボン酸成分としては、前記飽和脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸成分が含まれていてもよい。さらに、前記飽和脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸成分を含有してもよい。
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。
前記融点は、示差走査熱量計(DSC)測定におけるDSCチャートの吸熱ピーク値により測定することができる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、離型剤、着色剤、活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する重合体、活性水素基含有化合物、帯電制御剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などが挙げられる。
前記離型剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。
ロウ類及びワックス類の離型剤としては、例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス;などの天然ワックスが挙げられる。
さらに、12-ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド系化合物;低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ-n-ステアリルメタクリレート、ポリ-n-ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n-ステアリルアクリレート-エチルメタクリレートの共重合体等);側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子、などを用いてもよい。
これらの中でも、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどの炭化水素系ワックスが好ましい。
特に、炭化水素系ワックスは、前記ポリエステル樹脂Aとの相溶性がほとんど無く、互いに独立して機能することができるため、結晶性ポリエステル樹脂の結着樹脂としての軟化効果、離型剤のオフセット性を損なうことがないため、好ましい。
前記離型剤の融点が60℃以上であると、低温での離型剤の溶融が抑制され、トナーの耐熱保存性が向上する。前記離型剤の融点が95℃未満であると、定着時の加熱による離型剤の溶融が十分となり、充分なオフセット性が得られる。
前記着色剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばカーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボンなどが挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナー100質量部に対して、1質量部~15質量部が好ましく、3質量部~10質量部がより好ましい。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する重合体(「プレポリマー」と称することがある。)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリオール樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、これらの誘導体、などが挙げられる。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。
これらの中でも、溶融時の高流動性及び透明性の点で、ポリエステル樹脂が好ましい。
これらの中でも、イソシアネート基が好ましい。
前記活性水素基含有化合物は、前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する重合体が、水系媒体中で伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
これらの中でも、ジアミン、ジアミンと少量の三価以上のアミンとの混合物が好ましい。
前記アミノメルカプタンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン、などが挙げられる。
前記アミノ基をブロックしたものとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノ基を、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類でブロックすることにより得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物、などが挙げられる。
前記イソシアネート基を含有するポリエステル樹脂(以下、「イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー」と称することがある)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリオールとポリカルボン酸を重縮合することにより得られる活性水素基を有するポリエステル樹脂とポリイソシアネートとの反応生成物、などが挙げられる。
前記ポリオールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール、三価以上のアルコール、ジオールと三価以上のアルコールの混合物、などが挙げられる。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。
これらの中でも、ジオール、ジオールと少量の三価以上のアルコールとの混合物が好ましい。
これらの中でも、炭素数が2~12であるアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物と炭素数が2~12のアルキレングリコールとの混合物がより好ましい。
前記三価以上の脂肪族アルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、などが挙げられる。
前記三価以上のポリフェノール類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、などが挙げられる。
前記三価以上のポリフェノール類のアルキレンオキシド付加物としては、三価以上のポリフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの、などが挙げられる。
前記ジオールと前記三価以上のアルコールを混合して用いる場合、ジオールに対する三価以上のアルコールの質量比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01質量%~10質量%が好ましく、0.01質量%~1質量%がより好ましい。
前記ポリカルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジカルボン酸、三価以上のカルボン酸、ジカルボン酸と三価以上のカルボン酸の混合物、などが挙げられる。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。
これらの中でも、ジカルボン酸、ジカルボン酸と少量の三価以上のポリカルボン酸との混合物が好ましい。
前記二価のアルカン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。
前記二価のアルケン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが炭素数4~20の二価のアルケン酸が好ましい。前記炭素数4~20の二価のアルケン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、マレイン酸、フマル酸、などが挙げられる。
前記芳香族ジカルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数8~20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。前記炭素数8~20の芳香族ジカルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、などが挙げられる。
前記三価以上の芳香族カルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭素数9~20の三価以上の芳香族カルボン酸が好ましい。前記炭素数9~20の三価以上の芳香族カルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、などが挙げられる。
前記低級アルキルエステルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル、などが挙げられる。
前記ジカルボン酸と前記三価以上のカルボン酸とを混合して用いる場合、ジカルボン酸に対する三価以上のカルボン酸の質量比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01質量%~10質量%が好ましく、0.01質量%~1質量%がより好ましい。
前記含有量が、0.5質量%以上であると、耐高温オフセット性が向上し、トナーの耐熱保存性と低温定着性との両立が図れ、40質量%以下であると、低温定着性が向上する。
前記ポリイソシアネートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、イソシアヌレート類、これらをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたもの、などが挙げられる。
前記イソシアヌレート類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリス(イソシアナトアルキル)イソシアヌレート、トリス(イソシアナトシクロアルキル)イソシアヌレート、などが挙げられる。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。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP-51、含金属アゾ染料のボントロンS-34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE-82、サリチル酸系金属錯体のE-84、フェノール系縮合物のE-89(以上、オリエント化学工業株式会社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP-302、TP-415(以上、保土谷化学工業株式会社製)、LRA-901、ホウ素錯体であるLR-147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
前記流動性向上剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止可能なものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、等が挙げられる。前記シリカ、前記酸化チタンは、このような流動性向上剤により表面処理行い、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして使用するのが特に好ましい。
前記クリーニング性向上剤は、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するために前記トナーに添加されるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子、などが挙げられる。該ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01μm~1μmのものが好適である。
前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライトなどが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
また、前記トナーのDSC測定において昇温二回目に算出されるガラス転移温度(Tg2nd)は、20℃以上40℃未満であることが好ましい。前記Tg2ndが20℃以上であると、現像機内でのブロッキングや感光体へのフィルミングが防止され、40℃以下であると、低温定着性が向上する。
水酸基価は、JIS K0070-1966に準拠した方法を用いて測定することができる。
具体的には、まず、試料0.5gを100mLのメスフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬5mLを加える。次に、100±5℃の温浴中で1時間~2時間加熱した後、フラスコを温浴から取り出して放冷する。さらに、水を加えて振り動かして無水酢酸を分解する。次に、無水酢酸を完全に分解させるために、再びフラスコを温浴中で10分以上加熱して放冷した後、有機溶剤でフラスコの壁を十分に洗う。
さらに、電位差自動滴定装置DL-53 Titrator(メトラー・トレド社製)及び電極DG113-SC(メトラー・トレド社製)を用いて、23℃で水酸基価を測定し、解析ソフトLabX Light Version 1.00.000を用いて解析する。なお、装置の校正には、トルエン120mLとエタノール30mLの混合溶媒を用いる。
このとき、測定条件は、以下の通りである。
Stir
Speed[%] 25
Time[s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration[mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume[mL] 1.0
Wait time[s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set)[mV] 8.0
dV(min)[mL] 0.03
dV(max)[mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE[mV] 0.5
dt[s] 1.0
t(min)[s] 2.0
t(max)[s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
at maximum volume[mL] 10.0
at potential No
at slope No
after number EQPs Yes
n=1
comb.termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential1 No
Potential2 No
Stop for reevaluation No
具体的には、まず、試料0.5g(酢酸エチル可溶分では0.3g)をトルエン120mLに添加して、23℃で約10時間撹拌することにより溶解させる。次に、エタノール30mLを添加して試料溶液とする。なお、試料が溶解しない場合は、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の溶媒を用いる。さらに、電位差自動滴定装置DL-53 Titrator(メトラー・トレド社製)及び電極DG113-SC(メトラー・トレド社製)を用いて、23℃で酸価を測定し、解析ソフトLabX Light Version 1.00.000を用いて解析する。なお、装置の校正には、トルエン120mLとエタノール30mLの混合溶媒を用いる。
このとき、測定条件は、上記した水酸基価の場合と同様である。
本発明における融点、ガラス転移温度(Tg)は、例えば、DSCシステム(示差走査熱量計)(「DSC-60」、島津製作所社製)を用いて測定することができる。
具体的には、対象試料の融点、ガラス転移温度は、下記手順により測定できる。
まず、対象試料約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次いで、窒素雰囲気下、0℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱する。その後、150℃から降温速度10℃/minにて0℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱し、示差走査熱量計(「DSC-60」、島津製作所社製)を用いてDSC曲線を計測する。
得られるDSC曲線から、DSC-60システム中の解析プログラム『吸熱ショルダー温度』を用いて、一回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温一回目におけるガラス転移温度を求めることができる。また、『吸熱ショルダー温度』を用いて、二回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温二回目におけるガラス転移温度を求めることができる。
また、得られるDSC曲線から、DSC-60システム中の解析プログラム『吸熱ピーク温度』を用いて、一回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温一回目における融点を求めることができる。また、『吸熱ピーク温度』を用いて、二回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温二回目における融点を求めることができる。
また本発明では、各構成成分の二回目昇温時における融点、Tgを各対象試料の融点、Tgとする。
前記トナーの体積平均粒径(D4)と個数平均粒径(Dn)、その比(D4/Dn)は、例えば、コールターカウンターTA-II、コールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)等を用いて測定することができる。本発明ではコールターマルチサイザーIIを使用した。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100mL~150mL中に分散剤として界面活性剤(好ましくはポリオキシエチレンアルキルエーテル(非イオン性の界面活性剤))を0.1mL~5mL加える。ここで、電解水溶液とは1級塩化ナトリウムを用いて1質量%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON-II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2mg~20mg加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約1分間~3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径(D4)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上40.30μm未満の粒子を対象とする。
本発明におけるトナーは、トナー母体にシリカ粒子を含む外添剤が添加されてなる。
また、本発明におけるトナーは、上述のように、超音波振動法に基づく遊離シリカ測定により計測されるシリカ粒子の遊離率Xsが40~75%であり、前記遊離シリカの粒度分布測定により計測される体積粒径における70nm以上の個数割合R70が70~90個数%であることが必要であり、また、前記シリカ粒子は、体積平均粒径が異なる少なくとも2種類のシリカ粒子を含み、前記少なくとも2種類のシリカ粒子のうち、体積平均一次粒径が70nm~220nmであるシリカ粒子をシリカ粒子Aとし、体積平均一次粒径が15nm~50nmの範囲にあるシリカ粒子をシリカ粒子Bとし、前記シリカ粒子Aおよび前記シリカ粒子Bの前記トナー母体100質量部に対するそれぞれの添加量をMaおよびMbとしたとき、Maが1~4質量部であり、Mbが0.5~3質量部であることが好適である。
また、シリカ粒子のBET法による比表面積は、20m2/g~500m2/gであることが好ましい。
500mlビーカーに、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(第一工業製薬社製ノイゲンET-165)を10g、純水300mlを入れ、1時間超音波にかけて分散を行い分散液Aを得る。その後、2Lのメスフラスコに分散液Aを移しメスアップをし、1時間超音波にかけて溶かし、0.5%分散液Bを得る。0.5%分散液Bの50mlを110mlスクリュー管に注入し、さらにサンプルとなるトナーを3.75g加える。スクリュー管が分散液になじむまで、30~90分攪拌する。この時、できるだけ回転を小さくして泡が立たないようにし、十分にトナーが分散した液Cを得る。超音波ホモジナイザー(VCX750 SONICS社製、750ワット)にて、振動部を液Cに2.5cm進入させ、出力エネルギ―40%で、1分間振動させて、液Dを作成する。上記液Dを50ml遠沈管に入れ、2000回転にて2分間遠心分離を行い、上澄み液Eと沈殿物を得る。沈殿物を60mlの純水で洗い込みながらセパロートに注ぎ、吸引ろ過により洗浄水を除去する。ろ過後のサンプルを再度ミニカップに入れ、水60mlをメスシリンダーで計りミニカップに注ぎ入れ、スパチュラの柄で5回かき混ぜる。この時あまり激しくかき混ぜない。再度吸引ろ過により洗浄水を除去し、ろ紙上残ったトナーを回収し、40℃恒温槽で8時間乾燥させる。乾燥後得られたトナー3gを採取し、自動加圧成型機(T―BRB―3 2Maekawa社製)を使用して、荷重6.0t、加圧時間60secの条件で、直径 3mm、厚さ2mmのペレットを成形し、処理後サンプルトナーとする。
一方、処理を施していないトナーをサンプル初期トナーとし、該トナーを、上記と同様に自動加圧成型機を使用して、直径3mm、厚さ2mmのペレットを成形し、処理前サンプルトナーとする。
次いで、蛍光X線装置(ZSX―100e:理学電気社製)により、処理後サンプルトナーと処理前サンプルトナーについて定量分析を行い、それぞれのトナーの金属の部数(質量部)を測定する。金属の部数の算出に使用する検量線は、予めトナーに対して金属含有量を設定(例えば、0.1質量部、1質量部、1.8質量部)したトナーサンプルを作成し、蛍光X線装置で求めた定量分析の結果を参照する。
遊離シリカの遊離率を下記式(1)により算出する。
遊離率Xs=[{処理前サンプルトナー金属含有量(質量部)-処理後サンプルトナー金属含有量(質量部)}/処理前サンプルトナー金属含有量(質量部)]×100・・・(1)
〔式(1)中の金属はケイ素原子を示す。〕
前記上澄み液Eを、超微粒子粒度分布測定装置UPA―EX150(日機装株式会社製 )にて計測する。測定前に超音波ホモジナイザ―にて30秒間30Wにて分散を行う。測定時は、周辺環境:23℃/RH50%、溶媒屈折率:1.333、粒子屈折率:1.45、チャンネル数:52、測定時間:60秒、粒子形状:非球形、ロ―ディングインデックス:0.200~0.300となる条件で実施する。32チャンネルに表記される0.07μm以上の頻度の累計を個数割合R70(個数%)とする。
前記トナーの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記トナーは、少なくとも前記非晶質ポリエステル樹脂、前記結晶性ポリエステル樹脂、前記離型剤、及び前記着色剤を含む油相を水系媒体中で分散させることにより造粒されることが好ましい。
このような前記トナーの製造方法の一例としては、公知の溶解懸濁法が挙げられる。
また、前記トナーの製造方法の他の一例として、前記活性水素基含有化合物と該活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する重合体との伸長反応及び/又は架橋反応により生成するもの(以下、「接着性基材」と称することがある)を生成しながら、トナー母体を形成する方法を以下に示す。このような方法においては、水系媒体の調製、トナー材料を含有する油相の調製、トナー材料の乳化乃至分散、有機溶媒の除去等を行う。
前記水系媒体の調製は、例えば、樹脂粒子を水系媒体に分散させることにより行うことができる。前記樹脂粒子の水系媒体中の添加量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5質量%~10質量%が好ましい。前記樹脂粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、たとえば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイドなどが挙げられる。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、これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
これらの中でも、水が好ましい。
前記水と混和可能な溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セロソルブ類、低級ケトン類、などが挙げられる。前記アルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、などが挙げられる。前記低級ケトン類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、などが挙げられる。
前記トナー材料を含有する油相の調製は、有機溶媒中に、前記活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する重合体、前記結晶性ポリエステル樹脂、前記非晶質ポリエステル樹脂、前記離型剤、前記ハイブリッド樹脂、及び前記着色剤などを含むトナー材料を、溶解乃至分散させることにより行うことができる。
前記沸点が150℃未満の有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、などが挙げられる。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。
これらの中でも、酢酸エチル、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等が好ましく、酢酸エチルがより好ましい。
前記トナー材料の乳化乃至分散は、前記トナー材料を含有する油相を、前記水系媒体中に分散させることにより行うことができる。そして、前記トナー材料を乳化乃至分散させる際に、活性水素基含有化合物と活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する重合体を伸長反応及び/又は架橋反応させることにより、接着性基材が生成する。
前記反応時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10分間~40時間が好ましく、2時間~24時間がより好ましい。
前記反応温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0℃~150℃が好ましく、40℃~98℃がより好ましい。
これらの中でも、分散体(油滴)の粒子径を2μm~20μmに制御することができる点で、高速せん断式分散機が好ましい。
前記高速せん断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度等の条件は、目的に応じて適宜選択することができる。
前記回転数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1,000rpm~30,000rpmが好ましく、5,000rpm~20,000rpmがより好ましい。
前記分散時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、バッチ方式の場合、0.1分間~5分間が好ましい。
前記分散温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、加圧下において、0℃~150℃が好ましく、40℃~98℃がより好ましい。なお、一般に、前記分散温度が高温である方が分散は容易である。
前記水系媒体の使用量が、50質量部以上であると、前記トナー材料の分散状態が良好となり、所定の粒子径のトナー母体が得られ、2,000質量部以下であることにより、生産コストを抑制できる。
前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド、などが挙げられる。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。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
前記陰イオン界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α-オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル、などが挙げられる。
これらの中でも、フルオロアルキル基を有するものが好ましい。
前記触媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレート、などが挙げられる。
前記乳化スラリー等の分散液から有機溶媒を除去する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、反応系全体を徐々に昇温させて、油滴中の有機溶媒を蒸発させる方法、分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の有機溶媒を除去する方法、などが挙げられる。
前記有機溶媒が除去されると、トナー母体が形成される。トナー母体に対しては、洗浄、乾燥等を行うことができ、さらに分級等を行うことができる。前記分級は、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離、などにより、微粒子部分を取り除くことにより行ってもよいし、乾燥後に分級操作を行ってもよい。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高速で回転する羽根を用いて混合物に衝撃力を印加する方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させて粒子同士又は粒子を適当な衝突板に衝突させる方法、などが挙げられる。
前記方法に用いる装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢、などが挙げられる。
本発明の現像剤は、少なくとも前記トナーを含み、必要に応じてキャリア等の適宜選択されるその他の成分を含む。
このため、転写性、帯電性等に優れ、高画質な画像を安定に形成することができる。なお、現像剤は、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ等に使用する場合には、寿命が向上することから、二成分現像剤が好ましい。
前記現像剤を一成分現像剤として用いる場合、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するブレード等の部材へのトナーの融着が少なく、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
前記現像剤を二成分現像剤として用いる場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像装置における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
前記トナーを二成分系現像剤に用いる場合には、前記キャリアと混合して用いればよい。前記二成分現像剤中の前記キャリアの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、90質量%~98質量%が好ましく、93質量%~97質量%がより好ましい。
前記キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有するものが好ましい。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50emu/g~90emu/gのマンガン-ストロンチウム系材料、マンガン-マグネシウム系材料、などが挙げられる。また、画像濃度を確保するためには、100emu/g以上の鉄粉、75emu/g~120emu/gのマグネタイト等の高磁化材料を用いることが好ましい。また、穂立ち状態となっている現像剤の感光体に対する衝撃を緩和でき、高画質化に有利であることから、30emu/g~80emu/gの銅-亜鉛系等の低磁化材料を用いることが好ましい。
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。
前記樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリハロゲン化オレフィン、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリルモノマーの共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンとフルオロ基を有さないモノマーの共重合体等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂、などが挙げられる。
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。
前記ポリビニル系樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、などが挙げられる。
前記ポリスチレン系樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリスチレン、スチレン-アクリル共重合体、などが挙げられる。
前記ポリハロゲン化オレフィンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ塩化ビニル、などが挙げられる。
前記ポリエステル系樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、などが挙げられる。
前記塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、浸漬塗工法、スプレー法、ハケ塗り法、などを用いることができる。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸ブチルセロソルブ、などが挙げられる。
前記焼き付けは、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロ波を用いる方法、などが挙げられる。
前記像担持体としては、その材質、形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記像担持体の形状としては、例えば、ドラム状、ベルト状、平板状、シート状、などが挙げられる。
前記像担持体の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、通常用いられる程度の大きさが好ましい。
前記像担持体の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属、プラスチック、セラミック、などが挙げられる。
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニングブレードとを有するものであるが、具体的には、像担持体と、好適には前記像担持体に接触して交流電圧を印加して像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段と、前記像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段とを有し、前記クリーニング手段として本発明におけるクリーニングブレードを用いる。像担持体にはクリーニング補助手段として潤滑剤が塗布される機構を備えていてもよい。
また本発明の画像形成方法は、像担持体上に残留するトナーをクリーニングブレードによって除去する工程を有する方法であるが、具体的には、像担持体に静電潜像を形成する工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する工程と、前記像担持体上に残留するトナーをクリーニングブレードにより除去する工程とを順次有し、好適な形態では、本発明の画像形成方法は、像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程と、前記像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング工程とを有し、前記クリーニング工程として本発明におけるクリーニングブレードを用いる。
図5は、プリンタ500を示す概略構成図である。プリンタ500は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す)用の四つの作像ユニット1Y,C,M,Kを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のY,C,M,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
(製造例1-1)
<結晶性ポリエステル樹脂1の合成>
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対をセットした反応容器に、セバシン酸及び1,10-デカンジオールを仕込んだ。このとき、カルボキシル基に対する水酸基のモル比を0.9とし、全モノマーに対して、500ppmのチタンテトライソプロポキシドを添加した。次に、180℃で10時間反応させた後、200℃まで昇温して3時間反応させた。さらに、8.3kPaの減圧下で2時間反応させ、結晶性ポリエステル樹脂1を得た。結晶性ポリエステル樹脂1は、融点が62℃であり、重量平均分子量が28000であった。
<結晶性ポリエステル樹脂2の合成>
1,10-デカンジオールの代わりに、1,2-エチレングリコールを用いた以外は、(結晶性ポリエステル樹脂1の合成)と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂2を得た。結晶性ポリエステル樹脂2は、融点が73℃であり、重量平均分子量が20000であった。
<非晶質ポリエステル樹脂1の合成>
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに、ビスフェノールAプロピレンオキサイドサイド2モル付加物1427.5g、トリメチロールプロパン20.2g、テレフタル酸512.7g、及びアジピン酸119.9gを入れ、常圧で230℃で10時間反応し、さらに10mmHg~15mmHgの減圧で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸41.0gを入れ、180℃、常圧で3時間反応し、非晶質ポリエステル樹脂1を得た。
非晶質ポリエステル樹脂1は、重量平均分子量10,000、数平均分子量2,900、Tg57.5℃、酸価20mgKOH/gであった。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液1の調製>
金属製2L容器に、結晶性ポリエステル樹脂1を100部、及び酢酸エチル200部を入れ、75℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷した。これにガラスビーズ(3mmφ)500mLを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で10時間粉砕を行い、結晶性ポリエステル樹脂分散液1を得た。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液2の調製>
製造例3-1において、結晶性ポリエステル樹脂1を結晶性ポリエステル樹脂2に代えた以外は、製造例3-1と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂分散液2を得た。
<クリーニングブレード>
1μNの荷重におけるマルテンス硬度が5N/mm2、Tanδピーク温度が4℃、弾性仕事率が90%であるブレードaを用いた。
-油相の調製-
--プレポリマーの合成--
冷却管、撹拌機及び窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10mmHg~15mmHgの減圧で5時間反応し[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2,100、重量平均分子量9,500、Tg55℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価51mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、及び酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート質量%は、1.53%であった。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部、及びメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418mgKOH/gであった。
水1,200部、カーボンブラック(Printex35デクサ製)〔DBP吸油量=42mL/100mg、pH=9.5〕540部、及び非晶質ポリエステル樹脂1を1,200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
撹拌棒、及び温度計をセットした容器に離型剤1としてパラフィンワックス50部(日本精鑞株式会社製、HNP-9、炭化水素系ワックス、融点75℃、SP値8.8)、及び酢酸エチル450部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒間、直径0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、分散を行い[WAX分散液1]を得た。
[WAX分散液1]500部、[プレポリマー1]200部、[結晶性ポリエステル樹脂分散液2]500部、[非晶質ポリエステル樹脂1]750部、[マスターバッチ1]100部、及び硬化剤として[ケチミン化合物1]2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで60分間混合し、[油相1]を得た。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS-30:三洋化成工業社製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部、及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン-メタクリル酸-メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA-920(HORIBA社製)で測定した体積平均粒径は、0.14μmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON-7:三洋化成工業社製)37部、及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とした。
前記[油相1]が入った容器に、[水相1]1,200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する、
という前記(1)~(4)の操作を2回行った。
(5):(4)の濾過ケーキにイオン交換水100部を添加し、TKホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合し、50℃で4時間加熱処理した後、濾過し、[濾過ケーキ1]を得た。
(6):[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い[母体粒子1]を得た。
また、超音波振動法に基づく遊離シリカ測定により計測されるシリカ粒子の遊離率Xsおよび遊離シリカの粒度分布測定により計測される体積粒径における70nm以上の個数割合R70を上記のようにして測定した。
<クリーニングブレード>
マルテンス硬度が3N/mm2、Tanδピーク温度が4℃、弾性仕事率が92%であるブレードbを用いた。
[ブレードb]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<クリーニングブレード>
マルテンス硬度が8N/mm2、Tanδピーク温度が5℃、弾性仕事率が76%であるブレードcを用いた。
[ブレードc]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<クリーニングブレード>
マルテンス硬度が6N/mm2、Tanδピーク温度が0℃、弾性仕事率が88%であるブレードdを用いた。
[ブレードd]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<トナーの製造>
実施例1において、シリカ粒子を混合する際に使用したヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)の攪拌時間を3分に替えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<トナーの製造>
実施例1において、平均粒径160nmの疎水性シリカを平均粒径70nmの疎水性シリカ(A2)に代えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<トナーの製造>
実施例1において、平均粒径160nmの疎水性シリカを平均粒径220nmの疎水性シリカ(A3)に代えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<トナーの製造>
実施例1において、平均粒径160nmの疎水性シリカの添加量2.0部を1.2部に代えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<トナーの製造>
実施例1において、平均粒径160nmの疎水性シリカの添加量2.0部を4.0部に代えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<トナーの製造>
実施例1において、平均粒径20nmの疎水性シリカを平均粒径15nmの疎水性シリカ(B2)に代えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<トナーの製造>
実施例1において、平均粒径20nmの疎水性シリカを平均粒径50nmの疎水性シリカ(B3)に代えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<トナーの製造>
実施例1において、平均粒径20nmの疎水性シリカの添加量1.5部を0.6部に代えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<トナーの製造>
実施例1において、平均粒径160nmの疎水性シリカの添加量2.0部を3.0部に代え、平均粒径20nmの疎水性シリカの添加量1.5部を2.7部に代えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<クリーニングブレード>
マルテンス硬度が2N/mm2、Tanδピーク温度が4℃、弾性仕事率が94%であるブレードeを用いた。
[ブレードe]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
<クリーニングブレード>
マルテンス硬度が9N/mm2、Tanδピーク温度が5℃、弾性仕事率が71%であるブレードfを用いた。
[ブレードf]を用いたこと以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
実施例1において、平均粒径160nmの疎水性シリカを平均粒径50nmの疎水性シリカ(B3)に代えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
実施例1において、平均粒径160nmの疎水性シリカ2.0部を平均粒径220nmの疎水性シリカ(A3)4.0部に代え、シリカ粒子を混合する際に使用したヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)の攪拌時間を3分に替えた以外は、実施例1と同様にして下記で示す画像形成装置を準備して評価を実施した。
実施例1において、平均粒径160nmの疎水性シリカ添加量を2.0部から1.0部に、平均粒径20nmの疎水性シリカ添加量を1.5部から3.0部に代えた以外は、実施例1と同様にして画像形成装置を準備して評価を実施した。
<画像形成装置の準備>
作製したクリーニングブレードをカラー複合機(imagio MP C4500、リコー社製)(プリンタ部は図5に示す画像形成装置500と同様の構成)のプロセスカートリッジに取り付け、実施例および比較例の画像形成装置を組み立てた。
なお、クリーニングブレードは、線圧:15g/cm、クリーニング角:79°となるように画像形成装置に取り付けた。また、上記装置は感光体表面への潤滑剤塗布装置を備えており、潤滑剤塗布により感光体表面の静止摩擦係数が非画像形成時に0.2以下に維持される。なお、感光体表面の静止摩擦係数の測定方法については、オイラーベルトの方法で、例えば、特開平9-166919号公報の段落番号0046に記載されている。
前記画像形成装置を用い、実験室環境21℃で65%RHで、画像面積率5%チャートを3プリント/ジョブで、50,000枚(A4サイズ横)を出力した。
その後、実験室環境:10℃で15%RH環境にて、評価画像として、縦帯パターン(紙進行方向に対して)43mm幅、3本チャートをA4サイズ横で、100枚出力し、得られた画像を目視観察し、クリーニング不良による画像異常の有無により、クリーニング性を評価した。
[評価基準]
◎:クリーニング不良ですり抜けたトナーが印刷紙上にも感光体上に目視で確認できず、感光体上を長手方向に顕微鏡で観察してもトナーのスジ状のすり抜けが確認できない。
○:クリーニング不良ですり抜けたトナーが印刷紙上にも感光体上にも目視で確認できない。
△:クリーニング不良ですり抜けたトナーが感光体上は目視でわずかに確認できるが、印刷紙上では確認できない。
×:クリーニング不良ですり抜けたトナーが印刷紙上にも感光体上にも目視で確認できる。
前記画像形成装置を用い、実験室環境27℃で90%RHで、画像面積率30%の縦帯チャートを3プリント/ジョブで、5,000枚(A4サイズ横)を出力し、次いで、白紙を3プリント/ジョブで、5,000枚(A4サイズ横)を出力した後、ハーフトーン画像を1枚印刷した後の感光体を目視で観察した。
[評価基準]
◎:感光体に不具合なし。品質に何ら問題なし。
○:うっすら印字方向にフィルミングがあるが、画像では品質上問題ないレベルだったため問題なし。
△:感光体にフィルミングが発生しているが、画像では品質上問題ないレベルだったため問題なし。
×:感光体にフィルミングがはっきりと発生し、画像品質にも問題のあるレベル。
前記画像形成装置を用い、実験室環境10℃で15%RHで、画像面積率0.5%の縦帯チャートを3プリント/ジョブで、5,000枚(A4サイズ横)を出力し、次いで、白紙を3プリント/ジョブで、5,000枚(A4サイズ横)を出力した後、ハーフトーン画像を1枚印刷した後のブレードを目視で観察した。
[評価基準]
◎:ブレードに欠けなし。品質に何ら問題なし。
○:ブレードに欠けはあるが、画像では品質上問題ないレベルだったため問題なし。
△:ブレードに欠けがあり、感光体にクリーニング不良、及びフィルミングが発生しているが、画像では品質上問題ないレベルだったため問題なし。
×:ブレードに欠けがはっきりと発生し、画像品質にも問題のあるレベル。
2 枠体
3 感光体
4 帯電ローラ
5 現像装置
6 クリーニング装置
7 一次転写ローラ
10 潤滑剤塗布装置
14 中間転写ベルト
40 光書込ユニット
41 ポリゴンミラー
51 現像ローラ
52 供給スクリュ
53 攪拌スクリュ
54 ドクタ
55 レジストローラ対
60 転写ユニット
62 クリーニングブレード
62a ブレード先端面
62b ブレード下面
62c 先端稜線部
621 支持部材
622 基材
623 表面層
624 弾性部材
63 第一ブラケット
64 第二ブラケット
66 二次転写バックアップローラ
67 駆動ローラ
68 補助ローラ
69 テンションローラ
70 二次転写ローラ
80 定着ユニット
81 加圧加熱ローラ
82 定着ベルトユニット
83 加熱ローラ
84 定着ベルト
85 テンションローラ
86 駆動ローラ
87 排紙ローラ対
88 スタック部
100 トナーカートリッジ
101 ファーブラシ
103 固形潤滑剤
103a 潤滑剤加圧スプリング
103b ブラケット
123 像担持体
151 第一給紙カセット
151a 第一給紙ローラ
152 第二給紙カセット
152a 第二給紙ローラ
153 給紙路
154 搬送ローラ対
162 ベルトクリーニングユニット
162a ベルトクリーニングブレード
500 画像形成装置(プリンタ)
Claims (7)
- 像担持体と、前記像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニングブレードとを有する画像形成装置であって、
前記クリーニングブレードは、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体の表面に付着したトナーを除去する弾性部材を備え、
前記弾性部材の、ナノインデンテーション法を用いて測定される1μNの荷重におけるマルテンス硬度HMが3~8N/mm2であり、
前記トナーは、トナー母体にシリカ粒子を含む外添剤が添加されてなり、
前記トナーは、超音波振動法に基づく遊離シリカ測定により計測されるシリカ粒子の遊離率Xsが40~75%であり、
前記遊離シリカの粒度分布測定により計測される体積粒径における70nm以上の個数割合R70が70~90個数%であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記シリカ粒子は、体積平均粒径が異なる少なくとも2種類のシリカ粒子を含み、前記少なくとも2種類のシリカ粒子のうち、体積平均一次粒径が70nm~220nmであるシリカ粒子をシリカ粒子Aとし、体積平均一次粒径が15nm~50nmの範囲にあるシリカ粒子をシリカ粒子Bとし、前記シリカ粒子Aおよび前記シリカ粒子Bの前記トナー母体100質量部に対するそれぞれの添加量をMaおよびMbとしたとき、Maが1~4質量部であり、Mbが0.5~3質量部であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニングブレードの弾性部材のTanδピーク温度が5℃以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニングブレードの弾性部材の弾性仕事率が75~95%であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記像担持体に接触する帯電部材を備えることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記帯電部材に交流電圧が印加されることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 像担持体上に残留するトナーをクリーニングブレードによって除去する工程を有する画像形成方法であって、
前記クリーニングブレードは、前記像担持体の表面に当接して前記像担持体の表面に付着したトナーを除去する弾性部材を備え、
前記弾性部材の、ナノインデンテーション法を用いて測定される1μNの荷重におけるマルテンス硬度HMが3~8N/mm2であり、
前記トナーは、トナー母体にシリカ粒子を含む外添剤が添加されてなり、
前記トナーは、超音波振動法に基づく遊離シリカ測定により計測されるシリカ粒子の遊離率Xsが40~75%であり、
前記遊離シリカの粒度分布測定により計測される体積粒径における70nm以上の個数割合R70が70~90個数%であることを特徴とする画像形成方法。
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