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発明の名称 画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−17760(P2007−17760A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−200098(P2005−200098)
出願日 平成17年7月8日(2005.7.8)
代理人 【識別番号】100108121
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 雄毅
発明者 中井 洋志 / 望月 智和 / 丸山 仁志
要約 課題
長期に渡ってフィルミングの発生を抑制し、安定した画像を形成することができる画像形成方法を提供する。

解決手段
像担持体と、この像担持体に接触又は近接して設けられた帯電部材に交流成分を含む電圧を印加することによって生じる放電によって像担持体を帯電させる帯電装置と、像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置とを有する画像形成装置を用いて像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、像担持体として、表面感光層に含まれる樹脂に対して0.5〜5重量%のシリコーンオイルを含有するものを使用し、トナーとして結着樹脂と着色剤とを有する母体粒子に対して被覆率が65%〜95%の範囲となるように無機微粒子を添加したトナーを用いる。
特許請求の範囲
【請求項1】
像担持体と、この像担持体に接触又は近接して設けられた帯電部材に交流成分を含む電圧を印加することによって生じる放電によって前記像担持体を帯電させる帯電装置と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置とを有する画像形成装置を用いて前記像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、
前記像担持体として、表面感光層に含まれる樹脂に対して0.5〜5重量%のシリコーンオイルを含有するものを使用し、
前記トナーとして、結着樹脂と着色剤とを含む母体粒子に対して被覆率が65%〜95%の範囲となるように無機微粒子を添加したトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
【請求項2】
前記シリコーンオイルの粘度は、500cSt以下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。
【請求項3】
前記無機微粒子は、少なくとも2種類の無機微粒子であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成方法。
【請求項4】
前記無機微粒子は、シリカ及び酸化チタンであることを特徴とする請求項3に記載の画像形成方法。
【請求項5】
前記2種類の無機微粒子の平均一次粒子径は、異なっていることを特徴とする請求項3又は4に記載の画像形成方法。
【請求項6】
前記2種類の無機微粒子のうち、平均一次粒子径の小さい無機微粒子の添加量は、平均一次粒子径の大きい無機微粒子の添加量よりも多いことを特徴とする請求項5に記載の画像形成方法。
【請求項7】
前記2種類の無機微粒子のうち、1種の平均一次粒子径は0.03μm以下であり、別の1種の平均一次粒子径は0.2μm以下であることを特徴とする請求項5又は6に記載の画像形成方法。
【請求項8】
前記2種類の無機微粒子のうち少なくとも1種は、シリコーンオイルで表面処理されていることを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載の画像形成方法。
【請求項9】
前記無機微粒子が表面処理されているシリコーンオイルは、前記像担持体の表面層に含まれるシリコーンオイルと同種であることを特徴とする請求項8に記載の画像形成方法。
【請求項10】
前記無機微粒子が表面処理されているシリコーンオイルは、前記像担持体の表面層に含まれるシリコーンオイルと同粘度であることを特徴とする請求項8又は9に記載の画像形成方法。
【請求項11】
像担持体と、像担持体表面に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光して潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給して可視像化する現像装置と、像担持体表面の可視像を記録媒体に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、前記像担持体は、表面感光層に含まれる樹脂に対して0.5〜5重量%のシリコーンオイルを含有するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項12】
像担持体と、像担持体表面に帯電を施す帯電装置、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光して潜像を書き込む露光装置、像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給して可視像化する現像装置及び像担持体表面の残存トナーを除去するクリーニング装置のうち少なくとも一つとを一体化し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカ−トリッジにおいて、前記像担持体は、表面感光層に含まれる樹脂に対して0.5〜5重量%のシリコーンオイルを含有するものであることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。


発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、乾式二成分現像剤を用いる画像形成方法及びこの画像形成方法に用いる画像形成装置並びにプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、電子写真プロセスを採用した画像形成装置においては、像担持体としての感光体表面を帯電させる帯電手段が採用されている。帯電手段で用いる帯電方式の一つとして、例えば近接放電による帯電方式がある。近接放電による帯電方式は、感光体表面に帯電部材を接触又は非接触で近接させ、近接放電により感光体表面を帯電するものである。
近年、高画質化、装置の小型化などが益々望まれる中、帯電装置においても高画質化と小型化が課題となっている。このような課題に対して、像担持体に接触又は近接させた帯電部材を用いる近接放電方式を用いた帯電装置は、大掛かりな装置を必要としないことから有効なものとなっている。
【0003】
このような近接帯電方式では、帯電部材と感光体表面とを接触させるものにおいては微少な接触ムラ、帯電部材と感光体表面とを接触させないものにおいては帯電部材と感光体表面とのギャップ変動等により、感光体表面を均一に帯電させることが困難となる。そこで、近年では直流(DC)成分に交流(AC)成分を重畳した、AC重畳帯電方式が採用されるようになった。
AC成分を重畳した近接帯電方式は、装置の小型化及び高画質化を実現できると同時に、帯電均一性を保ちながら帯電部材と感光体とを非接触にできることから、帯電部材自身の劣化を抑制することができ、装置の小型化、高画質化、高耐久性化に対しては有用な技術である。
【0004】
しかしながら、AC重畳帯電方式は、感光体表面を活性化させるものであるために、感光体表面へのトナー成分の固着、いわゆるフィルミングを加速する要因となる。
フィルミングは、特に高湿下でコピープロセスを繰り返し行った場合に顕著に発生し、ハーフトーン画像上で白帯となって現れるため、高品質な画像を提供する際の妨げとなる。このようなフィルミングに対する対策として、例えば特許文献1には、トナーの添加剤をあらかじめトナー母体に固定し、付着状態を安定化させてフィルミングを抑制する技術が開示されている。また、特許文献2には、フィルミングを抑制することを目的としてトナー母体の粒径分布及び添加剤の物性値を規定した技術が開示されている。
一方、フィルミングの抑制を目的として感光体側に工夫をこらした技術として、特許文献3には、感光体の表面摩擦係数の上限値を0.5にした技術が開示されており、特許文献4には、感光体表面の接触角、硬度、摩擦係数、表面粗さをそれぞれ規定した技術が開示されている。
【0005】
【特許文献1】特開平07−271090号公報
【特許文献2】特開平07−311474号公報
【特許文献3】特開2002−207397号公報
【特許文献4】特開2000−330310号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1及び2に記載の技術は、感光体の表面状態によってもフィルミングの発生しやすさが変化することから、一般的な対策とは言えず、また特許文献3及び4に記載された技術では、種々のトナーに対する一般的な効果を示すものではないうえ、感光体表面の物性を個々に規定していることから、決して十分な対策ではない。
このように、フィルミングは、感光体、トナーの両方に関わる問題であるため、システム的な見地からの課題を解決する技術の確立が望まれている。
本発明は、このような社会的要請に基づいてなされたものであって、その課題は、長期に渡ってフィルミングの発生を抑制し、安定した画像を形成することができる画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明者らは種々検討した結果、感光体表面のフィルミング現象はシステム内でのトナー付着及び除去作用のバランスが崩れることによって発生するものであり、このトナーの付着及び除去作用は感光体及びトナー表面状態と密接に関係しているという知見を得、この知見に基づいて鋭意研究した結果、本発明に到達したものである。
即ち、本発明に係る画像形成方法は、像担持体と、この像担持体に接触又は近接して設けられた帯電部材に交流成分を含む電圧を印加することによって生じる放電によって前記像担持体を帯電させる帯電装置と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置とを有する画像形成装置を用いて前記像担持体上の静電潜像を現像する画像形成方法において、前記像担持体として、表面感光層に含まれる樹脂に対して0.5〜5重量%のシリコーンオイルを含有するものを使用し、前記トナーとして、結着樹脂と着色剤とを含む母体粒子に対して被覆率が65%〜95%の範囲となるように無機微粒子を添加したトナーを用いることを特徴とする。
【0008】
この場合において、 前記シリコーンオイルの粘度は、500cSt以下であることが好ましい。
また、前記無機微粒子は、少なくとも2種類の無機微粒子であることが好ましい。
更に、前記無機微粒子は、シリカ及び酸化チタンであるものとすることができる。
更にまた、前記2種類の無機微粒子の平均一次粒子径は、異なっていることが好ましい。
更にまた、前記2種類の無機微粒子のうち、平均一次粒子径の小さい無機微粒子の添加量は、平均一次粒子径の大きい無機微粒子の添加量よりも多いことが好ましい。
更にまた、前記2種類の無機微粒子のうち、1種の平均一次粒子径は0.03μm以下であり、別の1種の平均一次粒子径は0.2μm以下とすることができる。
更にまた、前記2種類の無機微粒子のうち少なくとも1種は、シリコーンオイルで表面処理されていることが好ましい。
更にまた、前記無機微粒子が表面処理されているシリコーンオイルは、前記像担持体の表面層に含まれるシリコーンオイルと同種とすることができる。
更にまた、前記無機微粒子が表面処理されているシリコーンオイルは、前記像担持体の表面層に含まれるシリコーンオイルと同粘度であってもよい。
【0009】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、像担持体表面に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光して潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給して可視像化する現像装置と、像担持体表面の可視像を記録媒体に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、前記像担持体は、表面感光層に含まれる樹脂に対して0.5〜5重量%のシリコーンオイルを含有するものであることを特徴とする。
また、本発明に係るプロセスカ−トリッジは、像担持体と、像担持体表面に帯電を施す帯電装置、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光して潜像を書き込む露光装置、像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを供給して可視像化する現像装置及び像担持体表面の残存トナーを除去するクリーニング装置のうち少なくとも一つとを一体化し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカ−トリッジにおいて、前記像担持体は、表面感光層に含まれる樹脂に対して0.5〜5重量%のシリコーンオイルを含有するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、表面感光層に含まれる樹脂に対して0.5〜5重量%のシリコーンオイルを含有させた像担持体を用い、且つ母材粒子に対して被覆率が65〜95%となるように無機微粒子を添加したトナーを用いることにより、像担持体表面へのトナーの付着性と除去性とをバランスさせ、これによってフィルミングを抑制して高品質の画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明を添付の図面を用いて詳細に説明する。まず、本発明における画像形成装置の像担持体(以下、感光体ともいう)について説明する。
本発明において用いることのできるドラム状又はベルト状の導電性支持体として、例えばAl、Ni、Fe、Cu、Au等の金属若しくは合金、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチック又はガラス等の絶縁性基板上にAl、Ag、Au等の金属膜又はIn203、SnO等の金属酸化物膜を設けたもの等が挙げられる。
機能分離型の感光体は、これらの導電性支持体上に表面感光層として電荷発生層と電荷輸送層とを積層して形成される。
【0012】
電荷発生層は、電荷発生物質のみから形成されていてもよく、また電荷発生物質がバインダーとしての樹脂中に均一に分散されて形成されていてもよい。電荷発生層はこれらの成分を適当な溶媒中に分散し、これを導電性支持体上に塗布、乾燥することにより形成される。
電荷発生物質としては、例えばシーアイピグメントブルー25(カラーインデックス(CI)21180)、シーアイピグメントレッド52(CI45100)、シーアイベーシックレッド3(CI45210)等の他に、ポルフィリン骨格を有するフタロシアニン系顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料(特開昭53−95033号公報参照)、スチルベン骨格を有するアゾ顔料(特開昭53−138229号公報参照)、ジスチリルベンゼン骨格を有するアゾ顔料(特開昭53−133455号公報参照)、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料(特開昭53−132547号公報参照)、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料(特開昭54−21728号公報参照)、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料(特開昭54−12742号公報参照)、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料(特開昭54−22834号公報参照)、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料(特開昭54−17733号公報参照)、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料(特開昭54−2129号公報参照)、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料(特開昭54−17734号公報参照)、カルバゾール骨格を有するトリスアゾ顔料(特開昭57−195767号公報、同57−195758号公報参照)等、更にはシーアイピグメントブルー16(CI74100)等のフタロシアニン系顔料、シーアイバットブラウン5(CI173410)等のインジゴ顔料、アルゴスカーレッドB(バイオレット社製)インダンスレンスカーレットR(バイエル社製)等のペリレン系顔料、スクエアリック顔料等の有機顔料を使用することができる。
【0013】
バインダー樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド等が用いられる。
バインダー樹脂の量は電荷発生物質100重量部に対して5〜100重量部、好ましくは10〜50重量部が適当である。
ここで用いられる溶媒としてはテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、1,1,2-トリクロロエタン、1,1,2,2-テトラクロロエタン、ジクロロメタン、エチルセルソルブ等の単独溶媒又は混合溶媒が好ましい。
電荷発生層の平均膜厚は0.01〜2μm、好ましくは0.1〜1μmである。
【0014】
電荷輸送層は、電荷輸送物質、バインダー樹脂及び必要ならば可塑剤、レベリング剤を適当な溶媒に溶解し、これを電荷発生層上に塗布し、乾燥することにより形成される。
電荷輸送物質としては、ポリ−N−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメート及びその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物及びその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、オキサゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、9−(p−ジエチルアミノスチリル)アントラセン、1,1-ビス(4−ジベンジルアミノフェニル)プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、フェニルヒドラゾン類、α−スチルベン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。
【0015】
バインダー樹脂としては、ポリスチレン、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、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。
電荷輸送層を形成するための溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、モノクロルベンゼン、1,2-ジクロロエタン、シクロヘキサノン、ジクロロメタン、1,1,2-トリクロロエタン、1,1,2,2-テトラクロロエタン及びこれらの混合溶媒が望ましい。
電荷輸送層の膜厚は10〜100μm、好ましくは20〜40μmである。
なお、本発明においては、接着性、電荷ブロッキング性を向上させるために、必要に応じて導電性支持体と電荷発生層との間に下引き層を設けてもよい。更に、耐摩耗性を向上させるために最表面に保護層を設けても良い。
【0016】
本発明においては、このように作製した感光体表面層中にシリコーンオイルを感光層に含まれる樹脂に対して0.5〜5重量%含有させる。
本発明において用いられるシリコーンオイルとしては、一般に上市されているものであれば何でも良く、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルといったストレートシリコーンオイルや、アルキル変性、アミノ変性、カルボキシル変性、高級脂肪酸変性、エポキシ変性、アルコール変性、ポリエーテル変性、アルキル・ポリエーテル変性、フッ素変性等に代表される各種変性シリコーンオイルのいずれを用いても、優れた効果を得ることができる。
【0017】
前述のようにフィルミング現象は付着、除去作用のバランスによって程度が決まり、付着作用>除去作用の関係になるとフィルミングが発生する。本発明者らの検討によると、シリコーンオイルを感光体表面層に含有させる場合、表面の平滑性に対しては微量(0.01重量%程度)でも効果があるが、フィルミングを防止するためには0.5重量%以上が必要であることが判った。更に、これは単に摩擦係数の低下によるトナー付着作用低減の効果ではなく、シリコーンオイルの適度な粘性によって、トナーの付着性が低く、除去性が高いという特有の効果が現れていることが明らかとなった。
【0018】
前述のように、フィルミング現象は感光体特性のみで決まるものではないためトナー側の条件が必要になるが、添加剤被覆率が65%〜95%の条件を満たすトナーに対しては、感光体表面層へのシリコーンオイル添加量が樹脂に対して0.5重量%以上であれば、システム内で常に付着作用<除去作用の関係が成立し、フィルミングを長期に渡って抑制することができる。なお、シリコーンオイルの含有量が5重量%を超えると、静電特性や現像性等、フィルミング以外の不具合が生じやすくなるため好ましくない。
本発明においては、感光体表面層に添加するシリコーンオイルの粘度は、500cSt以下であることがより好ましい。500cStを超える粘度であると、付着作用が大きくなりフィルミングに対してやや不利であることが本発明者らの検討により明らかになっている。ここでいう粘度とは温度25℃における値をいう。
【0019】
次に、本発明に用いられるトナーについて詳細に説明する。
本発明におけるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤からなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化し、これを粉砕、分級して得られる母体粒子に、添加剤をヘンシェルミキサー等で混合、付着させることによって得られる。
結着樹脂としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものの全てが適用できる。具体的には、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタリン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/アクリロニトリル/インデン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体、 ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは、単独で又は2種以上混合して使用される。
【0020】
着色剤としては、トナー用として公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例えばカーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤としては、例えばフタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えばローダミン6Gレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンB、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例えばクロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。
【0021】
これらのトナーは、より効率的に帯電を付与するために、少量の帯電付与剤、例えば染顔料、極性制御剤などを含有することができる。極性制御剤としては、例えばモノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のCo、Cr又はFe等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等が挙げられる。
添加剤の詳細については後述するが、本発明においては上記のトナー母体粒子に対する添加剤の被覆率を65%〜95%に設定する。尚、ここで言う被覆率とは、トナー表面をSEMにて観察した実測値であり、以下の式で示される。
添加剤被覆率 = 100×{(添加剤面積の総和)/(画像処理領域の面積)}
本発明者らの検討により、母体粒子に対する添加剤の被覆率が65%以上である場合、トナーが感光体表面を摺擦する作用、即ち除去作用が大きく、またトナーと感光体間に働く付着力、即ち付着作用が小さいことが明らかとなった。
【0022】
図1、図2は、それぞれ基準感光体とトナーとの間の付着力及び摩擦係数を測定した実験結果を示すものであり、いずれも添加剤被覆率40%の測定値を1としたときの比で表している。尚、ここでの付着力は遠心分離法により測定したものである。また、摩擦係数はオイラーベルト法を用いた測定値であり、ベルトとしてプリンタックテープ上にトナーを付着させたものを用いた。
このように、添加剤被覆率が65%以上の領域では、付着力が低く、摩擦力が大きくなっていることが判る。
一方、図1及び2においては省略されているが、添加剤被覆率が95%を越えてしまうと、母体トナーからの遊離添加剤量の増加に伴い、添加剤のフィルミングが増加するため好ましくない。よって、本発明においては添加剤被覆率が65%〜95%の範囲内となるよう設定する。
なおトナーの添加剤被覆率は経時でも65%〜95%の範囲内に維持することが必要である。トナーについても、例えば画像面積率の少ない場合のように、トナーの入れ替えが少ないような使用条件においては添加剤の埋没、遊離等の影響で添加剤被覆率が変化してしまう場合がある。従って、トナーについても添加剤被覆率変化の少ない処方設計が必要となる。
【0023】
上記の現象に関係して、本発明においては経時での添加剤埋没による被覆率変動を抑制するため、添加剤として少なくとも2種類の無機微粒子を用いることが望ましい。
添加剤として用いられる無機微粒子としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を挙げることができるが、中でもシリカ及び酸化チタンの2種が、埋没を抑制すると同時に帯電安定性の面からも好ましく用いられる。
【0024】
更に本発明においては、上記2種類の添加剤の平均一次粒子径が異なっていることが望ましい。これによって、粒径の大きい方の無機微粒子がトナー表面と感光体やキャリア表面との接触の際にスペーサーの役割を果たし、粒径の小さい方の無機微粒子がトナー表面へ埋没することを防止する役割を果たす。よって、初期状態における添加剤のトナー表面被覆状態が長期にわたって維持され、本発明の効果をより持続することができる。また、粒径の大きい方の添加剤量が少なく、粒径の小さい方の添加剤量が多いほど、経時でのトナー特性変化が小さくなる。これは粒径の大きいトナーから先に埋没が進行するためであると考えられる。
【0025】
更に、本発明に用いる添加剤としての無機微粒子は、流動性付与の面から少なくとも一つは平均一次粒子径が0.03μm以下であることが好ましい。平均一次粒子径が0.03μmよりも大きいと流動性不良によりトナー帯電が不均一となりやすい。
また、もう一方の無機微粒子は、平均一次粒子径が0.2μm以下であることが好ましい。併用して用いる平均一次粒子径が0.03μm以下の無機微粒子によりある程度の流動性が得られるが、それでも平均一次粒子径が0.2μmよりも大きい無機微粒子を用いると、前述のように流動性不良によりトナー帯電が不均一となりやすいためである。
なお、トナー添加剤として3種類以上の無機微粒子を用いる場合は、そのうちいずれか2種類の添加剤について上記の関係が成立していれば、本発明の効果を得ることができる。
無機微粒子の粒径は、例えば動的光散乱を利用する粒径分布測定装置、例えば(株)大塚電子社製のDLS−700や、コールターエレクトロニクス社製のコールターN4により測定される。
【0026】
更に、本発明においては、これらの無機微粒子の少なくとも1種が、シリコーンオイルで表面処理されていることが好ましい。これによって、トナーが感光体表面層中のシリコーンオイルを掻き取る作用が低減されるので、より長期に渡って本発明の効果が発揮される。また、無機微粒子が表面処理されているシリコーンオイルと、感光体表面層中に含有されるシリコーンオイルとが同種又は同粘度である場合、更に優れた効果が得られることが判っている。
本発明において、現像剤は、上記トナーのみを用いる1成分現像剤であっても、上記トナーをキャリアと混合した二成分現像剤であっても良い。
【0027】
キャリアとしては、磁性を有した核体粒子に必要に応じて被覆層を設けたものが広く一般に用いられる。核体粒子としては、従来より公知の磁性体が使用され、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金又は化合物等が挙げられる。
また、核体粒子に必要に応じて設けられる被覆層に用いられる樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン、ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂として、例えばポリスチレン、アクリル樹脂(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン、 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からなるストレートシリコーン樹脂のようなシリコーン樹脂又はその変性品(例えばアルキド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品)、フッ素樹脂、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリカーボネート、アミノ樹脂、例えば尿素・ホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
【0028】
これらの樹脂の中でもトナースペントを防止する点で好ましいのは、アクリル樹脂、シリコーン樹脂又はその変性品及びフッ素樹脂であり、特にシリコーン樹脂又はその変性品が好ましい。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布する方法が好適に採用される。
また、キャリア抵抗の調整等の目的で、被覆層中に微粉末を添加することができる。被覆層中に分散される微粉末は、0.01〜5.0μm程度の粒径のものが好ましい。また、この微粉末は被覆樹脂100重量部に対して2〜30重量部添加されることが好ましく、特に5〜20重量部が好ましい。微粉末としては、従来より公知のものが使用され、例えばシリカ、アルミナ、チタニア等の金属酸化物やカーボンブラック等の顔料が挙げられる。
【0029】
次に、本発明における画像形成装置について説明する。
本発明において、画像形成装置としては、電子写真装置をはじめとして、一定の条件を満たす公知の装置すべてを使用することができる。単色トナーによる画像形成装置だけでなく、2色以上の複数色トナーを用いたカラー画像形成装置であっても良く、例えば画像読み取り時に色分解された各分解色ごとの信号を、帯電、レーザー光露光による画像書き込み、それに対応してカラートナーが現像されるというプロセスを繰り返し、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の4色トナー像が、感光体上に形成され一括して記録紙に転写されるものでも良い。本発明においては、画像形成装置の像担持体として、表面感光層に含まれるバインダー樹脂に対して0.5〜5重量%のシリコーンオイルを含有するものを使用する。
トナー像の形成方法、記録材への転写方法が異なるものであってもよい。例えば中間転写体を有する画像形成装置や、複数の作像部を並列に配置したタンデム式のカラー画像形成装置等も、本発明において好ましく使用することができる。
更には上記の他、予め画像情報をROM、フロッピー(登録商標)ディスク等の画像メモリに記憶させ、必要に応じて画像メモリ内の情報を取り出して、画像形成部に出力させることができるものであってもよい。従って、画像読み取り部を持つものだけでなく、コンピュータ等からの情報をメモリに記憶させ画像形成部へ出力させるようにした装置も、本発明において適用することができる。これらの最も一般的なものとして、LEDプリンタやLBP(レーザービームプリンタ)が挙げられる。
【0030】
更に、本発明の画像形成方法に適用される装置又は部材は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ内に固定して組み込まれていても良いが、プロセスカートリッジの形態でそれらの中に組み込まれ、着脱自在としたものであっても良い。ここで、プロセスカートリッジとは、感光体を内蔵し、他に帯電手段、現像手段、クリーニング手段の構成要素のうち、少なくとも一つの手段を一体に支持した装置(部品)である。本発明においては、このプロセスカートリッジにおける像担持体として、表面感光層に含まれるバインダー樹脂に対して0.5〜5重量%のシリコーンオイルを含有するものを使用する。
【実施例】
【0031】
以下、本発明の具体的実施例を比較例と比較して説明する。なお、実施例及び比較例中の「部」は全て重量部を表す。
実施例1
(キャリアの調製)
シリコーン樹脂溶液100部と、カーボンブラック4部と、トルエン100部を混合し、ホモミキサーで30分間分散して被覆層形成液を調製した。得られた被覆層形成液を体積平均粒径40μmのフェライト1000部の表面に、流動床型塗布装置を用いて塗布して被覆層を形成し、キャリアを調製した。
(トナーの調製)
ポリエステル樹脂80部と、スチレン−メチルアクリレート共重合体20部と、カルナウバワックス5部と、カーボンブラック8部と、含金属モノアゾ染料3部を混合し、得られた混合物をヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、ロールミルで130〜140℃の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却し、得られた混練物をジェットミルで粉砕、分級し、平均粒径6μmのトナー母体を得た。
得られたトナー母体100部に、添加剤としてシリカ AEROSIL TT600(日本アエロジル社製、平均一次粒子径0.04μm)1.2部を添加し、ヘンシェルミキサーにて混合し、トナーを調製した。このトナーの添加剤被覆率を測定したところ、被覆率は74%であった。
(現像剤の調製)
上述のように調製したトナー7.0部と、キャリア93.0部をボールミルにて混合し、トナー濃度7%の二成分現像剤を得た。
【0032】
(感光体の作製)
外径30mmのアルミニウムシリンダー表面に、二酸化チタン粉末 400部、メラミン樹脂65部、アルキッド樹脂120部、2−ブタノン400部からなる下引き層塗工液と、オキソチタニウムフタロシアニン10部、ポリビニルブチラール5部、2−ブタノン200部、シクロヘキサノン400部からなる電荷発生層塗工液と、A型ポリカーボネート10部、トリフェニルアミン化合物7部、テトラヒドロフラン400部、シクロヘキサノン150部、ジメチルシリコーンオイル(粘度1000cSt)0.07部(樹脂に対して0.7重量%)からなる電荷輸送層塗工液を、順次塗布、乾燥し、3.5μmの下引き層、0.2μmの電荷発生層、22μmの電荷輸送層を形成した。
(評価)
評価装置は(株)リコー社製プリンターIpsio color8000の黒ステーションを改造したものを用いた。帯電部材としては直径10mmの硬質樹脂ローラを用い、感光体とのギャップを50μmに調整した。帯電条件としては−600VのDC成分に、AC成分としてVpp=4.0kV、周波数=4.5KHzの正弦波を重畳した交番電界を印可し、更に感光体の線速を65mm/sとした。これは通常使用時の約20倍のフィルミング加速条件となる。
この改造評価機を用い、上記のように調製した現像剤、トナー及び感光体を使用して1000枚のランニング印刷を行い、感光体上のフィルミングの程度を目視にて観察した。1000枚印刷後、程度の良好だったものについては、更に1000枚追加して印刷し、同様の評価を行った。また、評価後のトナーについても添加剤被覆率を調べた。
尚、フィルミングの程度は良好なものから5〜1の順に5段階のランク分けを行い、画像上不具合が発生しない許容範囲をランク3以上とした。結果を表1に示す。
【0033】
【表1】


【0034】
実施例2
実施例1において、感光体作製時のジメチルシリコーンオイル添加量を4.0部にした以外は、実施例1と同様にして同様の評価を行った。
実施例3
実施例1において、感光体作製時にジメチルシリコーンオイル(粘度1000cSt)の代わりに、メチルフェニルシリコーンオイル(粘度1000cSt)を用いた以外は、実施例1と同様にして同様の評価を行った。
実施例4
実施例3において、感光体作製時に粘度500cStのメチルフェニルシリコーンオイルを用いた以外は、実施例3と同様にして感光体を作製し、同様の評価を行った。
実施例5
実施例3において、感光体作製時に粘度100cStのメチルフェニルシリコーンオイルを用いた以外は、実施例3と同様にして感光体を作製し、同様の評価を行った。
比較例1
実施例1において、感光体作製時にジメチルシリコーンオイルの添加量を0.3部にした以外は、実施例1と同様にして同様の評価を行った。
比較例2
実施例1において、感光体作製時にジメチルシリコーンオイルを添加しなかった以外は、実施例1と同様にして同様の評価を行った。
実施例2〜5及び比較例1〜2の結果を表2に示す。
【0035】
【表2】


【0036】
実施例6
実施例4において、トナー作製時のシリカAEROSIL TT600の添加量を1.6部に変えた以外は、実施例4と同様にして同様の評価を行った。このトナーの添加剤被覆率は84%であった。
実施例7
実施例4において、トナー作製時に使用した添加剤として、シリカ AEROSIL TT600 0.8部及びシリカ AEROSIL RY-50(日本アエロジル社製、平均一次粒子径0.04μm)0.5部を用いた以外は、実施例4と同様にして同様の評価を行った。このトナーの添加剤被覆率は76%であった。
実施例8
実施例4において、トナー作製時に使用した添加剤として、シリカ AEROSIL RY-50の代わりにシリカ AEROSIL RY200(日本アエロジル社製、平均一次粒子径0.012μm)を用いた以外は、実施例4と同様にして同様の評価を行った。このトナーの添加剤被覆率は81%であった。
実施例9
実施例4において、トナー作製時に使用した添加剤として、シリカ AEROSIL TT600 0.8部及び酸化チタン CR-EL(石原産業社製、平均一次粒子径0.3μm)0.5部を用いた以外は、実施例4と同様にして同様の評価を行った。このトナーの添加剤被覆率は69%であった。
【0037】
実施例10
実施例4において、トナー作製時に使用した添加剤として、シリカ AEROSIL200(日本アエロジル社製、平均一次粒子径0.012μm)0.8部及び酸化チタン AEROSIL P25(日本アエロジル社製、平均一次粒子径0.03μm)0.5部を用いた以外は、実施例4と同様にして同様の評価を行った。このトナーの添加剤被覆率は89%であった。
実施例11
実施例10において、シリカ AEROSIL200(日本アエロジル社製、平均一次粒子径0.012μm)100部に対して粘度1000cStのジメチルシリコーンオイル0.5部をシクロヘキサノン中に溶解し、シリカをこの溶液中に分散させた後乾燥させて、シリコーンオイルにて表面処理されたシリカを得た。この表面処理シリカをAEROSIL200の代わりに用いた以外は、実施例10と同様にして同様の評価を行った。このトナーの添加剤被覆率は89%であった。
実施例12
実施例11において、シリカ AEROSIL200(日本アエロジル社製、平均一次粒子径0.012μm)の表面処理に用いたシリコーンオイルをメチルフェニルシリコーンオイル(粘度1000cSt)にした以外は、実施例11と同様にして同様の評価を行った。このトナーの添加剤被覆率は89%であった。
実施例13
実施例11において、シリカ AEROSIL200(日本アエロジル社製、平均一次粒子径0.012μm)の表面処理に用いたシリコーンオイルをメチルフェニルシリコーンオイル(粘度500cSt)にした以外は、実施例11と同様にして同様の評価を行った。このトナーの添加剤被覆率は89%であった。
【0038】
比較例3
実施例4において、トナー作製時のシリカAEROSIL TT600の添加量を0.8部に変えた以外は、実施例4と同様にして同様の評価を行った。このトナーの添加剤被覆率は59%であった。
比較例4
実施例4において、トナー作製時のシリカAEROSIL TT600の添加量を2.4部に変えた以外は、実施例4と同様にして同様の評価を行った。このトナーの添加剤被覆率は97%であった。
比較例5
実施例4において、トナー作製時にポリエステル樹脂を50部、スチレン−メチルアクリレート共重合体を50部使用した以外は、実施例4と同様にして同様の評価を行った。このとき評価前のトナーの添加剤被覆率は72%であった。但し、評価後のトナーの添加剤被覆率は55%であった。
実施例6〜13及び比較例3〜5の結果を表3に示す。
【0039】
【表3】


【0040】
実施例1〜13においては、感光体表面層中に含有されるシリコーンオイルの量、及びトナーの添加剤被覆率が本発明の範囲内にあるので、長期に渡ってフィルミング抑制効果が優れている。
これに対して比較例1、2ではシリコーンオイルの含有量が本発明の範囲外であるためフィルミングの発生が認められた。
また、比較例3、4では初期から、比較例5では経時でトナーの添加剤被覆率が範囲外となるので、やはりフィルミングが発生した。
また、実施例4〜13は、それぞれ請求項2〜12に対応しており、感光体表面層に含有されるシリコーンオイルの粘度、又はトナー添加剤の種類、粒径、添加量、表面処理方法を規定することによって、更に優れた効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】トナーにおける添加剤被覆率と付着力との関係を示す図である。
【図2】トナーにおける添加剤被覆率と摩擦係数との関係を示す図である。




 

 


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