JP2005164774A - Image forming apparatus - Google Patents
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Images
Landscapes
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- Cleaning In Electrography (AREA)
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
この発明は、画像形成装置に関し、特に、感光ドラムの表面上に残留する残留トナーを清掃する機能を有する電子写真システムを用いた画像形成装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to an image forming apparatus, and is particularly suitable for application to an image forming apparatus using an electrophotographic system having a function of cleaning residual toner remaining on the surface of a photosensitive drum.
一般的に、複写機、プリンタおよびファクシミリのように、画像を紙などの記録媒体に記録する画像形成装置においては、画像を記録媒体に記録するシステムとして、電子写真システムが採用されている。 In general, in an image forming apparatus that records an image on a recording medium such as paper, such as a copying machine, a printer, and a facsimile, an electrophotographic system is employed as a system for recording the image on the recording medium.
電子写真システムは、表面に感光物質が塗布された像担持体を感光ドラムとする。まず、感光ドラムの表面が一様に帯電された後に、感光ドラムの表面にレーザ光が照射され、照射された部分と照射されなかった部分との間に電位差が与えられる。 In an electrophotographic system, an image carrier having a photosensitive material coated on a surface is used as a photosensitive drum. First, after the surface of the photosensitive drum is uniformly charged, the surface of the photosensitive drum is irradiated with laser light, and a potential difference is given between the irradiated portion and the non-irradiated portion.
次に、現像剤に含まれる帯電したトナーが感光ドラムの表面に付着することによって、感光ドラムの表面上にトナー像が形成される。その後、そのトナー像が記録媒体に転写され、記録媒体上に画像が形成される。 Next, the charged toner contained in the developer adheres to the surface of the photosensitive drum, whereby a toner image is formed on the surface of the photosensitive drum. Thereafter, the toner image is transferred to a recording medium, and an image is formed on the recording medium.
最近では、出力機器の高画質化、低ランニングコスト化などの要求が強まり、上記電子写真システムで用いられる感光ドラムである感光ドラムとしては、高分解能の必要性から、より感光層膜厚の薄いものが使用され、また、その上で、低ランニングコスト化のために、感光ドラム自身の寿命を長くする必要性から、感光体表面の電気、機械的強度や対磨耗性向上が図られている。 Recently, demands such as higher image quality and lower running cost of output devices have increased, and the photosensitive drum used in the electrophotographic system has a thinner photosensitive layer because of the necessity of high resolution. In addition, in order to reduce the running cost, it is necessary to increase the life of the photosensitive drum itself, so that the surface of the photosensitive member is improved in electrical, mechanical strength and wear resistance. .
また、このような電子写真システムにおけるクリーニングとしては、感光ドラムの表面がトナー像形成用に何度も繰り返し使用されるため、記録媒体へのトナー像の転写後に、記録媒体に転写されずに感光ドラムの表面に残る残留トナーを充分に除去することが必要となる。 In such an electrophotographic system, since the surface of the photosensitive drum is repeatedly used for forming a toner image, after the toner image is transferred to the recording medium, it is not transferred to the recording medium. It is necessary to sufficiently remove residual toner remaining on the surface of the drum.
残留トナーを除去する方法としては、従来から種々提案されている。これらの提案のうち、弾性材料からなるカウンターブレード(クリーニングブレード)を感光ドラムの表面に当接して、残留トナーを掻き落とす方法が、広く実用化されている。この方法は、低コストであり、電子写真システム全体を簡単でコンパクトな構成にでき、トナー除去効率も優れている。 Various methods for removing residual toner have been proposed. Of these proposals, a method of scraping off residual toner by bringing a counter blade (cleaning blade) made of an elastic material into contact with the surface of the photosensitive drum has been widely put into practical use. This method is low in cost, can make the entire electrophotographic system simple and compact, and has excellent toner removal efficiency.
クリーニングブレードの材料としては、高硬度でしかも弾性に富み、耐摩耗性や、機械的強度や、耐油性や、耐オゾン性などに卓越しているウレタンゴムが一般的に用いられている。 As a material for the cleaning blade, urethane rubber is generally used which has high hardness and high elasticity and is excellent in wear resistance, mechanical strength, oil resistance, ozone resistance and the like.
クリーニングブレードの物性や感光ドラムへの当接の方法は、転写残トナーの感光ドラムへの付着度合によるクリーニングのしやすさや感光ドラムの表面性などにも大きく左右される。また、トナー形状、粒径、材質などの物性によってもクリーニング性は大きく影響を受けるため、それに適したブレードを選択し、感光ドラムに対して適正な角度、当接荷重に設定する必要がある。そのため、実際のクリーニングブレードの選定や設定では、試行錯誤を繰り返して最適条件を見出しているのが現状である。 The physical properties of the cleaning blade and the method of contacting the photosensitive drum greatly depend on the ease of cleaning due to the degree of adhesion of the transfer residual toner to the photosensitive drum and the surface property of the photosensitive drum. In addition, the cleaning performance is greatly affected by physical properties such as the toner shape, particle size, and material. Therefore, it is necessary to select a blade suitable for the cleaning property and set an appropriate angle and contact load with respect to the photosensitive drum. Therefore, in the actual selection and setting of the cleaning blade, the optimum condition is found by repeating trial and error.
一方、実際の動作環境、特に温度や湿度の変動により、クリーニング性や、感光ドラムの表層の磨耗具合は異なってくる。そのため、感光ドラムの耐久寿命を通じて、クリーニングブレードのみによるクリーニングは困難である。 On the other hand, the cleaning performance and the degree of abrasion of the surface layer of the photosensitive drum differ depending on the actual operating environment, particularly temperature and humidity fluctuations. Therefore, cleaning with only the cleaning blade is difficult throughout the life of the photosensitive drum.
そこで、クリーニング補助部材を設けた装置が提案されている。例えば、マグネットローラに磁性現像剤を捕集し、感光ドラム上にこの磁性現像剤を摺擦する構成(特許文献1等参照)や、多孔質弾性ローラを感光ドラムに摺擦する構成(特許文献2等参照)などが提案されている。
Therefore, an apparatus provided with a cleaning auxiliary member has been proposed. For example, a configuration in which a magnetic developer is collected on a magnetic roller and the magnetic developer is rubbed on the photosensitive drum (see
更に、感光体の表面層にコロイダルシリカ含有硬化型シリコン樹脂を用い、電荷輸送能を有する構造単位をシロキサン樹脂中に取り込んだ感光体に対して、ファーブラシを当接させる構成(特許文献3等参照)等が提案されている。
Further, a colloidal silica-containing curable silicone resin is used for the surface layer of the photoreceptor, and a fur brush is brought into contact with the photoreceptor in which a structural unit having a charge transporting ability is incorporated in the siloxane resin (
また、高画質化のためには、トナーの小径化が不可欠である。そのため、トナーの小径化の傾向が顕著になってきている。そして、トナーの粒径の小径化が進むにつれ、トナーと感光ドラムの表面との比表面積が大きくなる。これにより、単位重量当たりのトナーの感光ドラム表面への付着力が大きくなるため、感光ドラムの表面のクリーニング性が悪化する。 In addition, it is indispensable to reduce the diameter of the toner in order to improve the image quality. For this reason, the tendency of toner diameter reduction has become remarkable. As the toner particle size is reduced, the specific surface area between the toner and the surface of the photosensitive drum is increased. As a result, the adhesion force of the toner per unit weight to the surface of the photosensitive drum is increased, so that the cleaning property of the surface of the photosensitive drum is deteriorated.
トナーの粒径が小さくなるにつれて、トナーの流動性が悪化する。そのため、より多量の添加剤が必要となる。そして、このような多量の添加剤により、クリーニングブレードの摩耗や欠け、感光ドラムの表面に局所的なスジ傷が発生してしまうという問題が生じる。 As the particle size of the toner decreases, the fluidity of the toner deteriorates. Therefore, a larger amount of additive is required. Such a large amount of additive causes problems such as wear and chipping of the cleaning blade and local streak damage on the surface of the photosensitive drum.
近年では、従来の粉砕法により生成される粉砕トナーに代わり、重合法により生成される重合トナーが採用されつつある。この重合トナーは、粉砕トナーに比して転写効率が良く、上述の転写された画像の定着時に離型剤が不要であるという利点を有する。 In recent years, a polymerized toner produced by a polymerization method is being adopted instead of a pulverized toner produced by a conventional pulverization method. This polymerized toner has an advantage that the transfer efficiency is higher than that of the pulverized toner, and a release agent is not required at the time of fixing the transferred image.
更に、重合トナーは、粉砕トナーに比べて真球度が高いという特徴がある。そして、トナーの真球度の向上により、感光ドラムの表面状態、およびクリーニングブレードの当接圧が、粉砕トナーの場合におけると同じ場合に、重合トナーを用いると、クリーニングブレードからのすり抜けが多くなってしまう。 Furthermore, the polymerized toner is characterized by a higher sphericity than the pulverized toner. When the sphericity of the toner is improved and the surface condition of the photosensitive drum and the contact pressure of the cleaning blade are the same as in the case of the pulverized toner, the use of the polymerized toner increases slipping from the cleaning blade. End up.
一般的には、重合トナーを用いた画像形成装置においては、クリーニングブレードの当接圧を増加させることによって、トナーのすり抜けを防止している。この場合においては、クリーニングブレードの負荷を軽減するために、上述したように、クリーニング補助部材が増設されており、あらかじめトナーを掻き取るように構成されている。
しかしながら、上述の従来の画像形成装置においては、近年、高画質化や低ランニングコスト化の要請から、次のような課題があった。 However, the conventional image forming apparatus described above has the following problems in recent years because of demands for higher image quality and lower running costs.
すなわち、粒径が小さいトナーや重合トナーなどに代表されるように、近年、高い真球度を有するトナーが使用されてきている。そのため、感光ドラムとの付着力が増大し、クリーニングブレードの当接圧を増加させる必要が生じる。 That is, as represented by a toner having a small particle diameter or a polymerized toner, a toner having a high sphericity has been used in recent years. For this reason, the adhesion force with the photosensitive drum is increased, and the contact pressure of the cleaning blade needs to be increased.
他方、高強度、対磨耗性の高い、いわゆる高耐久感光ドラムが使用されるようになってきている。耐磨耗性のきわめて高い感光ドラムを使用すると、感光ドラムの表面が削られず、リフレッシュが困難になってしまう。 On the other hand, so-called highly durable photosensitive drums having high strength and high wear resistance have been used. If a photosensitive drum having extremely high wear resistance is used, the surface of the photosensitive drum is not cut and refreshing becomes difficult.
このように、リフレッシュが困難になると、帯電などによって生じる電気的ダメージや、放電生成物の付着などによる表面劣化、クリーニングブレードなどとの摺擦による機械的ダメージが、長期的に蓄積してしまう。 Thus, when refreshing becomes difficult, electrical damage caused by charging, surface degradation due to adhesion of discharge products, and mechanical damage due to rubbing with a cleaning blade accumulate for a long time.
そして、感光ドラム表面の滑り性、特に、対クリーニングブレードに対する滑り性が低下してしまう。これにより、クリーニングブレードのビビリや鳴き、捲れなどが発生し易くなる。そのため、上述のクリーニングブレードの当接圧を増加させることが困難になってくるという、相反した状況を呈してきた。 As a result, the slipperiness of the surface of the photosensitive drum, particularly the slipperiness with respect to the cleaning blade, is deteriorated. As a result, chattering, squeaking, and squeezing of the cleaning blade are likely to occur. For this reason, there has been a conflicting situation in which it is difficult to increase the contact pressure of the cleaning blade.
特に、最近では、オゾン生成伴うコロナ帯電方式から、環境対応の観点でオゾン等の発生の少ない帯電ローラ等による接触帯電方式が採用されてきており、接触帯電方式では感光ドラム表面に対するダメージが大きいため、上記のクリーニングブレードのビビリや鳴き、捲れなどに厳しくなってきている。 In particular, a contact charging method using a charging roller that generates less ozone or the like has been adopted from the corona charging method that generates ozone recently, and the contact charging method causes a large damage to the surface of the photosensitive drum. The above-mentioned cleaning blade is becoming more severe with chattering, squeaking, and drowning.
そこで、上述した従来技術に示すように、クリーニング補助部材を採用することは、クリーニングブレードに対する負荷を軽減するという観点からは、有効な手段であった。しかしながら、クリーニング補助部材の採用は、他方で次のような課題が生じることになった。 Therefore, as shown in the above-described prior art, the use of the cleaning auxiliary member is an effective means from the viewpoint of reducing the load on the cleaning blade. However, the use of the cleaning auxiliary member has caused the following problems on the other hand.
すなわち、磁性現像剤をマグネットローラに捕集し、磁性トナーを感光ドラム上に摺擦する構成においては、磁力により保持されている磁性トナーによって摺擦しているので、摺擦力が不十分である。 That is, in the configuration in which the magnetic developer is collected on the magnet roller and the magnetic toner is rubbed on the photosensitive drum, the rubbing force is insufficient because the magnetic toner is rubbed by the magnetic toner held by the magnetic force. is there.
カラートナーは、非磁性トナーである。そのため、上述の構成では、感光ドラム表面に付着したままの転写残りとしての非磁性トナーを、十分に除去することができず、これによって、非磁性トナーの回収が困難になっていた。 The color toner is a non-magnetic toner. For this reason, in the above-described configuration, the nonmagnetic toner as the transfer residue remaining on the surface of the photosensitive drum cannot be sufficiently removed, which makes it difficult to collect the nonmagnetic toner.
他には、多孔質弾性ローラを感光ドラムに摺擦する構成にすることにより、摺擦力が十分に発揮されるという利点を有する構成もあった。 In addition, there is a configuration having an advantage that the rubbing force is sufficiently exhibited by rubbing the porous elastic roller against the photosensitive drum.
ところが、感光ドラムの表面から掻き取ることによってローラ自身に付着したトナーを、他の手段によって除去する必要が生じた。このローラ自身に付着したトナーを掻き取らないと、トナーが常時ローラに付着した状態で、感光ドラムとローラとの間において摺擦が繰り返され、融着が生じてしまう。 However, it has become necessary to remove the toner adhering to the roller itself by scraping off the surface of the photosensitive drum by other means. If the toner adhering to the roller itself is not scraped off, the rubbing is repeated between the photosensitive drum and the roller in a state where the toner is always adhering to the roller, resulting in fusion.
反対に、ローラの表面に付着したトナーを十分に掻き取ることができ、転写残トナーを少量にすることができる場合、ローラ表面が感光ドラムの表面に直接接触し摺擦され、感光ドラムの表面が傷ついてしまうことがある。 On the other hand, if the toner adhering to the roller surface can be scraped off sufficiently and the transfer residual toner can be made small, the roller surface comes into direct contact with the surface of the photosensitive drum and is rubbed. May be hurt.
従って、この発明の目的は、従来のクリーニング補助部材を使用せずに、高い耐久性を有し、高強度で耐磨耗性が向上された感光ドラムを用いることによって、小径で球形度の高いトナーを用いたことにより、クリーニング性がきわめて厳しい状況下であっても、安定してクリーニングを行うことができ、高寿命、高画質で、低ランニングコストを達成することができる画像形成装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to use a photosensitive drum having high durability, high strength and improved wear resistance without using a conventional cleaning auxiliary member, and thereby having a small diameter and high sphericity. Use of toner provides an image forming apparatus that can perform stable cleaning even under extremely severe cleaning conditions, and can achieve a long life, high image quality, and low running cost. There is to do.
上記目的は本発明の下記の構成を特徴とする画像形成装置により達成される。 The above object is achieved by an image forming apparatus having the following configuration according to the present invention.
A.持体を帯電手段により帯電し、帯電された該像担持体に対して画像露光により、像担持体に潜像を形成し、潜像に対して現像剤を内包する現像手段にて現像し、現像された画像を転写し、転写後の像担持体をクリーニング手段でクリーニングする画像形成において、像担持体は25℃湿度50%の環境下でビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い,最大荷重6mNで押し込んだときのHU(ユニバーサル硬さ値)が150N/mm2以上220N/mm2以下であり、且つ弾性変形率Weが40%以上65%以下である像担持体であって、トナーは重量平均粒径が4.0〜7.0μmで、平均円形度が0.950〜0.990であり、前記クリーニング手段は、少なくても像担持体上を清掃する弾性部材と該弾性部材を像担持体に押圧するための支持部材を有し、弾性部材の自由長をL(mm)、厚みをt(mm)、反発弾性率をR(%)とする時、
2≦t/L≦0.6、R≦125−1.6We
を満たすことを特徴とする画像形成装置。
A. The carrier is charged by a charging means, and the charged image carrier is subjected to image exposure to form a latent image on the image carrier, and the latent image is developed by a developing means containing a developer, In the image formation in which the developed image is transferred and the image carrier after the transfer is cleaned by a cleaning means, the image carrier is subjected to a hardness test using a Vickers square pyramid diamond indenter in an environment of 25 ° C. and 50% humidity, An image carrier having a HU (Universal Hardness Value) of 150 N / mm 2 or more and 220 N / mm 2 or less when pressed with a maximum load of 6 mN, and an elastic deformation rate We of 40% or more and 65% or less, The toner has a weight average particle diameter of 4.0 to 7.0 μm and an average circularity of 0.950 to 0.990, and the cleaning means includes at least an elastic member for cleaning the image carrier and the elasticity. Image of a member When having a support member for pressing against the carrier, when the free length of the elastic member is L (mm), the thickness is t (mm), and the rebound resilience is R (%),
2 ≦ t / L ≦ 0.6, R ≦ 125-1.6We
An image forming apparatus characterized by satisfying the above.
B.クリーニング弾性部材の厚みtが1.0≦t≦5.0、好ましくは1.8≦t≦3、前記クリーニング弾性部材の自由長Lが3≦L≦10、好ましくは4≦L≦8、前記クリーニング弾性部材の反発弾性率Rが5≦R≦60、好ましくは20≦R≦50であることを特徴とする画像形成装置。 B. The thickness t of the cleaning elastic member is 1.0 ≦ t ≦ 5.0, preferably 1.8 ≦ t ≦ 3, and the free length L of the cleaning elastic member is 3 ≦ L ≦ 10, preferably 4 ≦ L ≦ 8, An image forming apparatus, wherein the cleaning elastic member has a rebound resilience R of 5 ≦ R ≦ 60, preferably 20 ≦ R ≦ 50.
C.像担持体を帯電する帯電手段としては、像担持体に接触して帯電を行う接触帯電手段を有することを特徴とする画像形成装置。 C. An image forming apparatus comprising: a contact charging unit configured to charge the image carrier in contact with the image carrier.
D.像担持体をクリーニングするクリーニング手段としては、像担持体上を清掃する弾性部材と該弾性部材を像担持体に押圧するための支持部材のみにて構成されることを特徴とする形成装置。 D. A forming apparatus comprising: an elastic member for cleaning the image carrier; and a support member for pressing the elastic member against the image carrier as cleaning means for cleaning the image carrier.
E.像担持体への前記クリーニング手段の当接圧が12N/mから37N/m(400〜1200grf)で、前記クリーニング弾性部材の前記像担持体に対する設定角θが15度から30度であることを特徴とする画像形成装置。 E. The contact pressure of the cleaning means to the image carrier is 12 N / m to 37 N / m (400 to 1200 grf), and the set angle θ of the cleaning elastic member to the image carrier is 15 degrees to 30 degrees. An image forming apparatus.
F.像担持体の表面層が同一分子内に1つ以上の連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物及び/又は前記正孔輸送性化合物を重合、硬化したものを含有する像担持体を使用することを特徴とする画像形成装置。 F. A hole transporting compound having a surface layer of an image carrier having one or more chain polymerizable functional groups in the same molecule and / or an image carrier containing a polymerized and cured of the hole transporting compound is used. An image forming apparatus.
G.表面層の形成手段として、少なくても熱、光、電子線による重合・硬化反応を利用する像担持体を使用することを特徴とする画像形成装置。 G. An image forming apparatus using an image carrier utilizing a polymerization / curing reaction by at least heat, light, or electron beam as means for forming a surface layer.
H.トナーは凝集度が5〜40%であることを特徴とする画像形成装置。 H. An image forming apparatus, wherein the toner has an aggregation degree of 5 to 40%.
以上説明してきたように、本発明によれば高硬度、高弾性特性を示す感光ドラムと粒径が小さく凝集性の低いトナーを使用して、AC+DCバイアスでの接触帯電で且つ、クリーニングブレード単体での安定したクリーニングを達成することにより、高画質、高安定で低ランニングコストの画像形成装置における安定したクリーニング性能が得られる画像形成装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a photosensitive drum exhibiting high hardness and high elasticity and a toner having a small particle size and low cohesion are used, and contact charging with an AC + DC bias is performed with a cleaning blade alone. By achieving this stable cleaning, it is possible to provide an image forming apparatus capable of obtaining a stable cleaning performance in an image forming apparatus having high image quality, high stability, and low running cost.
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
まず、この発明の実施形態による画像形成装置およびクリーニング装置について説明する。図1にこの実施形態によるクリーニング装置を示し、図2にこの実施形態による画像形成装置を示す。 First, an image forming apparatus and a cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows a cleaning apparatus according to this embodiment, and FIG. 2 shows an image forming apparatus according to this embodiment.
[全体構成]
図2示すように、この実施形態による画像形成装置1は、電子写真方式のカラー複写機である。この画像形成装置1においては、コンピュータ(図示せず)などから供給された画像信号に基づいて、記録用紙などの記録媒体Sに画像を形成するように構成されている。
[overall structure]
As shown in FIG. 2, the
この実施形態による画像形成装置1においては、OPCなどの感光材料がアルミニウムなどのシリンダ状である基体の外周面に塗布されて、感光ドラム2が構成されている。
In the
感光ドラム2においては、まず、200mm/sの周速度で回転駆動するとともに、接触帯電手段としての帯電ローラ3により、暗部電位VDとして約−600Vの電位が一様に帯電される。
The
次に、この感光ドラム2に対して、レーザ発振器4により、画像情報に応じてON/OFF制御されたレーザービーム5が走査露光される。これにより、感光ドラム2上に明部電位VLとして約−200Vの静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は、回転現像装置6によって、現像剤としてのトナーにより現像され、可視化される。
Next, a laser beam 5 that is ON / OFF controlled according to image information is scanned and exposed to the
ここで、この回転現像装置6は、第1色目のトナーとしてのイエロートナーが内包された第1の現像装置6yと、第2色目のトナーとしてのマゼンタトナーが内包された第2の現像装置6mと、第3色目のトナーとしてのシアントナーが内包された第3の現像装置6cと、第4色目のトナーとしてのブラックトナーが内包された第4の現像装置6kとが一体化されて構成されている。
Here, the
そして、これらの現像装置により形成される静電潜像のうちの、第1の静電潜像は、第1の現像装置6yによって現像され、可視像化される。なお、現像方法としては、ジャンピング現像法、二成分現像法などが用いられる。また、現像方法としては、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることも多い。ここで、この第1の実施形態においては、非磁性トナーによる二成分現像法が用いられる。
Of the electrostatic latent images formed by these developing devices, the first electrostatic latent image is developed by the first developing
可視像化された第1色目のトナー像は、回転駆動される第2の感光ドラムとしての中間転写体7と対向する第1の転写部位7aにおいて、中間転写体7の表面に静電転写され、一次転写される。
The visualized first color toner image is electrostatically transferred to the surface of the intermediate transfer body 7 at the
中間転写体7は、導電弾性層と離型性を有する表層とから形成される。この中間転写体7は、搬送可能な最大記録媒体の長さよりも若干長い周長を有する。 The intermediate transfer member 7 is formed of a conductive elastic layer and a surface layer having releasability. The intermediate transfer member 7 has a circumferential length slightly longer than the length of the maximum recording medium that can be conveyed.
また、中間転写体7は、感光ドラム2に対して所定の押圧力をもって圧接されつつ、感光ドラム2の回転方向に対して逆方向、すなわち接触部位では同方向に、感光ドラム2の周速度とほぼ等しい周速度で回転駆動される。
In addition, the intermediate transfer member 7 is pressed against the
また、高圧電源7cによって、この中間転写体7のシリンダ部に、トナーの帯電極性と逆極性の電圧、所謂一次転写バイアスが印加されることにより、中間転写体7の表面にトナー像が一次転写される。 In addition, a high voltage power source 7c applies a voltage having a polarity opposite to the toner charging polarity, that is, a so-called primary transfer bias, to the cylinder portion of the intermediate transfer member 7, whereby the toner image is primarily transferred onto the surface of the intermediate transfer member 7. Is done.
その後、一次転写の終了した感光ドラム2の表面に残留したトナーはクリーニング装置8によって除去される。
Thereafter, the toner remaining on the surface of the
続いて、それぞれの色について順次工程が繰り返され、中間転写体7上に4色のトナー像が転写され、重畳される。 Subsequently, the process is sequentially repeated for each color, and toner images of four colors are transferred onto the intermediate transfer body 7 and superimposed.
カセット9には記録用紙などの記録媒体Sが積載されている。そして、ピックアップローラ10により、このカセット9から記録媒体Sが一枚ずつ分離給送される。
A recording medium S such as recording paper is loaded on the
分離給送された記録媒体Sは、レジストローラ対11によって斜行を矯正された後、転写部位7bに到達する。ここで、中間転写体7の表面に対して離間状態の転写ベルト12が所定の押圧力で中間転写体7表面に圧接、回転駆動される。なお、転写ベルト12は、バイアスローラ12a、テンションローラ12bによって張架されている。また、バイアスローラ12aには、高圧電源12cによってトナーの帯電極性とは逆極性の電圧(二次転写バイアス)が印加されている。
The separated and fed recording medium S has its skew corrected by the registration roller pair 11, and then reaches the transfer portion 7b. Here, the
これにより、第2の転写部位7bに向けて、所定のタイミングで搬送された記録媒体Sの表面に、中間転写体7上のトナー像が一括して転写され、二次転写が行われる。 As a result, the toner image on the intermediate transfer body 7 is collectively transferred to the surface of the recording medium S conveyed at a predetermined timing toward the second transfer portion 7b, and secondary transfer is performed.
その後、この記録媒体Sは、定着手段としての定着機14に給送され、加熱および加圧によって画像が定着される。続いて、記録媒体Sは、排出ローラ対15によって機外に排出される。
Thereafter, the recording medium S is fed to a fixing device 14 as fixing means, and an image is fixed by heating and pressing. Subsequently, the recording medium S is discharged out of the apparatus by the
一方で、二次転写が終了した後に中間転写体7の表面に残留したトナーは、所定のタイミングで中間転写体7表面に当接状態となる中間転写体クリーニング装置13により除去される。 On the other hand, the toner remaining on the surface of the intermediate transfer member 7 after the completion of the secondary transfer is removed by the intermediate transfer member cleaning device 13 that comes into contact with the surface of the intermediate transfer member 7 at a predetermined timing.
[感光ドラム]
次に、この発明の実施形態による感光体ドラムについて、以下に説明する。
[Photosensitive drum]
Next, the photosensitive drum according to the embodiment of the present invention will be described below.
本発明におけるHU(ユニバーサル硬さ値)、及び弾性変形率は、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読し連続的硬さを求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープH100V(Fischer社製)を用いて測定した。圧子は対面角136°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用した。荷重の条件は最終荷重6mNまで段階的に(各点0.1sの保持時間で273点)測定した。 The HU (universal hardness value) and elastic deformation rate in the present invention are the microhardness measuring device Fischerscope that continuously applies a load to the indenter and directly reads the indentation depth under the load to obtain the continuous hardness. Measurement was performed using H100V (Fischer). The indenter used was a Vickers square pyramid diamond indenter with a face angle of 136 °. The load conditions were measured stepwise up to a final load of 6 mN (273 points with a holding time of 0.1 s for each point).
出力チャートの概略を図3に示す。縦軸は荷重(mN)で横軸は押し込み深さh(μm)であり、段階的に荷重を増加させ6mNまで荷重をかけ、その後同様に段階的に荷重を減少させた結果である。 An outline of the output chart is shown in FIG. The vertical axis represents the load (mN) and the horizontal axis represents the indentation depth h (μm), which is the result of increasing the load stepwise and applying the load to 6 mN, and then decreasing the load stepwise similarly.
HU(ユニバーサル硬さ値:以下HUと呼ぶ)は、6mNで押し込んだ時の同荷重下での押し込み深さから下記式(1)によって規定される。 HU (universal hardness value: hereinafter referred to as HU) is defined by the following formula (1) from the indentation depth under the same load when indented at 6 mN.
弾性変形率We=Wo/Wt×100(%) (2)
前述の如く、有機電子写真感光体に求められる性能として機械的劣化に対する耐久性の向上が挙げられる。一般的に膜の硬度は外部応力に対する変形量が小さいほど高く、電子写真感光体も当然の如く鉛筆硬度やビッカース硬度が高いものが機械的劣化に対する耐久性が向上すると考えられている。しかしながら、これらの測定により得られる硬度が高いものが必ずしも耐久性の向上を望めたわけではなかった。
Elastic deformation rate We = Wo / Wt × 100 (%) (2)
As described above, the performance required for the organic electrophotographic photosensitive member includes improved durability against mechanical deterioration. In general, the hardness of the film is higher as the amount of deformation with respect to external stress is smaller, and it is considered that the electrophotographic photosensitive member having higher pencil hardness or Vickers hardness naturally improves durability against mechanical deterioration. However, the high hardness obtained by these measurements has not always been expected to improve durability.
我々は鋭意検討の末、HUと弾性変形率の値が、ある範囲の場合に感光体表面層の機械的劣化が起り難くなることを見出した。すなわち、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い、最大荷重6mNで押し込んだ時のHUが150N/mm2以上220N/mm2以下であり、かつ、弾性変形率が40%以上65%以下である電子写真感光体を用いることによって飛躍的に向上した。また、更なる特性の向上にはHU値が160N/mm2以上200N/mm2以下であることがより好ましい。 As a result of intensive studies, we have found that when the values of HU and elastic deformation ratio are within a certain range, mechanical deterioration of the surface layer of the photoconductor hardly occurs. That is, a hardness test is performed using a Vickers square pyramid diamond indenter, the HU when pressed at a maximum load of 6 mN is 150 N / mm 2 or more and 220 N / mm 2 or less, and the elastic deformation rate is 40% or more and 65% or less. By using the electrophotographic photosensitive member, which is Also, the further improvement of properties and is more preferably HU value is 160 N / mm 2 or more 200 N / mm 2 or less.
HUと弾性変形率を切り離してとらえることはできないが例えばHUが220N/mm2を超えるものであるとき、弾性変形率が40%未満であるとクリーニングブレードや帯電ローラに挟まれた紙粉やトナーが感光体の弾性力が不足しているが故に、弾性変形率が65%より大きいと弾性変形率は高くても弾性変形量は小さくなってしまうが故に、結果として局部的に大きな圧力が作用し、深い傷が発生してしまう。よって、HUが高いものが必ずしも感光体として最適ではないと考えられる。 For example, when the HU exceeds 220 N / mm 2 and the elastic deformation rate is less than 40%, paper dust or toner sandwiched between the cleaning blade and the charging roller cannot be captured separately. However, since the elastic force of the photosensitive member is insufficient, if the elastic deformation rate is larger than 65%, the elastic deformation amount becomes small even if the elastic deformation rate is high. As a result, a large pressure acts locally. And deep scratches occur. Therefore, it is considered that the one with a high HU is not necessarily optimal as the photosensitive member.
また、HUが150N/mm2未満で弾性変形率が65%を超えるものの場合、たとえ弾性変形率が高くても塑性変形量も大きくなってしまいクリーニングブレードや帯電ローラに挟まれた紙粉やトナーが擦られることで削れたり細かい傷が発生したりしてしまう。 Further, when the HU is less than 150 N / mm 2 and the elastic deformation rate exceeds 65%, even if the elastic deformation rate is high, the amount of plastic deformation becomes large, and the paper dust or toner sandwiched between the cleaning blade and the charging roller Scraping may cause scraping or fine scratches.
本発明において用いられる感光体ドラムは、少なくとも表面層が重合または架橋して硬化された化合物を含有した電子写真感光体からなる。なお、この硬化手段としては、熱、可視光や紫外線などの光、更に放射線を用いることができる。 The photosensitive drum used in the present invention is composed of an electrophotographic photosensitive member containing a compound having at least a surface layer polymerized or crosslinked and cured. As the curing means, heat, light such as visible light or ultraviolet light, and radiation can be used.
したがって、この第1の実施形態において、感光体の表面層を形成する方法としては、表面層用として用いられる、重合または架橋により硬化可能な化合物を、融解または含有している塗布溶液を用い、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、スピンコーティングなどにより塗布した後、この塗布された化合物を硬化手段により硬化する方法が採用される。 Therefore, in this first embodiment, as a method for forming the surface layer of the photoreceptor, a coating solution that is used for the surface layer and melts or contains a compound that can be cured by polymerization or crosslinking is used. A method in which the applied compound is cured by a curing means after being applied by a dip coating method, a spray coating method, a curtain coating method, a spin coating or the like is employed.
これらのうち、感光体を効率よく大量生産する方法としては、浸漬コーティング法がもっとも好ましく、この第1の実施形態においても浸漬塗布法を採用することが可能である。 Of these, the dip coating method is most preferable as a method for efficiently mass-producing photoreceptors, and the dip coating method can also be adopted in the first embodiment.
また、この実施形態による感光体ドラムの構成は、外径がたとえば約30mmの導電性基体上に、電荷発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の層に含有する層構成の単層型か、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有合する電荷輸送層を、順次または逆順に積層した構成の積層型のいずれかである。さらに、感光層上に表面保護層を形成することも可能である。 Further, the configuration of the photosensitive drum according to this embodiment is a single-layer type having a layer configuration in which both the charge generation material and the charge transport material are contained in the same layer on a conductive substrate having an outer diameter of, for example, about 30 mm. The charge generation layer containing a charge generation material and the charge transport layer containing a charge transport material are either stacked or sequentially stacked in reverse order. Furthermore, a surface protective layer can be formed on the photosensitive layer.
また、この発明の実施形態においては、少なくとも感光体の表面層が、熱や可視光、紫外線などの光、さらに放射線により重合または架橋し硬化させることができる化合物を含有していればよい。そして、好ましくは、感光体としての特性、特に残留電位などの電気的特性および耐久性の観点から、電荷発生層および電荷輸送層を順次積層した機能分離型の感光体構成、または、この機能分離型の感光体構成で積層された感光層上に、さらに表面保護層を形成した構成とするのが好ましい。 In the embodiment of the present invention, at least the surface layer of the photoreceptor only needs to contain a compound that can be polymerized or crosslinked and cured by heat, light such as visible light and ultraviolet light, and radiation. Preferably, from the viewpoints of characteristics as a photoreceptor, particularly electrical characteristics such as residual potential and durability, a function separation type photoreceptor structure in which a charge generation layer and a charge transport layer are sequentially laminated, or this function separation. It is preferable that a surface protective layer is further formed on the photosensitive layer laminated with the type photosensitive member structure.
この実施形態においては、表面層における、重合または架橋における化合物の硬化方法としては、感光体特性の劣化が少なく、残留電位の上昇が発生せず、十分な硬度を示すことができることから、好適には、放射線が用いられる。 In this embodiment, as a method for curing a compound in polymerization or cross-linking in the surface layer, there is little deterioration of the photoreceptor characteristics, no increase in residual potential occurs, and sufficient hardness can be exhibited. Radiation is used.
この重合または架橋を発生させる際に使用する放射線としては、電子線またはガンマ線が望ましい。これらのうちの電子線を使用する場合、加速器として、スキャニング型、エレクトロンカーテン型、ブロードビーム型、パルス型およびラミナー型などのあらゆる形式を使用することが可能である。 The radiation used in generating the polymerization or crosslinking is preferably an electron beam or gamma ray. When using an electron beam of these, it is possible to use all types such as a scanning type, an electron curtain type, a broad beam type, a pulse type, and a laminar type as an accelerator.
また、電子線を照射する場合においては、この第1の実施形態による感光体における電気特性および耐久性能を発現するために、照射条件としては、加速電圧を250kV以下とするのが好ましく、150kV以下がより好ましい。また、照射線量を、10kJ/kg以上1000kJ/kg以下の範囲内にするのが好ましく、15kJ/kg以上500kJ/kg以下の範囲内とするのがより好ましい。 In the case of irradiation with an electron beam, the acceleration voltage is preferably 250 kV or less, preferably 150 kV or less, as an irradiation condition in order to develop the electrical characteristics and durability performance of the photoreceptor according to the first embodiment. Is more preferable. The irradiation dose is preferably in the range of 10 kJ / kg to 1000 kJ / kg, and more preferably in the range of 15 kJ / kg to 500 kJ / kg.
加速電圧が上述の範囲の上限より大きいと、感光体特性に対する電子線照射による損傷、いわゆるダメージが増加する傾向にある。また、照射線量が上述の範囲の下限より少ないと、硬化が不十分となりやすい。また、線量が多い場合には感光体特性の劣化が生じやすいため、この観点から、線量は、上述の範囲内から選択するのが望ましい。 When the acceleration voltage is larger than the upper limit of the above range, damage due to electron beam irradiation on the characteristics of the photoreceptor, so-called damage tends to increase. Further, if the irradiation dose is less than the lower limit of the above range, curing is likely to be insufficient. In addition, when the dose is large, the photoreceptor characteristics are likely to be deteriorated. From this viewpoint, the dose is preferably selected from the above range.
また、重合または架橋が生じて硬化可能な表面層用の化合物としては、反応性の高さ、反応速度の速さ、および硬化後に達成される硬度の高さの観点から、分子内に不飽和重合性官能基を含むものが好ましい。 In addition, as a compound for a surface layer that can be cured by polymerization or crosslinking, it is unsaturated in the molecule from the viewpoint of high reactivity, high reaction rate, and high hardness achieved after curing. Those containing a polymerizable functional group are preferred.
さらに、不飽和重合性官能基を分子内に有する分子の中でも、特に、アクリル基、メタクリル基およびスチレン基を有する化合物が好ましい。 Furthermore, among the molecules having an unsaturated polymerizable functional group in the molecule, compounds having an acrylic group, a methacryl group and a styrene group are particularly preferable.
また、この第1の実施形態による不飽和重合性官能基を有する化合物とは、その構成単位の繰り返しの状態により、モノマーとオリゴマーとに大別される。モノマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返しがなく、比較的分子量の小さいものを示す。他方、オリゴマーとは、不飽和重合性官能基を有する構造単位の繰り返し数が2〜20程度の重合体である。また、ポリマーまたはオリゴマーの末端のみに不飽和重合性官能基が結合した、いわゆるマクロノマーを、この第1の実施形態による表層用の硬化性化合物として使用することも可能である。 Further, the compound having an unsaturated polymerizable functional group according to the first embodiment is roughly classified into a monomer and an oligomer depending on the repeating state of the structural unit. The monomer refers to a monomer having a relatively small molecular weight without repeating a structural unit having an unsaturated polymerizable functional group. On the other hand, an oligomer is a polymer having about 2 to 20 repeating units of a structural unit having an unsaturated polymerizable functional group. Also, a so-called macronomer in which an unsaturated polymerizable functional group is bonded only to the terminal of the polymer or oligomer can be used as the curable compound for the surface layer according to the first embodiment.
また、この実施形態による不飽和重合性官能基を有する化合物は、表面層として必要とされる電荷輸送機能を満足させるために、化合物が電荷輸送化合物を採用することが、より好ましい。この電化輸送化合物の中でも、正孔輸送機能を持った不飽和重合性化合物であることがさらに好ましい。 In addition, it is more preferable that the compound having an unsaturated polymerizable functional group according to this embodiment adopts a charge transport compound in order to satisfy the charge transport function required for the surface layer. Among these charge transport compounds, an unsaturated polymerizable compound having a hole transport function is more preferable.
次に、この発明の実施形態による電子写真感光体の感光層について説明する。 Next, the photosensitive layer of the electrophotographic photoreceptor according to the embodiment of the present invention will be described.
すなわち、電子写真感光体の支持体としては、導電性を有するものであれば良く、具体的には、たとえばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレスなどの金属や、これらの合金を、ドラムまたはシート状に形成したもの、アルミニウムおよび銅などの金属箔をプラスチックフィルムにラミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウムおよび酸化錫などをプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電性物質を単独または結着樹脂とともに塗布することにより導電層を設けた金属、または、プラスチックフィルムや紙などを挙げることができる。 That is, the electrophotographic photosensitive member support may be any material as long as it has conductivity. Specifically, for example, a metal such as aluminum, copper, chromium, nickel, zinc, and stainless steel, or an alloy thereof may be used as a drum. Or formed into a sheet, laminated with a metal foil such as aluminum and copper on a plastic film, deposited with aluminum, indium oxide, tin oxide, etc. on a plastic film, or applied with a conductive material alone or with a binder resin By doing so, a metal provided with a conductive layer, or a plastic film or paper can be used.
また、この発明の実施形態においては、導電性支持体の表面上には、バリアー機能と接着機能とを有する下引き層を設けることができる。 In the embodiment of the present invention, an undercoat layer having a barrier function and an adhesive function can be provided on the surface of the conductive support.
下引き層は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、または感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される層である。 The undercoat layer can be used to improve the adhesion of the photosensitive layer, improve coating properties, protect the support, cover defects on the support, improve charge injection from the support, or protect against electrical breakdown of the photosensitive layer. This is a layer formed for the purpose.
この下引き層の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド、N−メトキシメチル化6ナイロン、共重合ナイロン、ニカワおよびゼラチンなどを使用することができる。これらの材料は、それぞれに適合した溶剤に溶解されて支持体表面に塗布される。そして、この下引き層の膜厚は、好適には、0.1〜2μmである。
Examples of the material for the undercoat layer include polyvinyl alcohol, poly-N-vinylimidazole, polyethylene oxide, ethyl cellulose, ethylene-acrylic acid copolymer, casein, polyamide, N-
この発明の感光体が機能分離型の感光体である場合は電荷発生層および電荷輸送層を積層する。電荷発生層に用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル(Se−Te)、ピリピウム、チアピリリウム系染料、または、各種の中心金属および結晶系、具体的には、たとえばα、β、γ、ε、およびX型などの結晶型を有するフタロシアニン系化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、クナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニンおよびアモルファスシリコンなどを挙げることができる。 When the photoreceptor of the present invention is a function separation type photoreceptor, a charge generation layer and a charge transport layer are laminated. Examples of the charge generation material used in the charge generation layer include selenium-tellurium (Se-Te), pyripium, thiapyrylium dyes, or various central metals and crystal systems, such as α, β, γ, ε, And X-type crystalline phthalocyanine compounds, anthanthrone pigments, dibenzpyrenequinone pigments, pyranthrone pigments, trisazo pigments, disazo pigments, monoazo pigments, indigo pigments, quinacridone pigments, asymmetric quinocyanine pigments, quinocyanine and amorphous silicon, etc. Can be mentioned.
また、機能分離型感光体の場合、電荷発生層は、電荷発生物質を0.3〜4倍量の結着樹脂および溶剤とともに、ホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライターおよびロールミルなどの手段によって良好に分散し、分散液を塗布し、乾燥させて形成されるか、または電荷発生物質の蒸着膜など、単独組成の膜として形成される。ここで、この電化発生層の幕圧は、典型的には、5μm以下であり、好適には、0.1〜2μmである。 In the case of the function separation type photoconductor, the charge generation layer includes a charge generation material in a 0.3 to 4 times amount of a binder resin and a solvent, a homogenizer, an ultrasonic dispersion, a ball mill, a vibration ball mill, a sand mill, an attritor, and the like. It is well dispersed by means such as a roll mill, and is formed by applying a dispersion and drying, or formed as a single composition film such as a vapor-deposited film of a charge generating material. Here, the curtain pressure of this electrification generation layer is typically 5 μm or less, and preferably 0.1 to 2 μm.
また、結着樹脂を用いる場合の例は、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、などのビニル化合物の重合体および共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。 Examples of the case where a binder resin is used are polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, vinyl chloride, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, and polyvinyl alcohol. , Polyvinyl acetal, polycarbonate, polyester, polysulfone, polyphenylene oxide, polyurethane, cellulose resin, phenol resin, melanin resin, silicon resin, epoxy resin, and the like.
この実施形態による不飽和重合性官能基を有する正孔輸送性化合物は、上述した電荷発生層上に電荷輸送層として用いることができる。または、電荷発生層上に、電荷輸送層と結着樹脂とからなる電荷輸送層を形成した後に、表面保護層として用いることもできる。 The hole transporting compound having an unsaturated polymerizable functional group according to this embodiment can be used as a charge transport layer on the charge generation layer described above. Alternatively, after forming a charge transport layer composed of a charge transport layer and a binder resin on the charge generation layer, it can also be used as a surface protective layer.
そして、正孔輸送性化合物を表面保護層として用いた場合、その下層にあたる電荷輸送層は適当な電荷輸送物質、たとえばポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリスチルアントラセンなどの複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサドール、トリアゾール、またはカルバゾールなどの複素環化合物、トリフェニルアミンなどのトリアリールアミン誘導体、フェニレジンアミン誘導体、N−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの低分子化合物などを、上述の電荷発生層用樹脂から選択可能で適当な結着樹脂とともに溶剤に分散または溶解した溶液を、上述の公知の方法によって塗布し、乾燥させて形成することができる。 When a hole transporting compound is used as the surface protective layer, the charge transporting layer underneath is a suitable charge transporting material, for example, a heterocyclic ring such as poly-N-vinylcarbazole or polystilanthracene, or a condensed polycyclic aromatic. High molecular weight compounds, heterocyclic compounds such as pyrazoline, imidazole, oxador, triazole or carbazole, triarylamine derivatives such as triphenylamine, phenylresinamine derivatives, N-phenylcarbazole derivatives, stilbene derivatives, hydrazone derivatives, etc. The low molecular weight compound can be selected from the above-mentioned resin for charge generation layer and can be formed by applying a solution dispersed or dissolved in a solvent together with an appropriate binder resin by the above-mentioned known method and drying it. .
この場合の電荷輸送物質と結着樹脂との比率は、両者の全重量を100とした場合に、電荷輸送物質の重量が30〜100の範囲内にあることが望ましく、更には50〜100の範囲で適宜選択するのが好ましい。 In this case, the ratio of the charge transport material to the binder resin is preferably such that the weight of the charge transport material is in the range of 30 to 100, more preferably 50 to 100, assuming that the total weight of both is 100. It is preferable to select appropriately within the range.
電荷輸送層における電化輸送物質の重量が、これらの範囲より小さいと、電荷輸送能が低下し、感度低下や残留電位の上昇などの問題点が発生する。この場合にも感光層の厚みは、5〜30μmの範囲である。また、このときの感光層の膜厚とは、電荷発生層、電荷輸送層および表面保護層におけるそれぞれの膜厚を合計したものである。 When the weight of the charge transport material in the charge transport layer is smaller than these ranges, the charge transport ability is lowered, and problems such as a decrease in sensitivity and an increase in residual potential occur. Also in this case, the thickness of the photosensitive layer is in the range of 5 to 30 μm. Further, the film thickness of the photosensitive layer at this time is the sum of the film thicknesses of the charge generation layer, the charge transport layer, and the surface protective layer.
いずれの場合も、表面層の形成方法は、正孔輸送性化合物を含有する溶液を塗布後、重合または硬化反応させるのが一般的である。なお、あらかじめ正孔輸送性化合物を含む溶液を反応させることにより硬化物を得た後、再度溶剤中に分散または溶解させたものなどを用いて、表面層を形成することも可能である。 In any case, the surface layer is generally formed by applying a solution containing a hole transporting compound, followed by polymerization or curing reaction. It is also possible to form a surface layer using a material obtained by previously reacting a solution containing a hole transporting compound to obtain a cured product and then again dispersing or dissolving it in a solvent.
また、上述の溶液を塗布する方法としては、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、カーテンコーティング法、およびスピンコーティングなどが知られている。そして、効率性/生産性の観点から、溶液を塗布する方法としては、浸漬コーティング法が望ましい。なお、蒸着やプラズマ処理などの、その他公知の製膜方法を適宜選択することが可能である。 Further, as a method for applying the above-mentioned solution, a dip coating method, a spray coating method, a curtain coating method, a spin coating, and the like are known. From the viewpoint of efficiency / productivity, the dip coating method is desirable as a method for applying the solution. It should be noted that other known film forming methods such as vapor deposition and plasma treatment can be appropriately selected.
また、この発明の実施形態による表面保護層中においては、導電性粒子を混入させることも可能である。この導電性粒子としては、金属、金属酸化物およびカーボンブラックなどを挙げることができる。 In the surface protective layer according to the embodiment of the present invention, conductive particles can be mixed. Examples of the conductive particles include metals, metal oxides, and carbon black.
これらの導電性粒子としての金属は、具体的には、アルミニウム、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、ステンレスおよび銀を挙げることができ、さらに、導電性粒子としては、これらの金属をプラスチックの粒子の表面に蒸着したものなどを挙げることができる。 Specific examples of the metal as the conductive particles include aluminum, zinc, copper, chromium, nickel, stainless steel, and silver. Further, as the conductive particles, these metals may be used as plastic particles. Examples include those deposited on the surface.
また、導電性粒子としての金属酸化物は、具体的には、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンをドープした酸化スズおよびアンチモンをドープした酸化ジルコニウムなどを挙げることができる。 Further, the metal oxide as the conductive particles specifically includes zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, antimony oxide, indium oxide, bismuth oxide, tin-doped indium oxide, antimony-doped tin oxide and antimony. Zirconium oxide doped with can be mentioned.
また、これらの金属酸化物は、それぞれ単独で用いたり、2種類以上を組み合わせて用いたりすることが可能である。なお、2種以上を組み合わせる場合には、単に混合することも可能であり、固溶体や融着を施すことも可能である。 These metal oxides can be used alone or in combination of two or more. In addition, when combining 2 or more types, it is also possible to just mix and it is also possible to give a solid solution or a melt | fusion.
また、この発明の実施形態において用いられる導電性粒子の平均粒径は、保護層の透明性の観点から、0.3μm以下にすることが好ましく、より好適には、0.1μm以下にすることが望ましい。さらに、この第1の実施形態においては、上述した導電性粒子の材料において、透明性などの観点から金属酸化物を用いることが特に好ましい。 The average particle size of the conductive particles used in the embodiment of the present invention is preferably 0.3 μm or less, more preferably 0.1 μm or less from the viewpoint of the transparency of the protective layer. Is desirable. Furthermore, in the first embodiment, it is particularly preferable to use a metal oxide from the viewpoint of transparency or the like in the above-described conductive particle material.
表面保護層中における導電性金属酸化物粒子の割合は、直接的に表面保護層の抵抗を決定する要因の1つである。したがって、保護層の比抵抗は、108〜1013Ωm(1010〜1015Ωcm)の範囲にすることが望ましい。 The ratio of the conductive metal oxide particles in the surface protective layer is one of the factors that directly determines the resistance of the surface protective layer. Therefore, the specific resistance of the protective layer is desirably in the range of 10 8 to 10 13 Ωm (10 10 to 10 15 Ωcm).
また、この実施形態においては、表面層中にはフッ素原子含有樹脂粒子を含有することも可能である。このフッ素原子含有樹脂粒子としては、4フッ化チレン樹脂、3フッ化塩化エチレン樹脂、6フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、2フッ化2塩化エチレン樹脂および、これらの共重合体の中から少なくとも1種類以上を適宜選択するのが好ましい。 In this embodiment, the surface layer may contain fluorine atom-containing resin particles. Examples of the fluorine atom-containing resin particles include a tetrafluoroethylene resin, a trifluorinated ethylene resin, a hexafluoroethylene propylene resin, a vinyl fluoride resin, a vinylidene fluoride resin, a difluorodiethylene chloride resin, and these It is preferable to appropriately select at least one of the copolymers.
そして、上述のフッ素原子含有樹脂粒子としては、特に、4フッ化エチレン樹脂およびフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。なお、樹脂粒子の分子量や粒径は、適宜選択することが可能であり、必ずしも上述の分子量や粒径に限定されるものではない。 And as said fluorine atom containing resin particle, a tetrafluoroethylene resin and a vinylidene fluoride resin are especially preferable. The molecular weight and particle size of the resin particles can be appropriately selected and are not necessarily limited to the molecular weight and particle size described above.
表面層中におけるフッ素原子含有樹脂の割合は、表面層の全質量に対して、典型的には、5〜40重量%であり、好適には、10〜30重量%である。これは、フッ素原子含有樹脂粒子の割合が、40重量%より多いと表面層の機械的強度が低下し易くなり、5重量%より少ないと表面層の表面の離型性、表面層の耐磨耗性や耐傷性が不十分になる可能性があるためである。 The ratio of the fluorine atom-containing resin in the surface layer is typically 5 to 40% by weight, and preferably 10 to 30% by weight with respect to the total mass of the surface layer. This is because when the proportion of the fluorine atom-containing resin particles is more than 40% by weight, the mechanical strength of the surface layer tends to be lowered. This is because the wear and scratch resistance may be insufficient.
この発明の実施形態においては、分散性、結着性および対候性をより向上させるために、表面層中に、ラジカル補足剤や酸化防止剤などの添加物を加えることも可能である。また、この第1の実施形態において表面保護層の膜厚は、好適には、0.2〜10μmの範囲であり、より好適には、0.5〜6μmの範囲である。 In the embodiment of the present invention, an additive such as a radical scavenger and an antioxidant can be added to the surface layer in order to further improve dispersibility, binding properties and weather resistance. In the first embodiment, the thickness of the surface protective layer is preferably in the range of 0.2 to 10 μm, and more preferably in the range of 0.5 to 6 μm.
[帯電]
次に、この実施形態による帯電手段としての帯電ローラについて説明する。すなわち、この実施形態における帯電手段である可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ3は、芯金上にゴムまたは発泡体の中抵抗層を設けることにより形成される。
[Charging]
Next, a charging roller as a charging unit according to this embodiment will be described. That is, the charging
この中抵抗層は、たとえばウレタンなどの樹脂、たとえばカーボンブラックなどの導電性粒子、硫化剤または発泡剤などにより処方され、芯金の上にローラ状に形成された後、表面が研磨されている。 The intermediate resistance layer is formulated by a resin such as urethane, for example, conductive particles such as carbon black, a sulfurizing agent or a foaming agent, and is formed into a roller shape on a core metal, and then the surface is polished. .
ここで、接触帯電部材である帯電ローラ3は、電極として機能することが重要である。すなわち、弾性を持たせて被帯電体との十分な接触状態を確保するとともに、移動する被帯電体を充電するために、十分に低い抵抗である必要がある。
Here, it is important that the charging
他方、被帯電体にピンホールなどの低耐圧欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要がある。被帯電体として電子写真用感光体を用いた場合、十分な帯電性と耐リークを得るには、104 〜107Ω程度の抵抗が望ましく、この第1の実施形態においては、106Ωの抵抗を用いる。 On the other hand, it is necessary to prevent voltage leakage when there is a low breakdown voltage defect portion such as a pinhole in the member to be charged. When an electrophotographic photosensitive member is used as the member to be charged, a resistance of about 10 4 to 10 7 Ω is desirable to obtain sufficient chargeability and leakage resistance. In the first embodiment, 10 6 Ω The resistance is used.
また、帯電ローラ3の硬度に関しては、低すぎると形状が安定しないために被帯電体との接触性が悪くなり、高すぎると被帯電体との間に帯電ニップ部aを確保することが困難になるのみならず、被帯電体表面に対するミクロな接触性が悪くなる。したがって、帯電ローラ3の硬度としては、アスカーC硬度において、25度以上60度以下が好ましい範囲であり、この第1の実施形態においてはたとえば50度とする。
In addition, regarding the hardness of the charging
帯電ローラ3の材質としては、弾性発泡体に限定するものではなく、弾性体の材料として、EPDM、ウレタン、NBR、シリコーンゴムや、IRなどに抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物などの導電性物質を分散したゴム材、または、これらの物質を発泡させたものを挙げることができる。なお、導電性物質を分散させることなく、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
The material of the charging
帯電ローラ3は、被帯電体としての感光ドラム2に対して、弾性に抗した押圧力を19.6N(2kgf)で圧接させて配設する。なお、この第1の実施形態においては、幅数mmの帯電部が形成されている。
The charging
帯電ローラ3の抵抗値は、次のように測定する。
The resistance value of the charging
すなわち、プリンタの感光ドラム2をアルミニウム製のドラムと入れ替える。その後、アルミニウム製ドラムと帯電ローラ3の芯金8hとの間に100Vの電圧を加える。そして、このときに流れる電流値を測定することにより、帯電ローラ3の抵抗値を求める。
That is, the
このようにして求められた、この実施形態による帯電ローラ3の抵抗値は、5×106Ωであった。なお、この抵抗の測定は、温度を25℃とし、湿度を60%の環境下で行った。
The resistance value of the charging
また、上述の帯電ローラ3は、感光ドラム2の回転に伴って、従動して回転する。この帯電ローラ3には、帯電用高圧電源から周波数2kHz、総電流1800μAの定電流で制御され、重畳されるDCバイアスによって感光体電位が決定される。
The charging
[現像剤]
この実施形態による画像形成装置に用いられる現像剤は、重合法や粉砕法により生成される非磁性トナーと、樹脂磁性キャリアとの混合物である2成分現像剤である。
[Developer]
The developer used in the image forming apparatus according to this embodiment is a two-component developer that is a mixture of a nonmagnetic toner produced by a polymerization method or a pulverization method and a resin magnetic carrier.
また、この現像剤のT/D比(重量Wt%)は8%である。また、樹脂磁性キャリアとしては、(4π)−1×106A/m(1kOe)の磁気中における磁化の強さが、4π×10−2Wb/m2(100emu/cm3)であり、かつ個数平均粒径が40μmであって、さらに比抵抗が1011Ωm(1013Ωcm)のものが用いられる。 The developer has a T / D ratio (weight Wt%) of 8%. In addition, as the resin magnetic carrier, the magnetization intensity in the magnetism of (4π) −1 × 106 A / m ( 1 kOe) is 4π × 10 −2 Wb / m 2 (100 emu / cm 3 ), and the number An average particle diameter of 40 μm and a specific resistance of 10 11 Ωm (10 13 Ωcm) are used.
本発明のトナーは、フロー式粒子像分析装置による平均円形度が0.950〜0.990であることで耐久によるトナーの流動性悪化を軽減するために好ましい。 The toner of the present invention preferably has an average circularity of 0.950 to 0.990 as measured by a flow type particle image analyzer in order to reduce toner fluidity deterioration due to durability.
平均円形度が0.950に満たない場合は、トナーは不定形に近づくため耐久での流動性悪化が起り易くなり、また転写効率も悪化するため好ましくない。また平均円形度が0.990を超えると感光体のクリーニング不良の発生確率が増大する。 When the average circularity is less than 0.950, the toner approaches an indeterminate shape, so that the fluidity in durability is likely to deteriorate, and the transfer efficiency is also deteriorated. If the average circularity exceeds 0.990, the probability of occurrence of defective cleaning of the photoreceptor increases.
本発明において、平均円形度は東亜医用電子株式会社製 フロー式粒子像分析装置 FPIA−1000にて測定した。 In the present invention, the average circularity was measured with a flow type particle image analyzer FPIA-1000 manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.
測定は、フィルターを通して微細なごみを取り除き、その結果として10−3cm3の水中に測定範囲(例えば、円相当径0.60μm以上159.21μm未満)の粒子数が20個以下の水中にノニオン型界面活性剤(和光純薬社製コンタミノンN)を数滴加えた水溶液10ml中に、トナー5mgを加え、超音波分散機としてSTM社製UH−50で分散処理を行なって調製した試料分散液を用いて、0.60μm以上159.21μm未満の円相当径を有する粒子の粒度分布を測定する。 The measurement is performed by removing fine dust through a filter, and as a result, in a water of 10 −3 cm 3 , a nonionic type is used in water having a measurement range (for example, an equivalent circle diameter of 0.60 μm or more and less than 159.21 μm) of 20 or less Sample dispersion prepared by adding 5 mg of toner to 10 ml of an aqueous solution to which several drops of surfactant (Contaminone N manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and performing dispersion treatment with UH-50 manufactured by STM as an ultrasonic dispersing machine. Is used to measure the particle size distribution of particles having an equivalent circle diameter of 0.60 μm or more and less than 159.21 μm.
測定の概略は以下のとおりである。 The outline of the measurement is as follows.
試料分散液は、フラットで偏平な透明フローセル(厚み約200μm)の流路(流れ方向に沿って広がっている)を通過させる。フローセルの厚みに対して交差して通過する光路を形成するように、ストロボとCCDカメラがフローセルに対して相互に反対側に位置するように装着される。試料分散液が流れている間に、ストロボ光がフローセルを流れている粒子の画像を得るために1/30秒間隔で照射され、その結果それぞれの粒子はフローセルに平行な一定範囲を有する2次元画像として撮影される。それぞれの粒子の2次元画像の面積から、同一面積を有する円の直径を円相当径として算出する。 The sample dispersion liquid is passed through a flow path (expanded along the flow direction) of a flat and flat transparent flow cell (thickness: about 200 μm). The strobe and the CCD camera are mounted so as to be opposite to each other with respect to the flow cell so as to form an optical path that passes across the thickness of the flow cell. While the sample dispersion is flowing, strobe light is irradiated at 1/30 second intervals to obtain an image of the particles flowing through the flow cell, so that each particle is a two-dimensional having a certain range parallel to the flow cell. Taken as an image. From the area of the two-dimensional image of each particle, the diameter of a circle having the same area is calculated as the equivalent circle diameter.
約1分間で、1200個以上の粒子の円相当径を測定することができ、円相当径分布に基づく数及び規定された円相当径を有する粒子の割合(個数%)を測定できる。 In about 1 minute, the equivalent circle diameter of 1200 or more particles can be measured, and the number based on the equivalent circle diameter distribution and the ratio (number%) of particles having a prescribed equivalent circle diameter can be measured.
平均円形度は、上記フロー式粒子像分析装置FPIA−1000を用いて測定された粒子の円形度を下式より求め、測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数で除した値を平均円形度と定義する。 The average circularity is obtained by calculating the circularity of particles measured using the flow type particle image analyzer FPIA-1000 from the following equation, and dividing the total circularity of all particles measured by the total number of particles. Defined as average circularity.
円形度=(粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長)/(粒子の投影像の周囲長) … (11)
本発明における平均円形度とは、トナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合1.000を示し、トナー形状が複雑になるほど平均円形度は小さな値となる。
Circularity = (perimeter of a circle having the same projected area as the particle image) / (perimeter of the projected image of the particle) (11)
The average circularity in the present invention is an index of the degree of unevenness of toner particles, and indicates 1.000 when the toner is a perfect sphere, and the average circularity becomes smaller as the toner shape becomes more complicated.
また、本発明の上記円形度を満足するトナーは、その重量平均粒径が4〜7μmの範囲にあることが好ましい。 The toner satisfying the circularity of the present invention preferably has a weight average particle diameter in the range of 4 to 7 μm.
トナーの重量平均粒径は、コールターマルチサイザーII(コールター社製)を用い測定した。コールターマルチサイザーIIに個数分布,体積分布を出力するインターフェース(日科機製)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続し、電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。例えば、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml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0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザーによりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、2μm以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布を算出した。それから本発明に係る体積分布から求めた重量基準(各チャンネルの代表値をチャンネル毎の代表値とする)の重量平均粒径を求めた。 The weight average particle diameter of the toner was measured using Coulter Multisizer II (manufactured by Coulter). An interface for outputting number distribution and volume distribution (manufactured by Nikka) and a PC9801 personal computer (manufactured by NEC) are connected to Coulter Multisizer II, and a 1% NaCl aqueous solution is prepared using first-grade sodium chloride as the electrolyte. For example, ISOTON R-II (manufactured by Coulter Scientific Japan) can be used. As a measuring method, 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, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolyte in which the sample is suspended is dispersed for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, and the volume and number of toners of 2 μm or more are measured using the Coulter Multisizer with a 100 μm aperture as the aperture. Distribution and number distribution were calculated. Then, the weight average particle diameter based on the weight based on the volume distribution according to the present invention (representing the representative value of each channel as the representative value for each channel) was obtained.
本発明のトナーの製造方法は特に限定されないが、平均円形度を0.950〜0.990にするためには、懸濁重合法、機械式粉砕法、球形化処理等によって製造されるのが好ましく、特に懸濁重合法が好ましい。 The method for producing the toner of the present invention is not particularly limited, but in order to obtain an average circularity of 0.950 to 0.990, it is produced by a suspension polymerization method, a mechanical pulverization method, a spheronization treatment, or the like. The suspension polymerization method is particularly preferable.
さらに、トナーは、凝集度が40以下、好ましくは5乃至30が良い。凝集度が40よりも大きいと、クリーニングニップ内においてクリーニングブレードで掻き取られたトナーが高温高湿環境等で凝集を起こし、融着に発展する危険性が増大するからである。 Further, the toner has a cohesion degree of 40 or less, preferably 5 to 30. This is because if the degree of aggregation is greater than 40, the toner scraped off by the cleaning blade in the cleaning nip causes aggregation in a high-temperature and high-humidity environment, and the risk of developing to fusion increases.
また、逆に凝集度が5より小さくなると流動性が高すぎて、クリーニングにおけるすり抜けが厳しくなるからである。 On the other hand, if the degree of aggregation is smaller than 5, the fluidity is too high and the slipping through cleaning becomes severe.
なお、トナー凝集度の測定には、下記に説明する細川ミクロン製パウダーテスターPT−D型を用いて測定した。パウダーテスター振動台の上に100meshふるい、200meshふるい及び400meshふるいをセットしてトナー5.0gを静かに100meshふるいにのせ、振幅0.5mm、周波数50Hzの振動する状態で15秒振動させた。なお、測定は23℃/60%RHの環境下で行ない、測定に用いたトナーはこの環境下で十分にエージングさせたものを用いる。 The toner aggregation degree was measured using a powder tester PT-D type manufactured by Hosokawa Micron which will be described below. A 100 mesh sieve, a 200 mesh sieve, and a 400 mesh sieve were set on a powder tester shaking table, and 5.0 g of toner was gently put on the 100 mesh sieve, and was vibrated for 15 seconds in an oscillating state with an amplitude of 0.5 mm and a frequency of 50 Hz. Note that the measurement is performed in an environment of 23 ° C./60% RH, and the toner used for the measurement is a toner sufficiently aged in this environment.
そして、各ふるい上のトナーを重量を測定して、以下の式でトナー凝集度を計算した。 Then, the weight of the toner on each sieve was measured, and the toner aggregation degree was calculated by the following formula.
凝集度1=(60meshふるい上のトナー重量/2.0)×100
凝集度2=(100meshふるい上のトナー重量/2.0)×(3/5)×100
凝集度3=(200meshふるい上のトナー重量/2.0)×(1/5)×100
凝集度=凝集度1+凝集度2+凝集度3
以下、本発明で使用される懸濁重合法によるトナーの製造方法について説明する。
Aggregation degree =
Hereinafter, a method for producing toner by the suspension polymerization method used in the present invention will be described.
まず重合性単量体中に、低軟化点物質、極性樹脂、着色剤、荷電制御剤、重合開始剤、その他の添加剤を加え、ホモジナイザー、超音波分散機等によって均一に溶解または分散せしめた単量体系を、分散安定剤を含有する水相中に通常の撹拌機またはホモジナイザー、ホモミキサー等により分散せしめる。この際、好ましくは単量体液滴が所望の現像剤粒子のサイズを有するように、撹拌速度、時間を調整し造粒する。 First, a low softening point substance, a polar resin, a colorant, a charge control agent, a polymerization initiator, and other additives were added to the polymerizable monomer and dissolved or dispersed uniformly by a homogenizer, an ultrasonic disperser, or the like. The monomer system is dispersed in an aqueous phase containing a dispersion stabilizer by a usual stirrer, homogenizer, homomixer or the like. At this time, granulation is preferably performed while adjusting the stirring speed and time so that the monomer droplets have a desired developer particle size.
トナーの粒度分布制御や粒径の制御は、造粒時の系のpH調整、難水溶性の無機塩や保護コロイド作用をする分散剤の種類や添加量を変える方法や、機械的装置条件、例えばローターの周速、パス回数、撹拌羽根形状等の撹拌条件や、容器形状または水溶液中での固形分濃度等を制御することにより行なえる。 Toner particle size distribution control and particle size control can be done by adjusting the pH of the system during granulation, changing the type and addition amount of a sparingly water-soluble inorganic salt and protective colloid, mechanical equipment conditions, For example, it can be achieved by controlling the stirring conditions such as the peripheral speed of the rotor, the number of passes, the shape of the stirring blade, the shape of the container or the solid content in the aqueous solution, and the like.
次に、本発明で使用される粉砕法によるトナーの製造方法について説明する。 Next, a method for producing toner by the pulverization method used in the present invention will be described.
本発明に使用される粉砕法トナーは、結着樹脂、離型剤、荷電制御剤、着色剤等をヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機により十分混合してから、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融混練して、樹脂類を互いに相溶せしめた中に荷電制御剤、着色剤を分散または溶解せしめ、冷却固化後、機械的に所望の粒度に微粉砕し、さらに分級によって粒度分布をシャープにする。あるいは、冷却固化後、ジェット気流下でターゲットに衝突させて得られた微粉砕物を、熱または機械的衝撃力によって球形化する。 The pulverized toner used in the present invention is prepared by thoroughly mixing a binder resin, a release agent, a charge control agent, a colorant and the like with a mixer such as a Henschel mixer and a ball mill, and then heating rolls, kneaders, and extruders. The mixture is melt-kneaded using a heat kneader such as the above, the charge control agent and the colorant are dispersed or dissolved in the resins that are mutually compatible, cooled and solidified, and then mechanically pulverized to the desired particle size, Sharpen particle size distribution by classification. Alternatively, after cooling and solidification, a finely pulverized product obtained by colliding with a target under a jet stream is spheroidized by heat or mechanical impact force.
さらに本発明においては、現像性や転写性、クリーニング性や耐久性を向上させるためにさらに次の無機粉体を添加することもできる。マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、セリウム、コバルト、鉄、ジルコニウム、クロム、マンガン、ストロンチウム、錫、アンチモン等の金属酸化物;チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の複合金属酸化物;硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム等の金属塩;カオリン等の粘土鉱物;アパタイト等のリン酸化合物;炭化珪素、窒化珪素等の珪素化合物;カーボンブラックやグラファイト等の炭素粉末が挙げられる。 Further, in the present invention, the following inorganic powder can be further added in order to improve developability, transferability, cleaning property and durability. Metal oxides such as magnesium, zinc, aluminum, titanium, cerium, cobalt, iron, zirconium, chromium, manganese, strontium, tin, antimony; complex metal oxides such as calcium titanate, magnesium titanate, strontium titanate; sulfuric acid Metal salts such as barium, calcium carbonate, magnesium carbonate, and aluminum carbonate; clay minerals such as kaolin; phosphate compounds such as apatite; silicon compounds such as silicon carbide and silicon nitride; and carbon powders such as carbon black and graphite.
同様の目的で以下の有機粒子や複合粒子を添加することもできる。ポリアミド樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、シリコーンゴム粒子、ウレタン粒子、メラミン−ホルムアルデヒド粒子、アクリル粒子等の樹脂粒子;ゴム、ワックス、脂肪酸系化合物、樹脂等と金属、金属酸化物、塩、カーボンブラック等の無機粒子とからなる複合粒子;ポリ弗化エチレン、ポリ弗化ビニリデン等のフッ素樹脂;弗化カーボン等のフッ素化合物;ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩;脂肪酸、脂肪酸エステル等の脂肪酸誘導体;硫化モリブデン、アミノ酸及びアミノ酸誘導体等が挙げられる。 For the same purpose, the following organic particles and composite particles may be added. Resin particles such as polyamide resin particles, silicone resin particles, silicone rubber particles, urethane particles, melamine-formaldehyde particles, acrylic particles; rubbers, waxes, fatty acid compounds, resins, etc. and metals, metal oxides, salts, carbon black, etc. Composite particles composed of inorganic particles; Fluorine resins such as polyfluorinated ethylene and polyvinylidene fluoride; Fluorine compounds such as carbon fluoride; Fatty acid metal salts such as zinc stearate; Fatty acid derivatives such as fatty acids and fatty acid esters; Molybdenum sulfide And amino acids and amino acid derivatives.
[クリーニング装置]
次に、このクリーニング装置について説明する。図1は、この実施形態によるクリーニング装置を示す。
[Cleaning device]
Next, this cleaning device will be described. FIG. 1 shows a cleaning device according to this embodiment.
図1示すように、この実施形態によるクリーニング装置8は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード8a、トナー捕集シート8b、ブレード支持板金8c等を有して構成されている。
As shown in FIG. 1, the
クリーニングブレード8aは、平板形状をしており、その厚みはt(mm)であり、その上部をブレード支持板金8cに保持され、自由長L(mm)がブレード支持板金8cから突き出している。クリーニングブレード8aは、感光ドラム2上の点Bで感光ドラム2に接しており、ブレード支持板金8aの延長線と感光ドラム2が交差する点でのブレード支持板金8cの延長線と感光ドラム2上の接線とのなす角をクリーニング弾性部材の前記像担持体に対する設定角θと定義し、θは15°から40°が好ましく、更には20°から30°が好ましい。θが15°を下回るとトナーのすり抜けが発生し易くなり、40°を上回ると鳴きやクリーニングブレード8aの反転等が発生し易くなるからである。
The
クリーニングブレード8aは、12N/m以上37N/m以下の線圧で感光ドラム9に当接されている。12N/cm未満の線圧では、トナーのすり抜けが発生し、37N/mを超える線圧では、クリーニングブレード8aの反転が発生するためである。クリーニングブレード8aは、ウレタンゴムを主体とした弾性ブレードであり、その物性値はJIS−K6301記載の測定方法によるものである。
The
[感光ドラムとトナーとクリーニングブレード関係]
本発明では、高画質、高安定性のために、ユニバーサル硬度HUが150N/mm2以上220N/mm2以下であり、かつ、弾性変形率が40%以上65%以下である電子写真感光体を用いており、他方、クリーニングブレード8aは、上述したようにウレタンゴムを主成分としておりゴムとしての反発弾性を有し、この反発弾性を有するクリーニングブレード8aが感光ドラム2表面に対してそのエッジ部をカウンター方向にして当接し、転写残トナー等をクリーニングしている。また、感光ドラム2上に形成された静電潜像に対する再現性を向上させるため、重量平均粒径が4.0〜7.0μm、平均円形度が0.950〜0.990、凝集度が5〜40%のトナーを使用している。
[Relationship between photosensitive drum, toner and cleaning blade]
In the present invention, an electrophotographic photosensitive member having a universal hardness HU of 150 N / mm 2 or more and 220 N / mm 2 or less and an elastic deformation ratio of 40% or more and 65% or less for high image quality and high stability. On the other hand, the
通常、上記のようなドラムを使いこなそうとする場合、特にAC+DCの接触帯電にて帯電する帯電ローラを使用し、且つ、クリーニングブレード8a単体でクリーニングを達成しようとする場合、感光ドラム2が殆ど磨耗しないためクリーニングブレード8aが振動したり、反転し易く、更に上記のように粒径が小さく、円形度が高く、凝集度の低いトナーを使いこなす場合は、クリーニングブレード8aからのトナーのすり抜けが厳しい。
Usually, when trying to make full use of the drum as described above, especially when a charging roller that is charged by contact charging of AC + DC is used and the
そこで、感光ドラム2とクリーニングブレード8a両者において弾性特性を有していることに着目し、これらの関係や、クリーニングブレード8aのゴムとしても特性を、ゴム物性だけではなく、その使う上での条件を検討することにより、安定したクリーニングが出来るようになった。以下、実施例に沿って説明する。
Therefore, paying attention to the fact that both the
感光ドラム2としては、以下のようにして作成した。30φのアルミニウムシリンダーを硬度試験用と実機テスト用とを用意する。導電層用の塗料を以下の手順で調整した。10%の酸化アンチモンを含有する酸化スズで被覆した導電性酸化チタン粉体50部(重量部、以下同様)、フェノール樹脂25部、メチルセロソルブ20部、メタノール5部およびシリコーンオイル(ポリジメチルシロキサンポリオキシアルキレン共重合体、平均分子量3000)0.002部をφ1mmガラスビーズを用いたサンドミル装置で2時間分散して調整した。この塗料をシリンダー上に浸漬塗布方法で塗布し、140℃で30分乾燥して、膜厚20μmの導電層を形成した。
The
次に、N−メトキシメチル化ナイロン5部をメタノール95部中に溶解し、中間層用塗料を調整した。この塗料を前記の導電層上に浸漬コーティング法によって塗布し、100℃で20分間乾燥して、0.6μmの中間層を形成した。 Next, 5 parts of N-methoxymethylated nylon was dissolved in 95 parts of methanol to prepare an intermediate layer coating material. This paint was applied onto the conductive layer by a dip coating method and dried at 100 ° C. for 20 minutes to form a 0.6 μm intermediate layer.
次に、CuKαのX線回折におけるブラック角2θ±0.2度が9.0度、14.2度、23.9度及び27.1度に強いピ−クを有するオキシチタニウムフタロシアニンを3部、ポリビニルブチラ−ル(商品名エスレックBM2、積水化学(株)製)3部及びシクロヘキサノン35部をφ1mmガラスビ−ズを用いたサンドミル装置で2時間分散して、その後に酢酸エチル60部を加えて電荷発生層用塗料を調製した。この塗料を前記の中間層の上に浸漬塗布方法で塗布して50℃で10分間乾燥し、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。 Next, 3 parts of oxytitanium phthalocyanine having a strong peak at 9.0, 14.2, 23.9, and 27.1 degrees in the black angle 2θ ± 0.2 degrees in CuKα X-ray diffraction , 3 parts of polyvinyl butyral (trade name ESREC BM2, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and 35 parts of cyclohexanone were dispersed for 2 hours in a sand mill using a φ1 mm glass bead, and then 60 parts of ethyl acetate was added. Thus, a charge generation layer coating material was prepared. This paint was applied onto the intermediate layer by a dip coating method and dried at 50 ° C. for 10 minutes to form a charge generation layer having a thickness of 0.2 μm.
電荷発生層を形成した後、下記構造式(4)のスチリル化合物を10部 After forming the charge generation layer, 10 parts of a styryl compound of the following structural formula (4)
この塗布液を前記の電荷輸送層上にコーティングし、酸素濃度10ppmの雰囲気下で加速電圧150KV、照射線量50KGyの条件で電子線を照射した。その後引き続いて、同雰囲気下で感光体の温度が100℃になる条件で10分加熱処理をおこない、膜厚5μmの保護層を形成し、電子写真感光体を得た。 This coating solution was coated on the charge transport layer and irradiated with an electron beam under the conditions of an acceleration voltage of 150 KV and an irradiation dose of 50 KGy in an atmosphere having an oxygen concentration of 10 ppm. Subsequently, a heat treatment was performed for 10 minutes under the same atmosphere at a temperature of 100 ° C. to form a protective layer having a thickness of 5 μm to obtain an electrophotographic photoreceptor.
硬度試験用の感光体を25℃湿度50%の環境下に24時間放置した後、前述した微小硬さ測定装置フィシャースコープH100V(Fischer社製)を用いて、HU及び弾性変形率を求めると、HU(ユニバーサル硬さ値)が190N/mm2、We(弾性変形率)が45%であった。 After leaving the photoconductor for hardness test in an environment of 25 ° C. and 50% humidity for 24 hours, using the above-described microhardness measuring device Fischerscope H100V (manufactured by Fischer), HU and elastic deformation rate are obtained. HU (universal hardness value) was 190 N / mm 2 and We (elastic deformation rate) was 45%.
次に、クリーニングブレード8aとしては、その厚みtが2mm、自由長Lが5mm、感光ドラム2への加圧力が20N/m、設定角24°の図1らなるクリーニング手段2を有する図2示させた画像形成装置を用い、高温高湿環境下(30℃、80%)と低温低湿化(15℃、10%)で文字写真混合チャートをA4サイズ10000枚の画像形成評価を行い、安定したクリーニング性能が得られた場合を○、クリーニングブレードの振動、反転やトナーのすり抜け等の不良が発生した場合を×と表記した。
Next, the
また、ここで使用したトナーについて説明する。 The toner used here will be described.
重量平均粒径が6.0μm、平均円形度が0.99、凝集度5の重合トナーを用いてクリーニング性を評価した。このように平均円形度が高い重合トナーは凝集度が小さく、非常にする抜け易い特性を示す。 The cleaning property was evaluated using a polymerized toner having a weight average particle diameter of 6.0 μm, an average circularity of 0.99, and an aggregation degree of 5. As described above, the polymerized toner having a high average circularity has a small aggregation degree and exhibits a characteristic of being easily removed.
そして、重量平均粒径が4.0μmより小さくなると、粉体としての取り扱いが非常に困難になり、すり抜け等が悪化してきてしまう。他方、重量平均粒径が7.0μmを超えると、クリーニングニップ部に形成されている外添剤やトナーの微紛成分で形成され、クリーニング安定性を確保している阻止層に供給されるトナーの微紛成分が減少するため、クリーニングが不安定になりやすくなることがある。 And when a weight average particle diameter becomes smaller than 4.0 micrometers, handling as a powder will become very difficult and slipping-through etc. will deteriorate. On the other hand, when the weight average particle diameter exceeds 7.0 μm, the toner is formed from the external additive and the fine powder component of the toner formed in the cleaning nip portion, and is supplied to the blocking layer ensuring the cleaning stability. Since the fine powder component decreases, cleaning may become unstable.
また、平均円形度が0.950未満では、転写効率(特に多重転写や二次転写)が低下し始め、逆に0.990を超えると、トナー自身が非常に良く転がるためクリーニングでのすり抜け等が厳しくなる。 If the average circularity is less than 0.950, the transfer efficiency (especially multiple transfer or secondary transfer) starts to decrease. On the other hand, if it exceeds 0.990, the toner rolls very well so that it passes through the cleaning. Becomes tough.
上記の条件下でクリーニングブレード8aの反発弾性率Rと感光ドラム2の弾性変形率Weを各種変化させて上記条件下で評価した結果が図4−1である。
FIG. 4A shows the result of evaluation under the above conditions by changing the rebound resilience R of the
この結果より、感光ドラムの弾性変形率とクリーニングブレードの反発弾性率には負の相関があり、弾性変形率の大きな感光ドラムを使用する場合、クリーニングブレードの反発弾性率を下げた方が良い。 From this result, there is a negative correlation between the elastic deformation rate of the photosensitive drum and the rebound resilience rate of the cleaning blade. When using a photosensitive drum having a large elastic deformation rate, it is better to lower the rebound resilience rate of the cleaning blade.
図4−1のデータをグラフにしたのが図4−2であり、感光ドラム2の弾性変形率Weとクリーニングブレード8a反発弾性率Rが負の相関を有する部分の境界を直線で近似すると、
R≦125−1.6×We
を得る。従って、クリーニングブレード8aの反発弾性率Rは、感光ドラム2の弾性変形率Weとする時
125−1.6×We以下で使用すると良い事が判明した。
FIG. 4B is a graph of the data of FIG. 4-1, and the boundary of the portion where the elastic deformation rate We of the
R ≦ 125−1.6 × We
Get. Accordingly, it has been found that the rebound resilience R of the
これは、弾性変形率Weの高いドラム程、逆に塑性変形が小さく、その表面が殆ど磨耗せず、クリーニングブレード8aによる表面層の磨耗量が少なく、所謂、削れ粉の発生が少ないためクリーニングブレード8aとの感光ドラム2の直接的でミクロな接触面積が増大して摩擦が上がり、クリーニングブレード8aが振動し易くなるため、クリーニングブレード8aとしては振動しにくい特性として反発弾性Rを低下させたほうがよいと考えられる。
This is because the higher the elastic deformation rate We, the smaller the plastic deformation, the less the surface of the drum is worn, the less the surface layer is worn by the
また、反発弾性Rが5%を下回ると、感光ドラム2の弾性変形率Weの値に関わらず、すり抜けが発生してしまった。これは、クリーニングブレード8aが感光ドラムやトナーからの負荷を受けた時に、その負荷による応力で撓みが発生して、クリーニングニップにおけるブレードの塞き止め力が部分的に減少することにより、粒径が小さく、円形で流動性の高いトナーがすり抜けてしまったと考えられ、好ましくは20%以上有ると更に良い。
Further, when the rebound resilience R was less than 5%, slip-through occurred regardless of the value of the elastic deformation rate We of the
クリーニングブレード8aの反発弾性Rが60を超えると、ゴム自体の反発性が高く、感光ドラムの弾性変形率Weが40〜65という高い範囲では、ブレードの振動や反転などが発生し、不適であり、好ましくはクリーニングブレード8aの反発弾性Rが50%以下なら更に良い。
If the rebound resilience R of the
即ち、クリーニングブレード8aの反発弾性率Rと感光ドラム2の弾性変形率Weの適切な範囲は図4−2で斜線で示された範囲内である。
That is, the appropriate ranges of the rebound resilience R of the
従って、本実施例のように、感光ドラム2の弾性変形率Weとクリーニングブレード8aの反発弾性率Rを最適化することにより、高硬度で高弾性な感光ドラム2を、AC+DCバイアスを使用して帯電ローラで接触帯電させるような、クリーニングブレード単体で、安定的にクリーニングを行わせることが出来た。
Therefore, by optimizing the elastic deformation rate We of the
本実施例では、感光ドラム2の弾性変形率Weとクリーニングブレード8aの反発弾性率Rの実施例1での好適な範囲内においても、自由度の高いクリーニングブレード8aの形状に着目してそのブレード全体としての特性を好ましくなるように検討したものである。そこで、クリーニングブレード8aの自由長Lと厚さtを変化させて、実施例1同様の画像形成装置を用いて評価した。トナーとしては、重量平均粒径が6.0μm、平均円形度が0.96、凝集度10の粉砕トナーを用いてクリーニング性を評価した。粉砕トナーであってもこのように平均円形度を高くした場合、凝集度が10と小さく、非常にする抜け易い特性を示す。
In the present embodiment, even within the preferable range in the first embodiment of the elastic deformation rate We of the
図5−1には、上記条件で検討した結果を示した。 FIG. 5A shows the results of investigation under the above conditions.
図51では自由長Lと厚みtを各々変化させて調べた結果であり、両者に相関がありそうなので、図5−2にt/Lをパラメータにしてデータを整理し直した結果を示す。この結果よりt/Lが0.2〜0.6の間で安定したクリーニングが出来たことを示しているが、好ましくは0.35〜0.6であれば更に良い。 FIG. 51 shows the results obtained by changing the free length L and the thickness t, and there seems to be a correlation between them. FIG. 5-2 shows the result of rearranging the data using t / L as a parameter. From this result, it was shown that stable cleaning was achieved when t / L was between 0.2 and 0.6, but preferably 0.35 to 0.6.
このt/Lは厚みtに対する自由長Lの比であり、カウンターで当接しているクリーニングブレード8aの感光ドラム2の回転方向に対するゴムとしての剛性を示すパラメータであると考えられる。
This t / L is the ratio of the free length L to the thickness t, and is considered to be a parameter indicating the rigidity of the
t/Lが0.2より小さいと、クリーニングブレード8aの感光ドラム2の回転方向における剛性が低下して、
クリーニングブレード8aがクリーニングニップ部での負荷に負けて、振動したり反転したりするからであり、逆にt/Lが0.6より大きいと、剛性が高すぎてクリーニングブレード8aの振動や反転は発生しないが、トルクが上がりすぎたり、感光ドラム2に局所的な傷をつけてしまい×であった。
If t / L is smaller than 0.2, the rigidity of the
This is because the
ここで、クリーニングブレード8aの厚さt及び自由長Lについて、上記のt/Lを満足しながらも、厚みtとしては1.0mm〜5.0mmが好ましく、更には1.8mm〜3.0mmであれば良い。厚みtが1.0mm未満ではゴム自身が薄すぎて絶対値としてドラム回転方向のクリーニングニップ部での負荷に耐えられず、クリーニングブレード8aの反転が起きてしまうからであり、逆に厚みtが5.0mmを超えると、剛性が高すぎてクリーニングブレード8aの振動や反転は発生しないが、トルクが上がりすぎたり、局所的な傷をつけてしまう。
Here, the thickness t and the free length L of the
また、自由長Lにおいても、3.0mm〜10mmが好ましく、更には4.0mm〜8.0mmであればもっと好ましい。自由長Lが3.0mm未満では、感光ドラム2との摺擦で摩擦やトルクに振動や偏差が局所的に大きくなった場合、自由長L部分でその変動を吸収しきれずに感光ドラム2やクリーニング容器等へその振動を伝播させて、画像ムラ等を発生させる危険があるためであり、逆に自由長Lが10mmを超えると、応力に対するブレードエッジの変位幅が増大したり、永久歪が拡大したりするからである。
In addition, the free length L is preferably 3.0 mm to 10 mm, and more preferably 4.0 mm to 8.0 mm. When the free length L is less than 3.0 mm, when the vibration or deviation of friction or torque locally increases due to rubbing with the
以上、感光ドラムの弾性変形率Weとクリーニングブレードの反発弾性率Rとの関係を実施例1で、更にその関係の中でも、クリーニングブレードの形状(自由長と厚み)について実施例2で代表的な例を説明してきたが、感光ドラムの弾性変形率Weとクリーニングブレードの反発弾性率Rとの関係及びクリーニングブレードの形状(自由長と厚み)は両者の範囲内では満足していた。 As described above, the relationship between the elastic deformation rate We of the photosensitive drum and the rebound resilience rate R of the cleaning blade is the first example, and among these relationships, the shape (free length and thickness) of the cleaning blade is representative in the second example. Although the example has been described, the relationship between the elastic deformation rate We of the photosensitive drum and the rebound resilience rate R of the cleaning blade and the shape (free length and thickness) of the cleaning blade were satisfied within both ranges.
従って、本実施例のように、クリーニングブレードの形状を最適化することにより、高硬度で高弾性な感光ドラム2を、AC+DCバイアスを使用して帯電ローラで接触帯電させ、クリーニングブレード単体で、安定的にクリーニングを行わせることが出来た。
Accordingly, by optimizing the shape of the cleaning blade as in this embodiment, the
これまでの説明では、この発明が接触帯電、二成分非磁性トナー、中間転写体構成の画像形成装置で説明してきたが、これらの画像形成方法や装置に拘束されることなく、感光体、トナー、クリーニング以外については、特に制約されず、公知の様々な方法、手段、装置にも適応できる。 In the description so far, the present invention has been described with respect to the image forming apparatus of contact charging, two-component non-magnetic toner, and intermediate transfer body. However, without being restricted by these image forming methods and apparatuses, the photosensitive member, toner The method other than cleaning is not particularly limited, and can be applied to various known methods, means, and apparatuses.
1 画像形成装置
2 像担持体
8 クリーニング装置
8a クリーニングブレード
8b トナー捕集シート
8c ブレード支持板金
L ブレードの自由長
t ブレードの厚さ
θ ブレードの設定角
DESCRIPTION OF
Claims (8)
像担持体は25℃湿度50%の環境下でビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度試験を行い,最大荷重6mNで押し込んだときのHU(ユニバーサル硬さ値)が150N/mm2以上220N/mm2以下であり、且つ弾性変形率Weが40%以上65%以下である像担持体であって、
トナーは重量平均粒径が4.0〜7.0μmで、平均円形度が0.950〜0.990であり、前記クリーニング手段は、像担持体上を清掃する弾性部材と該弾性部材を像担持体に押圧するための支持部材を有し、弾性部材の自由長をL(mm)、厚みをt(mm)、反発弾性率をR(%)とする時、
0.2≦t/L≦0.6、R≦125−1.6We
を満たすことを特徴とする画像形成装置。 The image carrier is charged by a charging unit, and the charged image carrier is subjected to image exposure to form a latent image on the image carrier, and the latent image is developed by a developing unit including a developer. In the image formation in which the developed image is transferred and the image carrier after the transfer is cleaned by a cleaning means,
The image carrier is subjected to a hardness test using a Vickers square pyramid diamond indenter under an environment of 25 ° C. and 50% humidity, and the HU (universal hardness value) when pressed at a maximum load of 6 mN is 150 N / mm 2 or more and 220 N / mm. An image bearing member having an elastic deformation rate We of 40% or more and 65% or less.
The toner has a weight average particle diameter of 4.0 to 7.0 μm and an average circularity of 0.950 to 0.990, and the cleaning means includes an elastic member for cleaning the image carrier and an image of the elastic member. When having a support member for pressing against the carrier, when the free length of the elastic member is L (mm), the thickness is t (mm), and the rebound resilience is R (%),
0.2 ≦ t / L ≦ 0.6, R ≦ 125-1.6We
An image forming apparatus characterized by satisfying the above.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner has an aggregation degree of 5 to 40%.
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- 2003-12-01 JP JP2003401089A patent/JP2005164774A/en active Pending
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