JP2020101693A - Cleaning device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Images
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
- Cleaning In Electrography (AREA)
- Electrophotography Configuration And Component (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電子写真感光体から記録媒体に現像剤像を転写した後に、感光体に残留した現像剤を除去するクリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a cleaning device, a process cartridge, and an image forming apparatus that remove a developer remaining on a photoconductor after transferring a developer image from an electrophotographic photoconductor to a recording medium.
従来、複写機、プリンタなどの画像形成装置においては、静電記録方式や電子写真記録方式等が多く用いられている。この画像形成装置では、感光体上に静電潜像を形成し、ついで、この現像剤像を記録材に転写することにより、画像形成を行っている。このような画像形成装置においては、転写後の感光体ドラム上に転写しきれなかった現像剤が残存するため、通常、弾性ブレードなどを用いたクリーニング装置により現像剤を除去している。また、近年、高精細化等の画質向上のために現像剤(トナー)に、平均粒径が小さいものを用いる傾向にある。
しかしながら、小粒径のトナーは従来の弾性ブレードなどを用いたクリーニング装置では十分に除去しきれず、弾性ブレードと感光体の間をすり抜けるトナーが増加し、クリーニング不良が起こってしまう場合がある。そのため、特許文献1における画像形成装置では、現像剤を記録材に転写する転写部とクリーニングブレードの間に、転写されなかった残留トナーを除電する帯電器を配置している。
Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, an electrostatic recording method or an electrophotographic recording method has been widely used. In this image forming apparatus, an electrostatic latent image is formed on a photoconductor, and then this developer image is transferred to a recording material to form an image. In such an image forming apparatus, since the untransferred developer remains on the photosensitive drum after the transfer, the developer is usually removed by a cleaning device using an elastic blade or the like. Further, in recent years, in order to improve image quality such as high definition, a developer (toner) having a small average particle diameter tends to be used.
However, the toner having a small particle size cannot be sufficiently removed by a conventional cleaning device using an elastic blade or the like, and the amount of toner passing through between the elastic blade and the photoconductor increases, which may result in cleaning failure. Therefore, in the image forming apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-242242, a charger that removes residual toner that has not been transferred is disposed between the cleaning unit and the transfer unit that transfers the developer to the recording material.
特許文献1では、画像形成装置に帯電器を用いているため、コストが高くなると共に、帯電器や高圧出力装置などのスペースが必要になり、画像形成装置のサイズが大型になる。さらに、特許文献1では、残留トナーの除電工程において、トナー表面のうち、除電装置に対向している面のみ除電がなされ、感光体に接している面に対しては十分に除電がなされないことが起こる。そのため、高い帯電量のトナーや小粒径のトナーなどの残留トナーでは、ドラム表面への静電付着力が大きく、除電装置では感光体と付着している面の除電がなされないためにクリーニングブレードで残留トナーを除去することが難しく画像不良になる恐れがある。また、円形度が高い重合トナーを用いた場合はクリーニングブレードで掻き取ることが難しくなるためクリーニングブレードをトナーがすり抜けて画像不良になりやすい。
In
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、クリーニング部材で像担持体上のトナーを良好に除去することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to satisfactorily remove toner on an image bearing member with a cleaning member.
上記目的を達成するため、本発明のクリーニング装置は、
クリーニング枠体と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が自由端となるクリーニング部材であって、現像剤からなる現像剤像を担持し且つ回転可能な像担持体に当接し、前記像担持体から前記現像剤像が転写された後に前記像担持体に残留した前記現像剤を除去するクリーニング部材と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が前記クリーニング部材と前記像担持体の当接位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側の位置で前記像担持体に当接する
と共に、可摺性を有するシート部材と、
を有するクリーニング装置であって、
前記現像剤の仕事関数W(D)及び前記シート部材の仕事関数W(S)が下記の式(A)を満たし、かつ、前記現像剤が無機微粒子を有し、前記無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が50nm以上であることを特徴とする。
0≦W(D)−W(S)≦0.23 ・・・(A)
上記目的を達成するため、本発明のプロセスカートリッジは、
現像剤からなる現像剤像を担持し且つ回転可能な像担持体と、
クリーニング枠体と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が自由端となるクリーニング部材であって、前記像担持体に当接し、前記像担持体から前記現像剤像が転写された後に前記像担持体に残留した前記現像剤を除去するクリーニング部材と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が前記クリーニング部材と前記像担持体の当接位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側の位置で前記像担持体に当接すると共に、可摺性を有するシート部材と、
を有するプロセスカートリッジであって、
前記現像剤の仕事関数W(D)及び前記シート部材の仕事関数W(S)が下記の式(A)を満たし、かつ、前記現像剤が無機微粒子を有し、前記無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が50nm以上であることを特徴とする。
0≦W(D)−W(S)≦0.23 ・・・(A)
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
現像剤からなる現像剤像を担持し且つ回転可能な像担持体と、
前記現像剤像を記録材に転写する転写部材と、
クリーニング枠体と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が自由端となるクリーニング部材であって、前記像担持体に当接し、前記像担持体から前記現像剤像が転写された後に前記像担持体に残留した現像剤を除去するクリーニング部材と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が前記クリーニング部材と前記像担持体の当接位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側の位置で前記像担持体に当接すると共に、可摺性を有するシート部材と、
を有する画像形成装置であって、
前記現像剤の仕事関数W(D)及び前記シート部材の仕事関数W(S)が下記の式(A)を満たし、かつ、前記現像剤が無機微粒子を有し、前記無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が50nm以上であることを特徴とする。
0≦W(D)−W(S)≦0.23 ・・・(A)
In order to achieve the above object, the cleaning device of the present invention,
A cleaning frame,
A cleaning member, one end of which is attached to the cleaning frame and the other end of which is a free end, carries a developer image made of a developer and is in contact with a rotatable image carrier. A cleaning member for removing the developer remaining on the image carrier after the developer image is transferred,
One end is attached to the cleaning frame, and the other end contacts the image carrier at a position upstream of the contact position between the cleaning member and the image carrier in the rotation direction of the image carrier, and A sheet member having slidability,
A cleaning device having:
The work function W(D) of the developer and the work function W(S) of the sheet member satisfy the following formula (A), and the developer has inorganic fine particles, and at least the inorganic fine particles are included. One kind of average primary particle diameter is 50 nm or more.
0≦W(D)−W(S)≦0.23 (A)
In order to achieve the above object, the process cartridge of the present invention is
An image bearing member that holds a developer image made of a developer and is rotatable;
A cleaning frame,
A cleaning member, one end of which is attached to the cleaning frame and the other end of which is a free end, contacts the image carrier, and after the developer image is transferred from the image carrier to the image carrier. A cleaning member for removing the remaining developer,
One end is attached to the cleaning frame, and the other end contacts the image carrier at a position upstream of the contact position between the cleaning member and the image carrier in the rotation direction of the image carrier, and A sheet member having slidability,
A process cartridge having
The work function W(D) of the developer and the work function W(S) of the sheet member satisfy the following formula (A), and the developer has inorganic fine particles, and at least the inorganic fine particles are included. One kind of average primary particle diameter is 50 nm or more.
0≦W(D)−W(S)≦0.23 (A)
In order to achieve the above object, the image forming apparatus of the present invention,
An image bearing member that holds a developer image made of a developer and is rotatable;
A transfer member for transferring the developer image to a recording material,
A cleaning frame,
A cleaning member, one end of which is attached to the cleaning frame and the other end of which is a free end, is in contact with the image carrier, and after the developer image is transferred from the image carrier to the image carrier. A cleaning member for removing the residual developer,
One end is attached to the cleaning frame, and the other end contacts the image carrier at a position upstream of the contact position between the cleaning member and the image carrier in the rotation direction of the image carrier, and A sheet member having slidability,
An image forming apparatus having:
The work function W(D) of the developer and the work function W(S) of the sheet member satisfy the following formula (A), and the developer has inorganic fine particles, and at least the inorganic fine particles are included. One kind of average primary particle diameter is 50 nm or more.
0≦W(D)−W(S)≦0.23 (A)
本発明によれば、クリーニング部材で像担持体上のトナーを良好に除去することができる。 According to the present invention, the cleaning member can favorably remove the toner on the image carrier.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。
(実施形態)
<画像形成装置の全体概要>
図1を参照して、実施形態に用いる画像形成装置の画像形成プロセスを、画像形成装置が有する部材と共に説明する。画像形成装置が有する画像形成装置本体Aのシートカセット12から搬送ローラ(不図示)により紙等の記録材(シート)Pを搬送し、記録材Pの搬送と同期して、回転可能な像担持体である感光ドラム1を回転可能な帯電手段である帯電ローラ2により帯電する。その後、露光装置3により感光ドラム1を選択的な露光をして、感光ドラム1に静電潜像を形成する。感光ドラム1及び帯電ローラ2は回転体であり、感光ドラム1は矢印R1の方向に回転し、帯電ローラ2は矢印R2の方向に回転する。露光装置3から出射されたレーザーがポリゴンミラー17によって反射することにより、感光ドラム1の表面が主走査及び副走査方向に露光される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment)
<Overview of the image forming apparatus>
An image forming process of the image forming apparatus used in the embodiment will be described with reference to FIG. 1 together with members included in the image forming apparatus. A recording material (sheet) P such as paper is conveyed from a
現像剤収容室4に収容された磁性一成分現像剤T(以下、トナーとも表記する)は、撹拌部材5によって現像剤担持体(以下現像スリーブと呼ぶ)6に供給される。現像スリーブ6は中空の回転体であり、内部に搬送部材であるマグネットローラ(不図示)を有する。このマグネットローラの磁力によって現像スリーブ6の表面にトナーが担持搬送される。更に現像ブレード7により現像スリーブ6表面に所望の量の磁性一成分現像剤Tが薄層担持される。
次に、現像スリーブ6に現像バイアスを印加することによって、感光ドラム1にトナーが供給され、感光ドラム1上の潜像に応じたトナー像(現像剤像)が現像される。したがって、感光ドラム1は、トナーからなるトナー像を担持する。現像剤像は、転写部材としての転写ローラ10へのバイアス印加によって、搬送される記録材Pに転写される。記録材Pが定着装置11へ搬送されて、記録材Pにトナー像が定着し、排紙ローラ(不図示)によって画像形成装置上部の排紙部13に記録材Pが排出される。
感光ドラム1には転写終了後のトナー(転写残トナー)が残留する。感光ドラム1上のトナーは、弾性を有するクリーニング部材(クリーニングブレード)8によって除去される。除去されたトナーは、収容部である回収容器(収容容器)9に収容される。回収容器9に収容されたトナーが外部に漏れだすことを封止部材である回収シート部材(シート部材)14により防いでいる。
The magnetic one-component developer T (hereinafter, also referred to as a toner) contained in the
Next, by applying a developing bias to the developing
After the transfer is completed, the toner (transfer residual toner) remains on the
<プロセスカートリッジ>
次に、プロセスカートリッジBの全体構成について図2を用いて説明する。プロセスカートリッジBは、感光ドラム1などを有する感光体ユニット21と、現像スリーブ6などを有する現像ユニット(現像装置)20とを有する。感光体ユニット21は、感光ドラム1上の残留した残留トナーを除去するクリーニング装置22と、感光ドラム1とを有する。クリーニング装置22は、帯電ローラ2と、クリーニング部材8と、回収容器9と、回収部材としての回収シート部材14と、回収容器9の枠体(クリーニング枠体)15とを有する。クリーニング部材8が感光ドラム1に当接することで、感光ドラム1の表面に残留したトナーが除去される。
感光体ユニット21には、不図示の軸受けを介して感光ドラム1が回転可能に取り付けられている。感光ドラム1は、不図示の駆動モータの駆動力を受けることで、画像形成動作に応じて図2の矢印R1の方向に回転駆動する。また、感光体ユニット21は、帯電ローラ2と、クリーニング部材8と、回収シート部材14と、回収容器9とを有する。帯電ローラ2、クリーニング部材8及び回収シート部材14のぞれぞれは、感光ドラム1に当接するように配置されている。
<Process cartridge>
Next, the overall structure of the process cartridge B will be described with reference to FIG. The process cartridge B has a
The
感光ドラム1はΦ24mmであり、電荷輸送層、電荷発生層、下引き層及びアルミシリンダからなる。感光ドラム1の回転速度は例えば200mm/secである。
帯電ローラ2は、導電性のスポンジ状ゴム材料で形成され、不図示の付勢ばねに付勢さ
れて感光ドラム1の表面を転動する。帯電ローラ2に対して、帯電手段に含まれる不図示の帯電電源から交流電圧と直流電圧を重畳した帯電電圧を印加することにより、感光ドラム1の表面が均一な電位に帯電される。
クリーニング部材8を構成する金属支持体の厚みは例えば1.2mm〜2.0mmであり、ポリウレタンゴムの硬度は例えば60°〜80°(ウォーレス硬度)である。なお、ポリウレタンゴムとして、ポリウレタンゴムにおける感光ドラム1と当接する部分を硬化処理した先端硬化処理ブレードを用いることもできる。クリーニング部材8は、感光ドラム1から記録材Pにトナー像が転写された後に感光ドラム1上に残留したトナーを除去する。クリーニング部材8によって除去されたトナーは回収容器9内に収容される。クリーニング部材8の一端が枠体15に取り付けられた固定端であり、クリーニング部材8の他端が感光ドラム1に当接する自由端である。クリーニング部材8の他端(自由端)は、感光ドラム1の回転方向における下流側から上流側に沿って延び、感光ドラム1に当接している。すなわち、クリーニング部材8の一端(固定端)から他端(自由端)に向かって延びる方向が、クリーニング部材8の他端が当接する領域における感光ドラム1の回転方向とは逆方向である。
The
The charging
The thickness of the metal support forming the cleaning
<回収シート部材>
次に、回収シート部材14について説明する。図2に示すように、回収シート部材14は、感光ドラム1と、帯電ローラ2と、クリーニング部材8と、回収容器9とを有する感光体ユニット21の構成要素である。回収シート部材14は、可摺性を有する。回収シート部材14は、クリーニング部材8に対して、感光ドラム1の回転方向の上流側に配置される。トナー像が記録材Pに転写された後に感光ドラム1上に残留したトナーがクリーニング部材8によって除去されると、除去されたトナーは回収容器9内に収容される。そして、回収シート部材14は、除去されたトナーを回収容器9に回収すると共に、回収容器9内に収容されたトナーが回収容器9の外部に漏れだすことを抑制している。
<Collection sheet member>
Next, the
回収シート部材14は、回収容器9を構成する枠体15における接着面に、両面テープやレーザー溶着などによって接着されている。回収シート部材14は、感光ドラム1の回転中心の軸線方向に延びており、感光ドラム1に当接するように枠体15に接着されている。回収シート部材14の一端が枠体15に取り付けられた固定端であり、回収シート部材14の他端が感光ドラム1に当接する自由端である。回収シート部材14が枠体15に接着された状態で、回収シート部材14の他端(自由端)は、感光ドラム1の回転方向における上流側から下流側に沿って延び、感光ドラム1に当接している。すなわち、回収シート部材14の一端(固定端)から他端(自由端)に向かって延びる方向が、回収シート部材14の他端が当接する領域における感光ドラム1の回転方向と略同じ方向である。また、回収シート部材14は、クリーニング部材8と感光ドラム1の当接位置よりも感光ドラム1の回転方向の上流側の位置で、感光ドラム1の外周面に当接する。回収シート部材14は、回収容器9内に収容されたトナーが感光ドラム1と枠体15との隙間から漏れ出すことがないように、感光ドラム1と枠体15との隙間を塞いでいる。また、クリーニング部材8は、感光ドラム1の回転方向(R1方向)のカウンター方向(逆方向)に感光ドラム1に当接し、回収シート部材14は、感光ドラム1の回転方向に当接している。そして、クリーニング部材8と回収シート部材14との間の対向空間が回収容器9内に繋がっていることで、感光ドラム1から除去されたトナーは、感光ドラム1と枠体15との隙間から回収容器9の外部に漏れ出ることなく回収容器9に収容される。
The
<実施例1>
実施例1について説明する。実施例1では回収シート部材14として以下の材料を用いる。
材質:ポリフェニレンサルファイド(PPS)シート
厚み:38μm
仕事関数:5.80eV
ヤング率:3000 N/m2
ポアソン比:0.38
また、感光ドラム1に対する回収シート部材14の当接条件を以下に示す。回収シート部材14は、枠体15にレーザー溶着によって接着されている
侵入量:3.4[μm]
設定角:28.6[°]
撓み量δ:1.24[mm]
当接圧:8.72×10−4[N/mm]
<Example 1>
Example 1 will be described. In the first embodiment, the following materials are used as the
Material: Polyphenylene sulfide (PPS) sheet Thickness: 38 μm
Work function: 5.80 eV
Young's modulus: 3000 N/m 2
Poisson's ratio: 0.38
The contact conditions of the
Setting angle: 28.6[°]
Deflection amount δ: 1.24 [mm]
Contact pressure: 8.72×10 −4 [N/mm]
ここで、侵入量及び設定角について図3を用いて説明する。
図3に示すαを侵入量[mm]、βを設定角[°]と定義する。侵入量αは、感光ドラム1がない状態と仮定した場合における感光ドラム1の外形に対して回収シート部材14が侵入している量を表している。すなわち、感光ドラム1がない状態と仮定した場合における感光ドラム1の表面から回収シート部材14の自由端(先端)までの距離である。感光ドラム1がない状態と仮定した場合における回収シート部材14を回収シート部材14Aと示す。また、設定角βは、感光ドラム1がない状態と仮定した場合における感光ドラム1の外形と回収シート部材14Aが交わる交点における感光ドラム1上の接線S1と回収シート部材14Aとの間で形成される角度である。ここで、回収シート部材14Aの固定端から自由端に向かって回収シート部材14Aに沿って延びた直線S2に対して垂直方向に延びる、点Qを始点とした直線S3と、感光ドラム1の中心点(回転中心位置)Oとの間の距離をMとする。点Qは、回収シート部材14Aの自由端(先端)のエッジ部における任意の点であって、感光ドラム1の中心点O側に配置されている。また、点Qを始点とした直線S2に垂直方向の直線S3に対して回収容器9側の方向に45°の角度をなす点Qを始点とした直線S4と点Oとの間の距離をNとする。これら距離M及びNを計測し、以下の式1及び式2に当てはめることで侵入量α及び設定角βを算出することが可能である。ここで、rは感光ドラム1の半径[mm]を示す。
3 is defined as the penetration amount [mm], and β is defined as the set angle [°]. The intrusion amount α represents the amount of the
また、当接圧の計算方法について図4を用いて説明する。
図4において、座面16に接着固定された回収シート部材14の自由端(先端)が感光ドラム1に当接することにより、回収シート部材14が撓んでいる。画像形成装置に用いられるような、ごく薄い回収シート部材14の感光ドラム1に対する長手方向の単位長さ(1mm)あたりの当接圧P[N]は、1.32×10−5以上1.74×10−2以下であることが好ましい。この当接圧P[N]の計算値は、片持ちばねにかかる荷重と撓みの一般式を用いて、下記の式(3)に後述する検討条件を当てはめて計算することで算出される。
ここで、回収シート部材14の撓み量をδ[mm]、回収シート部材14の固定端から感光ドラム1と回収シート部材14の自由端との当接ニップ(当接位置)までの距離(自由長)をL[mm]、回収シート部材14の厚さをh[mm]とする。また、Eは回収シート部材14のヤング率[N/mm2]、νは回収シート部材14のポアソン比である。
P=δEh3/{4L3(L−ν2)} ・・・(3)
なお、回収シート部材14のほぼ先端が感光ドラム1と接触している。このため、回収シート部材14の固定端から感光ドラム1と回収シート部材14の自由端との当接ニップまでの距離Lを、回収シート部材14の固定端から自由端までの距離で近似して用いている。また、回収シート部材14の撓み量δを、回収シート部材14の自由端における感光ドラム1との当接部分と、回収シート部材14Aの自由端における感光ドラム1の中心点O側のエッジ部との間の距離で近似して用いている。
A method of calculating the contact pressure will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, the
Here, the bending amount of the
P=δEh 3 /{4L 3 (L−ν 2 )} (3)
Note that almost the tip of the
また、本発明は以下の範囲の検討条件で検討を行った。
感光ドラム1の半径=12[mm]、
距離M=1.69〜3.06[mm]
距離N=5.31〜6.30[mm]
侵入量δ=2.62〜4.13[mm]
回収シート部材14の厚さh=10〜100[μm]
回収シート部材14の自由長L=3.39〜4.79[mm]
Further, the present invention was studied under the following conditions.
Radius of
Distance M=1.69 to 3.06 [mm]
Distance N=5.31 to 6.30 [mm]
Penetration amount δ=2.62 to 4.13 [mm]
The thickness h of the
Free length L of the
<トナー>
実施例1で用いるトナーは結着樹脂がスチレン系樹脂であり、離型剤がエステル化合物である。エステル化合物は、スチレン系樹脂に適度に作用してスチレン系樹脂を軟らかくする。エステル化合物のシャープメルト性が高いため、スチレン系樹脂と相溶せずに存在しているエステル化合物は定着領域で迅速に溶融する。さらにトナーの低温定着性能を向上するために、結晶性ポリエステルをトナー内に微分散している。結晶性が高いポリエステルをトナー内に均一に分散することでトナー粒子全体を迅速に可塑化することが可能になる。結晶性ポリエステルを微分散させるためには、エステル化合物の結晶核を多量にトナー粒子内部に形成することが重要である。そのためには、エステル化合物の結晶化度をある程度抑制することが必要である。エステル化合物の組成が分布を有することにより、単一組成のエステル化合物と比較し、エステル化合物の結晶化速度が低下し、結晶核を多量に生成しやすくなる。そのため、エステル化合物の組成が分布を有することが好ましい。
<Toner>
In the toner used in Example 1, the binder resin is a styrene resin and the release agent is an ester compound. The ester compound moderately acts on the styrene resin to soften the styrene resin. Since the ester compound has a high sharp melt property, the ester compound which is present without being compatible with the styrene resin is rapidly melted in the fixing region. Further, crystalline polyester is finely dispersed in the toner in order to improve the low temperature fixing performance of the toner. By uniformly dispersing polyester having high crystallinity in the toner, it becomes possible to rapidly plasticize the entire toner particles. In order to finely disperse the crystalline polyester, it is important to form a large amount of crystal nuclei of the ester compound inside the toner particles. For that purpose, it is necessary to suppress the crystallinity of the ester compound to some extent. Since the composition of the ester compound has a distribution, the crystallization rate of the ester compound is lower than that of the ester compound having a single composition, and a large amount of crystal nuclei is easily generated. Therefore, it is preferable that the composition of the ester compound has a distribution.
また、トナーの表面性を改質するために、トナー表面に外添剤としての無機物を形成してもよい。すなわち、トナーは外添剤を含んでもよい。トナー表面に形成する無機物としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化アルミニウム、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、窒化ケイ素等を使用することができる。また、これらの無機物のうちの1種類を単独で、又は2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、トナー表面に形成する無機物は、無機微粒子の形状で、トナー表面に付着することが好ましい。 Further, in order to modify the surface property of the toner, an inorganic substance as an external additive may be formed on the toner surface. That is, the toner may include an external additive. As the inorganic substance formed on the toner surface, for example, silica, alumina, titanium oxide, aluminum oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, silica sand, clay, mica, Wollastonite, diatomaceous earth, chromium oxide, cerium oxide, red iron oxide, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, silicon nitride and the like can be used. Moreover, you may use 1 type of these inorganic substances individually or in combination of 2 or more types. Further, the inorganic substance formed on the toner surface is preferably in the form of inorganic fine particles and adheres to the toner surface.
実施例1では、懸濁重合法で製造した負帯電性を有する磁性トナーを用い、磁性トナーの個数平均粒径が8μm程度である。なお、実施例1では懸濁重合法で製造したトナーを用いるが、これに限定されるものではない。例えば、粉砕法や、乳化重合法などの他の重合法を用いて製造されたトナーを用いてもよい。ここで、トナーの個数平均粒径は、ベックマン・コールター社製の精密粒度分布測定装置Multisizer3で測定する。
実施例1では、トナーの表面に形成する無機物として酸化ケイ素粒子及び酸化チタン粒子を用い、酸化ケイ素粒子及び酸化チタン粒子をトナーの表面に均一に付着させる。また、実施例1では、個数平均粒径が20nm程度であり、トナー重量の1.5%程度の酸化ケイ素粒子と、個数平均粒径が50nm程度であり、トナー重量の0.8%程度の酸化ケ
イ素粒子と、トナー重量の0.1%程度の酸化チタン粒子とを用いる。
実施例1で用いるトナーの仕事関数は6.03eVである。トナーの仕事関数の測定方法の詳細は後述する。なお、他の実施例におけるトナー表面に形成する無機物の種類、量、及びトナーの仕事関数については、実施例ごとに説明する。
In Example 1, a magnetic toner having a negative charging property manufactured by the suspension polymerization method is used, and the number average particle diameter of the magnetic toner is about 8 μm. Although the toner manufactured by the suspension polymerization method is used in Example 1, the present invention is not limited to this. For example, a toner manufactured by a pulverization method or another polymerization method such as an emulsion polymerization method may be used. Here, the number average particle diameter of the toner is measured by a precision particle size distribution measuring
In Example 1, silicon oxide particles and titanium oxide particles are used as the inorganic substance formed on the surface of the toner, and the silicon oxide particles and titanium oxide particles are uniformly attached to the surface of the toner. Further, in Example 1, the number average particle size is about 20 nm, the silicon oxide particles are about 1.5% of the toner weight, and the number average particle size is about 50 nm, and about 0.8% of the toner weight. Silicon oxide particles and titanium oxide particles of about 0.1% of the toner weight are used.
The work function of the toner used in Example 1 is 6.03 eV. Details of the method for measuring the work function of the toner will be described later. The types and amounts of the inorganic substances formed on the toner surface and the work function of the toner in other examples will be described for each example.
次に実施例1の効果を確認するための比較例1〜5と、本発明の実施例2〜4について説明する。比較例1〜5及び実施例2〜4の構成は以下に特に説明する点を除いて実施例1の構成と実質的に同じであり。比較例1〜5及び実施例2〜4において実施例1に対応する機能あるいは構成要素には同一符号を付す。 Next, Comparative Examples 1 to 5 for confirming the effect of Example 1 and Examples 2 to 4 of the present invention will be described. The configurations of Comparative Examples 1 to 5 and Examples 2 to 4 are substantially the same as the configuration of Example 1 except as described below. In Comparative Examples 1 to 5 and Examples 2 to 4, functions or constituent elements corresponding to those in Example 1 are designated by the same reference numerals.
<比較例1>
比較例1における実施例1と異なる点は、トナー表面に形成する酸化ケイ素粒子の個数平均粒径を変更している点である。比較例1では、個数平均粒径が20nm程度であり、トナー重量の1.5%程度の酸化ケイ素粒子をトナーの表面に均一に付着させる。
<Comparative Example 1>
The difference between Comparative Example 1 and Example 1 is that the number average particle size of silicon oxide particles formed on the toner surface is changed. In Comparative Example 1, the number average particle diameter is about 20 nm, and about 1.5% of the weight of the toner is uniformly attached to the surface of the toner.
<比較例2>
比較例2における実施例1と異なる点は、トナー表面に形成する酸化ケイ素粒子の個数平均粒径を変更している点である。比較例2では、個数平均粒径が30nm程度であり、トナー重量の1.5%程度の酸化ケイ素粒子をトナーの表面に均一に付着させる。
<Comparative example 2>
The difference between Comparative Example 2 and Example 1 is that the number average particle size of silicon oxide particles formed on the toner surface is changed. In Comparative Example 2, the number average particle size is about 30 nm, and about 1.5% of the weight of the toner is uniformly attached to the surface of the toner.
<比較例3>
比較例3における実施例1と異なる点は、回収シート部材14の材質、トナー母体の材質を変更している点である。比較例3における回収シート部材14及びトナーの材料を以下に示す。
・回収シート部材14
材質:PETシート(東レ社製:ルミラー(登録商標))
厚み:38[μm]
仕事関数:5.33[eV]
曲げ弾性率:2000[N/m2]
ポアソン比:0.21
また、感光ドラム1に対する回収シート部材14の当接条件を以下に示す。回収シート部材14は、枠体15にレーザー溶着によって接着されている。
侵入量:3.4[μm]
設定角:28.6[°]
撓み量δ:1.24[mm]
当接圧:5.20×10−4[N/mm]
・トナー
比較例3の磁性トナーは、結着樹脂がスチレン系樹脂であり、離型剤がエステル化合物である。比較例3における実施例1と異なる点は、結晶性ポリエステルを配合していない点である。実施例1と比較例3とでは、トナー母体に用いる材料が異なることからトナーの仕事関数が異なる。比較例1のトナーの仕事関数は5.65eVである。
また、比較例3では、トナー表面に形成する無機微粒子(外添剤)として酸化ケイ素粒子を用い、個数平均粒径が50nm程度であり、トナー重量の1.5%程度の酸化ケイ素粒子をトナーの表面に均一に付着させる。
<Comparative example 3>
The difference between the third embodiment and the first embodiment is that the material of the
・
Material: PET sheet (Toray Industries: Lumirror (registered trademark))
Thickness: 38 [μm]
Work function: 5.33 [eV]
Flexural modulus: 2000 [N/m 2 ]
Poisson's ratio: 0.21
The contact conditions of the
Penetration amount: 3.4 [μm]
Setting angle: 28.6[°]
Deflection amount δ: 1.24 [mm]
Contact pressure: 5.20×10 −4 [N/mm]
Toner In the magnetic toner of Comparative Example 3, the binder resin is a styrene resin and the release agent is an ester compound. The difference from Example 1 in Comparative Example 3 is that the crystalline polyester is not blended. Since the materials used for the toner base are different between Example 1 and Comparative Example 3, the work function of the toner is different. The work function of the toner of Comparative Example 1 is 5.65 eV.
Further, in Comparative Example 3, silicon oxide particles are used as the inorganic fine particles (external additive) formed on the toner surface, the number average particle diameter is about 50 nm, and the silicon oxide particles are about 1.5% of the toner weight. Evenly adhere to the surface of.
<比較例4>
比較例4における実施例1と異なる点は、回収シート部材14の材質を変更している点である。
・回収シート部材14
材質:PETシート(東レ社製:ルミラー(登録商標))
厚み:38[μm]
仕事関数:5.33[eV]
曲げ弾性率:2000 [N/m2]
ポアソン比:0.21
また、感光ドラム1に対する回収シート部材14の当接条件を以下に示す。回収シート部材14は、枠体15にレーザー溶着によって接着されている。
侵入量:3.4[μm]
設定角:28.6[°]
撓み量δ:1.24[mm]
当接圧:5.20×10−4[N/mm]
<Comparative example 4>
The difference from Comparative Example 4 in Example 1 is that the material of the
・
Material: PET sheet (Toray Industries: Lumirror (registered trademark))
Thickness: 38 [μm]
Work function: 5.33 [eV]
Flexural modulus: 2000 [N/m 2 ]
Poisson's ratio: 0.21
The contact conditions of the
Penetration amount: 3.4 [μm]
Setting angle: 28.6[°]
Deflection amount δ: 1.24 [mm]
Contact pressure: 5.20×10 −4 [N/mm]
<比較例5>
比較例5における実施例1と異なる点は、トナー母体の条件を比較例3と同じ条件に変更している点である。
<Comparative Example 5>
The comparative example 5 differs from the example 1 in that the conditions of the toner base are changed to the same conditions as the comparative example 3.
<実施例2>
実施例2における実施例1と異なる点は、回収シート部材14の材質を変更している点である。
・回収シート部材14
材質:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シート(テフロン(登録商標))
厚み:50[μm]
仕事関数:6.0[eV]
曲げ弾性率:560 [N/m2]
ポアソン比:0.46
また、感光ドラム1に対する回収シート部材14の当接条件を以下に示す。回収シート部材14は、枠体15にレーザー溶着によって接着されている。
侵入量:3.4[μm]
設定角:28.6[°]
撓み量δ:1.24[mm]
当接圧:4.02×10−4[N/mm]
<Example 2>
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the material of the
・
Material: Polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet (Teflon (registered trademark))
Thickness: 50 [μm]
Work function: 6.0 [eV]
Flexural modulus: 560 [N/m 2 ]
Poisson's ratio: 0.46
The contact conditions of the
Penetration amount: 3.4 [μm]
Setting angle: 28.6[°]
Deflection amount δ: 1.24 [mm]
Contact pressure: 4.02×10 −4 [N/mm]
<実施例3>
実施例3における実施例1と異なる点は、回収シート部材14を枠体15に接着する方法を変更している点である。
実施例3では枠体15に両面テープを張り、その上に回収シート部材14を設けることで枠体15に回収シート部材14を固定している。感光ドラム1に対する回収シート部材14の当接条件を以下に示す。
侵入量:4.9[μm]
設定角:37.3[°]
撓み量δ:2.24[mm]
当接圧:1.57×10−3[N/mm]
<Example 3>
The difference between the third embodiment and the first embodiment is that the method of adhering the
In the third embodiment, the double-sided tape is attached to the
Penetration amount: 4.9 [μm]
Setting angle: 37.3 [°]
Deflection amount δ: 2.24 [mm]
Contact pressure: 1.57×10 −3 [N/mm]
<実施例4>
実施例4における実施例1と異なる点は、回収シート部材14の厚みを変更している点である。実施例4では、実施例4では、厚み60μmのPPSシートを枠体15にレーザー溶着で接着する。感光ドラム1に対する回収シート部材14の当接条件を以下に示す。
侵入量:3.4[μm]
設定角:28.7[°]
撓み量δ:1.24[mm]
当接圧:1.99×10−3[N/mm]
<Example 4>
The difference between the fourth embodiment and the first embodiment is that the thickness of the
Penetration amount: 3.4 [μm]
Setting angle: 28.7[°]
Deflection amount δ: 1.24 [mm]
Contact pressure: 1.99×10 −3 [N/mm]
<回収シート部材とトナーの組み合わせ>
次に、本発明のポイントである回収シート部材14とトナーとの組み合わせについて述べる。本発明者らは、回収シート部材14とトナーとの仕事関数の大小関係が感光ドラム1に残留したトナーのクリーニング性能に大きく影響することを見出した。以下、評価方法と評価結果を詳述する。
<Combination of recovery sheet member and toner>
Next, the combination of the
<各実施例及び各比較例の評価方法>
・仕事関数測定
本発明において回収シート部材14とトナーの帯電系列上の位置関係に着目し、実験に使用した3種類の回収シート部材14と、2種類のトナーA、Bとを以下の測定方法により測定される仕事関数により評価した。仕事関数(Φ)は、その物質から電子を取り出すために必要なエネルギーであり。二つの部材の間で仕事関数の差が大きい場合、二つの部材の間の摩擦帯電で生じる電界は大きくなり、二つの部材の間で仕事関数の差が小さい場合は、二つの部材の間の摩擦帯電で生じる電界は小さくなる。
<Evaluation method of each example and each comparative example>
Work function measurement In the present invention, focusing on the positional relationship between the
・仕事関数の測定方法
仕事関数は下記の測定方法により測定できる。仕事関数は、その物質から電子を取り出すためのエネルギー(eV)として数値化され、回収シート部材14及びトナーの帯電極性を評価しうるものである。
仕事関数(Φ)は、表面分析装置(理研計器社製AC‐2)を使用して測定される。表面分析装置において、重水素ランプを使用し、照射光量を適宜設定し、分光器により単色光を選択し、スポットサイズ4[mm]×4[mm]、エネルギー操作範囲3.4〜6.2[eV]、測定時間10[sec/1ポイント]でサンプルに照射する。そして、サンプル表面から放出される光電子を検知し、表面分析装置に組み込まれた仕事関数計ソフトウェアを使用して演算処理することにより、仕事関数が測定される。仕事関数は、繰り返し精度(標準偏差)0.02[eV]で測定される。回収シート部材14とトナーの仕事関数の測定は、画像形成を行う前の状態で行った。また、回収シート部材14は表面のごみをエアブローにより排除してから測定した。なお、データ再現性を確保するため、画像形成を行った後、使用温度25℃、湿度55%RHの条件下で、24時間放置したものを測定サンプルとした。
-Work function measuring method The work function can be measured by the following measuring method. The work function is quantified as energy (eV) for taking out electrons from the substance, and can evaluate the charge polarity of the
The work function (Φ) is measured using a surface analyzer (AC-2 manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.). In the surface analyzer, a deuterium lamp is used, the irradiation light amount is appropriately set, monochromatic light is selected by a spectroscope, spot size 4 [mm]×4 [mm], energy operation range 3.4 to 6.2. The sample is irradiated with [eV] and a measuring time of 10 [sec/1 point]. Then, the work function is measured by detecting the photoelectrons emitted from the sample surface and performing arithmetic processing using the work function meter software installed in the surface analysis device. The work function is measured with a repeatability (standard deviation) of 0.02 [eV]. The work functions of the
回収シート部材14のようなシート形状のサンプルを測定する場合、測定光が4[mm]×4[mm]のスポットで照射されるので、サンプルとしての試料片を少なくとも1[cm]×1[cm]の大きさに切り取り、試験片をサンプル台に固定して測定を行う。また、トナーのような紛体のサンプルを測定する場合、少なくとも1[cm]×1[cm]以上の大きさの浅い皿状の容器にトナーを平滑に隙間なく並べ、容器をサンプル台に固定して測定を行う。
表面分析装置において、単色光の励起エネルギーを低い方から高い方にスキャンすると、所定のエネルギー値[eV]から光量子放出が始まり、この所定のエネルギー値を仕事関数[eV]とする。図5に、表面分析装置を使用して得られる回収シート部材14の仕事関数のグラフの一例を示す。図5の円形のマークは測定結果を示し、円形のマークを近似線(破線)で結んでいる。図5の横軸はphoton energy[eV]であり、図5の縦軸はEmission Yield[cps0.5](単位光量子あたりの光電子収率の0.5乗)である。図5から一定の傾き[EmissionYield/photon energy]が得られる。図5の場合、仕事関数は、破線の屈曲点(B)における励起エネルギー[eV]で示される。図5においては、仕事関数は5.33[eV]である。
When measuring a sheet-shaped sample such as the
When the excitation energy of monochromatic light is scanned from low to high in the surface analyzer, photon emission starts from a predetermined energy value [eV], and this predetermined energy value is taken as a work function [eV]. FIG. 5 shows an example of a graph of the work function of the
・クリーニング評価
記録材P上の、クリーニング部材8をトナーがすりぬけたことに起因するスジ状の画像不良を検出することにより、クリーニング評価を行った。
本評価では、まずプロセスカートリッジBの現像ユニット20にトナーを充填する。そして、プロセスカートリッジBを23℃、50%RH環境下に24時間放置した後、複数の横線(感光ドラム1の軸線方向に沿った線)を有する、画像比率4%の画像を、A4サイズの記録材Pに連続的に200枚印字する。印字された200枚の記録材Pの全てについてスジ状の画像不良の有無を確認した。表1に本評価の結果を示す。また、クリーニング評価の評価基準を、以下に示す。
1:200枚の記録材Pの全てにスジ状の画像不良が発生していない。
2:1枚以上10枚未満の記録材Pにスジ状の画像不良が発生している。
3:10枚以上50枚未満の記録材Pにスジ状の画像不良が発生している。
4:50枚以上の記録材Pにスジ状の画像不良が発生している。
Cleaning Evaluation The cleaning evaluation was performed by detecting a streak-shaped image defect on the recording material P caused by the toner having passed through the cleaning
In this evaluation, first, the developing
1: No streak-shaped image defects have occurred on all of the 200 recording materials P.
2: Streak-shaped image defects occur on the recording material P of 1 or more and less than 10 sheets.
3: Streak-shaped image defects occur on 10 to 50 recording materials P.
4: Streak-shaped image defects occur on 50 or more recording materials P.
表1に、実施例1〜4及び比較例1〜5における、回収シート部材14及びトナーの仕事関数の測定結果と、回収シート部材14の当接圧と、クリーニング評価の結果を示す。
<実施例と比較例との比較>
各実施例と各比較例とを対比することで本発明の優位性について述べる。まず、比較例1に対する本発明の優位性を説明する。本発明者らは鋭意検討の結果、50nm以上の個数平均粒径を有する酸化ケイ素粒子をトナーに外添することで、回収シート部材14による残留トナーの強ネガ化を効率よく抑制することができることを見出した。なお、残留トナーの強ネガ化とは、残留トナーが過剰に帯電することである。
<Comparison between Example and Comparative Example>
The superiority of the present invention will be described by comparing each example with each comparative example. First, the superiority of the present invention over Comparative Example 1 will be described. As a result of intensive studies, the present inventors have found that by externally adding silicon oxide particles having a number average particle diameter of 50 nm or more to the toner, it is possible to efficiently suppress the negative tone of the residual toner due to the
上記のメカニズムを実施例1と比較例1及び2とを比較することで説明する。実施例1ではトナーAに個数平均粒径が50nmの酸化ケイ素粒子を外添している。実施例1と比較して、比較例1はトナーAに個数平均粒径が20nmの酸化ケイ素粒子を外添している点が異なる。また、実施例1と比較して、比較例2はトナーAに個数平均粒径が30nmの酸化ケイ素粒子を外添している点が異なる。実施例1、比較例1及び2は同じトナーAを使用し、回収シート部材14の材料として同じPPSを使用している。トナーAの仕事関数は6.03evであり、回収シート部材14の仕事関数は5.80evであるため、実施例1、比較例1及び2におけるトナーAと回収シート部材14との仕事関数差の値は同じ0.23eVである。実施例1のクリーニング評価では、1枚以上10枚未満の記録材Pにスジ状の画像不良が発生しているのに対して、比較例1及び2のクリーニング評価では、50枚以上の記録材Pにスジ状の画像不良が発生している。これは、外添剤である酸化ケイ素粒子の個数平均粒径の大きさが強ネガの抑制効果に影響していることが要因で
ある。比較例1では酸化ケイ素粒子の個数平均粒径が20nmである。比較例1における酸化ケイ素粒子の個数平均粒径が実施例1における酸化ケイ素粒子の個数平均粒径よりも小さいため、比較例1では、残留トナーが密集した状態におけるトナー同士が凝集しやすい。そのため、比較例1では、トナー表面の一部分しか回収シート部材14と摺擦する機会がなく、強ネガ化を抑制する効果が不十分である。比較例2では酸化ケイ素粒子の個数平均粒径が30nmであり、比較例1と同様に強ネガ化を抑制する効果が不十分である。一方、実施例1では酸化ケイ素粒子の個数平均粒径が50nmあることでトナー同士の凝集が抑制され、トナー間に隙間が生じやすい。そのため、トナーが回収シート部材14と感光ドラム1との当接部で転動しやすくトナー表面と回収シート部材14とが摺擦する機会が増える。これにより実施例1では酸化ケイ素粒子の個数平均粒径が50nmであることで残留トナーの強ネガ化を抑制する効果が効率良く発揮されるため、スジ状の画像不良の発生が抑制される。
The above mechanism will be described by comparing Example 1 with Comparative Examples 1 and 2. In Example 1, silicon oxide particles having a number average particle diameter of 50 nm are externally added to the toner A. Compared with Example 1, Comparative Example 1 is different in that toner A is externally added with silicon oxide particles having a number average particle diameter of 20 nm. Further, compared with Example 1, Comparative Example 2 is different in that silicon oxide particles having a number average particle diameter of 30 nm are externally added to Toner A. In Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the same toner A is used, and the same PPS is used as the material of the
比較例3では、回収シート部材14の材料にPETを用い、個数平均粒径が50nmである酸化ケイ素粒子を外添したトナーBを用いる。比較例3のクリーニング評価では、10枚以上50枚未満の記録材Pにスジ状の画像不良が発生しており、クリーニング不良によるスジ状の画像不良が多く発生している。これは、感光ドラム1上の残留トナーが回収シート部材14と感光ドラム1との当接部を通過する際にトナーが回収シート部材14と摺擦することにより強ネガ化することが要因である。強ネガ化した残留トナーは感光ドラム1との間で強い静電付着力が働くため、クリーニング部材8で残留トナーを感光ドラム1から掻き出して除去することが難しくなる。そのため、トナーの円形度が高い、重合トナーを使用する場合、クリーニング部材8をトナーがすり抜け易く、すり抜けたトナーが感光ドラム1上に残り、その後の画像形成時において記録材Pに転写した画像上に縦スジが発生し易い。
また、比較例4では、比較例3におけるトナーBをトナーAに変更している。比較例4における外添剤は比較例1と同じ条件で作成している。比較例4のクリーニング評価では、50枚以上の記録材Pにスジ状の画像不良が発生しており、比較例3と比較してさらにスジ状の画像不良が記録材Pに多く発生している。
In Comparative Example 3, toner is used as the material of the
Further, in Comparative Example 4, Toner B in Comparative Example 3 is changed to Toner A. The external additive in Comparative Example 4 is prepared under the same conditions as in Comparative Example 1. In the cleaning evaluation of Comparative Example 4, streak-shaped image defects occurred on 50 or more recording materials P, and more streak-shaped image defects occurred on the recording material P than in Comparative Example 3. ..
一方で、実施例1では、回収シート部材14の材料としてPPSを用い、トナーAに個数平均粒径が50nmの酸化ケイ素粒子を外添している。クリーニング評価において、実施例1は、比較例1〜4よりもスジ状の画像不良の数が少ない。これは、感光ドラム1上の残留トナーが回収シート部材14と感光ドラム1との当接部で摺擦されることによる残留トナーの強ネガ化が抑制され、残留トナーが適切な帯電量に保たれていることが要因である。実施例1では、感光ドラム1と残留トナーとの間の静電付着力が低くなり、クリーニング部材8による残留トナーの除去が容易になる。図6に回収シート部材14の通過前後のトナー帯電量を比較例4と実施例1とで比較したものを示す。図6の横軸は1個のトナーの帯電量(Q/M)を示し、図6の縦軸は測定したトナー個数に対する比率(頻度)を示している。図6の点線Aは、残留トナーが回収シート部材14を通過する前におけるトナー帯電量を示している。図6の実線Bは、実施例1の条件において、残留トナーが回収シート部材14を通過した後のトナー帯電量を示している。図6の点線Cは、比較例4の条件において、残留トナーが回収シート部材14を通過した後のトナー帯電量を示している。図6に示すように、比較例4については、残留トナーが回収シート部材14を通過した後にトナー帯電量が大きく増加しているのに対して、実施例1については、残留トナーが回収シート部材14を通過した後のトナー帯電量の増加が軽微である。
On the other hand, in Example 1, PPS is used as the material of the
実施例1、比較例3及び4について、残留トナーの帯電量の増加量に差が出たと考えられるメカニズムについて以下で説明する。
本発明者らは鋭意検討の結果、トナーの仕事関数と回収シート部材14の仕事関数との差(仕事関数差)が、残留トナーの帯電量増加分に対して影響していることを見出した。
仕事関数の異なる樹脂材料を摺擦した場合、仕事関数が小さい材料から仕事関数が大きい材料の方にネガチャージ(負電荷)が移動する。これにより仕事関数が小さい材料はポジ(正)に帯電し、仕事関数が大きい材料はネガ(負)に帯電する。
上記の表1に示すように、比較例3の仕事関数差((トナーの仕事関数)−(回収シート部材14の仕事関数))は0.32eVである。また、比較例4の仕事関数差は0.7eVである。比較例3及び比較例4については、仕事関数差が大きい、回収シート部材14とトナーの組み合わせであるため残留トナーの強ネガ化が発生している。また、比較例4における回収シート部材14とトナーとの仕事関数差が、比較例3における回収シート部材14とトナーとの仕事関数差よりも大きいため、比較例4は、比較例3よりもスジ状の画像不良が多く発生している。一方、実施例1では回収シート部材14とトナーの組み合わせがPPSとトナーAであり、仕事関数差が0.23eVと小さい値であるため、残留トナーの強ネガ化が抑制される。したがって、実施例1のクリーニング評価では、スジ状の画像不良の発生が抑制されている。
With respect to Example 1 and Comparative Examples 3 and 4, the mechanism considered to have a difference in the increase amount of the charge amount of the residual toner will be described below.
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the difference between the work function of the toner and the work function of the recovery sheet member 14 (work function difference) has an influence on the increase in the charge amount of the residual toner. ..
When a resin material having a different work function is rubbed, a negative charge (negative charge) moves from a material having a small work function to a material having a large work function. As a result, a material having a low work function is positively charged, and a material having a high work function is negatively charged.
As shown in Table 1 above, the work function difference ((work function of toner)-(work function of recovery sheet member 14)) of Comparative Example 3 is 0.32 eV. The work function difference of Comparative Example 4 is 0.7 eV. In Comparative Example 3 and Comparative Example 4, the residual toner is strongly negative because of the combination of the
実施例2について説明する。実施例2では、回収シート部材14の材料としてPTFEを用い、個数平均粒径が20nmの酸化ケイ素粒子をトナーAに外添している。実施例2の仕事関数差は0.03eVと非常に小さい値であり、クリーニング評価において記録材Pにスジ状の画像不良が発生していない。
Example 2 will be described. In Example 2, PTFE was used as the material of the
次に、比較例5について説明する。比較例5は、回収シート部材14の材料としてPPSを用い、個数平均粒径が50nmの酸化ケイ素粒子をトナーBに外添している。比較例5のクリーニング評価では、10枚以上50枚未満の記録材Pにスジ状の画像不良が発生しており、スジ状の画像不良が多く発生している。この要因は、比較例5の仕事関数差がマイナスの値になっていることが要因である。比較例5は、実施例1及び2、比較例1〜4とは異なり、回収シート部材14の仕事関数の値がトナーの仕事関数の値よりも大きいため、回収シート部材14がネガ(負)に帯電し、トナーがポジ(正)に帯電する傾向にある。回収シート部材14と摺擦した残留トナーは摺擦前よりも帯電量が小さくなり、感光ドラム1と残留トナーとの静電付着力が小さくなりすぎるため、残留トナーが回収シート部材14を通過せずに感光ドラム1から離れて回収シート部材14に付着し易くなる。これにより、回収シート部材14に付着し、回収シート部材14と感光ドラム1の当接部で停滞するトナーが生じることで、感光ドラム1上の残留トナーと回収シート部材14との摺擦機会が減り、残留トナーの強ネガ化の抑制効果が失われる。以上のことから残留トナーの強ネガ化の抑制が好ましく、また、残留トナーを弱い帯電量に帯電させることが好ましい。ただし、残留トナーの帯電量を0に近い値まで下げることは好ましくない。これを実現する条件としてトナーと回収シート部材14との仕事関数差が0eV以上かつ0.23eV以下であることが好ましい。
Next, Comparative Example 5 will be described. In Comparative Example 5, PPS is used as the material of the
本発明によれば、トナーと回収シート部材14との仕事関数差(トナーの仕事関数−回収シート部材14の仕事関数)の値が0eV以上かつ0.23eV以下の組み合わせを用いることで、残留トナーの強ネガ化を抑制することができる。さらに、個数平均粒径が50nm以上の酸化ケイ素粒子を外添したトナーを用いることで、残留トナーの強ネガ化を抑制する効果を効率よく発揮することができる。これにより、クリーニング部材8による残量トナーの除去を容易にし、記録材Pにおけるスジ状の画像不良の発生を抑制することができる。
According to the present invention, by using the combination of the work function difference between the toner and the recovery sheet member 14 (work function of toner-work function of recovery sheet member 14) of 0 eV or more and 0.23 eV or less, residual toner is obtained. It is possible to suppress the strong negative. Further, by using the toner to which the silicon oxide particles having the number average particle diameter of 50 nm or more are externally added, the effect of suppressing the strong negative of the residual toner can be efficiently exhibited. As a result, it is possible to easily remove the residual toner by the cleaning
実施例1よりもさらに効果を有する実施例3及び実施例4について説明する。
実施例3では、実施例1と比較してさらにクリーニング評価の結果が良好であり、記録材Pにスジ状の画像不良が発生していない。これは、回収シート部材14を両面テープで枠体15に接着することで両面テープの厚み1mm分の回収シート部材14の感光ドラム1への当接圧が増加したことが要因である。つまり、回収シート部材14の感光ドラム1
に対する当接圧が増加することで回収シート部材14と感光ドラム1との当接ニップにおける残留トナーの層が均一化され、残留トナーと回収シート部材14との摺擦機会が増える。これにより、残留トナーの強ネガ化を抑制する効果がより促進する。
Example 3 and Example 4, which are more effective than Example 1, will be described.
In Example 3, the cleaning evaluation result was better than that in Example 1, and streak-shaped image defects did not occur on the recording material P. This is because the
By increasing the contact pressure against the
また、実施例4も、実施例1と比較してさらにクリーニング評価の結果が良好であり、記録材Pにスジ状の画像不良が発生していない。これは、回収シート部材14の厚みが50μmであり、感光ドラム1への当接圧が増加したことが要因である。また、回収シート部材14の厚みを50μmにすることで、回収シート部材14を枠体15の座面に張り付けたときの回収シート部材14のうねり(波打ち)が軽減され、感光ドラム1に対して大きい当接圧を感光ドラム1の長手一様に形成することができる。回収シート部材14の厚みは、50μm以上100μm以下であってもよい。厚すぎる回収シート部材14を用いると、感光ドラム1にキズが付くなどの弊害が発生することがある為である。図7に実施例1及び5における残留トナーが回収シート部材14を通過した後のトナー帯電量分布を示す。図7に示すように、実施例5では、実施例3と同様に回収シート部材14の感光ドラム1に対する当接圧が増加したことにより残留トナーの強ネガ化を抑制する効果が促進されている。
In addition, in Example 4, the cleaning evaluation result is better than that in Example 1, and no streak-shaped image defect occurs on the recording material P. This is because the thickness of the
以上のことから、トナー(現像剤)の仕事関数W(D)及び回収シート部材14の仕事関数W(S)が以下の関係式(A)を満たし、かつ、トナーが無機微粒子を有し、無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が50nm以上であることが好ましい。これにより、残留トナーの強ネガ化を抑制することができ、残留トナーが過剰に帯電された状態でクリーニング部材8に到達することを抑制することができる。その結果、クリーニング不良による記録材Pの画像不良の発生を抑制することができる。
0≦W(D)−W(S)≦0.23 ・・・(A)
平均一次粒径は、一次粒子の個数平均粒径を示す。また、無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が、50nm以上である。なお、この平均一次粒径の上限について、「残留トナーの強ネガ化抑制」の観点では特に設ける必要がないものの、200nm以下とすることが好ましい。その理由は、大きすぎる粒径の粒子はトナーに対する付着性が低くなる可能性がある為である。
From the above, the work function W(D) of the toner (developer) and the work function W(S) of the
0≦W(D)−W(S)≦0.23 (A)
The average primary particle size indicates the number average particle size of the primary particles. The average primary particle size of at least one of the inorganic fine particles is 50 nm or more. The upper limit of the average primary particle size is preferably 200 nm or less, although it is not necessary to set the upper limit from the viewpoint of “suppressing the residual toner from becoming negatively strong”. The reason is that particles having an excessively large particle size may have low adhesion to the toner.
また、本発明は上記実施例の構成に限定されるものではない。上記実施例では回収シート部材14として1種の材料を使用したが、PPSの変わりに、基材がPETシートで形成され、その上にPPSシートが積層された2層構成の材料を用いてもよい。回収シート部材14における感光ドラム1と当接する面の材料に関して、トナーと回収シート部材14との仕事関数差(W(D)−W(S))が関係式(A)を満たすことにより、本発明の効果が発揮される。
Further, the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment. Although one kind of material is used as the
また、上記実施例では、結着樹脂がスチレン系樹脂であり、離形剤がエステル化合物であり、また、トナー内に結晶性ポリエステルを微分散したトナーAを用いている。本発明はこのトナーAに限定されるものではない。その他の材料を使用したトナーの場合についても、トナーと回収シート部材14との仕事関数差が関係式(A)式を満たすことにより、本発明の効果が発揮される。
本発明は、複写機、プリンタなどの画像形成装置及びこれに用いるプロセスカートリッジに適用することができる。
Further, in the above embodiment, the binder resin is a styrene resin, the release agent is an ester compound, and the toner A in which the crystalline polyester is finely dispersed is used. The present invention is not limited to this toner A. Also in the case of the toner using other materials, the effect of the present invention is exhibited when the work function difference between the toner and the
The present invention can be applied to an image forming apparatus such as a copying machine and a printer, and a process cartridge used for the same.
1…感光ドラム、8…クリーニング部材、9…回収容器、14…回収シート部材、B…プロセスカートリッジ、P…記録材、T…トナー
DESCRIPTION OF
上記目的を達成するため、本発明のクリーニング装置は、
クリーニング枠体と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が自由端となるクリーニング部材であって、現像剤からなる現像剤像を担持し且つ回転可能な像担持体に当接し、前記像担持体から前記現像剤像が転写された後に前記像担持体に残留した前記現像剤を除去するクリーニング部材と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が前記クリーニング部材と前記像担持体の当接位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側の位置で前記像担持体に当接するシート部材と、
を有するクリーニング装置であって、
前記現像剤の仕事関数W(D)及び前記シート部材の仕事関数W(S)が下記の式(A)を満たし、かつ、前記現像剤が無機微粒子を有し、前記無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が50nm以上であることを特徴とする。
0≦W(D)−W(S)≦0.23 ・・・(A)
上記目的を達成するため、本発明のプロセスカートリッジは、
現像剤からなる現像剤像を担持し且つ回転可能な像担持体と、
クリーニング枠体と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が自由端となるクリーニング部材であって、前記像担持体に当接し、前記像担持体から前記現像剤像が転写された後に前記像担持体に残留した前記現像剤を除去するクリーニング部材と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が前記クリーニング部材と前記像担持体の当接位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側の位置で前記像担持体に当接するシート部材と、
を有するプロセスカートリッジであって、
前記現像剤の仕事関数W(D)及び前記シート部材の仕事関数W(S)が下記の式(A)を満たし、かつ、前記現像剤が無機微粒子を有し、前記無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が50nm以上であることを特徴とする。
0≦W(D)−W(S)≦0.23 ・・・(A)
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
現像剤からなる現像剤像を担持し且つ回転可能な像担持体と、
前記像担持体に担持された前記現像剤像を記録材に転写する転写部材と、
クリーニング枠体と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が自由端となるクリーニング部材であって、前記像担持体に当接し、前記像担持体から前記現像剤像が転写された後に前記像担持体に残留した現像剤を除去するクリーニング部材と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が前記クリーニング部材と前記像担持体の当接位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側の位置で前記像担持体に当接するシート部材と、
を有する画像形成装置であって、
前記現像剤の仕事関数W(D)及び前記シート部材の仕事関数W(S)が下記の式(A)を満たし、かつ、前記現像剤が無機微粒子を有し、前記無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が50nm以上であることを特徴とする。
0≦W(D)−W(S)≦0.23 ・・・(A)
In order to achieve the above object, the cleaning device of the present invention,
A cleaning frame,
A cleaning member, one end of which is attached to the cleaning frame and the other end of which is a free end, carries a developer image made of a developer and is in contact with a rotatable image carrier. A cleaning member for removing the developer remaining on the image carrier after the developer image is transferred,
One end attached to the cleaning frame, you contact with the image bearing member at a position upstream of the rotation direction of the image bearing member than the contact position of the other end with said cleaning member and the image carrier sheet Members,
A cleaning device having:
The work function W(D) of the developer and the work function W(S) of the sheet member satisfy the following formula (A), and the developer has inorganic fine particles, and at least the inorganic fine particles are included. One kind of average primary particle diameter is 50 nm or more.
0≦W(D)−W(S)≦0.23 (A)
In order to achieve the above object, the process cartridge of the present invention is
An image bearing member that holds a developer image made of a developer and is rotatable;
A cleaning frame,
A cleaning member, one end of which is attached to the cleaning frame and the other end of which is a free end, contacts the image carrier, and after the developer image is transferred from the image carrier to the image carrier. A cleaning member for removing the remaining developer,
One end attached to the cleaning frame, you contact with the image bearing member at a position upstream of the rotation direction of the image bearing member than the contact position of the other end with said cleaning member and the image carrier sheet Members,
A process cartridge having
The work function W(D) of the developer and the work function W(S) of the sheet member satisfy the following formula (A), and the developer has inorganic fine particles, and at least the inorganic fine particles are included. One kind of average primary particle diameter is 50 nm or more.
0≦W(D)−W(S)≦0.23 (A)
In order to achieve the above object, the image forming apparatus of the present invention,
An image bearing member that holds a developer image made of a developer and is rotatable;
A transfer member for transferring the developer image carried on the image carrier to a recording material,
A cleaning frame,
A cleaning member, one end of which is attached to the cleaning frame and the other end of which is a free end, is in contact with the image carrier, and after the developer image is transferred from the image carrier to the image carrier. A cleaning member for removing the residual developer,
One end attached to the cleaning frame, you contact with the image bearing member at a position upstream of the rotation direction of the image bearing member than the contact position of the other end with said cleaning member and the image carrier sheet Members,
An image forming apparatus having:
The work function W(D) of the developer and the work function W(S) of the sheet member satisfy the following formula (A), and the developer has inorganic fine particles, and at least the inorganic fine particles are included. One kind of average primary particle diameter is 50 nm or more.
0≦W(D)−W(S)≦0.23 (A)
<回収シート部材>
次に、回収シート部材14について説明する。図2に示すように、回収シート部材14は、感光ドラム1と、帯電ローラ2と、クリーニング部材8と、回収容器9とを有する感光体ユニット21の構成要素である。回収シート部材14は、クリーニング部材8に対して、感光ドラム1の回転方向の上流側に配置される。トナー像が記録材Pに転写された後に感光ドラム1上に残留したトナーがクリーニング部材8によって除去されると、除去されたトナーは回収容器9内に収容される。そして、回収シート部材14は、除去されたトナーを回収容器9に回収すると共に、回収容器9内に収容されたトナーが回収容器9の外部に漏れだすことを抑制している。
<Collection sheet member>
Next, the
Claims (11)
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が自由端となるクリーニング部材であって、現像剤からなる現像剤像を担持し且つ回転可能な像担持体に当接し、前記像担持体から前記現像剤像が転写された後に前記像担持体に残留した前記現像剤を除去するクリーニング部材と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が前記クリーニング部材と前記像担持体の当接位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側の位置で前記像担持体に当接すると共に、可摺性を有するシート部材と、
を有するクリーニング装置であって、
前記現像剤の仕事関数W(D)及び前記シート部材の仕事関数W(S)が下記の式(A)を満たし、かつ、前記現像剤が無機微粒子を有し、前記無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が50nm以上であることを特徴とするクリーニング装置。
0≦W(D)−W(S)≦0.23 ・・・(A) A cleaning frame,
A cleaning member, one end of which is attached to the cleaning frame and the other end of which is a free end, carries a developer image made of a developer and is in contact with a rotatable image carrier. A cleaning member for removing the developer remaining on the image carrier after the developer image is transferred,
One end is attached to the cleaning frame, and the other end contacts the image carrier at a position upstream of the contact position between the cleaning member and the image carrier in the rotation direction of the image carrier, and A sheet member having slidability,
A cleaning device having:
The work function W(D) of the developer and the work function W(S) of the sheet member satisfy the following formula (A), and the developer has inorganic fine particles, and at least the inorganic fine particles are included. A cleaning device characterized by having an average primary particle size of 50 nm or more.
0≦W(D)−W(S)≦0.23 (A)
前記シート部材の撓み量をδ、ヤング率をE、厚みをh、前記シート部材の一端から前記シート部材と前記像担持体との当接ニップまでの距離をL、前記シート部材のポアソン比をvとしたとき、下記の式(B)によって算出される前記シート部材の当接圧Pが1.32×10−5以上1.74×10−2以下であることを特徴とする請求項1に記載するクリーニング装置。
P=δEh3/{4L3(1−ν2)} ・・・(B) The other end of the sheet member is a free end,
The deflection amount of the sheet member is δ, the Young's modulus is E, the thickness is h, the distance from one end of the sheet member to the contact nip between the sheet member and the image carrier is L, and the Poisson's ratio of the sheet member is When v, the contact pressure P of the sheet member calculated by the following formula (B) is 1.32×10 −5 or more and 1.74×10 −2 or less. The cleaning device described in.
P=δEh 3 /{4L 3 (1-ν 2 )} (B)
前記シート部材の一端から前記シート部材の他端に延びる方向が、前記シート部材の他端が当接する領域における前記像担持体の前記回転方向と同じ方向であることを特徴とする請求項1又は2に記載のクリーニング装置。 The other end of the sheet member is a free end,
2. The direction extending from one end of the sheet member to the other end of the sheet member is the same direction as the rotation direction of the image carrier in the region where the other end of the sheet member abuts. The cleaning device according to 2.
クリーニング枠体と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が自由端となるクリーニング部材であって、前記像担持体に当接し、前記像担持体から前記現像剤像が転写された後に前記像担持体に残留した前記現像剤を除去するクリーニング部材と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が前記クリーニング部材と前記像担持体の当接位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側の位置で前記像担持体に当接すると共に、可摺性を有するシート部材と、
を有するプロセスカートリッジであって、
前記現像剤の仕事関数W(D)及び前記シート部材の仕事関数W(S)が下記の式(A)を満たし、かつ、前記現像剤が無機微粒子を有し、前記無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が50nm以上であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
0≦W(D)−W(S)≦0.23 ・・・(A) An image bearing member that holds a developer image made of a developer and is rotatable;
A cleaning frame,
A cleaning member, one end of which is attached to the cleaning frame and the other end of which is a free end, contacts the image carrier, and after the developer image is transferred from the image carrier to the image carrier. A cleaning member for removing the remaining developer,
One end is attached to the cleaning frame, and the other end contacts the image carrier at a position upstream of the contact position between the cleaning member and the image carrier in the rotation direction of the image carrier, and A sheet member having slidability,
A process cartridge having
The work function W(D) of the developer and the work function W(S) of the sheet member satisfy the following formula (A), and the developer has inorganic fine particles, and at least the inorganic fine particles are included. A process cartridge having an average primary particle size of 50 nm or more.
0≦W(D)−W(S)≦0.23 (A)
前記像担持体に担持された前記現像剤像を記録材に転写する転写部材と、
クリーニング枠体と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が自由端となるクリーニング部材であって、前記像担持体に当接し、前記像担持体から前記現像剤像が転写された後に前記像担持体に残留した現像剤を除去するクリーニング部材と、
一端が前記クリーニング枠体に取り付けられ、他端が前記クリーニング部材と前記像担持体の当接位置よりも前記像担持体の回転方向の上流側の位置で前記像担持体に当接すると共に、可摺性を有するシート部材と、
を有する画像形成装置であって、
前記現像剤の仕事関数W(D)及び前記シート部材の仕事関数W(S)が下記の式(A)を満たし、かつ、前記現像剤が無機微粒子を有し、前記無機微粒子のうちの少なくとも1種の平均一次粒径が50nm以上であることを特徴とする画像形成装置。
0≦W(D)−W(S)≦0.23 ・・・(A) An image bearing member that holds a developer image made of a developer and is rotatable;
A transfer member for transferring the developer image carried on the image carrier to a recording material,
A cleaning frame,
A cleaning member, one end of which is attached to the cleaning frame and the other end of which is a free end, is in contact with the image carrier, and after the developer image is transferred from the image carrier to the image carrier. A cleaning member for removing the residual developer,
One end is attached to the cleaning frame, and the other end contacts the image carrier at a position upstream of the contact position between the cleaning member and the image carrier in the rotation direction of the image carrier, and A sheet member having slidability,
An image forming apparatus having:
The work function W(D) of the developer and the work function W(S) of the sheet member satisfy the following formula (A), and the developer has inorganic fine particles, and at least the inorganic fine particles are included. An image forming apparatus, wherein one kind of average primary particle diameter is 50 nm or more.
0≦W(D)−W(S)≦0.23 (A)
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