JP2014066767A - Cleaning blade and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クリーニングブレードおよび画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a cleaning blade and an image forming apparatus.
従来、電子写真式の画像形成装置では、感光体などの像担持体について、転写紙や中間転写体へトナー像を転写した後の表面に付着した不必要な転写残トナーはクリーニング手段たるクリーニング装置によって除去している。
このクリーニング装置のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、短冊形状のクリーニングブレードを用いたものがよく知られている。このクリーニングブレードは、ポリウレタンゴムなどの弾性体で構成されている。そして、クリーニングブレードの基端を支持部材で支持して先端稜線部を像担持体の周面に押し当て、像担持体上に残留するトナーをせき止めて掻き落とし除去する。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus, unnecessary transfer residual toner adhering to a surface after transferring a toner image to a transfer paper or an intermediate transfer body is removed as a cleaning unit. Has been removed by.
As a cleaning member of this cleaning device, one that uses a strip-shaped cleaning blade is well known because it can generally be simplified in configuration and has excellent cleaning performance. This cleaning blade is made of an elastic body such as polyurethane rubber. Then, the base end of the cleaning blade is supported by a support member, and the leading edge portion is pressed against the peripheral surface of the image carrier, and the toner remaining on the image carrier is damped and scraped off and removed.
また、近年の高画質化の要求に応えるべく、重合法等により形成された小粒径で球形に近いトナー(以下、重合トナー)を用いた画像形成装置が知られている。この重合トナーは、従来の粉砕トナーに比べて転写効率が高いなどの特徴があり、上記要求に応えることが可能である。しかし、重合トナーは、クリーニングブレードを用いて像担持体表面から除去しようとしても十分に除去することが困難であり、クリーニング不良が発生してしまうという問題を有している。これは、小粒径で且つ球形度に優れた重合トナーが、ブレードと像担持体との間に形成される僅かな隙間をすり抜けるからである。 Further, in order to meet the recent demand for higher image quality, an image forming apparatus using a toner having a small particle diameter and a nearly spherical shape (hereinafter, polymerized toner) formed by a polymerization method or the like is known. This polymerized toner has characteristics such as higher transfer efficiency than conventional pulverized toner, and can meet the above requirements. However, it is difficult to remove the polymerized toner sufficiently from the surface of the image carrier using a cleaning blade, and there is a problem that cleaning failure occurs. This is because the polymerized toner having a small particle size and excellent sphericity passes through a slight gap formed between the blade and the image carrier.
かかるすり抜けを抑えるには、像担持体とクリーニングブレードとの当接圧力を高めてクリーニング能力を高める必要がある。しかし、特許文献1に記載されるように、次のような不具合を生じることが知られている。
クリーニングブレードの当接圧を高めると、図18(a)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。このめくれたクリーニングブレード62が、そのめくれに抗して原形状態に復元する際に異音が発生することがある。さらに、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18(b)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が生じてしまう。このような状態で、さら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18(c)に示すように、先端稜線部62cが欠落してしまう。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、クリーニング不良を生じてしまう。
In order to suppress such slip-through, it is necessary to increase the cleaning pressure by increasing the contact pressure between the image carrier and the cleaning blade. However, as described in Patent Document 1, it is known that the following problems occur.
When the contact pressure of the cleaning blade is increased, the frictional force between the
上記不具合を解決するために、上記特許文献1では、少なくとも先端稜線部をイソシアネート化合物、フッ素化合物、及び、シリコーン化合物から選ばれる少なくとも1種が含浸処理された弾性体ブレードと、この弾性体ブレードの先端稜線部を覆う弾性体ブレードよりも硬い紫外線硬化樹脂からなる表面層とで構成された新規のクリーニングブレードを提案している。 In order to solve the above problems, in Patent Document 1, at least the tip ridge line portion is impregnated with at least one selected from an isocyanate compound, a fluorine compound, and a silicone compound, and the elastic blade A novel cleaning blade is proposed that is composed of a surface layer made of an ultraviolet curable resin that is harder than the elastic blade that covers the tip ridge.
特許文献1で提案された新規のクリーニングブレードは、弾性体ブレードよりも固い表面層を設けて先端稜線部の硬度を高くすることにより、先端稜線部を像担持体の表面移動方向に変形するのを抑制できる。また、弾性体ブレードの先端稜線部を含浸処理することで、弾性ブレードの先端稜線部の摩擦係数を下げることができる。これにより、経時使用で表面層が摩耗して弾性体ブレードの先端稜線部が露出した場合も、弾性体ブレードの含浸部分が像担持体表面に当接することにより、弾性体ブレードの像担持体との当接部分の挙動を適度に抑えることができる。その結果、異常磨耗や異音の発生を経時で抑えることができ、経時におけるクリーニング不良を抑制することができる。 The novel cleaning blade proposed in Patent Document 1 is provided with a harder surface layer than the elastic blade to increase the hardness of the tip ridge line portion, thereby deforming the tip ridge line portion in the surface movement direction of the image carrier. Can be suppressed. Further, by impregnating the tip ridge portion of the elastic blade, the friction coefficient of the tip ridge portion of the elastic blade can be lowered. As a result, even when the surface layer is worn over time and the tip ridge line portion of the elastic blade is exposed, the impregnated portion of the elastic blade comes into contact with the surface of the image carrier, so that the image carrier of the elastic blade The behavior of the abutting portion can be moderately suppressed. As a result, the occurrence of abnormal wear and abnormal noise can be suppressed over time, and poor cleaning over time can be suppressed.
しかしながら、先端稜線部を含浸処理した弾性体ブレードと、この弾性体ブレードの先端稜線部を覆う弾性体ブレードよりも硬い紫外線硬化樹脂からなる表面層とで構成されたクリーニングブレード用いても、異常磨耗や異音の発生を十分に抑えることができず、クリーニングブレードのさらなる改良が求められている。 However, even if a cleaning blade composed of an elastic blade impregnated in the tip ridge line and a surface layer made of an ultraviolet curable resin harder than the elastic blade covering the tip ridge line of the elastic blade is used, abnormal wear occurs. The generation of noise and noise cannot be sufficiently suppressed, and further improvement of the cleaning blade is required.
本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、特許文献1に記載のクリーニングブレードに比べて異常磨耗・異音の発生を抑制でき、かつ、良好なクリーニング性を得ることができるクリーニングブレードおよび画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to suppress the occurrence of abnormal wear and abnormal noise compared to the cleaning blade described in Patent Document 1, and to obtain good cleaning properties. A cleaning blade and an image forming apparatus that can be used.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、先端稜線部が含浸処理された短冊形状の弾性ブレードの少なくとも先端稜線部付近に弾性ブレードよりも硬い表面層で覆い、該弾性ブレードの先端稜線部を表面移動する被清掃部材の表面に当接して、該被清掃部材表面から粉体を除去するクリーニングブレードにおいて、前記弾性ブレードを、互いに100%モジュラス値が異なる材質からなる複数の層によって構成し、前記弾性ブレードの複数の層のうち、上記先端稜線部を形成するエッジ層を、他の層に比べて100%モジュラス値の高い材質によって形成したことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is characterized in that at least the vicinity of the tip ridge line portion of the strip-shaped elastic blade impregnated in the tip ridge line portion is covered with a surface layer harder than the elastic blade, and the tip of the elastic blade In the cleaning blade that contacts the surface of the member to be cleaned that moves the surface of the ridge line and removes the powder from the surface of the member to be cleaned, the elastic blade is made of a plurality of layers made of materials having mutually different 100% modulus values. The edge layer forming the tip ridge line portion of the plurality of layers of the elastic blade is formed of a material having a higher 100% modulus value than other layers.
本発明者らは、クリーニングブレードのさらなる耐磨耗性・クリーニング性の向上について次のような鋭意研究を行った。すなわち、上記図18を用いて説明したように、上記異常磨耗や異音の発生は、先端稜線部が被清掃体の表面移動方向に弾性変形することで発生する。そこで、本発明者らは、弾性ブレードを従来よりも弾性変形し難い材料に変更することで、先端稜線部の被清掃体表面移動方向への弾性変形を抑制することができ、異常磨耗の発生や異音の発生を抑えることができると考えた。このような考えに基づいて、本発明者らは、弾性ブレードを100%モジュラス値が従来よりも高い弾性ブレードを用いてみた。ここで、100%モジュラスとは、弾性ゴムの試験片に100%伸びを与えたときの引張応力であり、一般的にゴムの弾性変形し難さ(硬さ)を示す指標値に用いらるものである。このように、弾性ブレードを100%モジュラス値が従来よりも高い弾性ブレードを用いることで、特許文献1に記載のクリーニングブレードよりも先端稜線部を、さらに硬く弾性変形し難いものにすることができ、異常磨耗や異音発生を十分に抑制できるものと考えたのである。しかし、この場合、クリーニングブレードが剛直になりすぎ、クリーニングを被清掃体に当接させたとき、十分に撓まなかった。その結果、被清掃体の表面のうねりなどに対してクリーニングブレードを十分に追随することができず、返ってクリーニング性が悪化してしまった。
そこで、本発明は、弾性ブレードを、互いに100%モジュラス値が異なる材質からなる複数の層によって構成し、弾性ブレードの複数の層のうち、先端稜線部を形成するエッジ層を、他の層に比べて100%モジュラス値の高い材質によって形成した。その結果、クリーニングブレードに適度な弾性を持たせ、かつ、先端稜線部のさらなる剛直化を図ることができる。これにより、被清掃体の表面のうねりなどに対してクリーニングブレードを良好に追随させることができ、良好なクリーニング性を確保することができる。また、先端稜線部が被清掃体の表面移動方向に弾性変形するのを、特許文献1に記載のクリーニングブレードに比べて抑制でき、クリーニングブレードの被清掃体との当接部分の挙動をさらに安定化することができる。これにより、異常磨耗や異音の発生を特許文献1に記載のクリーニングブレードに比べて抑制できる。
The inventors of the present invention conducted the following intensive studies on further improvement of wear resistance and cleaning performance of the cleaning blade. That is, as described with reference to FIG. 18, the abnormal wear and abnormal noise are generated by elastic deformation of the tip ridge line portion in the surface movement direction of the object to be cleaned. Therefore, the present inventors can suppress elastic deformation of the tip ridge line portion in the moving direction of the surface of the object to be cleaned by changing the elastic blade to a material that is less elastically deformed than before, and abnormal wear occurs. I thought it was possible to suppress the occurrence of noise. Based on this idea, the present inventors tried to use an elastic blade having a 100% modulus value higher than that of the conventional one. Here, the 100% modulus is a tensile stress when 100% elongation is given to an elastic rubber test piece, and is generally used as an index value indicating the difficulty (hardness) of elastic deformation of rubber. Is. In this way, by using an elastic blade having a 100% modulus value higher than that of the conventional elastic blade, it is possible to make the tip ridge line portion harder and less elastically deformed than the cleaning blade described in Patent Document 1. It was thought that abnormal wear and abnormal noise could be sufficiently suppressed. However, in this case, the cleaning blade was too rigid, and when the cleaning was brought into contact with the object to be cleaned, the cleaning blade was not sufficiently bent. As a result, the cleaning blade could not sufficiently follow the undulation of the surface of the object to be cleaned, and the cleaning performance deteriorated.
Therefore, in the present invention, the elastic blade is constituted by a plurality of layers made of materials having mutually different 100% modulus values, and among the plurality of layers of the elastic blade, the edge layer that forms the tip ridge line portion is used as another layer. Compared with a material having a higher modulus value than 100%. As a result, the cleaning blade can have appropriate elasticity, and the tip ridge line portion can be further stiffened. As a result, the cleaning blade can be made to follow well the undulation of the surface of the object to be cleaned, and good cleaning properties can be ensured. Further, it is possible to suppress the tip ridge line portion from being elastically deformed in the surface moving direction of the object to be cleaned as compared with the cleaning blade described in Patent Document 1, and further stabilize the behavior of the contact portion of the cleaning blade with the object to be cleaned. Can be Thereby, generation | occurrence | production of abnormal wear and abnormal noise can be suppressed compared with the cleaning blade of patent document 1. FIG.
本発明によれば、異常磨耗や異音の発生を特許文献1に記載のクリーニングブレードに比べて抑制でき、かつ、良好なクリーニング性を得ることができる。 According to the present invention, the occurrence of abnormal wear or abnormal noise can be suppressed as compared with the cleaning blade described in Patent Document 1, and good cleaning properties can be obtained.
以下、本発明を、画像形成装置としてのプリンタに適用した一実施形態について説明する。図1は、本実施形態における画像形成装置であるプリンタ100を示す概略構成図である。プリンタ100は、フルカラー画像を形成するものであって、画像形成部120、中間転写装置160及び給紙部130から主として構成されている。なお、以下の説明において、添え字Y,C,M,Kは、それぞれ、イエロー用、シアン用、マゼンタ用、ブラック用の部材であることを示すものである。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a printer as an image forming apparatus will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a
画像形成部120には、図中左側から順に、イエロートナー用のプロセスカートリッジ121Y、シアントナー用のプロセスカートリッジ121C、マゼンタトナー用のプロセスカートリッジ121M、ブラックトナー用のプロセスカートリッジ121Kが設けられている。これらのプロセスカートリッジ121(Y,C,M,K)は、略水平方向に並べて配置されている。
The
中間転写装置160には、複数の支持ローラに掛け渡された中間転写体である無端状の中間転写ベルト162と、一次転写ローラ161(Y,C,M,K)と、二次転写ローラ165とから主に構成されている。中間転写ベルト162は、各プロセスカートリッジ121(Y,C,M,K)の上方で、各プロセスカートリッジに設けられた表面移動する像担持体としてのドラム状の感光体10(Y,C,M,K)の表面移動方向に沿って配置されている。中間転写ベルト162は、感光体10(Y,C,M,K)の表面移動に同期して表面移動する。また、各一次転写ローラ161(Y,C,M,K)は、中間転写ベルト162の内周面側に配置されており、これらの一次転写ローラ161(Y,C,M,K)により中間転写ベルト162の下側に位置する外周面(表面)が各感光体10(Y,C,M,K)の外周面(表面)に弱圧接している。
The intermediate transfer device 160 includes an endless intermediate transfer belt 162 that is an intermediate transfer member stretched around a plurality of support rollers, a primary transfer roller 161 (Y, C, M, K), and a
各感光体10(Y,C,M,K)上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト162に転写する構成及び動作は、各プロセスカートリッジ121(Y,C,M,K)について実質的に同一である。ただし、カラー用の3つのプロセスカートリッジ121(Y,C,M)に対応した一次転写ローラ161(Y,C,M)についてはこれらを上下に揺動させる図示しない揺動機構が設けられている。揺動機構は、カラー画像が形成されないときに感光体10(Y,C,M)に中間転写ベルト162を接触させないように動作する。 The configuration and operation of forming a toner image on each photoconductor 10 (Y, C, M, K) and transferring the toner image to the intermediate transfer belt 162 is the same as each process cartridge 121 (Y, C, M, K). Is substantially the same. However, the primary transfer roller 161 (Y, C, M) corresponding to the three color process cartridges 121 (Y, C, M) is provided with a swinging mechanism (not shown) that swings them up and down. . The swing mechanism operates so that the intermediate transfer belt 162 does not contact the photoconductor 10 (Y, C, M) when a color image is not formed.
中間転写ユニットである中間転写装置160は、プリンタ100の本体から着脱自在に構成されている。具体的には、プリンタ100の画像形成部120を覆っている図1中の紙面手前側の前カバー(不図示)を開き、二次転写装置160を図1中の紙面奥側から手前側へスライドさせることで、プリンタ100の本体から二次転写装置160を取り外すことができる。二次転写装置160をプリンタ100の本体に装着する場合には、取り外し作業とは逆の作業をすればよい。
なお、中間転写ベルト162における二次転写ローラ165よりも表面移動方向下流側であってプロセスカートリッジ121Yの上流側には、二次転写後の残留トナー等の中間転写ベルト162上に付着した付着物を除去するための中間転写ベルトクリーニング装置167を設けている。中間転写ベルトクリーニング装置167は、中間転写ベルト162と一体に支持された状態で中間転写装置160として、プリンタ100本体に対して着脱自在に構成されている。
The intermediate transfer device 160 that is an intermediate transfer unit is configured to be detachable from the main body of the
In the intermediate transfer belt 162, on the downstream side of the
中間転写装置160の上方には、各プロセスカートリッジ121(Y,C,M,K)に対応したトナーカートリッジ159(Y,C,M,K)が略水平方向に並べて配置されている。
また、プロセスカートリッジ121(Y,C,M,K)の下方には、帯電された感光体10(Y,C,M,K)の表面にレーザー光を照射して静電潜像を形成する露光装置140が配置されている。
また、露光装置140の下方には、給紙部130が配置されている。給紙部130には、記録材としての転写紙を収容する給紙カセット131及び給紙ローラ132が設けられており、レジストローラ対133を経て中間転写ベルト162と二次転写ローラ165との間の二次転写ニップ部に向けて所定のタイミングで転写紙を給送する。
また、二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には定着装置90が配置されており、この定着装置90の転写紙搬送方向下流側には、排紙ローラ及び排紙された転写紙を収納する排紙収納部が配置されている。
Above the intermediate transfer device 160, toner cartridges 159 (Y, C, M, K) corresponding to the respective process cartridges 121 (Y, C, M, K) are arranged in a substantially horizontal direction.
Further, below the process cartridge 121 (Y, C, M, K), an electrostatic latent image is formed by irradiating the surface of the charged photoreceptor 10 (Y, C, M, K) with laser light. An
A
A fixing
図2は、プリンタ100が備えるプロセスカートリッジ121を示す概略構成図である。
ここで、各プロセスカートリッジ121の構成はほぼ同様であるので、以下の説明では色分け用の添え字Y、C、M、Kを省略して、プロセスカートリッジ121の構成及び動作について説明する。
プロセスカートリッジ121は、感光体10と、感光体10の周りに配置されたクリーニング装置30、帯電装置40及び現像装置50とを備えている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a
Here, since the configuration of each
The
帯電装置40は、感光体10に当接するように配置された帯電ローラ41と、この帯電ローラ41に当接して回転する帯電ローラクリーナ42とから主として構成されている。図3に示すように帯電ローラ41は芯金41a上に導電性ゴム層41bを設けたもので、ゴム層の表面は周方向に沿って延びる凹凸41cが形成されている。この凹凸41cは帯電ローラ41を回転させた状態で研磨ペーパなどを当接させることで形成することが出来る。この凹凸41cによって感光体10に対する接触面積が小さく、接触部とギャップ部が適度に分布するため、放電の機会が増え、帯電が安定する。特に線速が速い場合には帯電安定性の効果が大きい。また接触面積が小さいことにより帯電ローラ41による感光体10の汚染、逆に感光体10上のトナーなどによる帯電ローラ41の汚れも発生しにくくなる。また、帯電ローラ41に印加するバイアスを直流にしている。直流にすることで、感光体10に対する負荷を低減し、感光体10の摩耗量が小さくなり、長寿命化が出来る。
The charging
また、帯電ローラ41の凹凸41cは、十点平均表面粗さRzが20μm以下となるように形成するのが好ましい。これにより、感光体摩耗の促進を極力小さくすることができ、長寿命化が図れる。また、帯電ローラ41の十点平均表面粗さRzを20μm以下にすることにより、帯電ローラ41の放電ムラが起こりにくくなり、感光体表面をムラなく帯電することができる。感光体表面をムラなく帯電できるので、画像濃度ムラのない良質な画像を出力することができる。一般的に低温・低湿環境下では感光体の表面電位は不安定になりやすい(表面電位変動幅が大きくなりやすい)が、帯電ローラ41の表面に十点平均表面粗さRzが20μm以下の凹凸41cを形成することで、低温・低湿環境下でも感光体10の表面電位を安定させることができる。
The
また、フッ素を含んだ表面処理液によって、帯電ローラ41の表層部を表面処理することによって、感光体10への汚染をどんな環境下でも防ぐことができ、好ましい。
Further, it is preferable that the surface layer portion of the charging
現像装置50は、現像剤担持体としての現像ローラ51を有している。この現像ローラ51には、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。現像装置50のケーシング内には、ケーシング内に収容された現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する供給スクリュ52及び攪拌スクリュ53が設けられている。また、現像ローラ51に担持された現像剤を規制するためのドクタ54も設けられている。供給スクリュ52及び攪拌スクリュ53の二本スクリュによって撹拌・搬送された現像剤中のトナーは、所定の極性に帯電される。そして、現像剤は、現像ローラ51の表面上に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、ドクタ54により規制され、感光体10と対向する現像領域でトナーが感光体10上の潜像に付着する。
The developing
クリーニング装置30は、クリーニングブレード62、回収スクリュ43などを有している。クリーニングブレード62は、感光体10の表面移動方向に対してカウンタ方向で感光体10に当接している。トナー像を中間転写ベルト162に転写した後の感光体10上に残留するトナーをクリーニングブレード62によりクリーニングする。クリーニングブレード62より除去されたトナーは、回収スクリュにより43により不図示の廃トナー容器へ搬送される。なお、クリーニングブレード62の詳細については後述する。
The cleaning device 30 includes a
以上のような構成を有する4つのプロセスカートリッジ121は、それぞれ単独でサービスマンやユーザにより着脱・交換が可能となっている。また、プリンタ100から取り外した状態のプロセスカートリッジ121については、感光体10、帯電装置40、現像装置50、クリーニング装置30が、それぞれ単独で新しい装置との交換が可能に構成されている。なお、プロセスカートリッジ121は、クリーニング装置30で回収した転写残トナーを回収する廃トナータンクを備えていてもよい。この場合、更に、プロセスカートリッジ121において廃トナータンクが単独で着脱・交換が可能な構成とすれば利便性が向上する。
The four
次に、プリンタ100の動作について説明する。
プリンタ100では、不図示のオペレーションパネルやパーソナルコンピュータ等の外部機器からプリント命令を受け付けると、まず、感光体10を図2中矢印Aの方向に回転させ、帯電装置40の帯電ローラ41によって感光体10の表面を所定の極性に一様帯電させる。帯電後の感光体10に対し、露光装置140は、入力されたカラー画像データに対応して光変調された例えばレーザービーム光を色ごとに照射し、これによって各感光体10の表面にそれぞれ各色の静電潜像を形成する。各静電潜像に対し、各色の現像装置50の現像ローラ51から各色の現像剤を供給し、各色の静電潜像を各色の現像剤で現像し、各色に対応したトナー像を形成して可視像化する。次いで、一次転写ローラ161にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することによって、中間転写ベルト162を挟んで感光体10と一次転写ローラ161との間に一次転写電界を形成し、一次転写ローラ161で中間転写ベルト162を弱圧接することで一次転写ニップを形成する。これらの作用により、各感光体10上のトナー像は中間転写ベルト162上に効率よく一次転写される。中間転写ベルト162上には、各感光体10で形成された各色のトナー像が互いに重なり合うように転写され、積層トナー像が形成される。
Next, the operation of the
In the
中間転写ベルト162上に一次転写された積層トナー像は、給紙カセット131内に収容されている転写紙が給紙ローラ132やレジストローラ対133等を経て所定のタイミングで給送される。そして、二次転写ローラ165にトナー像と逆極性の転写電圧を印加することにより、転写紙を挟んで中間転写ベルト162と二次転写ローラ165との間に二次転写電界を形成し、転写紙上に積層トナー像が転写される。積層トナー像が転写された転写紙は定着装置90に送られ、熱及び圧力で定着される。トナー像が定着された転写紙は、排紙ローラによって排紙収納部に排出、載置される。一方、一次転写後の各感光体10上に残留する転写残トナーは、各クリーニング装置30のブレード部材によって掻き取られ、除去される。
The laminated toner image that has been primarily transferred onto the intermediate transfer belt 162 is fed at a predetermined timing through the transfer paper accommodated in the
次に、本発明を適用したプリンタ100に好適なトナーについて説明する。
本プリンタに好適に使用されるトナーは、600dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径が3〜6[μm]のものが好ましい。また、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が、1.00〜1.40の範囲にあるトナーが好ましい。(Dv/Dn)が1.00に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
Next, toner suitable for the
The toner preferably used in this printer preferably has a volume average particle diameter of 3 to 6 [μm] in order to reproduce minute dots of 600 dpi or more. A toner having a ratio (Dv / Dn) of volume average particle diameter (Dv) to number average particle diameter (Dn) in the range of 1.00 to 1.40 is preferable. The closer (Dv / Dn) is to 1.00, the sharper the particle size distribution. With such a toner having a small particle size and a narrow particle size distribution, the toner charge amount distribution is uniform, a high-quality image with little background fogging can be obtained, and the electrostatic transfer method has a high transfer rate. can do.
トナーの形状係数SF−1は100〜180、形状係数SF−2は100〜180の範囲にあることが好ましい。図4は、形状係数SF−1を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π)/4・・・式(1)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
The toner shape factor SF-1 is preferably in the range of 100 to 180, and the shape factor SF-2 is preferably in the range of 100 to 180. FIG. 4 is a diagram schematically showing the shape of the toner in order to explain the shape factor SF-1. The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape and is represented by the following formula (1). This is a value obtained by dividing the square of the maximum length MXLNG of the shape formed by projecting the toner on a two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π) / 4 Formula (1)
When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner becomes a true sphere, and becomes larger as the value of SF-1 increases.
また、図5は、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100/(4π)を乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×100/(4π)・・・式(2)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the shape of the toner in order to explain the shape factor SF-2. The shape factor SF-2 indicates the ratio of unevenness in the shape of the toner, and is represented by the following formula (2). A value obtained by dividing the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner on the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100 / (4π).
SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × 100 / (4π) (2)
When the value of SF-2 is 100, there is no unevenness on the toner surface, and as the value of SF-2 increases, the unevenness of the toner surface becomes more prominent.
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。 Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope (S-800: manufactured by Hitachi, Ltd.), introducing it into an image analyzer (LUSEX 3: manufactured by Nireco) and analyzing it. Calculated. When the shape of the toner is close to a spherical shape, the contact state between the toner and the toner or the toner and the photoconductor becomes a point contact, so that the adsorbing force between the toners becomes weak and the fluidity increases, and the toner and the photoconductor The attraction force becomes weaker and the transfer rate becomes higher. If either of the shape factors SF-1 and SF-2 exceeds 180, the transfer rate is lowered, which is not preferable.
また、カラープリンタに好適に使用されるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。 In addition, a toner suitably used for a color printer is a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, polyester, a colorant, and a release agent are dispersed in an organic solvent. Is a toner obtained by crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous solvent. Hereinafter, the constituent material and the manufacturing method of the toner will be described.
(ポリエステル)
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(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);3価以上のフェノール類(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);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
(polyester)
The polyester is obtained by a polycondensation reaction between a polyhydric alcohol compound and a polycarboxylic acid compound.
Examples of the polyhydric alcohol compound (PO) include dihydric alcohol (DIO) and trihydric or higher polyhydric alcohol (TO). (DIO) alone or a mixture of (DIO) and a small amount of (TO) preferable. Examples of the dihydric alcohol (DIO) include alkylene glycol (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, etc.); alkylene ether glycol (diethylene glycol) , Triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); alicyclic diols (1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); bisphenols (bisphenol A, bisphenol) F, bisphenol S, etc.); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adduct of the above alicyclic diol; Alkylene oxide bisphenol (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), etc. adducts. Among them, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. It is a combined use. The trihydric or higher polyhydric alcohol (TO) includes 3 to 8 or higher polyhydric aliphatic alcohols (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trihydric or higher phenols (Trisphenol PA, phenol novolak, cresol novolak, etc.); and alkylene oxide adducts of the above trivalent or higher polyphenols.
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(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)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。 Examples of the polyvalent carboxylic acid (PC) include divalent carboxylic acid (DIC) and trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC). (DIC) alone and (DIC) with a small amount of (TC) Mixtures are preferred. Divalent carboxylic acids (DIC) include alkylene dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc.); alkenylene dicarboxylic acids (maleic acid, fumaric acid, etc.); aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid) And naphthalenedicarboxylic acid). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). In addition, as polyhydric carboxylic acid (PC), you may make it react with polyhydric alcohol (PO) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (Methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester, etc.).
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧しながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。 The ratio of the polyhydric alcohol (PO) to the polycarboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1, preferably as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. Is 1.5 / 1 to 1/1, more preferably 1.3 / 1 to 1.02 / 1. The polycondensation reaction of polyhydric alcohol (PO) and polycarboxylic acid (PC) is performed at 150 to 280 ° C. in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxytitanate or dibutyltin oxide, while reducing the pressure as necessary. The produced water is distilled off to obtain a polyester having a hydroxyl group. The hydroxyl value of the polyester is preferably 5 or more, and the acid value of the polyester is usually 1 to 30, preferably 5 to 20. By giving an acid value, it tends to be negatively charged, and furthermore, when fixing to a recording paper, the affinity between the recording paper and the toner is good and the low-temperature fixability is improved. However, when the acid value exceeds 30, there is a tendency to deteriorate with respect to the stability of charging, particularly environmental fluctuation. The weight average molecular weight is 10,000 to 400,000, preferably 20,000 to 200,000. A weight average molecular weight of less than 10,000 is not preferable because offset resistance deteriorates. On the other hand, if it exceeds 400,000, the low-temperature fixability is deteriorated.
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び/又は伸長されて得られるものである。多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−イソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5/1を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1/1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。 In addition to the unmodified polyester obtained by the above polycondensation reaction, the polyester preferably contains a urea-modified polyester. The urea-modified polyester is obtained by reacting a terminal carboxyl group or hydroxyl group of the polyester obtained by the above polycondensation reaction with a polyvalent isocyanate compound (PIC) to obtain a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. It is obtained by cross-linking and / or extending the molecular chain by the reaction of the amine with amines. Examples of the polyvalent isocyanate compound (PIC) include aliphatic polyisocyanates (tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,6-isocyanatomethyl caproate, etc.); alicyclic polyisocyanates (isophorone diisocyanate, cyclohexylmethane diisocyanate, etc.) Aromatic diisocyanates (tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.); araliphatic diisocyanates (α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate, etc.); isocyanates; phenol derivatives, oximes, caprolactam And a combination of two or more of these. The ratio of the polyvalent isocyanate compound (PIC) is usually 5/1 to 1/1, preferably as an equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the polyester having a hydroxyl group. 4/1 to 1.2 / 1, more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. When [NCO] / [OH] exceeds 5/1, the low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1/1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester becomes low and hot offset resistance deteriorates. The content of the polyvalent isocyanate compound (PIC) component in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 0.5 to 40 wt%, preferably 1 to 30 wt%, more preferably 2 to 20 wt%. . If it is less than 0.5 wt%, the hot offset resistance deteriorates, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. On the other hand, if it exceeds 40 wt%, the low-temperature fixability deteriorates. The number of isocyanate groups contained per molecule in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 1 or more, preferably 1.5 to 3 on average, more preferably 1.8 to 2 on average. Five. If it is less than 1 per molecule, the molecular weight of the urea-modified polyester will be low, and the hot offset resistance will deteriorate.
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。 Next, as amines (B) to be reacted with the polyester prepolymer (A), a divalent amine compound (B1), a trivalent or higher polyvalent amine compound (B2), an amino alcohol (B3), an amino mercaptan (B4) ), Amino acid (B5), and amino acid block of B1 to B5 (B6).
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、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。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。 Examples of the divalent amine compound (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexyl). Methane, diamine cyclohexane, isophorone diamine, etc.); and aliphatic diamines (ethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, etc.) and the like. Examples of the trivalent or higher polyvalent amine compound (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of amino mercaptan (B4) include aminoethyl mercaptan and aminopropyl mercaptan. Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of B1 to B5 blocked amino groups (B6) include ketimine compounds and oxazolidine compounds obtained from the amines of B1 to B5 and ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.). Among these amines (B), preferred are B1 and a mixture of B1 and a small amount of B2.
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2/1超や、1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。 The ratio of amines (B) is equivalent to the equivalent ratio [NCO] / [NHx] of isocyanate groups [NCO] in the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups and amino groups [NHx] in amines (B). Is usually 1/2 to 2/1, preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, more preferably 1.2 / 1 to 1 / 1.2. When [NCO] / [NHx] is more than 2/1 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester is lowered, and the hot offset resistance is deteriorated.
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。 The urea-modified polyester may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio of the urea bond content to the urethane bond content is usually 100/0 to 10/90, preferably 80/20 to 20/80, and more preferably 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10%, the hot offset resistance is deteriorated.
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧しながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これに多価イソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。さらにこの(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。 The urea-modified polyester is produced by a one-shot method or the like. Polyhydric alcohol (PO) and polyhydric carboxylic acid (PC) are heated to 150-280 ° C. in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxy titanate, dibutyltin oxide, etc., and water produced while reducing the pressure as necessary. Distill off to obtain a polyester having a hydroxyl group. Subsequently, at 40-140 degreeC, this is made to react with polyvalent isocyanate (PIC), and the polyester prepolymer (A) which has an isocyanate group is obtained. Further, this (A) is reacted with amines (B) at 0 to 140 ° C. to obtain a urea-modified polyester.
(PIC)を反応させる際、及び(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。 When reacting (PIC) and when reacting (A) and (B), a solvent may be used if necessary. Usable solvents include aromatic solvents (toluene, xylene, etc.); ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.); esters (ethyl acetate, etc.); amides (dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.) and ethers And those inert to isocyanates (PIC), such as tetrahydrofuran (such as tetrahydrofuran).
また、ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。 In addition, in the crosslinking and / or elongation reaction between the polyester prepolymer (A) and the amines (B), a reaction terminator may be used as necessary to adjust the molecular weight of the resulting urea-modified polyester. Examples of the reaction terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, etc.), and those obtained by blocking them (ketimine compounds).
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性およびフルカラー画像形成装置に用いた場合の光沢性が悪化する。 The weight average molecular weight of the urea-modified polyester is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 10,000,000, and more preferably 30,000 to 1,000,000. If it is less than 10,000, the hot offset resistance deteriorates. The number average molecular weight of the urea-modified polyester or the like is not particularly limited when the above-mentioned unmodified polyester is used, and may be a number average molecular weight that can be easily obtained to obtain the weight average molecular weight. When the urea-modified polyester is used alone, its number average molecular weight is usually 2000-15000, preferably 2000-10000, more preferably 2000-8000. When it exceeds 20000, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color image forming apparatus are deteriorated.
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。 By using the unmodified polyester and the urea-modified polyester in combination, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color image forming apparatus are improved. Therefore, it is preferable to use the urea-modified polyester alone. The unmodified polyester may include a polyester modified with a chemical bond other than a urea bond.
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。 The unmodified polyester and the urea-modified polyester are preferably at least partially compatible with each other in terms of low-temperature fixability and hot offset resistance. Therefore, it is preferable that the unmodified polyester and the urea-modified polyester have a similar composition.
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。 The weight ratio of unmodified polyester to urea-modified polyester is usually 20/80 to 95/5, preferably 70/30 to 95/5, more preferably 75/25 to 95/5, and particularly preferably 80 /. 20-93 / 7. When the weight ratio of the urea-modified polyester is less than 5%, the hot offset resistance is deteriorated, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability.
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、65℃を超えると低温定着性が不十分となる。 The glass transition point (Tg) of the binder resin containing unmodified polyester and urea-modified polyester is usually 45 to 65 ° C, preferably 45 to 60 ° C. If the temperature is lower than 45 ° C., the heat resistance of the toner is deteriorated.
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。 In addition, since the urea-modified polyester is likely to be present on the surface of the obtained toner base particles, the heat-resistant storage stability tends to be good even when the glass transition point is low as compared with known polyester-based toners.
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、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(GR1、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、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
(Coloring agent)
As the colorant, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher , Lead yellow, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR1, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R) , Tartrazine rake, quinoline yellow rake, anthrazan yellow BGL, isoindolinone yellow, bengara, red lead, lead vermilion, cadmium red, cadmium mercurial red, antimon vermilion, permanent red 4R, para red, phissa red Parachlor ortho nitro Nirin Red, Resol Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmine B, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX, Permanent Red F5R Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, Toluidine Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thioindigo Red B, thioindigo maroon, oil red, quinacridone red, pyrazolone red, Riazo Red, Chrome Vermillion, Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), indigo, ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Phthalo Cyanine green, anthraquinone green, titanium oxide, zinc white, litbon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, based on the toner.
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−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重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、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、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、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、単独あるいは混合して使用できる。 The colorant can also be used as a master batch combined with a resin. As a binder resin to be kneaded together with the production of the master batch or the master batch, a polymer of styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, polyvinyl toluene or the like, or a copolymer of these and a vinyl compound, Polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, fat Aromatic or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, chlorinated paraffins, paraffin waxes and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination.
(荷電制御剤)
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、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、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、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、4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社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSYVP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージNEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LR1−901、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、4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。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
(Charge control agent)
Known charge control agents can be used, such as nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (fluorine-modified 4 Secondary ammonium salts or compounds, tungsten simple substances or compounds, fluorine activators, salicylic acid metal salts, and metal salts of salicylic acid derivatives. Specifically, Bontron 03 of a nigrosine dye, Bontron P-51 of a quaternary ammonium salt, Bontron S-34 of a metal-containing azo dye, E-82 of an oxynaphthoic acid metal complex, E-84 of a salicylic acid metal complex , Phenolic condensate E-89 (above, Orient Chemical Industries, Ltd.), quaternary ammonium salt molybdenum complex TP-302, TP-415 (above, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), quaternary ammonium salt copy Charge PSYVP2038, copy blue PR of triphenylmethane derivative, copy charge NEG VP2036 of quaternary ammonium salt, copy charge NX VP434 (manufactured by Hoechst), LR1-901, LR-147 which is a boron complex (manufactured by Nippon Carlit) ), Copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, azo face , Sulfonate group, carboxyl group, and polymer compounds having a functional group such as quaternary ammonium salts. Of these, substances that control the negative polarity of the toner are particularly preferably used.
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。 The amount of charge control agent used is determined by the type of binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the toner production method including the dispersion method, and is not uniquely limited. Preferably, it is used in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. The range of 0.2 to 5 parts by weight is preferable. When the amount exceeds 10 parts by weight, the chargeability of the toner is too high, the effect of the charge control agent is reduced, the electrostatic attraction with the developing roller is increased, the developer fluidity is lowered, and the image density is lowered. Invite.
(離型剤)
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、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、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、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等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。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及び、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)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
(Release agent)
As a release agent, a low melting point wax having a melting point of 50 to 120 ° C. works more effectively as a release agent in the dispersion with the binder resin between the fixing roller and the toner interface. The effect on high temperature offset is exhibited without applying a release agent such as oil. Examples of such a wax component include the following. Examples of waxes and waxes include plant waxes such as carnauba wax, cotton wax, wood wax, rice wax, animal waxes such as beeswax and lanolin, mineral waxes such as ozokerite and cercin, and paraffin, microcrystalline, And petroleum waxes such as petrolatum. In addition to these natural waxes, synthetic hydrocarbon waxes such as Fischer-Tropsch wax and polyethylene wax, and synthetic waxes such as esters, ketones, and ethers can be used. Furthermore, fatty acid amides such as 12-hydroxystearic acid amide, stearic acid amide, phthalic anhydride imide, chlorinated hydrocarbon, and low molecular weight crystalline polymer resin, poly-n-stearyl methacrylate, poly-n- A crystalline polymer having a long alkyl group in the side chain such as a homopolymer or copolymer of polyacrylate such as lauryl methacrylate (for example, a copolymer of n-stearyl acrylate-ethyl methacrylate, etc.) can also be used. .
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。 The charge control agent and the release agent can be melt-kneaded together with the masterbatch and the binder resin, or may be added when dissolved and dispersed in an organic solvent.
(外添剤)
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10−3〜2[μm]であることが好ましく、特に5×10−3〜0.5[μm]であることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500[m2/g]であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。無機微粒子の具体例としては、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、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10−4μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
(External additive)
Inorganic fine particles are preferably used as an external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the toner particles. The primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 5 × 10 -3~2 [μm], it is particularly preferably 5 × 10 -3~0.5 [μm]. Moreover, it is preferable that the specific surface area by BET method is 20-500 [m2 / g]. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 5 wt% of the toner, and particularly preferably 0.01 to 2.0 wt%. Specific examples of the inorganic fine particles include, for example, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, quartz sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth. Examples include soil, chromium oxide, cerium oxide, bengara, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, and silicon nitride. Among these, as the fluidity imparting agent, it is preferable to use hydrophobic silica fine particles and hydrophobic titanium oxide fine particles in combination. In particular, when stirring and mixing are performed using particles having an average particle diameter of 5 × 10 −4 μm or less, the electrostatic force and van der Waals force with the toner are remarkably improved. Even when stirring and mixing inside the developing device is performed to obtain a good image quality that does not cause the release of the fluidity imparting agent from the toner and does not generate firefly, etc., and further reduces the residual toner. It is done. Titanium oxide fine particles are excellent in environmental stability and image density stability, but have a tendency to deteriorate the charge rise characteristics. Therefore, if the amount of titanium oxide fine particles added is larger than the amount of silica fine particles added, this side effect is affected. It can be considered large. However, when the added amount of the hydrophobic silica fine particles and the hydrophobic titanium oxide fine particles is in the range of 0.3 to 1.5 wt%, the charge rising characteristics are not greatly impaired, and the desired charge rising characteristics can be obtained, that is, repeated copying. Stable image quality can be obtained even if
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。 Next, a toner manufacturing method will be described. Here, although a preferable manufacturing method is shown, it is not limited to this.
(トナーの製造方法)
(1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、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を単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
(Toner production method)
(1) A toner material solution is prepared by dispersing a colorant, unmodified polyester, a polyester prepolymer having an isocyanate group, and a release agent in an organic solvent.
The organic solvent is preferably volatile with a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of easy removal after toner base particle formation. Specifically, toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone and the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform, and carbon tetrachloride are preferable. The usage-amount of an organic solvent is 0-300 weight part normally with respect to 100 weight part of polyester prepolymers, Preferably it is 0-100 weight part, More preferably, it is 25-70 weight part.
(2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
(2) The toner material liquid is emulsified in an aqueous medium in the presence of a surfactant and resin fine particles.
The aqueous medium may be water alone or an organic solvent such as alcohol (methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methyl cellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.). It may be included.
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。 The amount of the aqueous medium used relative to 100 parts by weight of the toner material liquid is usually 50 to 2000 parts by weight, preferably 100 to 1000 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the dispersion state of the toner material liquid is poor, and toner particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. If it exceeds 20000 parts by weight, it is not economical.
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、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のアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
Further, in order to improve the dispersion in the aqueous medium, a dispersant such as a surfactant and resin fine particles is appropriately added.
As surfactants, anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates, phosphate esters, alkylamine salts, amino alcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives, amine salt types such as imidazoline, Quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, pyridinium salts, alkylisoquinolinium salts, benzethonium chloride, fatty acid amide derivatives, polyhydric alcohols Nonionic surfactants such as derivatives, for example, amphoteric surfactants such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine And the like.
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。 Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be obtained in a very small amount. Preferred anionic surfactants having a fluoroalkyl group include fluoroalkyl carboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, 3- [ω-fluoroalkyl (C6-C11 ) Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sodium sulfonate, 3- [ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium, fluoroalkyl (C11-C20) carvone Acids and metal salts, perfluoroalkylcarboxylic acids (C7 to C13) and metal salts thereof, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acids and metal salts thereof, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- ( 2-Hydroxyethyl) Perful Olooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. Can be mentioned.
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。 Product names include Surflon S-111, S-112, S-113 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-101. DS-102 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (manufactured by Dainippon Ink, Inc.), Xtop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204 (manufactured by Tochem Products), and Fgentent F-100, F150 (manufactured by Neos).
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。 In addition, examples of the cationic surfactant include aliphatic quaternary ammonium salts such as aliphatic primary, secondary or secondary amine acids having a fluoroalkyl group, and perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salts. , Benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (Daikin Industries) Manufactured), MegaFuck F-150, F-824 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-132 (Tochem Products), Footgent F-300 (Neos), and the like.
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が10〜90%の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子1[μm]、及び3[μm]、ポリスチレン微粒子0.5[μm]及び2[μm]、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1[μm]、商品名では、PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。 The resin fine particles are added to stabilize the toner base particles formed in the aqueous medium. For this reason, it is preferable to add so that the coverage existing on the surface of the toner base particles is in the range of 10 to 90%. For example, polymethyl methacrylate fine particles 1 [μm] and 3 [μm], polystyrene fine particles 0.5 [μm] and 2 [μm], poly (styrene-acrylonitrile) fine particles 1 [μm], trade name is PB- 200H (manufactured by Kao Corporation), SGP (manufactured by Sokensha), technopolymer SB (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), SGP-3G (manufactured by Sokensha), micropearl (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) and the like. In addition, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。 As a dispersant that can be used in combination with the above resin fine particles and inorganic compound dispersant, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer protective colloid. For example, acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride and other (meth) acrylic monomers containing hydroxyl groups Bodies such as acrylic acid-β-hydroxyethyl, methacrylic acid-β-hydroxyethyl, acrylic acid-β-hydroxypropyl, methacrylic acid-β-hydroxypropyl, acrylic acid-γ-hydroxypropyl, methacrylic acid-γ-hydroxy Propyl, acrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, methacrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerol monoacrylate, glycerol monomethacrylate Luric acid esters, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc., vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, or compounds containing vinyl alcohol and a carboxyl group Esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, vinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl Nitrogen compounds such as imidazole and ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring thereof, polyoxyethylene, poly Xoxypropylene, polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxy Polyoxyethylenes such as ethylene nonylphenyl ester, celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose can be used.
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20[μm]にするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000[rpm]、好ましくは5000〜20000[rpm]である。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。 The dispersion method is not particularly limited, and known equipment such as a low-speed shear method, a high-speed shear method, a friction method, a high-pressure jet method, and an ultrasonic wave can be applied. Among these, in order to make the particle size of the dispersion 2 to 20 [μm], a high-speed shearing method is preferable. When a high-speed shearing disperser is used, the number of rotations is not particularly limited, but is usually 1000 to 30000 [rpm], preferably 5000 to 20000 [rpm]. The dispersion time is not particularly limited, but in the case of a batch method, it is usually 0.1 to 5 minutes. The temperature during dispersion is usually 0 to 150 ° C. (under pressure), preferably 40 to 98 ° C.
(3)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
(3) At the same time as the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to cause a reaction with the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group.
This reaction involves molecular chain crosslinking and / or elongation. The reaction time is selected depending on the reactivity of the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) with the amines (B), but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. The reaction temperature is generally 0 to 150 ° C, preferably 40 to 98 ° C. Moreover, a well-known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
(4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
(4) After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles.
In order to remove the organic solvent, the temperature of the entire system is gradually raised in a laminar stirring state, and after giving strong stirring in a certain temperature range, the solvent base is removed to produce spindle-shaped toner base particles. . Further, when an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble material is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is dissolved from the toner base particles by a method such as dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. Remove. It can also be removed by operations such as enzymatic degradation.
(5)上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。 (5) A charge control agent is injected into the toner base particles obtained above, and then inorganic fine particles such as silica fine particles and titanium oxide fine particles are externally added to obtain a toner. The injection of the charge control agent and the external addition of the inorganic fine particles are performed by a known method using a mixer or the like.
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。 Thereby, a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution can be easily obtained. Furthermore, by giving strong agitation in the process of removing the organic solvent, the shape between the true spherical shape and the rugby ball shape can be controlled, and the surface morphology is also controlled between the smooth shape and the umeboshi shape. be able to.
またトナーの形状は略球形状であり、以下の形状規定によって表すことができる。図6(a),(b),(c)はトナーの形状を模式的に示す図である。図6(a),(b),(c)において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、トナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)(図6(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図6(c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。 The toner has a substantially spherical shape and can be represented by the following shape rule. 6A, 6B, and 6C are diagrams schematically illustrating the shape of the toner. 6A, 6B, and 6C, when a substantially spherical toner is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (where r1 ≧ r2 ≧ r3), the toner is defined. The ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) (see FIG. 6B) is 0.5 to 1.0, and the ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) (FIG. 6C )) Is preferably in the range of 0.7 to 1.0. When the ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) is less than 0.5, the dot reproducibility and transfer efficiency are inferior because of being away from the true spherical shape, and high-quality image quality cannot be obtained. On the other hand, if the ratio of thickness to minor axis (r3 / r2) is less than 0.7, the shape is close to a flat shape, and a high transfer rate like a spherical toner cannot be obtained. In particular, when the ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) is 1.0, the rotating body has a major axis as a rotation axis, and the fluidity of the toner can be improved.
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。 Note that r1, r2, and r3 were measured with a scanning electron microscope (SEM) while changing the angle of field of view and taking pictures.
プリンタ100に用いるトナーとしては、画質向上のために、高円形化、小粒径化がし易い懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法により製造された重合トナーを用いるのが好ましい。特に、円形度が0.97以上、体積平均粒径5.5[μm]以下の重合トナーを用いるのが好ましい。平均円形度が0.97以上、体積平均粒径5.5[μm]のものを用いることにより、より高解像度の画像を形成することができる。
As the toner used in the
ここでいう「円形度」は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製、商品名)により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150[ml]中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜0.5[ml]加え、更に測定試料(トナー)を0.1〜0.5[g]程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理し、分散液濃度が3000〜1[万個/μl]となるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。そして、この測定結果に基づき、図7(a)に示す実際のトナー投影形状の外周長をC1、その投影面積をSとし、この投影面積Sと同じ図7(b)に示す真円の外周長をC2としたときのC2/C1を求め、その平均値を円形度とした。 The “circularity” here is an average circularity measured by a flow type particle image analyzer FPIA-2000 (trade name, manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). Specifically, a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added in an amount of 0.1 to 0.5 [ml] as a dispersant in 100 to 150 [ml] of water from which impure solids have been removed in advance. Further, about 0.1 to 0.5 [g] of a measurement sample (toner) is added. Thereafter, the suspension in which the toner is dispersed is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes so that the concentration of the dispersion becomes 3000 to 1 [10,000 / μl]. To measure the shape and distribution of the toner. Based on the measurement result, the outer peripheral length of the actual toner projection shape shown in FIG. 7A is C1, and the projection area is S. The outer circumference of the perfect circle shown in FIG. C2 / C1 was determined when the length was C2, and the average value was defined as the circularity.
体積平均粒径については、コールターカウンター法によって求めることが可能である。具体的には、コールターマルチサイザー2e型(コールター社製)によって測定したトナーの個数分布や体積分布のデータを、インターフェイス(日科機社製)を介してパーソナルコンピューターに送って解析するのである。より詳しくは、1級塩化ナトリウムを用いた1%NaCl水溶液を電解液として用意する。そして、この電解水溶液100〜150[ml]中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5[ml]加える。更に、これに被検試料としてのトナーを2〜20[mg]加え、超音波分散器で約1〜3[分間]分散処理する。そして、別のビーカーに電解水溶液100〜200[ml]を入れ、その中に分散処理後の溶液を所定濃度になるように加えて、上記コールターマルチサイザー2e型にかける。アパーチャーとしては、100[μm]のものを用い、50,000個のトナー粒子の粒径を測定する。チャンネルとしては、2.00〜2.52[μm]未満;2.52〜3.17[μm]未満;3.17〜4.00[μm]未満;4.00〜5.04[μm]未満;5.04〜6.35[μm]未満;6.35〜8.00[μm]未満;8.00〜10.08[μm]未満;10.08〜12.70[μm]未満;12.70〜16.00[μm]未満;16.00〜20.20[μm]未満;20.20〜25.40[μm]未満;25.40〜32.00[μm]未満;32.00〜40.30[μm]未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00[μm]以上32.0[μm]以下のトナー粒子を対象とする。そして、「体積平均粒径=ΣXfV/ΣfV」という関係式に基づいて、体積平均粒径を算出する。但し、「X」は各チャンネルにおける代表径、「V」は各チャンネルの代表径における相当体積、「f」は各チャンネルにおける粒子個数である。 The volume average particle diameter can be determined by a Coulter counter method. Specifically, the toner number distribution and volume distribution data measured by the Coulter Multisizer 2e type (manufactured by Coulter) are sent to a personal computer via an interface (manufactured by Nikkaki Co., Ltd.) for analysis. More specifically, a 1% NaCl aqueous solution using first grade sodium chloride is prepared as an electrolytic solution. Then, 0.1 to 5 [ml] of a surfactant, preferably alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 [ml] of the electrolytic aqueous solution. Further, 2 to 20 [mg] of toner as a test sample is added thereto, and dispersion treatment is performed for about 1 to 3 [minutes] with an ultrasonic disperser. Then, 100 to 200 [ml] of the electrolytic aqueous solution is put into another beaker, and the solution after the dispersion treatment is added to the beaker so as to have a predetermined concentration, and then applied to the Coulter Multisizer 2e type. The aperture is 100 [μm], and the particle size of 50,000 toner particles is measured. As a channel, it is less than 2.00-2.52 [micrometer]; 2.52-less than 3.17 [micrometer]; 3.17-less than 4.00 [micrometer]; 4.00-5.04 [micrometer] Less than 5.04 to 6.35 [μm]; 6.35 to less than 8.00 [μm]; 8.00 to less than 10.08 [μm]; 10.08 to less than 12.70 [μm]; 12.70 to less than 16.00 [μm]; 16.00 to less than 20.20 [μm]; 20.20 to less than 25.40 [μm]; 25.40 to less than 32.00 [μm]; Using 13 channels of 00 to less than 40.30 [μm], toner particles with a particle size of 2.00 [μm] or more and 32.0 [μm] or less are targeted. Then, the volume average particle diameter is calculated based on the relational expression “volume average particle diameter = ΣXfV / ΣfV”. However, “X” is the representative diameter in each channel, “V” is the equivalent volume in the representative diameter of each channel, and “f” is the number of particles in each channel.
このような重合トナーにおいては、従来の粉砕トナーを感光体10表面から除去するときと同じようにしてクリーニングブレード62で除去しようとしても、その重合トナーを感光体表面から十分に除去しきれず、クリーニング不良が発生する。そこで、クリーニングブレード62の感光体10への当接圧を高めて、クリーニング性をアップしようとすると、クリーニングブレード62が早期に摩耗してしまうという問題があった。また、クリーニングブレード62と感光体10との摩擦力が高まって、クリーニングブレード62の感光体10と当接している先端稜線部62cが感光体10の移動方向に引っ張られて、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の先端稜線部がめくれると、異音や振動、先端稜線部の欠落などの様々な問題が生じてしまう。
In such a polymerized toner, even if an attempt is made to remove the pulverized toner from the surface of the
また、本実施形態においては、上述したように、表面に周方向に沿って延びる凹凸41cが形成された帯電ローラ41を用いている。帯電ローラ41の周方向に沿った凹凸があると、その凹凸と感光体10の接触のむらによって感光体10は均一には摩耗せずに、細かい凹凸を形成すると考えられる。これに起因して、クリーニングブレード10−感光体10間の摩擦力が大きくなってしまい、先端稜線部62cの挙動が安定せず、先端稜線部62cがめくれやすく、異常磨耗や異音が発生しやすい。
Further, in the present embodiment, as described above, the charging
次に、本実施形態の特徴点であるクリーニングブレード62について説明する。
図8は、本実施形態のクリーニングブレード62の斜視図であり、図9は、クリーニングブレード62の拡大断面図である。図9(a)は、クリーニングブレード62が感光体10の表面に当接している状態の説明図であり、図9(b)は、クリーニングブレード62の先端稜線部62c近傍の拡大説明図である。
クリーニングブレード62は、金属や硬質プラスチックなどの剛性材料からなる短冊形状のホルダー621と、短冊形状の弾性体ブレード622とで構成されている。弾性体ブレード622は、ホルダー621の一端側に接着剤などにより固定されており、ホルダー621の他端側は、クリーニング装置30のケースに片持ち支持されている。
Next, the
FIG. 8 is a perspective view of the
The
本実施形態のクリーニングブレード62は、エッジ層622a、バックアップ層622bが積層された積層型の弾性ブレード622の先端稜線部に、アクリルまたは/及びメタクリル系架橋樹脂が含浸された含浸部62dが形成されている。さらに、ブレード先端面62aとブレード下面62bには、ブレード長手方向にわたって弾性ブレードよりも硬度が高いアクリル又は/及びメタクリル樹脂からなる樹脂表面層623が形成されている。
In the
弾性ブレード622の先端稜線部に、アクリルまたは/及びメタクリル系架橋樹脂を含浸し、かつ先端稜線部62cの弾性ブレード表面に弾性ブレードよりも硬度が高いアクリルまたは/及びメタクリル系架橋樹脂表面層を設けることで、例えば以下のような効果がある。
・トナー除去性能が大幅に向上する
・クリーニングブレード62の摩耗が低減され、長期に渡ってクリーニング性能が維持できる。
・クリーニングブレード62と感光体間の摩擦係数が低減される。
・感光体摩耗量が低減され、感光体寿命、及び画像形成装置の長寿命化が図れる。
・クリーニングブレード62が、トナーの添加剤等を感光体表面へ擦りつけないため、白抜け状の異常画像の発生がない。
The tip ridge portion of the
The toner removal performance is greatly improved. The wear of the
-The coefficient of friction between the
-The amount of photoconductor wear is reduced, and the life of the photoconductor and the life of the image forming apparatus can be extended.
Since the
図10は、ホルダー621と弾性ブレード622を示す概略構成図である。
図10に示すように弾性ブレード622は、エッジ層622aとバックアップ層622bの二層から構成される積層ブレードとなっている。エッジ層622aは感光体10と直接接触する先端稜線部を形成する層である。エッジ層622aは、バックアップ層622bに比べて強度が高いウレタンゴム材料を使用している。エッジ層622aの100%モジュラス値がバックアップ層622bに比べて大きい組合せとなっている。エッジ層622aとバックアップ層622bの組合せの一例としては、エッジ層622aとして、100%モジュラス(23℃)が6〜7[Mpa]のウレタンゴム材料を用い、バックアップ層622bとして、4〜5[Mpa]のウレタンゴム材料を用いた。また、ゴム硬度では、エッジ層622aに80度(JISA)のウレタンゴムを用い、バックアップ層622bにゴム硬度75度(JISA)のウレタンゴムを用いた。エッジ層622aの厚さは0.5mm、バックアップ層622bの厚さは1.3mmとしている。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing the
As shown in FIG. 10, the
図11(a)は、従来から用いられてきた弾性ブレードのみのクリーニングブレードの一例を示す図であり、(b)は、先端稜線部の拡大図である。
図11に示すクリーニングブレードは、100%モジュラス値が2.5[MPa]、硬度72度程度の比較的中硬度の弾性ブレードからなるクリーニングブレードである。
このような従来の単層クリーニングブレードでは、図示するように、先端稜線部62cの強度が低いため、図11(b)に示すように、感光体10を回転駆動させたときの先端稜線部の変形が大きく、スティックスリップ量が大きくなり、ニップ(感光体とクリーニングブレードとの当接部)の挙動が不安定となる。その為、クリーニング性が低下し易く、またトナー添加剤などを感光体表面に擦りつけてしまい、白抜け状の異常画像が発生する。特に、感光体10表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を持たない画像形成装置の中で用いる場合には、異常画像が大きな課題となる場合がある。また、先端稜線部振動が大きく、感光体膜削れ量、ブレード摩耗量が増加するという課題がある。
FIG. 11A is a view showing an example of a cleaning blade using only an elastic blade conventionally used, and FIG. 11B is an enlarged view of a tip ridge line portion.
The cleaning blade shown in FIG. 11 is a cleaning blade made of an elastic blade with a relatively medium hardness having a 100% modulus value of 2.5 [MPa] and a hardness of about 72 degrees.
In such a conventional single-layer cleaning blade, as shown in the drawing, the strength of the tip
図12(a)は、単層の弾性ブレード622に、アクリル及びメタクリル系を含浸させた含浸部62dと、アクリルまたは/及びメタクリル樹脂からなる表面層623をもうけたクリーニングブレードの一例を示す図であり、(b)は、先端稜線部の拡大図である。
図12(b)に、示すように、含浸部62dと、表面層623の効果により、先端稜線部62cの強度が、図11に示した弾性ブレードのみのクリーニングブレードに比べて強度が高くなり、先端稜線部62c変形を小さくすることができる。これにより、スティックスリップ量は小さくなる。その為、ニップ挙動が図11に示したクリーニングブレードに比べて安定し、クリーニング性が向上し、トナー添加剤などを感光体表面に擦りつけにくくなり、白抜け状の異常画像が発生し難くすることができる。また、振動が小さくなるため、感光体膜削れ量、ブレード摩耗量が減少するという効果もある。しかしながら、感光体10表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を持たない画像形成装置の中で用いる場合には、白抜け状の異常画像が発生する場合があり、十分とは言えない場合があった。
FIG. 12A is a view showing an example of a cleaning blade in which a single-layer
As shown in FIG. 12B, due to the effect of the impregnated
図13は、高強度材料をエッジ層622aとバックアップ層622bとを有する積層型の弾性ブレード622にアクリル及びメタクリル系樹脂を含浸させた含浸部62dと、アクリルまたは/及びメタクリル樹脂からなる表面層623をもうけた本実施形態のクリーニングブレードを示す図であり、(b)は、先端稜線部の拡大図である。
本実施形態のクリーニングブレードにおいては、含浸部62dと、表面層623との効果に加え、高強度材料からなるエッジ層622aの効果により、図12に示すクリーニングブレードよりもさらに先端稜線部62cの強度が高くすることができる。これにより、図13(b)に示すように、先端稜線部62cの変形、振動を更に小さくすることができ、ニップ挙動を非常に安定化することができる。その為、非常に良好なクリーニング性が得られ、また白抜け状の異常画像は全く発生しない。さらに、潤滑剤塗布装置をもたない画像形成装置の中で用いた場合にも、白抜け状の異常画像が発生することがない。また、振動が最小化されるため、感光体膜削れ量、ブレード摩耗量が最小化される。
FIG. 13 shows an
In the cleaning blade of this embodiment, in addition to the effects of the impregnated
一方、上記エッジ層で用いた高強度材料からなる単層の弾性ブレード622にアクリル、及びメタクリル系の樹脂を含浸させた含浸部62dと、アクリルまたは/及びメタクリル樹脂からなる表面層623をもうけた構成とした場合は、弾性ブレード622が剛直になりすぎ、感光体10の偏心や感光体10の表面の微小なうねりなどに追随できず、感光体との当接圧が低下し、クリーニング性能の低下が発生する場合がある。また、長期使用によるヘタリの影響でも当接圧が、強度の低い弾性ブレードを用いた場合に比べて低下しやすく、経時にわたり良好なクリーニング性が得られない。よって、弾性ブレードとして、高強度材料からなるエッジ層と、低強度材料からなるバックアップ層とからなる弾性ブレードを用いることで、適度な弾性を持たせることができ、感光体10の偏心や感光体10の表面の微小なうねりなどに追随できず、感光体との当接圧が低下し、クリーニング性能の低下を抑制することができる。また、長期使用によるヘタリも、低強度材料からなるバックアップ層の弾性により、当接圧低下を防止することができるため、長期にわたって良好なクリーニング性能を得ることができる。
On the other hand, a single-layer
特に、本実施形態のように、表面に周方向に沿って延びる凹凸41cが形成された帯電ローラ41を用い、感光体10に細かい凹凸を形成され、これに起因して、クリーニングブレード62−感光体10間の摩擦力が大きくなってしまう構成において、図13に示す構成とすることで、先端稜線部62cのめくれを良好に抑制でき、異常磨耗や異音の発生を良好に抑制することができる。
In particular, as in the present embodiment, the charging
次に、積層構造をもつ弾性ブレード622へのアクリル及びメタクリル系樹脂の含浸処理および表面層623について説明する。
弾性ブレード622の先端稜線部62cへの含浸処理は、ハケ塗り、スプレー塗工、ディップ塗工などによって、アクリルまたは/及びメタクリル系モノマーを含浸させ、架橋させることが可能である。アクリルまたは/及びメタクリル系モノマーは、熱、光、電子線などのエネルギーを加えることにより、架橋反応を行なう。
Next, the impregnation treatment of acrylic and methacrylic resin into the
The impregnation treatment to the tip
使用するアクリル及びメタクリル系モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、トリメチロールプロパントリメタクリレート、HPA変性トリメチロールプロパントリアクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、HPA変性トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)、グリセロールトリアクリレート、ECH変性グリセロールトリアクリレート、EO変性グリセロールトリアクリレート、PO変性グリセロールトリアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジメチロールプロパンテトラアクリレート(DTMPTA)、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、EO変性リン酸トリアクリレート、2,2,5,5,−テトラヒドロキシメチルシクロペンタノンテトラアクリレートなどが挙げられ、これらは単独又は2種類以上を併用しても差し支えない。 Examples of acrylic and methacrylic monomers used include trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), trimethylolpropane trimethacrylate, HPA-modified trimethylolpropane triacrylate, EO-modified trimethylolpropane triacrylate, and PO-modified trimethylolpropane triacrylate. , Caprolactone modified trimethylolpropane triacrylate, HPA modified trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate (PETTA), glycerol triacrylate, ECH modified glycerol triacrylate, EO modified glycerol triacrylate, PO modified glycerol triacrylate Acrylate, Tris (acryloyl Ethyl) isocyanurate, dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA), caprolactone-modified dipentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol hydroxypentaacrylate, alkyl-modified dipentaerythritol pentaacrylate, alkyl-modified dipentaerythritol tetraacrylate, alkyl-modified dipentaerythritol Examples include triacrylate, dimethylolpropane tetraacrylate (DTMPTA), pentaerythritol ethoxytetraacrylate, EO-modified phosphoric acid triacrylate, 2,2,5,5-tetrahydroxymethylcyclopentanone tetraacrylate, and the like. Or two or more types may be used in combination.
表面層623は、弾性ブレード622にアクリルまたは/及びメタクリル系モノマー架橋樹脂を含浸させて所定時間風乾させた後に、スプレー塗工、ディップ塗工、あるいはスクリーン印刷等によって、クリーニングブレード62の先端稜線部62cを被覆する。表面層623としては、鉛筆硬度7H以上の材料を被覆するのが好ましい。また、表面層623は、弾性ブレード622よりも硬度が高い部材とすることで、剛直なため、変形し難く、クリーニングブレード62の先端稜線部62cのめくれを抑制することができる。
The
ここでいう硬度は、例えばFischer社の微小硬度計H−100などを用いて測定するマルテンス硬度を用いることができる。本実施形態では、弾性ブレード622が1[N/mm2]程度であるのに対し、表面層623に用いる鉛筆硬度7〜9Hの材料をガラス基板上で硬化して測定したところ、100〜300[N/mm2]となり、100倍以上の硬さとなった。
The hardness here can be, for example, Martens hardness measured using a microhardness meter H-100 manufactured by Fischer. In the present embodiment, the
架橋樹脂を含浸させた後、または、表面層623による被覆を行った後に、加熱及び光を照射することで、図9に示す含浸部分62dを形成し、先端稜線部62cの硬度上昇を図る改質効果を生じさせることができる。改質効果を生じさせることができる理由として、まず考えられるのは、ゴム内部に架橋樹脂モノマーが架橋反応を起こし、3次元架橋形状を形成することで、ゴム自体の架橋密度が擬似的に増加し、耐摩耗性が向上している可能性である。またこれらの樹脂を設けることにより、さらに表面に設けられる表面層の密着性、接着性が向上し、耐久性が大きくなるものと考えられる。
After impregnating the cross-linked resin or after covering with the
本実施形態のクリーニングブレード62では、弾性ブレード622に対してディップ塗工により架橋樹脂を含浸させ、さらに表面層623を形成する架橋樹脂をスプレー塗工した後、紫外線照射により樹脂を硬化させている。
In the
含浸させた架橋樹脂を硬化させるために熱及び光エネルギーを加えるタイミングとしては、弾性ブレード622に架橋樹脂を含浸させた後、表面層623を被覆する前に、熱及び光エネルギーを加えたほうがよい。弾性ブレード622の基材となるウレタンゴムに架橋樹脂を含浸させた後、一度、熱及び光エネルギー照射により、架橋樹脂の含浸状態を固定し、後から表面層623を形成させる架橋樹脂液を塗布しても、含浸状態が変化しないため、所望の含浸状態の弾性ブレード622を作成できる。
As a timing for applying heat and light energy to cure the impregnated crosslinked resin, it is better to add heat and light energy after the
本実施形態のクリーニングブレード62は、図9(b)中の矢印で示すように、含浸部分62dにおける弾性ブレード622の内部ほどウレタンゴムに対して架橋樹脂の含有量が少なくなるような傾斜性が生じるように含浸させている。具体的には、短時間の含浸操作や含浸し難い条件で含浸操作を行うことで、含浸する架橋樹脂の量を少なくして、含浸させた部分の弾性ブレード622の外側は含浸量を多く、内側に向かうほど含浸量が少なくなるように含浸操作を行う。本実施形態では、含浸操作としては、ディッピング方式で行い、含浸時間を30[秒]とした。
9B, the
含浸操作を長時間行うなど、基材(弾性ブレード622のウレタンゴム)の内部まで充分に含浸素材(架橋樹脂)が浸透する条件で実施すれば、一種の平衡状態となり、全体は均一組成となって傾斜性をもたない状態も作り出すことは可能である。しかし、本実施形態では、含浸操作で架橋樹脂の含浸する量を抑制することで、弾性ブレード622のウレタンゴムに対する架橋樹脂の含有量に傾斜性を持たせている。
If the impregnation material (crosslinked resin) penetrates sufficiently to the inside of the base material (urethane rubber of the elastic blade 622), such as performing an impregnation operation for a long time, a kind of equilibrium state is obtained, and the whole has a uniform composition. It is possible to create a state without inclination. However, in this embodiment, the content of the crosslinked resin with respect to the urethane rubber of the
本実施形態のクリーニングブレード62では、弾性ブレード622よりも硬い表面層623を設け、先端稜線部62cと感光体10表面との摩擦係数の低減を図ることができる。
In the
本実施形態のクリーニングブレード62は、硬度の高い表面層623の内側の弾性ブレード622の基材に対して架橋樹脂が傾斜性を持つように存在する。これにより、基材となる弾性ゴム(ウレタンゴム)の機械強度や剛性が適度に強化され、感光体表面との摺動においてブレード先端部の挙動を適度に抑えることで良好なクリーニングを行うことができ、異常摩耗や異音の発生を抑えることで、高い耐摩耗性を発揮させることが可能となる。
In the
また、弾性ブレード622の基材に硬度の高い表面層623のみを設けると、高硬度層と基材層との境目で硬度が急激に変化して応力が集中し、弾性ブレード622が破損するおそれがある。これに対して、弾性ブレード622の基材に含有量に傾斜性を生じさせることで、高硬度層と基材層との境目で硬度が急激に変化することを抑制し、応力集中に起因して弾性ブレード622が破損することを防止できる。
Further, if only the
特許文献2には、表面層623のみを設ける構成、または、弾性ブレード622の基材に樹脂材料を含浸させるのみの構成が記載されている。表面層のみを設ける構成であると、次のような不具合が生じる。すなわち、表面層623を設けて摩擦係数を低減させても、経時で表面層623は摩耗し減少する。このとき、長期使用に耐え得るように、表面層623を厚くすると、弾性ブレード622の先端稜線部62cにおける弾性変形を阻害して、クリーニング不良となるおそれがある。一方、弾性ブレード622の先端稜線部62cにおける弾性変形を阻害しないように、表面層623を薄くすると、短時間で基材が露出する程度に表面層623が摩耗する。硬度の低い基材が露出して感光体10の表面に直接接触すると、クリーニングブレード62と感光体表面との摩擦係数が大きくなり、異常摩耗や異音が発生する。また、樹脂材料を含浸させるのみの構成であると、使用開始当初のクリーニングブレード62の感光体10と当接する部分の硬度が表面層623を設けるものほどの硬度を得ることが出来ず、耐磨耗性が不十分となる。また、特許文献2に記載のクリーニングブレード62は、使用する樹脂が鉛筆硬度B〜6Hのものであり、これを表面層623として用いても鉛筆硬度が十分ではなく、耐久性に劣る。この耐久性を補うために、表面層623を厚膜にすると、エッジ(先端稜線部)の姿勢制御が損なわれ、耐久性が低下する。
Patent Document 2 describes a configuration in which only the
また、特許文献3には、弾性ブレード622にシリコーン含有架橋樹脂が傾斜性をもって含浸され、弾性ブレード622の表面が同樹脂で覆われた構成が記載されている。特許文献3に記載のクリーニングブレード62は、含浸させる架橋樹脂で弾性ブレード622の表面を覆っているため、含浸させるものとは、別に、表面層623を設ける本実施形態のクリーニングブレード62とは異なる。また、シリコーン含有架橋樹脂は、本実施形態の表面層623に用いる樹脂(アクリルまたは/及びメタクリル系モノマー架橋樹脂)に比べ、耐久性に劣る。さらに、特許文献3に記載の含浸操作のように、含浸を12時間も行うと、架橋樹脂の含浸量が過剰となり、基材ゴムが膨潤しすぎてゴムの網目構造が破壊され、機械強度が低下し、耐久性が低下する。
一方、本実施形態のクリーニングブレード62は、表面を鉛筆硬度7H以上の架橋樹脂からなる表面層623で覆い、さらに、弾性ブレード622の内部に架橋樹脂が傾斜性をもちつつ含浸している。弾性ブレード622に架橋樹脂を含有させて硬度上昇させているため、表面層623の厚みを薄くしても経時の耐久性を確保することができる。表面層623についての非常に薄い膜厚と、高い鉛筆硬度により、先端稜線部62cの姿勢制御と耐久性付与とを同時に発現することが可能と成る高耐久化を図ることができる。また、弾性ブレード622に含有させる架橋樹脂の含浸量を抑制することで、基材ゴムの膨潤によるゴム機械強度低下と、高硬度な樹脂材料の浸潤による網目構造強化との両立を図ることができる。
On the other hand, the
上記に加えて、本実施形態においては、弾性ブレード622として、バックアップ層622bと、先端稜線部62cを構成するバックアップ層622bよりも100%モジュラス値が高いエッジ層622aとの二層から構成される積層ブレードを用いることで、さらに、先端稜線部を最適な強度にすることができ、エッジ(先端稜線部)の姿勢制御をさらに良好に行うことができる。
In addition to the above, in the present embodiment, the
上述したように、本実施形態においては、弾性ブレード622の先端稜線部62cを含浸処理により硬度上昇させているため、弾性ブレード622の先端稜線部62cが変形し難くなっている。特に、本実施形態においては、弾性ブレード622を2層構造にして、先端稜線部62cを構成するエッジ層622aの強度を高めているため、より変形し難くなっている。
As described above, in the present embodiment, since the hardness of the tip
このため、弾性ブレード622のブレード下面62b(エッジ層622a)の全面に弾性ブレード622よりも硬度が高い表面層623を形成すると、ブレード下面62bに形成した表面層623が、弾性ブレード622の先端稜線部62cの感光体表面への弾性変形を阻害してしまい、先端稜線部62cにおいて感光体表面への当接圧を高める向きに働く弾性変形に対する復元力がほとんど得られなくなってしまう。その結果、先端稜線部62cが感光体10の偏心や微小なうねりに対して追随できなくなってしまう。従って、感光体10に対する当接圧が変動してしまい、連続的なベタ画像形成時等、先端稜線部62cに堰きとめたトナーから大きな押圧力を受けるなどの厳しい条件において、当接圧が低下したときに、トナーがクリーニングブレード62からすり抜けてクリーニング不良を生じるおそれがある。
For this reason, when the
このような問題に対して、弾性ブレード622のブレード下面62bに表面層623を形成しないことも考えられる。しかし、ブレード下面62bに表面層623を形成しなかった場合は、弾性ブレード622の先端稜線部62cが感光体10の表面移動方向へ大きく弾性変形して、先端稜線部62cがめくれてしまい、めくれ摩耗が生じるおそれがある。
そこで、本実施形態においては、ブレード先端面62aおよびブレード下面62bの両方に、先端稜線部62cから50[μm]の位置において膜厚が1[μm]以下となるように表面層623を形成した。これにより、ブレード先端面62aにのみ表面層623を形成したものに比べて、先端稜線部62cの感光体10の表面移動方向への弾性変形を抑制することができる。また、先端稜線部62cから50[μm]の位置において膜厚が1[μm]以下となるように表面層623を形成することで、感光体10に偏心などがあった場合でも、弾性ブレード622の先端稜線部62cの弾性変形に対する復元力により、先端稜線部62cを感光体10の表面に対して追随させることができ、良好なクリーニング性を維持することができる。
For such a problem, it may be considered that the
Therefore, in the present embodiment, the
また、表面層623の材料は、前記含浸材料と同種のアクリルまたは/及びメタクリル系モノマーを塗工し、熱、光、電子線などのエネルギーを加えることにより、架橋表面層を設ける。
光架橋樹脂としては、官能基当量分子量350以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレートを主要骨格とするモノマーを用いることが好ましい。官能基当量分子量が350を越えるか、またはペンタエリスリトール・トリアクリレート骨格以外の材料を用いると、表面層623は脆弱になり過ぎるおそれがある。表面層623が脆弱になると、クリーニングブレード62の先端稜線部62cがめくれて図9(b)のような先端面摩耗を生じてしまい、長期に渡るクリーニング性を保持できなくなる。
Further, as the material of the
As the photocrosslinking resin, it is preferable to use a monomer having a main skeleton of pentaerythritol triacrylate having a functional group equivalent molecular weight of 350 or less and a functional group number of 3 to 6. If the functional group equivalent molecular weight exceeds 350, or a material other than the pentaerythritol triacrylate skeleton is used, the
また、表面層623の材料として、上記ペンタエリスリトール・トリアクリレート骨格材料の他、官能基当量分子量100〜1000、官能基数1乃至2のアクリレート材料を適宜混合することが好ましい。これにより表面層623に可撓性を付与することが可能であり、クリーニングブレード62を搭載するマシンの特性に合わせて表面層623の性質をカスタマイズすることが可能となる。よって、特定環境での異音が発生した時などにブレード挙動を微調整するなど、環境特性等を向上させることも可能となる。
Further, as a material for the
次に、含浸処理・表面層623の形成処理に用いる材料の具体的一例について、説明する。
含浸処理や表面層623の形成処理に用いる具体的な硬化材料例としては、以下の硬化材料1〜7を挙げることができる。
Next, a specific example of a material used for the impregnation treatment / formation treatment of the
Specific examples of the curable material used for the impregnation process and the
<硬化材料1>
モノマー :ダイセル・サイテック社 PETIA 10部
重合開始剤 :チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア184 1部
溶媒 :2−ブタノン 89部
架橋方法 : 光架橋(メタルハライドランプ)
照射強度 : 500mW/cm2(365nm)
照射時間 : 60秒の条件で光照射
<Curing material 1>
Monomer: Daicel Cytec Co., Ltd.
Irradiation intensity: 500 mW / cm2 (365 nm)
Irradiation time: Light irradiation under the condition of 60 seconds
<硬化材料2>
モノマー1:ダイセル・サイテック社 PETIA 9部
モノマー2:ダイセル・サイテック社 HDDA 1部
重合開始剤 :チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア184 1部
溶媒 :2−ブタノン 89部
架橋方法 : 光架橋(メタルハライドランプ)
照射強度 : 500mW/cm2(365nm)
照射時間 : 60秒の条件で光照射
<Curing material 2>
Monomer 1: Daicel Cytec Co., Ltd. PETIA 9 parts Monomer 2: Daicel Cytec Co., Ltd. HDDA 1 part Polymerization initiator: Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. Irgacure 184 1 part Solvent: 2-butanone 89 parts Crosslinking method: Photocrosslinking (metal halide lamp)
Irradiation intensity: 500 mW / cm2 (365 nm)
Irradiation time: Light irradiation under the condition of 60 seconds
<硬化材料3>
モノマー1:ダイセル・サイテック社 PETIA 7部
モノマー2:ダイセル・サイテック社 ODA−N 3部
重合開始剤 :チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア184 1部
溶媒 :2−ブタノン 89部
架橋方法 : 光架橋(メタルハライドランプ)
照射強度 : 500mW/cm2(365nm)
照射時間 : 60秒の条件で光照射
<Curing
Monomer 1: Daicel Cytec Co., Ltd. PETIA 7 parts Monomer 2: Daicel Cytec Co., Ltd. ODA-
Irradiation intensity: 500 mW / cm2 (365 nm)
Irradiation time: Light irradiation under the condition of 60 seconds
<硬化材料4>
モノマー1:ダイセル・サイテック社 PETIA 2部
モノマー2:根上工業 UN−2700 8部
重合開始剤 :チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア184 1部
溶媒 :2−ブタノン 89部
架橋方法 : 光架橋(メタルハライドランプ)
照射強度 : 500mW/cm2(365nm)
照射時間 : 60秒の条件で光照射
<Curing material 4>
Monomer 1: Daicel Cytec Co., Ltd. PETIA 2 parts Monomer 2: Negami Kogyo UN-2700 8 parts Polymerization initiator: Ciba Specialty Chemicals Irgacure 184 1 part Solvent: 2-butanone 89 parts
Crosslinking method: Photocrosslinking (metal halide lamp)
Irradiation intensity: 500 mW / cm2 (365 nm)
Irradiation time: Light irradiation under the condition of 60 seconds
<硬化材料5>
モノマー1:ダイセル・サイテック社 DPHA 10部
重合開始剤:チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア184 1部
溶媒:2−ブタノン 89部
架橋方法 : 光架橋(メタルハライドランプ)
照射強度 : 500mW/cm2(365nm)
照射時間 : 60秒の条件で光照射
<Curing material 5>
Monomer 1: Daicel
Irradiation intensity: 500 mW / cm2 (365 nm)
Irradiation time: Light irradiation under the condition of 60 seconds
<硬化材料6>
モノマー:日本化薬 DPCA−120 10部
重合開始剤:チバスペシャリティーケミカルズ社 イルガキュア184 1部
溶媒:2−ブタノン 89部
架橋方法 : 光架橋(メタルハライドランプ)
照射強度 : 500mW/cm2(365nm)
照射時間 : 60秒の条件で光照射
<Curing material 6>
Monomer: Nippon Kayaku DPCA-120 10 parts Polymerization initiator: Ciba Specialty Chemicals Irgacure 184 1 part Solvent: 2-butanone 89 parts Crosslinking method: Photocrosslinking (metal halide lamp)
Irradiation intensity: 500 mW / cm2 (365 nm)
Irradiation time: Light irradiation under the condition of 60 seconds
<硬化材料7>
モノマー1:住化バイエルン社製スミジュールHT<HDIアダクト> 8部
モノマー2:関東化学社製 下記構造のポリオール 2部
架橋方法 : 熱架橋
架橋温度 : 130度
架橋時間 : 20分
<Curing material 7>
Monomer 1: Sumika Bayer Sumijoule HT <HDI adduct> 8 parts Monomer 2: Made by Kanto Chemical Co. 2 parts polyol
Crosslinking method: Thermal crosslinking Crosslinking temperature: 130 degrees Crosslinking time: 20 minutes
積層ブレードを含浸材料として上記硬化材料1〜7のいずれかに所定時間(30[秒])浸漬したのち、3分間風乾する。さらにスプレー塗工法により上記硬化材料のからなる表面層623を形成した。具体的には、適宜含浸処理を行った各々のウレタンゴムからなる弾性ブレードに対し、まずスプレー塗工によりブレード先端面から10[mm/s]のスプレーガン移動速度にて膜厚1μmになるように先端面全面に重ね塗りを行った。3分間指触乾燥後、ブレード下面にスプレー塗工により塗工した。その後さらに3分間指触乾燥を行い、上記条件で光照射・熱硬化を行うことで、含浸部62d、表面層623を備えたクリーニングブレード62を得ることができる。
After immersing the laminated blade in any of the cured materials 1 to 7 for a predetermined time (30 [seconds]) as an impregnating material, it is air-dried for 3 minutes. Further, a
次に、感光体10について、説明する。
感光体10は、導電性支持体上に少なくとも感光層と表面層を有し、表面層は、樹脂中に無機微粒子が分散されている。
Next, the
The
まず、本実施形態の感光体10におけるの層構造について説明する。
図14(a)は導電性支持体91上に表面近傍に無機微粒子を含有した感光層92を設けた感光体10の断面を示す例である。図14(b)は導電性支持体91上に感光層92及び無機微粒子を含有した表面層93を設けた感光体10の断面を示す例である。また図14(c)は導電性支持体91上に電荷発生層921、電荷輸送層922を積層した感光層92及び無機微粒子を含有した表面層93を設けた感光体10の断面を示す例である。図14(d)は導電性支持体91上に下引き層94を設け、電荷発生層921、電荷輸送層922を積層した感光層92及び無機微粒子を含有した表面層93を設けた感光体10の断面を示す例である。
First, the layer structure in the
FIG. 14A shows an example of a cross section of the
本実施形態の感光体10は、導電性支持体91上に少なくとも、感光層92と表面層93を有する構成のものが好ましく、その他の層等が任意に組み合わされていても構わない。
The
感光体10の表面層93に微粒子を含有することで、感光体表面の耐摩耗性が向上する。特に、本実施形態においては、表面に周方向に沿って延びる凹凸41cが形成された帯電ローラ41を用いており、帯電ローラ41の周方向に沿った凹凸により感光体10は均一には摩耗せずに、細かい凹凸を形成されるおそれがある。感光体10の表面層93に微粒子を含有して、感光体表面の耐摩耗性を向上させることで、感光体表面に上記のような細かい凹凸が形成されるのを抑制することができる。これにより、クリーニングブレード62−感光体10間の摩擦力が大きくなるのを良好に抑制でき、先端稜線部62cがめくれを抑制することができ、異常磨耗や異音の発生を抑制することができる。
By containing fine particles in the
また、表面層93に微粒子を含有することで、感光体表面に微粒子の有無による微細な凹凸が生じる。微細な凹凸があると、クリーニングブレードと感光体表面の間に隙間が出来るため、トナー添加剤はクリーニングブレードと感光体表面に挟まれにくくなり、感光体表面にこすり付けられにくくなる。その結果、感光体表面へのトナー添加剤の擦り付けによる白抜け状の異常画像を防止することができる。一方、微粒子がない感光体表面は平滑であるため、クリーニングブレードと感光体表面の間には隙間がなくなり、トナー添加剤がブレードと感光体の間で挟まれ、感光体表面にこすり付けられやすい。
Further, when the
導電性支持体91としては、体積抵抗1010Ω・cm以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの、あるいは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレスなどの板およびそれらを、押し出し、引き抜きなどの工法で素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した管などを使用することができる。
Examples of the
また、特許文献4に開示されたエンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルトも導電性支持体91として用いることができる。この他、支持体上に導電性粉体を適当な結着樹脂に分散して塗工して導電性層を形成したものも、導電性支持体91として用いることができる。導電性粉体としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、またアルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などの金属粉、あるいは導電性酸化スズ、ITOなどの金属酸化物粉体などがあげられる。また、同時に用いられる結着樹脂には、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、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート樹脂、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、アルキッド樹脂などの熱可塑性、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂があげられる。
Further, the endless nickel belt and the endless stainless steel belt disclosed in Patent Document 4 can also be used as the
このような導電性層は、これらの導電性粉体と結着樹脂を適当な溶剤、例えば、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、トルエンなどに分散して塗布することにより設けることができる。さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、テフロン(登録商標)などの素材に前記導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、導電性支持体91として良好に用いることができる。
Such a conductive layer can be provided by dispersing and coating these conductive powder and binder resin in a suitable solvent such as tetrahydrofuran, dichloromethane, methyl ethyl ketone, and toluene. Furthermore, it is electrically conductive by a heat-shrinkable tube in which the conductive powder is contained in a material such as polyvinyl chloride, polypropylene, polyester, polystyrene, polyvinylidene chloride, polyethylene, chlorinated rubber, Teflon (registered trademark) on a suitable cylindrical substrate. Those provided with a conductive layer can also be used favorably as the
次に、感光層92について説明する。
感光層92は、図14(a),図14(b)に示すような単層でも、図14(c),図14(d)に示すような積層でもよいが、説明の都合上、先ず電荷発生層921と電荷輸送層922とで構成される図14(c),図14(d)に示す構成例の感光体から述べる。
Next, the
The
電荷発生層921は、電荷発生物質を主成分とする層である。電荷発生層921には、公知の電荷発生物質を用いることが可能であり、その代表として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、他のフタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられ用いられる。これら電荷発生物質は単独でも、2種以上混合してもかまわない。本実施形態では、特に、アゾ顔料および/またはフタロシアニン顔料が有効に用いられる。
特に下記構造式(1)で表されるアゾ顔料、およびチタニルフタロシアニン(特にCuKαの特性X線(波長1.514Å)に対するブラッグ角2θの回折ピーク(±0.2゜)として、少なくとも27.2゜に最大回折ピークを有するチタニルフタロシアニン)が有効に使用できる。
The
In particular, an azo pigment represented by the following structural formula (1) and titanyl phthalocyanine (particularly at least 27.2 as a diffraction peak (± 0.2 °) with a Bragg angle 2θ with respect to the characteristic X-ray (wavelength 1.514Å) of CuKα). (Titanyl phthalocyanine) having a maximum diffraction peak at 0 ° can be used effectively.
電荷発生層921は、必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体91上に塗布し、乾燥することにより形成される。必要に応じて電荷発生層921に用いられる結着樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコン樹脂、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、ポリスルホン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質100重量部に対し0〜500重量部、好ましくは10〜300重量部が適当である。ここで用いられる溶剤としては、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセルソルブ、酢酸エチル、酢酸メチル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、モノクロロベンゼン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、リグロイン等が挙げられるが、特にケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒が良好に使用される。
The
電荷発生層921は、導電性支持体91上に塗布されることで、形成される。塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。電荷発生層921の膜厚は、0.01〜5μm程度が適当であり、好ましくは0.1〜2μmである。
The
電荷輸送層922は、電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層921上に塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。
The
電子輸送物質としては、例えばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4−オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド、ベンゾキノン誘導体等の電子受容性物質が挙げられる。 Examples of the electron transporting material include chloroanil, bromoanil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, 2,4 , 5,7-tetranitroxanthone, 2,4,8-trinitrothioxanthone, 2,6,8-trinitro-4H-indeno [1,2-b] thiophen-4-one, 1,3,7-tri Examples thereof include electron-accepting substances such as nitrodibenzothiophene-5,5-dioxide and benzoquinone derivatives.
正孔輸送物質としては、ポリ−N−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物およびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、ポリシラン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、モノアリールアミン誘導体、ジアリールアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、α−フェニルスチルベン誘導体、ベンジジン誘導体、ジアリールメタン誘導体、トリアリールメタン誘導体、9−スチリルアントラセン誘導体、ピラゾリン誘導体、ジビニルベンゼン誘導体、ヒドラゾン誘導体、インデン誘導体、ブタジェン誘導体、ピレン誘導体等、ビススチルベン誘導体、エナミン誘導体等その他公知の材料が挙げられる。 Examples of the hole transport material include poly-N-vinylcarbazole and derivatives thereof, poly-γ-carbazolylethyl glutamate and derivatives thereof, pyrene-formaldehyde condensates and derivatives thereof, polyvinylpyrene, polyvinylphenanthrene, polysilane, oxazole derivatives, Oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, monoarylamine derivatives, diarylamine derivatives, triarylamine derivatives, stilbene derivatives, α-phenylstilbene derivatives, benzidine derivatives, diarylmethane derivatives, triarylmethane derivatives, 9-styrylanthracene derivatives, pyrazolines Derivatives, divinylbenzene derivatives, hydrazone derivatives, indene derivatives, butadiene derivatives, pyrene derivatives, etc., bisstilbene derivatives, enamine derivatives, etc. Other known materials may be mentioned.
これらの電荷輸送物質は単独、または2種以上混合して用いられる。
結着樹脂としては、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、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、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または熱硬化性樹脂が挙げられる。
These charge transport materials may be used alone or in combination of two or more.
As the binder resin, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, polyester, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, Polyvinylidene chloride, polyarate, phenoxy resin, polycarbonate, cellulose acetate resin, ethyl cellulose resin, polyvinyl butyral, polyvinyl formal, polyvinyl toluene, poly-N-vinyl carbazole, acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, melamine resin, urethane resin, phenol Examples thereof include thermoplastic or thermosetting resins such as resins and alkyd resins.
溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどが用いられる。 As the solvent, tetrahydrofuran, dioxane, toluene, dichloromethane, monochlorobenzene, dichloroethane, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, acetone or the like is used.
電荷輸送物質の量は、結着樹脂100重量部に対し、20〜300重量部、好ましくは40〜150重量部が適当である。また、電荷輸送層922の膜厚は解像度・応答性の点から、25μm以下とすることが好ましい。下限値に関しては、使用するシステム(特に帯電電位等)に異なるが、5μm以上が好ましい。
The amount of the charge transport material is appropriately 20 to 300 parts by weight, preferably 40 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. The thickness of the
また、電荷輸送層922中に可塑剤やレベリング剤を添加してもよい。
可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなど一般の樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量は、結着樹脂に対して0〜30重量%程度が適当である。
Further, a plasticizer or a leveling agent may be added to the
As the plasticizer, those used as general plasticizers such as dibutyl phthalate and dioctyl phthalate can be used as they are, and the amount used is suitably about 0 to 30% by weight based on the binder resin.
レベリング剤としては、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などのシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいは、オリゴマーが使用され、その使用量は結着樹脂に対して、0〜1重量%が適当である。 As the leveling agent, silicone oils such as dimethyl silicone oil and methylphenyl silicone oil, polymers or oligomers having a perfluoroalkyl group in the side chain are used, and the amount used is 0 to 0 with respect to the binder resin. 1% by weight is suitable.
電荷輸送層922が最表層となる場合は、電荷輸送層922に無機微粒子を含有する。無機微粒子としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化珪素、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをド−プした酸化錫、錫をド−プした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。特に金属酸化物が良好であり、さらには、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等が有効に使用できる。
When the
無機微粒子の平均一次粒径は、0.01〜0.5μmであることが表面層(電荷輸送層922)の光透過率や耐摩耗性の点から好ましい。
無機微粒子の平均一次粒径が0.01μm以下の場合は、耐摩耗性の低下、分散性の低下等を引き起こし、0.5μm以上の場合には、分散液中において無機微粒子の沈降性が促進されたり、トナーのフィルミングが発生したりする可能性がある。
The average primary particle size of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 0.5 μm from the viewpoint of light transmittance and wear resistance of the surface layer (charge transport layer 922).
When the average primary particle size of the inorganic fine particles is 0.01 μm or less, it causes a decrease in wear resistance and a dispersibility. Or toner filming may occur.
無機微粒子の添加量は、高いほど耐摩耗性が高いので良好であるが、高すぎる場合には残留電位の上昇、電荷輸送層922の書き込み光透過率が低下し、副作用を生じる場合がある。従って、概ね全固形分に対して、30重量%以下、好ましくは20重量%以下である。その下限値は、通常、3重量%である。
The higher the amount of inorganic fine particles added, the better the wear resistance and the better. However, if it is too high, the residual potential increases, the writing light transmittance of the
また、これらの無機微粒子は少なくとも一種の表面処理剤で表面処理させることが可能であり、そうすることが無機微粒子の分散性の面から好ましい。無機微粒子の分散性の低下は残留電位の上昇だけでなく、塗膜の透明性の低下や塗膜欠陥の発生、さらには耐摩耗性の低下をも引き起こすため、高耐久化あるいは高画質化を妨げる大きな問題に発展する可能性がある。 Further, these inorganic fine particles can be surface-treated with at least one kind of surface treatment agent, and it is preferable from the viewpoint of dispersibility of the inorganic fine particles. A decrease in the dispersibility of inorganic fine particles not only increases the residual potential, but also decreases the transparency of the coating film, the occurrence of coating film defects, and a decrease in wear resistance. It can develop into a big problem to hinder.
次に、図14(a)や、図14(b)に示す感光層92が単層構成の場合について述べる。
単層感光層92は、上述した電荷発生物質を結着樹脂中に分散したものである。単層感光層92は、電荷発生物質および電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することによって形成できる。また、図14(a)に示すように、単層の感光層92が表面層になる場合も、前期無機微粒子を含有する。
Next, the case where the
The single
さらに、この感光層92には上述した電荷輸送材料を添加した機能分離タイプとしても良く、良好に使用できる。また、必要により、可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。
Further, the
結着樹脂としては、先に電荷輸送層922で挙げた結着樹脂をそのまま用いるほかに、電荷発生層で挙げた結着樹脂を混合して用いてもよい。
結着樹脂100重量部に対する電荷発生物質の量は5〜40重量部が好ましく、電荷輸送物質の量は0〜190重量部が好ましくさらに好ましくは50〜150重量部である。
As the binder resin, the binder resin previously mentioned in the
The amount of the charge generating material with respect to 100 parts by weight of the binder resin is preferably 5 to 40 parts by weight, and the amount of the charge transporting material is preferably 0 to 190 parts by weight, and more preferably 50 to 150 parts by weight.
単層感光層92は、電荷発生物質、結着樹脂を必要ならば電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコートなどで塗工して形成できる。単層感光層92の膜厚は、5〜25μm程度が適当である。
The single-layer
また、本実施形態の感光体10においては、図14(d)に示すように導電性支持体91と感光層92との間に下引き層94を設けてもよい。
下引き層94は一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層92を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。
In the
The
このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。 Examples of such resins include water-soluble resins such as polyvinyl alcohol, casein, and sodium polyacrylate, alcohol-soluble resins such as copolymer nylon and methoxymethylated nylon, polyurethane, melamine resin, phenol resin, alkyd-melamine resin, and epoxy. Examples thereof include a curable resin that forms a three-dimensional network structure such as a resin.
また、下引き層94にはモアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物の微粉末顔料を加えてもよい。この下引き層94は前述の感光層92の如く適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。
Further, in order to prevent moire and reduce residual potential, the
更に、下引き層94として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。この他、下引き層94には、Al2O3を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン(パリレン)等の有機物やSiO2、SnO2、TiO2、ITO、CeO2等の無機物を真空薄膜作成法にて設けたものも良好に使用できる。このほかにも公知のものを用いることができる。下引き層94の膜厚は0〜5μmが適当である。
Furthermore, as the
また、本実施形態の感光体10においては、図14(b),図14(c),図14(d)に示すように、感光層92の最表面に無機微粒子を含有させた表面層93を設けるものが好ましい。
In the
表面層93は、少なくとも無機微粒子とバインダー樹脂で構成される。バインダー樹脂は、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂などの架橋樹脂が用いられる。
The
微粒子としては、有機系微粒子及び無機微粒子が用いられる。有機系微粒子としては、フッ素含有樹脂微粒子、炭素系微粒子などが上げられる。銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化珪素、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをド−プした酸化錫、錫をド−プした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。特に金属酸化物が良好であり、さらには、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等が有効に使用できる。 As the fine particles, organic fine particles and inorganic fine particles are used. Examples of the organic fine particles include fluorine-containing resin fine particles and carbon-based fine particles. Metal powder such as copper, tin, aluminum, indium, silicon oxide, silica, tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, indium oxide, antimony oxide, bismuth oxide, tin oxide doped with antimony, tin doped Examples thereof include metal oxides such as indium oxide and inorganic materials such as potassium titanate. In particular, metal oxides are good, and silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide and the like can be used effectively.
無機微粒子の平均一次粒径は、0.01〜0.5μmであることが表面層93の光透過率や耐摩耗性の点から好ましい。無機微粒子の平均一次粒径が0.01μm以下の場合は、耐摩耗性の低下、分散性の低下等を引き起こし、0.5μm以上の場合には、分散液中において無機微粒子の沈降性が促進されたり、トナーのフィルミングが発生したりする可能性がある。
The average primary particle size of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 0.5 μm from the viewpoint of the light transmittance and wear resistance of the
表面層93中の無機微粒子濃度は、高いほど耐摩耗性が高いので良好であるが、高すぎる場合には残留電位の上昇、保護層の書き込み光透過率が低下し、副作用を生じる場合がある。従って、概ね全固形分に対して、50重量%以下、好ましくは30重量%以下である。その下限値は、通常、5重量%である。
The higher the concentration of the inorganic fine particles in the
また、これらの無機微粒子は少なくとも一種の表面処理剤で表面処理させることが可能であり、そうすることが無機微粒子の分散性の面から好ましい。無機微粒子の分散性の低下は残留電位の上昇だけでなく、塗膜の透明性の低下や塗膜欠陥の発生、さらには耐摩耗性の低下をも引き起こすため、高耐久化あるいは高画質化を妨げる大きな問題に発展する可能性がある。表面処理剤としては、従来用いられている表面処理剤を使用することができるが、無機微粒子の絶縁性を維持できる表面処理剤が好ましい。例えば、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、ジルコアルミネート系カップリング剤、高級脂肪酸等、あるいはこれらとシランカップリング剤との混合処理や、Al2O3、TiO2、ZrO2、シリコーン、ステアリン酸アルミニウム等、あるいはそれらの混合処理が無機微粒子の分散性及び画像ボケの点からより好ましい。 Further, these inorganic fine particles can be surface-treated with at least one kind of surface treatment agent, and it is preferable from the viewpoint of dispersibility of the inorganic fine particles. A decrease in the dispersibility of inorganic fine particles not only increases the residual potential, but also decreases the transparency of the coating film, the occurrence of coating film defects, and a decrease in wear resistance. It can develop into a big problem to hinder. As the surface treatment agent, a conventionally used surface treatment agent can be used, but a surface treatment agent capable of maintaining the insulating properties of the inorganic fine particles is preferable. For example, a titanate coupling agent, an aluminum coupling agent, a zircoaluminate coupling agent, a higher fatty acid, etc., or a mixing treatment of these with a silane coupling agent, Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , Silicone, aluminum stearate, or the like, or a mixture thereof is more preferable from the viewpoint of dispersibility of inorganic fine particles and image blur.
シランカップリング剤による処理は、画像ボケの影響が強くなるが、上記の表面処理剤とシランカップリング剤との混合処理を施すことによりその影響を抑制できる場合がある。表面処理量については、用いる無機微粒子の平均一次粒径によって異なるが、3〜30wt%が適しており、5〜20wt%がより好ましい。表面処理量がこれよりも少ないと無機微粒子の分散効果が得られず、また多すぎると残留電位の著しい上昇を引き起こす。 The treatment with the silane coupling agent is strongly influenced by image blur, but the influence may be suppressed by performing a mixing treatment of the surface treatment agent and the silane coupling agent. The surface treatment amount varies depending on the average primary particle size of the inorganic fine particles used, but is preferably 3 to 30 wt%, more preferably 5 to 20 wt%. If the surface treatment amount is less than this, the dispersion effect of the inorganic fine particles cannot be obtained, and if it is too much, the residual potential is significantly increased.
これら無機微粒子材料は単独もしくは2種類以上混合して用いられる。表面層93膜厚は、1.0〜8.0μmの範囲であることが好ましい。長期的に繰り返し使用される感光体10は、機械的に耐久性が高く、摩耗しにくいものとするのが好ましい。しかし実機内における、帯電部材などから、オゾン及びNOxガスなどが発生し、感光体の表面に付着する。こららの付着物が存在すると、画像流れが発生する。この画像流れを防止するためには、感光層92をある一定速度以上に摩耗する必要がある。そのためには、長期的な繰り返し使用を考慮した場合、表面層93は少なくとも1.0μm以上の膜厚であることが好ましい。また、表面層93膜厚が8.0μmよりも大きい場合は、残留電位上昇や微細ドット再現性の低下が考えられる。
These inorganic fine particle materials may be used alone or in combination of two or more. The thickness of the
これら無機微粒子材料は、適当な分散機を用いることにより分散できる。また、分散液中での無機微粒子の平均粒径は、1μm以下、好ましくは0.5μm以下にあること表面層93の透過率の点から好ましい。
These inorganic fine particle materials can be dispersed by using an appropriate disperser. The average particle size of the inorganic fine particles in the dispersion is preferably 1 μm or less, and preferably 0.5 μm or less from the viewpoint of the transmittance of the
感光層92上に表面層93を設ける方法としては、浸漬塗工方法、リングコート法、スプレー塗工方法など用いられる。このうち一般的な表面層93の製膜方法としては、微小開口部を有するノズルより塗料を吐出し、霧化することにより生成した微小液滴を感光層92上に付着させて塗膜を形成するスプレー塗工方法が用いられる。
As a method of providing the
ここで用いられる溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどが用いられる。 As the solvent used here, tetrahydrofuran, dioxane, toluene, dichloromethane, monochlorobenzene, dichloroethane, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, acetone and the like are used.
また、表面層93には、残留電位低減、応答性改良のため、電荷輸送物質を含有しても良い。電荷輸送物質は、電荷輸送層の説明のところに記載した材料を用いることができる。電荷輸送物質として、低分子電荷輸送物質を用いる場合には、表面層93中における濃度傾斜を有しても構わない。
Further, the
また、表面層93には電荷輸送物質としての機能とバインダー樹脂の機能を持った高分子電荷輸送物質も良好に使用される。これら高分子電荷輸送物質から構成される表面層93は耐摩耗性に優れたものである。高分子電荷輸送物質としては、公知の材料が使用できるが、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテルの中から選ばれる少なくとも一つの重合体であることが好ましい。特に、トリアリールアミン構造を主鎖および/または側鎖に含むポリカーボネートが好ましい。
For the
感光体表面硬度は、マルテンス硬さ190N/mm2以上であり、且つ弾性仕事率(We/Wt値)が37.0%以上であることが好ましい。
ここで上げているマルテンス硬さ、弾性仕事率は以下の条件で測定される。
評価装置:Fisherscope H−100
試験方法:負荷除荷繰り返し(1回)試験
圧子:マイクロビッカース圧子
最大荷重:9.8mN
負荷(除荷)時間:30秒
保持時間:5sec
The photoreceptor surface hardness is preferably a Martens hardness of 190 N / mm 2 or more and an elastic power (We / Wt value) of 37.0% or more.
The Martens hardness and the elastic power increased here are measured under the following conditions.
Evaluation device: Fisherscope H-100
Test method: Load unloading repetition (one time) Test indenter: Micro Vickers indenter Maximum load: 9.8 mN
Load (unloading) time: 30 seconds Holding time: 5 seconds
マルテンス硬度は、マイクロビッカース圧子を一定の力で、例えば30秒で押し込み、5秒保持し、一定の力で30秒間で抜く動作をおこないながら微小硬度計を用いて計測する。弾性仕事率は、マイクロビッカース圧子を押し込むときの積算応力をWplast(Wt値)、試験荷重除荷寺の積算応力をWelast(We値)とすると、弾性仕事率は、Welast/Wplast×100%の式で定義される特性値である。弾性仕事率が高いほど、塑性変形が少ない、すなわちゴム性が高いことをあらわしている。弾性仕事率が低すぎると、ゴムというよりガラスに近い状態である。 The Martens hardness is measured by using a micro hardness meter while pushing the micro Vickers indenter with a constant force, for example, 30 seconds, holding it for 5 seconds, and pulling it with the constant force for 30 seconds. The elastic power is Wlast (Wt value) when the integrated stress when the micro Vickers indenter is pushed in, and the last stress at the test load unloading temple is Welast (We value). A characteristic value defined by an expression. A higher elastic power indicates less plastic deformation, that is, higher rubber properties. If the elastic power is too low, it is closer to glass than rubber.
マルテンス硬さ190N/mm2以上とすることで、検証実験に示すように、感光体表面に傷つきを抑制し、トナーの固着による白抜け画像の発生を抑制することができる。 By setting the Martens hardness to 190 N / mm 2 or more, as shown in the verification experiment, it is possible to suppress the surface of the photosensitive member from being damaged and to suppress the occurrence of a white-out image due to toner fixation.
感光体上の白抜け画像は、トナー母体成分やトナー添加剤の固着により発生するが、トナー母体成分やトナー添加剤の固着は、感光体表面の微細な傷にトナー母体成分や添加剤が引っかかることや、刺さることによって発生することがわかっている。 The void image on the photoconductor is generated by the fixing of the toner base component and the toner additive, but the toner base component and the additive are caught by minute scratches on the surface of the photoconductor. It is known that it occurs by stinging.
感光体は現像機、転写ベルト、帯電ローラ、クリーニングブレードなどと常時接触しながら画像形成しているために、微細な傷が発生する。画像形成枚数が少ない間は、この微細な傷は、謂わば引っかき傷のようなものであり、この引っかき傷の発生を少なくすることによってトナー母体成分や添加剤成分の固着による白抜け画像を抑制することにつながる。 Since the photosensitive member forms an image while being constantly in contact with a developing machine, a transfer belt, a charging roller, a cleaning blade, etc., fine scratches are generated. While the number of images formed is small, these fine scratches are like so-called scratches, and by suppressing the occurrence of scratches, white-out images due to sticking of the toner base component and additive component are suppressed. Will lead to.
マルテンス硬さを大きくすることによって、感光体表面に引っ掻き傷ができにくくなり、後述する検証実験に示すように、マルテンス硬さ190N/mm2以上とすることで、経時にわたり感光体表面の引っ掻き傷を抑制し、トナー固着による白抜け異常画像の発生を防ぐことができる。マルテンス硬さは、マイクロビッカース圧子で測定対象を引っ掻き、一定の深さの凹みに作るのに要した「荷重」で硬さの程度を示す指標であり、引っ掻き傷が生じ易いか否かを示す指標値としては、最適である。 By increasing the Martens hardness, it becomes difficult to scratch the surface of the photoreceptor, and as shown in the verification experiment described later, the surface of the photoreceptor is scratched over time by setting the Martens hardness to 190 N / mm 2 or more. And the occurrence of abnormal white spots due to toner fixation can be prevented. Martens hardness is an index indicating the degree of hardness with the "load" required to scratch a measurement object with a micro Vickers indenter and create a dent of a certain depth, and indicates whether scratches are likely to occur. The index value is optimal.
また、弾性仕事率(We/Wt値)が37.0%未満の場合は、後述する検証実験で示すように、感光体軸方向で、画像面積率が変化した場合など、感光体摩耗スピードが変化し、摩耗ムラが発生する不具合が生じる。このため、無機微粒子の添加量や樹脂種により、硬度及び弾性仕事率を制御する。ポリカーボネート、ポリアリレートなどの樹脂は、樹脂骨格中に剛直な構造を取り込むことにより、硬度及び弾性仕事率が向上する。また前記高分子電荷輸送物質を採用することにより、硬度及び弾性仕事率が向上する。 Further, when the elastic power (We / Wt value) is less than 37.0%, as shown in a verification experiment described later, when the image area ratio changes in the direction of the photoreceptor axis, the photoreceptor wear speed is low This causes a problem that wear unevenness occurs. For this reason, hardness and elastic work rate are controlled by the addition amount of inorganic fine particles and the resin type. Resins such as polycarbonate and polyarylate are improved in hardness and elastic power by incorporating a rigid structure into the resin skeleton. Further, by adopting the polymer charge transport material, the hardness and elastic power are improved.
次に、表面層の異なる5つの感光体1〜5を作成し、マルテンス硬さ・仕事率を調べた結果を示す。
[支持体]
アルミニウム製支持体(外径40mmΦ)素管を使用した。
Next, five photoconductors 1 to 5 having different surface layers were prepared, and the results of examining the Martens hardness and power are shown.
[Support]
An aluminum support (
[下引き層]
支持体上に乾燥後の膜厚が3.5μmになるように浸漬法で塗工し、下引き層を形成した。
下引き層塗工液
・アルキッド樹脂:ベッコゾール1307−60−EL:大日本インキ化学工業
・メラミン樹脂:スーパーベッカミンG−821−60:大日本インキ化学工業
・酸化チタン:CR−EL:石原産業)
・メチルエチルケトン
混合比(重量):アルキッド樹脂/メラミン樹脂/酸化チタン/メチルエチルケトン=3/2/20/100
[Underlayer]
The undercoat layer was formed on the support by coating by dipping so that the film thickness after drying was 3.5 μm.
Undercoat layer coating solution / alkyd resin: Beckosol 1307-60-EL: Dainippon Ink Chemical Co., Ltd./melamine resin: Super Becamine G-821-60: Dainippon Ink Chemical Co., Ltd./Titanium oxide: CR-EL: Ishihara Sangyo )
-Methyl ethyl ketone mixing ratio (weight): alkyd resin / melamine resin / titanium oxide / methyl ethyl ketone = 3/2/20/100
[電荷発生層]
下引き層上に下記構造のビスアゾ顔料を含む電荷発生層塗工液に浸漬塗工し、加熱乾燥させ、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
電荷発生層塗工液
・下記化2に示す構造のビスアゾ顔料
・ポリビニルブチラール(XYHL:UCC)
・2−ブタノンシクロヘキサノン
On the undercoat layer, a charge generation layer coating solution containing a bisazo pigment having the following structure was dip coated and dried by heating to form a charge generation layer having a thickness of 0.2 μm.
Charge generation layer coating solution ・ Bisazo pigment with the structure shown in the chemical formula 2 below ・ Polyvinyl butyral (XYHL: UCC)
・ 2-butanone cyclohexanone
[電荷輸送層]
この電荷発生層上に下記構造の低分子電荷輸送物質を含む電荷輸送層用塗工液を用いて、浸積塗工し、加熱乾燥させ、膜厚22μmの電荷輸送層とした。
電荷輸送層塗工液
・電荷輸送層用塗工液:ビスフェーノルZ型ポリカーボネート
・下記化3に示す構造の低分子電荷輸送物質
・テトラヒドロフラン
On this charge generation layer, a charge transport layer coating solution containing a low molecular charge transport material having the following structure was dip-coated and heat-dried to obtain a charge transport layer having a thickness of 22 μm.
Charge transport layer coating liquid / charge transport layer coating liquid: bisphenol Z-type polycarbonate, low molecular charge transport material having the structure shown in
[表面層1]
表面層1塗工液
・表面層用塗工液電荷輸送層に用いた低分子電荷輸送物質:ビスフェーノルZ型ポリカーボネート(TS2050:帝人化成)
・シリカ微粒子(KMPX100:信越化学製)
・テトラヒドロフラン
・シクロヘキサノン
混合比(重量):電荷輸送物質/ポリカーボネート/シリカ微粒子/テトラヒドロフラン/シクロヘキサノン=3/4/3/170/50
[Surface layer 1]
Low molecular charge transport material used for surface layer 1 coating liquid / surface layer coating liquid charge transport layer: Bisphenol Nor type polycarbonate (TS2050: Teijin Chemicals)
・ Silica fine particles (KMPX100: manufactured by Shin-Etsu Chemical)
Tetrahydrofuran / cyclohexanone mixing ratio (weight): charge transport material / polycarbonate / silica fine particles / tetrahydrofuran / cyclohexanone = 3/4/3/170/50
[表面層2]
表面層2塗工液
・表面層用塗工液電荷輸送層に用いた低分子電荷輸送物質:ビスフェーノルZ型ポリカーボネート(TS2050:帝人化成)
・アルミナ微粒子(AA03:住友化学製)
・テトラヒドロフラン
・シクロヘキサノン
混合比(重量):電荷輸送物質/ポリカーボネート/アルミナ微粒子/テトラヒドロフラン/シクロヘキサノン=3/4/3/170/50
[Surface layer 2]
Low molecular charge transport material used for surface layer 2 coating liquid / surface layer coating liquid charge transport layer: Bisphenol A type Z polycarbonate (TS2050: Teijin Kasei)
・ Alumina fine particles (AA03: manufactured by Sumitomo Chemical)
Tetrahydrofuran / cyclohexanone mixing ratio (weight): charge transport material / polycarbonate / alumina fine particle / tetrahydrofuran / cyclohexanone = 3/4/3/170/50
[表面層3]
表面層3塗工液
・表面層用塗工液電荷輸送層に用いた低分子電荷輸送物質:ビスフェーノルZ型ポリカーボネート(TS2040:帝人化成)
・アルミナ微粒子(AA03:住友化学製)
・テトラヒドロフラン
・シクロヘキサノン
混合比(重量):電荷輸送物質/ポリカーボネート/アルミナ微粒子/テトラヒドロフラン/シクロヘキサノン
[Surface layer 3]
Low molecular charge transport material used for
・ Alumina fine particles (AA03: manufactured by Sumitomo Chemical)
Tetrahydrofuran / cyclohexanone mixing ratio (weight): charge transport material / polycarbonate / alumina fine particles / tetrahydrofuran / cyclohexanone
[表面層4]
表面層4塗工液
・表面層用塗工液電荷輸送層に用いた低分子電荷輸送物質:下記化4に示す構造の高分子電荷輸送物質(n=2、m=3、粘度平均分子量65000)
・アルミナ微粒子(AA03:住友化学製)
・テトラヒドロフラン
・シクロヘキサノン
Low molecular charge transport material used for surface layer 4 coating liquid / surface layer coating liquid charge transport layer: high molecular charge transport material having structure shown in chemical formula 4 below (n = 2, m = 3, viscosity average molecular weight 65000) )
・ Alumina fine particles (AA03: manufactured by Sumitomo Chemical)
・ Tetrahydrofuran ・ Cyclohexanone
[表面層5]
表面層5塗工液
・表面層用塗工液電荷輸送層に用いた低分子電荷輸送物質:ビスフェーノルZ型ポリカーボネート(TS2050:帝人化成)
・テトラヒドロフラン
・シクロヘキサノン
混合比(重量):電荷輸送物質/ポリカーボネート/テトラヒドロフラン/シクロヘキサノン=4/5/170/50
[Surface layer 5]
Low molecular charge transport material used for surface layer 5 coating liquid / surface layer coating liquid charge transport layer: Bisphenol Nor type polycarbonate (TS2050: Teijin Chemicals)
Tetrahydrofuran / cyclohexanone mixing ratio (weight): charge transport material / polycarbonate / tetrahydrofuran / cyclohexanone = 4/5/170/50
[感光体1]
電荷輸送層上に電荷輸送層に用いた低分子電荷輸送物質を含む表面層1用塗工液を用いて、下記条件で、スプレー塗工し、150℃、20分、加熱乾燥させ、感光体1を形成した。
[Photoreceptor 1]
Using the coating solution for surface layer 1 containing the low molecular charge transport material used for the charge transport layer on the charge transport layer, spray coating is performed under the following conditions, followed by heating and drying at 150 ° C. for 20 minutes, and a photoreceptor. 1 was formed.
[感光体2]
電荷輸送層上に電荷輸送層に用いた低分子電荷輸送物質を含む表面層2用塗工液を用いて、下記条件で、スプレー塗工し、150℃、20分、加熱乾燥させ、感光体2を形成した。
[Photoreceptor 2]
Using the coating solution for surface layer 2 containing the low-molecular charge transport material used for the charge transport layer on the charge transport layer, spray coating is performed under the following conditions, followed by heating and drying at 150 ° C. for 20 minutes. 2 was formed.
[感光体3]
電荷輸送層上に電荷輸送層に用いた低分子電荷輸送物質を含む表面層3用塗工液を用いて、下記条件で、スプレー塗工し、150℃、20分、加熱乾燥させ、感光体3を形成した。
[Photoreceptor 3]
Using the coating solution for
[感光体4]
電荷輸送層上に電荷輸送層に用いた低分子電荷輸送物質を含む表面層4用塗工液を用いて、下記条件で、スプレー塗工し、150℃、20分、加熱乾燥させ、感光体4を形成した。
[Photosensitive member 4]
Using the coating solution for surface layer 4 containing the low-molecular charge transport material used for the charge transport layer on the charge transport layer, spray coating is performed under the following conditions, followed by heating and drying at 150 ° C. for 20 minutes, and a photoreceptor. 4 was formed.
[感光体5]
電荷輸送層上に電荷輸送層に用いた低分子電荷輸送物質を含む表面層5用塗工液を用いて、下記条件で、スプレー塗工し、150℃、20分、加熱乾燥させ、感光体5を形成した。
[Photoreceptor 5]
Using the coating solution for surface layer 5 containing the low-molecular charge transport material used for the charge transport layer on the charge transport layer, spray coating is performed under the following conditions, followed by heating and drying at 150 ° C. for 20 minutes, and a photoreceptor. 5 was formed.
作製された感光体表面のFisherscope社製微少表面硬度計 H−100を用いて感光体のマルテンス硬さ、弾性仕事率(We/Wt値)を測定した。結果を表1に示す。 The Martens hardness and elastic work rate (We / Wt value) of the photoconductor were measured using a fine surface hardness tester H-100 manufactured by Fisherscope of the surface of the photoconductor produced. The results are shown in Table 1.
上記表1に示す感光体1から5に対して、トナーやトナー添加剤が感光体表面に固着して白抜け異常画像の発生の有無確認実験を行なった。 With respect to the photoreceptors 1 to 5 shown in Table 1 above, an experiment for confirming the presence or absence of occurrence of an abnormal white spot image was performed when the toner or toner additive adhered to the photoreceptor surface.
<検証実験1:白抜け発生の有無確認実験−1>
トナーが感光体表面に固着するかどうかを以下の方法で検討した。
以下の図19(a)に示すような感光体軸方向に帯状の画像部と、非画像部をもつ帯画像を入力し、感光体上へのトナー入力がある帯部におけるトナーの感光体表面の固着状態について比較する実験を行なった。
<Verification Experiment 1: Experiment for Confirming Existence of White Spots-1>
Whether the toner adheres to the surface of the photoreceptor was examined by the following method.
As shown in FIG. 19A, a belt image having a belt-like image portion and a non-image portion is input in the axial direction of the photosensitive member, and the surface of the photosensitive member of toner in the belt portion where the toner is input on the photosensitive member An experiment was conducted to compare the fixed state of each.
帯画像部は、ベタ画像であり、一度に多くのトナーを感光体表面上に供給することで、トナーの母体成分が感光体に固着しやすい条件で実験した。具体的には、帯画像を連続で5000枚入力し、感光体表面へのトナー成分の付着の有無と白抜けによる異常画像の有無を比較した。その結果、マルテンス硬さ190N/mm2以上の感光体2、感光体4はトナー成分の感光体表面への固着は発生せず、また、白抜けによる異常画像の発生はなかった。一方、感光体1、3、5には感光体表面上にトナー成分の固着が発生し、白抜けによる異常画像の発生が見られた。
The band image portion is a solid image, and an experiment was conducted under the condition that the base component of the toner easily adheres to the photoconductor by supplying a large amount of toner onto the photoconductor surface at one time. Specifically, 5000 belt images were input continuously, and the presence / absence of adhesion of the toner component to the surface of the photoreceptor and the presence / absence of an abnormal image due to white spots were compared. As a result, the photosensitive member 2 and the photosensitive member 4 having a Martens hardness of 190 N / mm 2 or more did not cause the toner component to adhere to the surface of the photosensitive member, and abnormal images due to white spots were not generated. On the other hand, in the
<検証実験2:白抜け発生の有無確認実験−2>
上記白抜け発生の有無確認実験−1では、主にトナーの母体成分が感光体に固着するかどうかを検討するために、感光体表面へのトナー入力を加速する目的で図19(a)のような帯画像を用いて実験を行なった。しかし、白抜けの原因としては、トナー母体の固着以外にも、トナー添加剤であるシリカ等が感光体表面に固着することによっても発生する。そこで、このトナー添加剤の固着による白抜け画像発生の有無を検証する目的で、白抜け発生の有無確認実験−2を行なった。具体的には、図19(b)に示すように白紙を連続で3000枚入力し、感光体表面へのトナー添加剤の付着の有無と白抜けによる異常画像の有無を比較した。
<Verification experiment 2: Experiment 2 for confirming the presence or absence of white spots>
In the above-mentioned experiment 1 for confirming whether or not white spots have occurred, in order to accelerate whether or not the toner base component is fixed to the photosensitive member, the toner input to the surface of the photosensitive member is accelerated as shown in FIG. Experiments were performed using such band images. However, white spots are caused not only by the fixing of the toner base but also by the fact that silica as a toner additive adheres to the surface of the photoreceptor. Therefore, for the purpose of verifying the occurrence of white spots due to the fixing of the toner additive, Experiment 2 for confirming the occurrence of white spots was performed. Specifically, as shown in FIG. 19B, 3000 blank sheets were continuously input, and the presence / absence of adhesion of the toner additive to the surface of the photoreceptor was compared with the presence / absence of an abnormal image due to white spots.
白紙を連続入力すると、現像機内でトナーが攪拌されるものの、トナーは感光体上へ現像されることがなく、消費されずに現像機内にとどまるため、攪拌によるストレスを受ける結果、トナー添加剤がトナー母体から離脱、遊離しやすくなる。遊離したトナー添加剤は、現像ローラから感光体上に移動しやすい。よって、上記白紙画像を連続入力することにより、トナー添加剤成分が感光体に固着しやすい条件下で実験することが出来る。 When the blank paper is continuously input, the toner is agitated in the developing machine, but the toner is not developed on the photoconductor and remains in the developing machine without being consumed. It becomes easy to detach from the toner base material. The released toner additive tends to move from the developing roller onto the photoreceptor. Therefore, by continuously inputting the blank paper image, it is possible to conduct an experiment under a condition where the toner additive component is easily fixed to the photoreceptor.
この検証実験2においても、感光体2、感光体4はトナー添加剤の感光体表面への固着は発生せず、また、白抜けによる異常画像の発生はなかった。一方、感光体1、3、5には感光体表面上にトナー添加剤の固着が発生し、白抜けによる異常画像の発生が見られた。
Also in this verification experiment 2, the photosensitive member 2 and the photosensitive member 4 did not cause the toner additive to adhere to the surface of the photosensitive member, and there was no occurrence of abnormal images due to white spots. On the other hand, in the
<検証実験3:感光体摩耗スピードと弾性仕事率>
次に、感光体2、3、4を用いて、弾性仕事率と感光体摩耗スピードとの関係について調べた。具体的には、図19(c)に示すように、感光体軸方向の半分にベタ画像を形成し、残り半分を非画像部にした画像を10000枚形成し、帯画像部、非画像部の感光体摩耗量を測定した。感光体の摩耗は、画像面積率の違いによって摩耗スピードが変わることが分かっている。特に、感光体軸方向での画像面積率が繰り返しの画像出力で大きく異なる場合には、感光体軸方向での感光体摩耗量が異なり、摩耗ムラとなり、画像濃度ムラとなり、異常画像となる。画像の入力は、3枚連続出力して、一旦感光体停止、また3枚連続出力して、一旦感光体停止という動作を繰り返して、3枚連続出力を1セットとして、約3333セット行った。その結果、感光体摩耗量は以下となった。また、例として感光体出力枚数が10000枚のとき、感光体走行距離が7km程度となる画像出力装置での出力可能枚数を見積り、併記する。その際、膜削れによる異常画像発生のない許容削り量を5μmとする。
<Verification Experiment 3: Photoconductor Wear Speed and Elastic Power>
Next, using the
(感光体2)
弾性仕事率:36.6%
10000枚摩耗量:
・帯画像部=0.25μm/km
・非画像部=0.14μm/km
出力可能枚数:
・帯画像部=(5μm/0.25μm/km)×(10000枚/7km)=28571枚
・非画像部=5/0.14×10000/7=51020枚
磨耗量の差=(0.14μm/km/0.25μm/km)×100=56%
(Photoreceptor 2)
Elastic power: 36.6%
10,000 wear amount:
・ Band image part = 0.25μm / km
・ Non-image area = 0.14 μm / km
Outputtable number:
Band image part = (5 μm / 0.25 μm / km) × (10000 sheets / 7 km) = 28571 sheetsNon-image part = 5 / 0.14 × 10000/7 = 51020 sheets Difference in wear amount = (0.14 μm /Km/0.25 μm / km) × 100 = 56%
(感光体3)
弾性仕事率:37.1%
10000枚摩耗量:
・帯画像部=0.22μm/km
・非画像部=0.13μm/km
出力可能枚数:
・帯画像部=34013枚
・非画像部=54945枚
磨耗量の差=63%
(Photoreceptor 3)
Elastic power: 37.1%
10,000 wear amount:
・ Band image part = 0.22μm / km
・ Non-image area = 0.13 μm / km
Outputtable number:
・ Band image part = 34013 sheets ・ Non-image part = 54945 sheets Difference in wear amount = 63%
(感光体4)
弾性仕事率:37.5%
10000枚摩耗量:
・帯画像部=0.18μm/km
・非画像部=0.12μm/km
出力可能枚数:
・帯画像部=39682枚
・非画像部=59523枚
磨耗量の差=67%
(Photoreceptor 4)
Elastic power: 37.5%
10,000 wear amount:
・ Band image part = 0.18μm / km
・ Non-image area = 0.12 μm / km
Outputtable number:
・ Band image part = 39682 sheets ・ Non-image part = 59523 sheets Difference in wear amount = 67%
上記のように、弾性仕事率が大きくなるに従い、特にトナーによる感光体削れ量が増加する帯画像部での感光体摩耗量が減少しているのがわかる。また、弾性仕事率が大きくなるにしたがって、帯画像部と非画像部の感光体摩耗量の差が小さくなっていることが分かる。そして、弾性仕事率が、37%を超える感光体3および感光体4にかんしては、磨耗量の差を60%以上にすることができ、磨耗ムラの不具合を良好に抑制することができる。
As described above, it can be seen that as the elastic power increases, the wear amount of the photoconductor decreases particularly in the band image portion where the photoconductor scraping amount by the toner increases. It can also be seen that as the elastic power increases, the difference in the photoreceptor wear amount between the belt image portion and the non-image portion decreases. For the
次に、画像形成装置の変形例について、説明する。
先の図1に示した画像形成装置においては、各プロセスカートリッジ121Y,M,C,Kの帯電ローラ41に印加するバイアスを直流にしているが、帯電ローラ41に印加するバイアスとして直流電圧に交流電圧を重畳することで、帯電ローラ41の汚れを抑制することができる。これにより、帯電ローラ41に直流電圧のみを印加するものに比べて、帯電ローラ41の汚れによる帯電不良を抑制することができ、プロセスカートリッジ121の寿命を延ばすことができるという利点がある。
Next, a modified example of the image forming apparatus will be described.
In the image forming apparatus shown in FIG. 1, the bias applied to the charging
しかしながら、帯電ローラ41に直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスを印加する構成とした場合、帯電音が発生する。また、オゾン発生量が少ない接触帯電方式ながら、交流電圧を印加すると、帯電電流が大きくなるために、直流電圧のみ印加する場合よりも、オゾン発生量が増加する。そのため、Y,M,C,Kの各作像ユニット121の帯電ローラ41に交流電圧を印加する構成にすると、4色で同時に作像するフルカラー作像時に、帯電音が大きくなり、異常音となる場合がある。さらに、4色作像時には、オゾン発生量も増加してしまう。そのため、上記のような異常音の対策として図15に示すように防音部材201を追加したり、オゾン対策としてオゾンフィルター等のオゾン処理系を追加したりする必要があり、機械が大型化、重量化してしまう。
However, when the charging
そこで、変形例の画像形成装置においては、カラー画像よりもモノクロ画像の出力の方が多い一般的なオフィス環境において、使用頻度が、K色のプロセスカートリッジよりも少ないY,M,C色のプロセスカートリッジ121Y,M,Cの帯電ローラ41には、直流電圧のみを印加し、K色のプロセスカートリッジ121Kの帯電ローラ41には、直流電圧に交流電圧を印加するようにしてもよい。
Therefore, in the image forming apparatus according to the modified example, in a general office environment in which a monochrome image is output more than a color image, the Y, M, and C color processes are used less frequently than the K color process cartridge. Only the DC voltage may be applied to the charging
かかる構成とすることで、4色同時に作像するフルカラー作像時でも、交流電圧印加による帯電音の発生は、黒作像ユニットのみとなり、モノクロ時と同じレベルの帯電音となるために、防音部材等が不要となる。更にオゾン発生量もモノクロ時と同レベルで、オゾンフォルター等でオゾン処理をする必要がなくなり、オゾン処理系の部材等の追加も不要となる。そのために機械の小型化、軽量化が図れる。 With this configuration, even when full-color image formation is performed simultaneously for four colors, the charging sound due to the application of AC voltage is only in the black image forming unit, and the same level of charging sound as in monochrome mode is generated. A member etc. become unnecessary. Furthermore, the amount of ozone generated is at the same level as in monochrome mode, and it is not necessary to perform ozone treatment with an ozone filter or the like, and it is not necessary to add an ozone treatment system member. Therefore, the size and weight of the machine can be reduced.
さらには、K色のプロセスカートリッジ121の交換サイクルをY,M,C色のプロセスカートリッジ121Y,M,Cの交換サイクルに近づけることができる。これにより、K色のプロセスカートリッジのみの交換のために何度もサービスマンを呼び出すなどの利便性の悪さを改善することができる。
Further, the replacement cycle of the
また、図16、図17に示すように、K色のプロセスカートリッジにのみ潤滑剤塗布装置70Kを設けてもよい。潤滑剤塗布装置70Kを用いることで、帯電ローラ41Kの交流電流による攻撃作用からの感光体表面を保護することができ、K色のプロセスカートリッジ121Kの寿命低下を抑えることができる。
Also, as shown in FIGS. 16 and 17, the
図17に示すように、K色のプロセスカートリッジ212Kは、固形潤滑剤73Kや潤滑剤加圧スプリング72K等を備え、固形潤滑剤73を感光体10上に塗布する塗布ブラシとしてファーブラシ71Kを用いている。固形潤滑剤73Kは、ブラケット75Kに保持され、潤滑剤加圧スプリング72Kによりファーブラシ71K側に加圧されている。そして、感光体10の回転方向に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ71Kにより固形潤滑剤73Kが削られて感光体10K上に潤滑剤が塗布される。ファーブラシローラ71Kによって固形潤滑剤73Kから削られて感光体10の表面上に粉体状に付着した潤滑剤は、感光体10K表面に当接するように支持された固定加圧方式の均しブレード74Kによって感光体10K上で均される。
As shown in FIG. 17, the K-color process cartridge 212K includes a
また、固形潤滑剤73Kは、脂肪酸金属塩(A)と、無機潤滑剤(B)を含有している。脂肪酸金属塩が、帯電電流により破壊されて、感光体表面が破壊されるのを防止すると同時に、帯電電流では破壊されない無機潤滑剤により、潤滑作用が(潤滑剤が脂肪酸金属塩のみの場合よりも)よりよい状態で維持される。これにより、感光体クリーニングをより良好に維持することが可能となる。
The
脂肪酸金属塩(A)の例としては、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレインサン銅、オレイン酸鉛、オレイン酸マンガン、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸コバルト、パルミチン酸鉛、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸アルミニウム、パルミチン酸カルシウム、カプリル酸鉛、カプリン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム、リシノール酸亜鉛、リシノール酸カドミウム及びそれらの混合物があるが、これに限るものではない。また、これらを混合して使用してもよい。本発明においては、中でもステアリン酸亜鉛が特に感光体10への成膜性に優れることから、最も好ましく用いられる。
Examples of the fatty acid metal salt (A) include barium stearate, lead stearate, iron stearate, nickel stearate, cobalt stearate, copper stearate, strontium stearate, calcium stearate, cadmium stearate, magnesium stearate, Zinc stearate, zinc oleate, magnesium oleate, iron oleate, cobalt oleate, copper oleate, lead oleate, manganese oleate, zinc palmitate, cobalt palmitate, lead palmitate, magnesium palmitate, palmitate Aluminum, calcium palmitate, lead caprylate, lead caprate, zinc linolenate, cobalt linolenate, calcium linolenate, zinc ricinoleate, cadmium ricinoleate and mixtures thereof There, but is not limited to this. Moreover, you may mix and use these. In the present invention, among them, zinc stearate is most preferably used because it is particularly excellent in film formability on the
上記無機潤滑剤(B)とは、自身が劈開して潤滑する、或いは内部滑りを起こす無機化合物のことを指す。具体的な物質例としては、タルク・マイカ・窒化ホウ素・二硫化モリブデン・二硫化タングステン・カオリン・スメクタイト・ハイドロタルサイト化合物・フッ化カルシウム・グラファイト・板状アルミナ・セリサイト・合成マイカなどがあるがこれに限るものではない。中でも窒化ホウ素は、原子がしっかりと組み合った六角網面が広い間隔で重なり、層間に働く力は弱いファンデルワールス力のみであるため、容易に劈開、潤滑することから、本実施形態において、最も好ましく用いることができる。 The inorganic lubricant (B) refers to an inorganic compound that cleaves and lubricates itself or causes internal slip. Specific examples include talc, mica, boron nitride, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, kaolin, smectite, hydrotalcite compound, calcium fluoride, graphite, plate-like alumina, sericite, and synthetic mica. However, it is not limited to this. In particular, boron nitride has hexagonal mesh surfaces with tightly intermingled atoms overlapping at a wide interval, and the force acting between the layers is only the weak van der Waals force, so it is easily cleaved and lubricated. It can be preferably used.
これらの無機潤滑剤は疎水性付与等の目的で、必要に応じて表面処理がなされていても良い。また、K色トナーに潤滑剤成分を添加することにより、感光体削れ量の低減や、クリーニングブレードエッジの安定化によるクリーニング性能向上を図る事ができる。トナーの母体に、ステアリン酸亜鉛や上記した脂肪酸金属塩(A)や、無機潤滑剤(B)、或いはその両方をトナーに添加剤として添加する。 These inorganic lubricants may be surface-treated as necessary for the purpose of imparting hydrophobicity. In addition, by adding a lubricant component to the K color toner, it is possible to reduce the amount of photoconductor abrasion and improve the cleaning performance by stabilizing the cleaning blade edge. Zinc stearate, the above-described fatty acid metal salt (A), the inorganic lubricant (B), or both are added to the toner base as additives.
潤滑剤塗布装置70Kを用いてK色の感光体表面に潤滑剤を塗布することで、帯電ローラ41Kの交流電流による攻撃作用からの感光体表面保護することができる。また、感光体クリーニング性能の向上、転写性の向上を図ることができる。潤滑剤塗布の安定化のために、潤滑剤塗布装置70Kは、感光体回転方向に対して、クリーニングブレード62Kの下流側に設けられている。また、帯電ローラ41Kは、高画質化、高寿命を狙い、感光体10Kにギャップを持って対向する。
By applying a lubricant to the surface of the K-color photoconductor using the
また、K色のプロセスカートリッジ121Kに用いるクリーニングブレード62Kの構成を、Y,M,C色のプロセスカートリッジ121Y,M,Cに用いるクリーニングブレード62Y,M,Cの構成と異ならせてもよい。
具体的に説明すると、Y,M,C色用のクリーニングブレード62Y,M,Cは、弾性ブレード622のエッジ層622aの100%モジュラス値が、バックアップ層622bより大きい先の図9を用いて説明したクリーニングブレード62を用い、K色用のクリーニングブレード62Kは、エッジ層622aの100%モジュラス値が、バックアップ層622bより小さい弾性ブレード622を用いた。
Further, the configuration of the
More specifically, the cleaning blades 62Y, M, and C for Y, M, and C colors will be described with reference to FIG. 9 in which the 100% modulus value of the
K色のプロセスカートリッジ121Kは、潤滑剤塗布装置70Kによって感光体表面上に潤滑剤が供給されるため、潤滑剤を供給しないカラー用プロセスカートリッジ121Y,M,Cに比べてクリーニングブレードの先端稜線部62cの挙動が安定する。よって、K色用のクリーニングブレード62Kにおいては、エッジ層622aの100%のモジュラス値を、バックアップ層622bよりも大きくして、弾性ブレード622の先端稜線部62cを、弾性変形し難い構成とせずとも、異常磨耗や異音の発生が生じることがない。
The K-
先の図9に示すように、エッジ層622aの100%モジュラスを、バックアップ層622bよりも高くして、クリーニングブレード62の先端稜線部が剛直にすると、先の図13(b)に示したように、先端稜線部の挙動は、安定するものの、感光体との当接圧が高くなり耐磨耗性が低下する。
As shown in FIG. 13B, when the 100% modulus of the
上記図16、図17に示したプリンタ100においては、K色の感光体10K表面に潤滑剤を塗布しているので、潤滑剤が塗布されていないY,M,C色の感光体に比べて、寿命を迎える感光体の走行距離が長くなる。よって、K色のクリーニングブレード62Kとして、Y,M,C色のクリーニングブレード62Y,M,Cと同様に、エッジ層622aの100%モジュラス値をバックアップ層622bよりも高くした弾性ブレード622を用いた場合は、感光体10Kの寿命よりも前に、クリーニングブレード62Kの寿命がきてしまう。よって、K色のクリーニングブレード62Kは、エッジ層622aの100%モジュラスを、バックアップ層622bよりも低くして、クリーニングブレード62の感光体10との当接圧の高まりを抑制して、耐磨耗性を高める。
In the
一方、潤滑剤が塗布されていない感光体表面をクリーニングするカラー用のクリーニングブレード62Y,M,Cにおいては、潤滑剤が塗布された感光体表面をクリーニングするK色用クリーニングブレード62Kよりも先端稜線部62cの挙動が安定しない。よって、カラー用のクリーニングブレード62Y,M,Cにおいては、エッジ層622aの100%モジュラスが、バックアップ層よりも高い弾性ブレード622を用いたクリーニングブレードを用いることで、異常磨耗や異音の発生を抑えることができる。また、カラー用の感光体10Y,M,Cは、潤滑剤が塗布されたK色用の感光体10Kに比べて、走行距離が短い段階で、寿命を迎えるので、エッジ層622aの100%モジュラスが、バックアップ層よりも高い弾性ブレード622を用いて、K色のクリーニングブレードよりも耐磨耗性を低下させても、クリーニングブレードの寿命が、感光体よりも先に迎えてしまうことがない。
On the other hand, in the color cleaning blades 62Y, 62M, and 62C that clean the surface of the photoreceptor to which the lubricant is not applied, the leading edge line is more than the
ここで、K色のクリーニングブレード62Kのエッジ層622aには、100%モジュラスが2.5MPa以下のウレタンゴム材料を用い、バックアップ層622bとしては、3MPa以上の材料を組合せた弾性ブレード622を用いた。また、エッジ層622aの厚さは0.5mm、バックアップ層622bは1.3mmとした。或いは、ゴム硬度では、エッジ層に60〜65度(JISA)、バックアップ層に70〜75度のゴム材料を組合せた弾性ブレード622を、K色のクリーニングブレードの弾性ブレード622として用いてもよい。
Here, a urethane rubber material having a 100% modulus of 2.5 MPa or less is used for the
以上に説明したものは一例であり、本発明は、以下の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
先端稜線部62cが含浸処理された短冊形状の弾性ブレード622の少なくとも先端稜線部付近に弾性ブレード622よりも硬い表面層623で覆い、弾性ブレード622の先端稜線部62cを表面移動する感光体10などの被清掃部材の表面に当接して、被清掃部材表面から粉体を除去するクリーニングブレード62において、弾性ブレード622を、互いに100%モジュラス値が異なる材質からなる複数の層によって構成し、弾性ブレード622の複数の層のうち、先端稜線部62cを形成するエッジ層622aを、バックアップ層622bなどの他の層に比べて100%モジュラス値の高い材質によって形成した。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、先端稜線部62cの挙動を安定化することができ、異常磨耗や異音の発生を抑制することができる。特に、感光体10などの被清掃部材の表面に潤滑剤を塗布せずとも、異常磨耗や異音の発生を抑制することができ、潤滑剤塗布装置を不要でき、装置を安価にすることができる。また、装置の小型化を図ることができる。
What has been described above is an example, and the present invention has a specific effect for each of the following aspects.
(Aspect 1)
The
By providing such a configuration, as described in the embodiment, the behavior of the tip
(態様2)
また、上記(態様1)に記載のクリーニングブレード62において、弾性ブレード622は、先端稜線部62cがアクリルまたは/およびメタクリル系架橋樹脂により含浸処理されたものであり、表面層623をアクリルまたは/およびメタクリル系架橋樹脂により形成した。
かかる構成備えることで、以下の利点を得ることができる。
・トナー除去性能が大幅に向上する
・クリーニングブレード62の摩耗が低減され、長期に渡ってクリーニング性能が維持できる。
・クリーニングブレード62と感光体間の摩擦係数が低減される。
・感光体摩耗量が低減され、感光体寿命、及び画像形成装置の長寿命化が図れる。
・クリーニングブレード62が、トナーの添加剤等を感光体表面へ擦りつけないため、白抜け状の異常画像の発生がない。
(Aspect 2)
In the
By providing such a configuration, the following advantages can be obtained.
The toner removal performance is greatly improved. The wear of the
-The coefficient of friction between the
-The amount of photoconductor wear is reduced, and the life of the photoconductor and the life of the image forming apparatus can be extended.
Since the
(態様3)
bまた、上記(態様1)または(態様2)に記載のクリーニングブレード62において、弾性ブレード622のエッジ層622aを、23℃における100%モジュラス値が6[MPa]以上、12[MPa]以下の材質で形成した。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、先端稜線部62cの挙動を安定化することができ、異常磨耗や異音の発生を抑制することができる。
(Aspect 3)
b In the
By providing such a configuration, as described in the embodiment, the behavior of the tip
(態様4)
また、感光体10などの像担持体と、像担持体表面を帯電する帯電装置40などの帯電手段と、帯電した像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置140などの潜像形成手段と、像担持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー像化する現像装置
50などの現像手段と、像担持体表面のトナー像を中間転写ベルト162など転写体に転写する一次転写ローラ161などの転写手段と、像担持体表面に当接して、像担持体表面に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレード62を有するクリーニング装置30などのクリーニング手段とを備えたプリンタ100などの画像形成装置において、上記クリーニングブレード62として、(態様1)乃至(態様3)いずれかのクリーニングブレードを用いた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、異音の発生を抑制し、経時にわたり良好な画像を得ることができる。
(Aspect 4)
Also, latent image formation such as an image carrier such as the
By providing such a configuration, as described in the embodiment, it is possible to suppress the generation of abnormal noise and obtain a good image over time.
(態様5)
また、上記(態様4)の画像形成装置において、帯電装置40などの帯電手段は、感光体10などの像担持体表面に接触する帯電ローラ41を備え、帯電ローラ41の表面に、周方向に沿って延びる凹凸を形成した。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、感光体10などの像担持体表面を安定的に帯電させることができる。さらに、帯電ローラとの磨耗により感光体表面に細かい凹凸が形成されても、(態様1)〜(態様3)のクリーニングブレードを用いているので、クリーニングブレードの異常磨耗や異音の発生が生じるのを抑制することができる。
(Aspect 5)
In the image forming apparatus according to (Aspect 4), the charging unit such as the charging
With this configuration, as described in the embodiment, the surface of the image carrier such as the
(態様6)
また、上記(態様5)の画像形成装置において、帯電ローラ41の表層部に、フッ素を含む表面処理液により表面処理された表面処理層を設けた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、帯電ローラ41による感光体10の汚染をどんな環境下でも防ぐことができる。
(Aspect 6)
In the image forming apparatus according to (Aspect 5), a surface treatment layer surface-treated with a surface treatment liquid containing fluorine is provided on the surface layer portion of the charging
By providing such a configuration, as described in the embodiment, contamination of the
(態様7)
また、上記(態様5)または(態様6)の画像形成装置において、帯電ローラ41の表面の凹凸の十点平均表面粗さRzを、20[μm]以下にした。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、感光体摩耗の促進を極力小さくすることができる。また、帯電ローラ41の放電ムラが起こりにくくなり、感光体表面をムラなく帯電することができ、低温・低湿環境下でも感光体10の表面電位を安定させることができる。
(Aspect 7)
In the image forming apparatus according to (Aspect 5) or (Aspect 6), the ten-point average surface roughness Rz of the irregularities on the surface of the charging
By providing such a configuration, as described in the embodiment, the acceleration of photoconductor wear can be minimized. In addition, the discharge unevenness of the charging
(態様8)
また、上記(態様4)乃至(態様7)いずれかに記載の画像形成装置において、感光体10などの像担持体が、微粒子を含有した表面層を有する。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、感光体表面の耐摩耗性が向上し、クリーニング性能が向上する。また、微粒子を含有するために、感光体表面へのトナー添加剤の擦り付けによる白抜け状の異常画像が防止される。
(Aspect 8)
In the image forming apparatus according to any one of (Aspect 4) to (Aspect 7), the image carrier such as the
With this configuration, as described in the embodiment, the abrasion resistance of the surface of the photoreceptor is improved, and the cleaning performance is improved. In addition, since the fine particles are contained, an abnormal white image due to rubbing of the toner additive on the surface of the photoreceptor is prevented.
(態様9)
また、(態様4)乃至(態様8)いずれかの画像形成装置において、感光体10などの像担持体が、マルテンス硬さ(HM)が190[N/mm2]以上であり、かつ、弾性仕事率(We/Wt)が37%以上の表面層93を有する。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、感光体表面の耐摩耗性が向上し、クリーニング性能が向上する。また、微粒子を含有するために、感光体表面へのトナー添加剤の擦り付けによる白抜け状の異常画像が防止される。
(Aspect 9)
In any of the image forming apparatuses (Aspect 4) to (Aspect 8), the image carrier such as the
With this configuration, as described in the embodiment, the abrasion resistance of the surface of the photoreceptor is improved, and the cleaning performance is improved. In addition, since the fine particles are contained, an abnormal white image due to rubbing of the toner additive on the surface of the photoreceptor is prevented.
(態様10)
また、上記(態様4)乃至(態様9)いずれかに記載の画像形成装置において、少なくとも感光体10などの像担持体と、帯電装置40などの帯電手段と、現像装置50などの現像手段と、クリーニング装置30などのクリーニング手段とを備え、互いに異なる色の画像を作像する複数のプロセスカートリッジ121などの作像ユニットを備え、上記複数の作像ユニットのうち、一つは黒色画像を作像する黒色作像ユニットであり、黒色の作像ユニットの帯電手段は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電ローラ41などの帯電部材に印加し、その他の作像ユニットの帯電手段は、直流電圧のみを印加するように構成し、黒色作像ユニットにのみ像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置70Kを設けた。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、各作像ユニットの帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する場合に比べて、フルカラー画像を形成するときの異常音、オゾンの発生を抑制することができる。また、オフィス環境で使用頻度の高い黒色作像ユニットの帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加することで、実施形態で説明したように、黒用作像ユニットの帯電部材の汚染を抑制することができ、黒用作像ユニットの寿命をカラー用作像ユニットの寿命に近づけることができる。これにより黒用作像ユニットとカラー用作像ユニットを一度に交換するようにしても、他の色の作像ユニットも寿命に近いので、他の色の作像ユニットの無駄を抑制することができる。
(Aspect 10)
In the image forming apparatus according to any one of (Aspect 4) to (Aspect 9), at least an image carrier such as the
By adopting such a configuration, as described in the embodiment, compared to the case where a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage is applied to the charging member of each image forming unit, abnormal noise when forming a full-color image, Ozone generation can be suppressed. In addition, as described in the embodiment, the charging member of the black image forming unit, which is frequently used in an office environment, is applied with a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage. And the life of the black image forming unit can be brought close to the life of the color image forming unit. As a result, even if the black image forming unit and the color image forming unit are exchanged at the same time, the image forming units for other colors are also near the end of their lives, so that waste of the image forming units for other colors can be suppressed. it can.
10:感光体
30:クリーニング装置
40:帯電装置
41:帯電ローラ
41a:芯金
41b:導電性ゴム層
41c:凹凸
50:現像装置
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
62d:含浸部
70K:潤滑剤塗布装置
91:導電性支持体
92:感光層
93:表面層
94:下引き層
121:プロセスカートリッジ
140:露光装置
161:一次転写ローラ
162:中間転写ベルト
621:ホルダー
622:弾性ブレード
622a:エッジ層
622b:バックアップ層
623:表面層
10: Photoconductor 30: Cleaning device 40: Charging device 41:
Claims (10)
前記弾性ブレードを、互いに100%モジュラス値が異なる材質からなる複数の層によって構成し、
前記弾性ブレードの複数の層のうち、上記先端稜線部を形成するエッジ層を、他の層に比べて100%モジュラス値の高い材質によって形成したことを特徴とするクリーニングブレード。 Cover at least the tip ridge line portion of the strip-shaped elastic blade impregnated in the tip ridge line with a surface layer harder than the elastic blade, and contact the surface of the member to be cleaned moving the tip ridge line part of the elastic blade. In the cleaning blade for removing powder from the surface of the member to be cleaned,
The elastic blade is constituted by a plurality of layers made of materials having mutually different 100% modulus values,
Of the plurality of layers of the elastic blade, an edge layer forming the tip edge line portion is formed of a material having a 100% modulus value higher than that of other layers.
前記弾性ブレードは、先端稜線部がアクリルまたは/およびメタクリル系架橋樹脂により含浸処理されたものであり、
表面層をアクリルまたは/およびメタクリル系架橋樹脂により形成したことを特徴とするクリーニングブレード。 The cleaning blade of claim 1.
In the elastic blade, the tip ridge is impregnated with acrylic or / and methacrylic crosslinked resin,
A cleaning blade, wherein the surface layer is formed of acrylic or / and methacrylic crosslinked resin.
前記弾性ブレードのエッジ層を、23℃における100%モジュラス値が6[MPa]以上、12[MPa]以下の材質で形成したことを特徴とするクリーニングブレード。 The cleaning blade according to claim 1 or 2,
A cleaning blade, wherein an edge layer of the elastic blade is formed of a material having a 100% modulus value at 23 ° C. of 6 [MPa] or more and 12 [MPa] or less.
該像担持体表面を帯電する帯電手段と、
帯電した該像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
該像担持体表面に形成された該静電潜像を現像してトナー像化する現像手段と、
該像担持体表面のトナー像を転写体に転写する転写手段と、
該像担持体表面に当接して、該像担持体表面に付着した転写残トナー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おいて、
上記クリーニングブレードとして、請求項1乃至3いずれかのクリーニングブレードを用いたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
Charging means for charging the surface of the image carrier;
Latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the surface of the charged image carrier;
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the image bearing member into a toner image;
Transfer means for transferring the toner image on the surface of the image carrier to a transfer body;
In an image forming apparatus provided with a cleaning unit having a cleaning blade that contacts the surface of the image carrier and cleans transfer residual toner attached to the surface of the image carrier.
An image forming apparatus using the cleaning blade according to claim 1 as the cleaning blade.
前記帯電手段は、前記像担持体表面に接触する帯電ローラを備え、
前記帯電ローラの表面に、周方向に沿って延びる凹凸を形成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4.
The charging means includes a charging roller that contacts the surface of the image carrier.
An image forming apparatus, wherein unevenness extending along a circumferential direction is formed on a surface of the charging roller.
前記帯電ローラの表層部に、フッ素を含む表面処理液により表面処理された表面処理層を設けたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5.
An image forming apparatus, wherein a surface treatment layer surface-treated with a surface treatment liquid containing fluorine is provided on a surface layer portion of the charging roller.
前記帯電ローラの表面の凹凸の十点平均表面粗さRzが、20[μm]以下であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5 or 6,
An image forming apparatus, wherein a ten-point average surface roughness Rz of irregularities on the surface of the charging roller is 20 [μm] or less.
前記像担持体が、微粒子を含有した表面層を有することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 4 to 7,
An image forming apparatus, wherein the image carrier has a surface layer containing fine particles.
前記像担持体が、マルテンス硬さ(HM)が190[N/mm2]以上であり、かつ、弾性仕事率(We/Wt)が37%以上の表面層を有することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4.
The image bearing member has a surface layer having a Martens hardness (HM) of 190 [N / mm 2 ] or more and an elastic work rate (We / Wt) of 37% or more. apparatus.
少なくとも前記像担持体と、前記帯電手段と、前記現像手段と、クリーニング手段とを備え、互いに異なる色の画像を作像する複数の作像ユニットを備え、
上記複数の作像ユニットのうち、一つは黒色画像を作像する黒色作像ユニットであり、
前記黒色の作像ユニットの帯電手段は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電部材に印加し、その他の作像ユニットの帯電手段は、直流電圧のみを印加するように構成し、
前記黒色作像ユニットにのみ像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 4 to 9,
Including at least the image carrier, the charging unit, the developing unit, and a cleaning unit, and a plurality of image forming units for forming images of different colors,
Among the plurality of image forming units, one is a black image forming unit that forms a black image,
The black image forming unit charging means applies a voltage obtained by superimposing an alternating voltage on a direct current voltage to the charging member, and the other image forming unit charging means is configured to apply only the direct current voltage,
An image forming apparatus characterized in that a lubricant applying device for applying a lubricant to the surface of an image carrier is provided only in the black image forming unit.
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